Курсовая работа: Проблеми штучного інтелекту

Нарис історії когнітивної психології

Перші уявлення про мислення

Звідки приходить знання і як воно представлене в свідомості?Це вічне питання має важливезначення для когнітивної психології.Булизапропоновані дві відповіді:емпірики стверджують, що знання виникає з досвіду;натівісти ж стверджують, що є деякіпочаткові категорії, які впорядковують сенсорний досвід.З наукової точки зору ніодна з цих позицій не може бути остаточно доведена, тому суперечка триває і не дає чіткоївідповіді. Вирішення цих триваючих дебатів обумовлене нашим визначенням знання як «зберігання іорганізації інформації в пам'яті», що відповідає позиціям обох сторін спору: прихильники«Зберігання» передбачає, що досвід набутий, а «організація» - що в нервовій системііснують деякі структурні здібності.Пам'ятаючи про ці проблеми, давайте розглянемо, як їх вирішують філософи і психологи.

Глибокий інтерес до знання ми можемо виявити в самих древніх наукових працях.Перші теорії стосувалися ролі думки і пам'яті.Аналізуючи давньоєгипетські ієрогліфічні тексти, можна зробитивисновок про те, що, на думку їхніх авторів, знання локалізовано в серці, - уявлення, що розділяв і ранній грецький філософоф Аристотель. Але не Платон, який вважав, що знання знаходиться в мозку.

Пізнання в епоху Відродження і після неї.

Філософи та теологи епохи Відродження в загальному сходилися на думці, що знання знаходяться в головномумозку, причому деякі навіть запропонували схему їх будови і розташування.

У XVIIIстолітті, коли філософська психологія зайняла місце, призначене науковій психології, британськіемпірики Берклі, Юм, а пізніше Джеймс Мілль і його син Джон Стюарт Мілль припустили, що є тритипи внутрішніх репрезентацій: 1) безпосередні сенсорні події2) бліді копії перцепт - те, що зберігається впам'яті 3) перетворення цих блідих копій, тобто асоціативне мислення.Подібнеуявлення про внутрішню репрезентацію і перетворення припускає, що внутрішні репрезентаціїформуються за певними правилами, а формування та перетворення потребують часу і зусиль -положення, що лежать в основі сучасної когнітивної психології.

У XIX столітті психологи спробували вирватися з рамок філософії та сформувати окрему дисципліну,засновану на емпіричних даних, а не на спекулятивних міркуваннях.Помітну роль у цій справізіграли перші психологи: Фехнер, Брентано, Гельмгольц, Вундт, Мюллер, Еббінгауз та інші.До другої половини XIX століття теорії, що пояснюють репрезентацію знань, чітко розділилися на двігрупи: представники першої групи наполягали наважливості структури уявних репрезентацій, а представники іншої групи наполягали на особливій важливості процесів. Представник другої групи, Брентано,вважав, що справжній предмет психології - це дослідження когнітивних дій: порівняння, судження й відчування.Протилежна сторона займалася безліччю тих самих питань, що обговорювали за дві тисячіроків до цього Платон і Арістотель.Однак на відміну від попередніх,чисто філософських, міркувань обидва види теорій тепер підлягали експериментальній перевірці.

Когнітивна психологія:початок XX століття

У XX столітті з появою біхевіоризму і гештальт-психології уявлення про репрезентації знань зазнали радикальні зміни.Погляди біхевіористів навнутрішні репрезентації були представлені, в психологічній формулі «стимул-реакція» (S-R), апредставники гештальт-підходу будували докладні теорії внутрішньої репрезентації у контекстіізоморфізму - взаємооднозначної відповідності між репрезентацією і реальністю.Наприкінці XIX століття раптом з'ясувалося, що дослідження когнітивних процесів вийшли з моди і їх замінивбіхевіоризм. А починаючи з 1950-х років інтереси вчених знову зосередилися на увазі, пам'яті, розпізнаванніпаттернів, образів, семантичної організації, мовних процесах, мисленні і навіть «свідомості», а також на інших «когнітивних» темах, одного разувідкинутих під тиском біхевіоризму.

Виникнення когнітивного руху і відродження питання свідомості у психології.

Як і всі істинні новації в історії психології, когнітивна психологія не з’явилася на порожньому місці. Її витоки можна прослідкувати в більш ранніх концепціях. Деякі дослідники стверджують, що «когнітивна психологія одночасно і новітня, і давня традиція в історії психології» (Heamshaw 1987). Як вже було сказано, інтерес до свідомості з’явився задовго до того. Більшість шкіл мають справу зі свідомістю. Наприклад структуралізм і функціоналізм. І лише біхевіоризм відійшов від цієї традиції і витіснив тему свідомості з порядку денного психологічної науки майже на 50 років.

Представник біхевіоризма Гатрі під кінець своєї научної карє’ри піддав критиці механістичну модель психіки і стверджував, що для визначення істинного значення тих чи інших стимулів, необхідно описувати їх у перцептивних чи когнітивних термінах (Guthrie. 1959). Ще одним попередником когнітивного руху можна вважати радикальний біхевіоризм Толмена. Цей дослідник визнавав важливість розглядання когнітивних змінних і сприяв відходженню від загальноприйнятого на той час підходу «стимул-реакція». Він також підкреслював необхідність використання проміжних змінних для визначення внутрішніх станів, що не спостерігаються. Також великий внесок у когнітивний рух зробила гештальт-психологія, оскільки в центрі її уваги, з самого початку, стояла «організація, структура, зв’язки, активна роль суб’єкта, а також важлива роль сприйняття в процесі научіння і запам’ятовування». (Hearst. 1979) Гештальт-психологія значно допомогла когнітивному руху вже тим, що підтримувала інтерес до проблеми свідомості в період панування біхевіоризма. Порередником когнітивної психології став також Жан Піаже, що провів ряд суттєвих і вагомих досліджень дитячої психології саме зі сторони стадій когнітивного розвитку. Але у США його ідеї поширення не набули, хоча вже у 20-30 роках значно впливали на європейьку психологію.

Коли ми стикаємося з такими значними змінами основних наукових концепцій, слід нам’ятати, що подібні ситуації завжди є відображенням більш глибоких перетворень, пов’язаних зі змінами самого духа епох. Наука адаптується до нових вимог. Щоб пояснити зміни у психології, слід звернутися до фізики. На початку 20х років почав розроблятися інший підхід до розуміння сутності об’єктивного світу. Галілеєвсько-ньютоніанська модель світу була відкинута, на зміну їй прийшла інша, котра піддавала сумніву основу класичної науки – ідею про можливість абсолютного відокремлення об’єкта і суб’єкта. Сучасна наука відмовляється від ролі пасивного спостерігача і позиціює себе як спостерігача, що бере у явищі участь. Саме ця подія у сучасній фізиці у значній мірі відродила інтерес до ролі свідомого досвіду в отриманні інформації про зовнішній світ і послугувала достатнім приводом для реабілітації свідомості у якості предмета психології.

Також був ряд інших новацій, що також слугували поштовхом для розвитку когнітивної психології. Наприклад: виникнення теорії зв'язку; сучасна лінгвістика, у коло питань якої були включені нові підходи домови та граматичних структур, а також комп'ютерна наука та інші технологічні досягнення. Комп'ютерна наука, і особливо один зїї розділів - штучний інтелект, змусили психологів переглянути основні постулати,що стосуються вирішення проблем, обробки і зберігання інформації в пам'яті, а також обробки мови іоволодіння нею. Вперше в історії людства з'явився автомат, який, як і людина, виявився здатним переробляти інформацію. Комп'ютери дозволяли подивитися на інформаційні процеси у людини з несподіванної сторони. Дж. Міллер зі співавторами казали, що комп'ютер можна використовувати для моделювання дії різних психологічних теорій. Пізніше, мозок взагалі став розглядатися як обчислювальний механізм, подібний до комп'ютера. Перші експерименти були багато в чому натхненні питаннями: що спільного між процесами переробки інформації у людини і комп'ютера? Чим ці процеси відрізняються один від одного? Пошук відповідей породжував незвичайні ідеї і найчастіше висловлювався на мові блок-схем, які когнітівісти запозичили в інженерів.

Когнітивна психологія дійсно породила новий погляд на психіку.Отримані нею експериментальні дані сильно змінили існуючі до цього уявлення про пізнавальні процеси. Саме когнітівізм почав, повною мірою, формувати психологію за каноном природничої науки, що поєднує логіку і експеримент.Студенти, які здають іспити з когнітивної психології, змушені міркувати й знаходити своїм міркуванням дослідне підтвердження, а прихід у науку покоління, що розмірковує змінює вигляд цієї науки.

Метафори пізнання

Комп’ютерна метафора

До символьного підходу, що виник після 60тих років, когнітивну науку підвів підхід інформаційний, який розгорнувся на теренах інформаційної теорії. Свідомість він трактував як інформаційний канал, що має обмежені пропускні здібності. Також в моду увійшли різного роду схеми і алгоритми, якими намагалися пояснити всю роботу мозку. Саму ідею комп’ютерного підходу точно сформулював один з творців інженерної психології, Кеннет Крейк: «Якщо організм несе в голові дрібномасштабну модель зовнішнього оточення і своїх можливих дій, він здатний перевіряти різні альтернативи, визначати найкращі з них, реагувати на майбутній розвиток ситуації і взагалі у всіх відносинах вести себе більш повноцінно, безпечно і компетентно, потрапляючи в складні умови»(Крейк, 1943) Використовуючи цю теорію, можна було зробити наступний крок - оголосити відмінності форм репрезентації мозку і машин поверхневими і постулювати єдиний абстрактний формат подання знань на рівні глибинних структур, що допускають алгоритмічний опис. Ось чому на початку 1960-х років процеси пізнання стали трактуватися по аналогії з процесами обчислень в комп'ютері. Розуміння того, що людина активно «переробляє інформацію», будуючи внутрішні моделі оточення, означало перехід від інформаційного підходу у вузькому сенсі слова до когнітивної психології.

Значна частина досліджень, що розгорнулися з кінця 50х років, схилялася до версії комп'ютерної метафори, пов'язаної з виявленням та аналізом можливих структурних блоків переробки інформації та принципів їх об'єднання в єдину функціональну архітектуру.Першими роботами нового напрямку можна вважати дослідження процесів утворення штучних понять Джеромом Бруне-ром і співробітниками, а також роботи Ньюела, Саймона і Шоу, які створили ряд машинних моделей мислення, в тому числі «Логік-теоретик» та «Універсальний вирішувач завдань». Комп’ютерна теорія мала тенденцію до сильного спрощення психічних процесів, наближаючи їх до прогам комп’ютерів. Такі моделі не функціонували на граничних, непевних випадках, доводилося вводити багато додаткових параметрів для кожної суперечливої ситуації.

Підсумки першого етапу розвитку когнітивної психології були висунуті у книзі Нейссера «Когнітивна психологія» 1967 року. Він пише, що конструктивний характер наших пізнавальних процесів є фундаментальним фактом. Завдання когнітивної психології полягає в тому, щоб зрозуміти, яким чином «сприймається, запам'ятовується і осмислюється світ, що породжується з такого непродуктивного початку, як конфігурація ретинальної стимуляції або візерунки звукового тиску у вусі». Найссер підкреслює, що мова йде лише про подібність, але не про ідентичність машинних програм і психічних процесів.

Протягом 1970-х років у психології і за її межами, насамперед у роботах з штучного інтелекту, склалося єдина думка щодо теоретичних підстав, методів і моделей когнітивних досліджень. Певною мірою умовно, можна виділити чотири принципи традиційної парадигми ранньої когнітивної психології:

1. Пріоритет знання й раціонального мислення над поведінкою, звичками і афектом.

2. Використання комп'ютерної метафори.

3. Припущення про послідовність переробки інформації.

4. Акцент на формальному моделюванні замість вивчення мозкових механізмів.

Модульна метафора

Комп’ютерна метафора використовувала для порівняння з мозком людини так звані «фон-нейманівські» машини, універсальні обчислювачі, які характеризувалися здатністю розділяти інформацію на пасивні дані і активні операції над ними, а ткож наявністю одного процесору. Революцію у науці спричинив винахід транзистора, а з ним і мікропроцесора. Комп’ютери з його використанням, хоч і були простіші від «фон-нейманівських», але були швидші і точніші у виконанні точних і визначених практичних завданнях. Також у цілях економії мікропроцесори почали використовувати для створення багатопроцесорних комп’ютерів, що дозволило значно скоротити час обробки інформації, шляхом розбиття задачі на під завдання і об’єднання процесорів між собою. Це і призвело до виникнення медулярного підходу.

Першим автором, що використав термін «модулярність» для опису організації психологічних процесів, був американський нейроінформатик Девід Марр. Він припустив, що «будь-який великий масив обчислень повинен бути реалізований як набір частин, настільки незалежних один від одного, наскільки це допускає спільне завдання. Якщо процес організованих не таким чином, то невелика зміна в одному місці буде мати наслідки в багатьох інших. Це означає, що процес у цілому буде дуже важко виправити або поліпшити, як шляхом втручання людини, так і за допомогою природної еволюції - адже будь-яка зміна, що покращує один із фрагментів, буде супроводжуватися безліччю компенсаторних змін в інших місцях » (Маrrі, 1976). Ідея розбиття великого масиву обчислень на відносно незалежні автономні задачі, які вирішуються спеціалізованими механізмами (підпрограмами або модулями) була очевидною для біологів та інформатиків, але спочатку залишалася малопереконливою для фахівців з когнітивної психології, цілком задоволених можливостями класичної комп'ютерної метафори. Джеррі Фодор ввів поняття модулярності і в психологію. Архітектура пізнання представляє собою, з його точки зору, швидше мозаїку з безлічі паралельних і дещо автономних у функціональному відношенні процесів, а зовсім не організоване в єдиний механізм ціле. Фодор сформулював в цілому 8 критеріїв, або ознак, які в сукупності дозволяють ідентифікувати когнітивні модулі. До них відносяться: