Přístupy k modelování lidské mysli v kognitivních vědách

Kognitivní věda

Kognitivní věda (často užíváno v plurálu jako zastřešující pojem většího množství disciplín; Miller 2003) se zabývá výzkumem mysli a mentálních procesů (Willingham 2002, Thagard 2007). Zkoumá pojem poznávání, způsoby jakými funguje a co ve skutečnosti dělá. Zahrnuje výzkum inteligence a chování, zejména co se týče reprezentace a proměny informace v nervových systémech nebo ve strojích. Zabývá se procesy jako jsou vnímání, jazyk, paměť, pozornost, rozum nebo emoce. Kognitivní vědy zahrnují disciplíny jako jsou psychologie, umělá inteligence, lingvistika, neurověda, antropologie či filosofie (Willingham 2002, Thagard 2007).

Výpočetně reprezentační pohled na mysl (CRUM)

Základem kognitivních věd je tvrzení, že proces přemýšlení je nejsnadněji pochopitelný pomocí reprezentačních struktur v mysli (v pramenech někdy uváděny zjednodušeně jako myšlenkové modely) a výpočetních procedur, které s těmito strukturami operují (Thagard 2007), ačkoli se odborníci neshodují na tom, jak přesně by tyto výpočetní procesy a reprezentační struktury měly vypadat. Většina teorií kognitivní vědy pracuje s přesvědčením, že mysl vytváří mentální reprezentace podobné datovým strukturám v počítačích a výpočetní procedury podobné výpočetním algorytmům. Tvůrci teorií z oblasti kognitivních věd navrhují, že mysl může obsahovat reprezentační struktury, jakými jsou logické propozice, pravidla, koncepty, obrazy a analogie a že využívá procedur jakými jsou dedukce, vyhledávání nebo porovnávání. Analogii mysli a počítače v kognitivní vědě doplňuje třetí element - mozek. Tyto elementy pak mají v analogii postavení, které umožňuje poznatky mezi nimi (s většími či menšími úpravami) přenášet (Blomberg 2011). Mysl, narozdíl od počítače a mozku nemá žádný obecný výpočetní model, protože různí vědci navrhují rozdílné způsoby, jakými by mohla fungovat. Obecný model počítače je sériový (tedy zvládá jednu operaci najednou), byť modernější procesory nemají problém s větším množstvím operací zároveň, každé jádro je stále sériové. Model mozku je naproti tomu paralelní (neurony střílí často současně a finální rozhodnutí u jednoho problému může být potenciálně ovlivněno dalšími procesy).

Teoretické přístupy k modelování lidské mysli

Formální logika

Formální logika umožňuje proniknout přímo k jádru problematiky modelů a výpočetních procedur. Propoziční a predikátové výpočetní metody mohou být velmi užitečné při vyjadřování komplexních znaostních struktur a mnoho procesů lidské mysli může být vyjádřeno na základě dedukčních a indukčních pravidel. Hlavní otázkou, kterou si klade logický přístup je: proč lidé dochází ke svým závěrům a úsudkům?

Z tohoto přístupu plyne několik vysvětlení funkce procesu lidského myšlení:

• Lidé mají myšlenkové modely podobné vétám v predikátové logice.
• Lidé užívají induktivní a deduktivní procedury aby s těmito větami operovali.
• Procedury aplikované na věty vytvářejí úsudky. Jakkoli logická metoda nabízí poměrně jednoduché a názorné pohledy na lidské myšlení,

Není zjevné, jestli je možné pomocí nich vysvětlit jádro problematiky, vzhledem k tomu, že existují metody, které jsou z psychologického hlediska přirozenější a pro komplexní pochopení lidské mysli efektivnější.

Pravidla

Velká část lidského vědění je přirozeně popsána pravidly pokud... tak... (IF... THEN...), a mnoho myšlenkových procesů, jako například plánování, může být těmito pravidly popsáno. Hlavní otázkou, kterou si klade pravidlový přístup je: proč se lidé vykazují známky konkrétního typu inteligentního chování?

Z tohoto přístupu plyne několik vysvětlení funkce procesu lidského myšlení:

• Lidé mají myšlenková pravidla.
• Lidé využívají procedur, které pomocí těchto pravidel vyhledávají možná řešení, a procedur, které umožňují tvorbu nových pravidel.
• Procedury k užití pravidel a k jejich tvorbě pak vytvářejí lidské chování.

Koncepty

Koncepty, které do jisté míry korespondují s mluvenými i psanými slovy, jsou důležitým typem přístupu k modelování mysli. Existují výpočetní i psychologické argumenty, proč nevnímat koncepty tradičním způsobem - tedy přesnými definicemi. Namísto toho mohou být vnímány jako soubory typických vlastností. Aplikování konceptuálního přístupu se pak stává jednoduchým procesem porovnání konceptů a okolního světa. Hlavní otázkou, kterou si klade konceptuální přístup je: proč lidé vykazují známky konkrétního typu inteligentního chování?

Z tohoto přístupu plyne několik vysvětlení funkce procesu lidského myšlení:

• Lidé mají soubor konceptů, který orgaizován způsobem, který umožňuje formování částečných hierarchií a dalších asociativních struktur.
• Lidé užívají soubor procedur, který umožňuje aplikaci konceptů, včetně porovnávání, přejímání a aktivace většího množství konceptů.
• Procedury aplikované na koncepty vytvářejí chování.

Koncepty mohou být rozděleny do pravidel, ale umožňují rozdílné třízení informací a umožňují tak rozdílné výpočetní modely.

Analogie

Analogie hrají důležitou roli v různých procesech lidského myšlení, od řešení problémů, přes vytváření úsudků a výlkadu až po jazykovou komunikaci. Výpočetní modely simulují jak lidé získávají a vyznačují základní (zdrojové) podobnosti a využívají je v aplikaci na cílové situace. Hlavní otázkou, kterou si klade analogický přístup je: proč se lidé vykazují známky konkrétního typu inteligentního chování?

Z tohoto přístupu plyne několik vysvětlení funkce procesu lidského myšlení:

• Lidé mají verbální a vizuální modely situací, které mohou být využity jako analogie.
• Lidé užívají procesy, které umožňují získávání, vyznačování a adaptaci těchto podobností.
• Analogické procesy aplikované na modely analogií vytvářejí chování.

Tento přístup umožňuje vysvětlit jakým způsobem mohou být užívány předchozí zkušenosti při řešení nových problémů. Ne všechny procesy myšlení využívají analogií a užití nepřesných nebo nevhodných analogií může proces myšlení omezovat a zpomalovat. Přesto mohou být analogie velmi efektivní při použitích, jakým může být například proces učení.

Obrazy

Vizuální obrazy hrají důležitou roli v procesech lidského myšlení. Obrazové modely zachycují vizuální a prostorové informace ve výrazně použitelnější formě, než složité verbální popisy. Výpočetní procedury vhodné pro užití s obrazovými modely mohou být například prozkoumávání, hledání, ostření, otáčení a přenášení. Takové operce mohou být velmi užitečné pro vytváření plánů a vysvětlení v oblastech, na které jsou vizuání modely přímo návazné. Hlavní otázkou, kterou si klade obrazový přístup je: proč lidé vykazují známky konkrétního typu inteligentního chování?

Z tohoto přístupu plyne několik vysvětlení funkce procesu lidského myšlení:

• Lidé mají vizuální obrazy situací.
• Lidé uživají procesy jako hledání a otáčení k práci s těmito obrazy.
• Procesy pro vytváření a upravování obrazů vytvářejí chování.

Vytváření obrazů může napomoci procesu učení a některé metaforické aspekty jazyka mohou mít své základy právě v obrazech a obrazotvornosti. Psychologické experimenty naznačují, že vizuální procesy využívají obrazotvornostia výsledky na poli neurovědy potvrzují, že existuje blízká fyzická souvislost mezi uvažováním pomocí myšlenkových obrazů a vnímáním.

Konekcionismus

Konekcionistické sítě skládající se z jednoduchých uzlů a spojů mohou být velmi užitečné pro pochopení psychologických procesů, které pracují s paralelní inhibicí zadostiučinění. Takové procesy zahrnují aspekty vidění, uvažování a vnímání smyslu v porozumění jazyka. Konekcionistické modely zahrnují práci se simulacemi učení metodami jako Hebbovské učení nebo zpětná propagace. Hlavní otázkou, kterou si klade konekcionistický přístup je: proč lidé vykazují známky konkrétního typu inteligentního chování?

Z tohoto přístupu plyne několik vysvětlení funkce procesu lidského myšlení:

• Lidé užívají modely, které zahrnují jednoduché výpočetní uzly a jejich vzájemné propojení pomocí excitačních a inhibičních spojů.
• Lidé užívají procesy, které způsobují postupnou aktivaci uzlů skrz jejich propojení, a procesy, které umožňují tyto spoje měnit.
• Postupná aktivace uzlů a učení s tím spojené vytváří chování.

Simulace různých psychologických experimentů ukázaly velký význam konekcionistických modelů, ačkoli se jedná pouze o zjednodušenou aproximaci opravdových funkcí neuronových sítí.

Teoretická neurověda

Přístup teoretické neurovědy je pokus vytvořit matematické a výpočetní teorie a reprezentace mozkových struktur a procesů u lidí a dalších živočichů. Od konektionismu se odlišuje snahou udržet si jistou biologickou a fyziologickou přesnost modelováním chování množství realistických neuronových uzlů řazených do funkčně podstatných oblastí mozkových oblastí. Výpočetní modely mozku se stávají biologicky přesnějšími a bohatšími, jednak modelováním realističtějších neuronů, co se týče chemických cest a procesů, ale též přesnějším řazením neuronů do mozkových oblastí (jako je mozková kůra nebo hipokampus) a vytvářením validnějších interakcí mezi nimi. Teoretická neurověda není nutně alternativou k předchozím přístupům, ale spíše možností ukázat, jak myšlenkové procesy probíhají na neurální úrovni. Hlavní otázkou, kterou si klade přístup teoretické neurovědy je: jakým způsobem provádí mozek funkce, jakými jsou například kognitivní procesy?

Z tohoto přístupu plyne několik vysvětlení funkce procesu lidského myšlení:

• Mozek využívá neuronů upořádaných synaptickými spoji do neuronových souborů a mozkových oblastí.
• Neuronové soubory mají impulsní vzory, které se mění pomocí sensorických vstupů a impulsními vzory dalších neuronových souborů.
• Vzájemné působení neuronových souborů produkuje mozkové funkce.

Z pohledu teoretické neurovědy jsou myšlenkové modely vzory neuronové aktivity a uvažování je proměnou těchto vzorů.

Archivovaná verze stránky je dostupná na tomto odkazu.