1 / 49

ВВЕДЕНИЕ В КОГНИТИВНУЮ НАУКУ

ВВЕДЕНИЕ В КОГНИТИВНУЮ НАУКУ. 2007/2008. Когнитивная наука: от теории к практике. Современная когнитивная наука: некоторые направления прикладных разработок. Системы искусственного интеллекта Системы обработки естественного языка ( NLP ) Кросскультурная коммуникация

ferris-atkinson
Download Presentation

ВВЕДЕНИЕ В КОГНИТИВНУЮ НАУКУ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ВВЕДЕНИЕ В КОГНИТИВНУЮ НАУКУ 2007/2008

  2. Когнитивная наука: от теории к практике

  3. Современная когнитивная наука: некоторые направления прикладных разработок • Системы искусственного интеллекта • Системы обработки естественного языка (NLP) • Кросскультурная коммуникация • Когнитивная эргономика и дизайн • …

  4. Искусственный интеллект: мышление и речь (2)70 лет спустя

  5. Первые шаги 1956 -- «Дартмутская четверка»: А. Ньюэлл и Г. Саймон -- лаборатория ИИ в Карнеги-Меллон М. Минский и Дж. Маккарти -- лаборатория ИИ вМассачусетском технологическом институте Дж. Маккарти -- лаборатория ИИ в Стэнфорде + лаборатория в Эдинбургском университете -- Дональд Миши, основатель и редактор сборников «Машинный интеллект» С 1965 -- международные научные семинары «Машинный интеллект»

  6. Развитие интеллекта Ассимиляция Аккомодация Развитие искусственного интеллекта «Ассимиляция» познавательных функций человека «Аккомодация» к особенностям познания человека

  7. Искусственный интеллект - проблема взаимодействия с пользователем на естественном языке: ~ справочные системы ~ поисковые системы ~ компьютерные игры ~ компьютерные… «психотерапевты» • - решение задач /поиск (1956) • - игровые программы (шахматы и т.д.): Гарри Каспаров против Deep Blue • - экспертные системы и системы поддержки принятия решения: инженерия знаний • - системы распознавания образов, движения и т.д. • - системы обработки текста и машинного перевода • - обучаемые и обучающие системы • - робототехника и автономные агенты (промышленные роботы)

  8. Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950-е) Постановка задачи: Уоррен Уивер (1894–1978) 1947 (в переписке с Норбертом Винером): машинный перевод как криптография («дешифровка») 1949 -- меморандум «Перевод» (”Translation”) с обоснованием возможности машинного перевода: • проблема многозначности: необходимость анализа контекста

  9. …и поэтому он, душа общества, которые возглавлял, всё новыми правилами и нормативами…

  10. …и поэтому он, душа общества, которые возглавлял, всё новыми правилами и норматив …

  11. …и поэтому он, душа общества, которые возглавлял, всё новыми правилами и нормативами, не преминул подвергнуть давлению и членов общества охраны животных…

  12. Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950-е) Постановка задачи: Уоррен Уивер (1894–1978) 1947 (в переписке с Норбертом Винером): машинный перевод как криптография («дешифровка») 1949 -- меморандум «Перевод» (”Translation”) с обоснованием возможности машинного перевода: • проблема многозначности: необходимость анализа контекста • машинный перевод как логический вывод на основе посылок • применимость криптографии и теории информации • «лингвистические универсалии» (логические характеристики, общие для всех языков)

  13. Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950-е) Постановка задачи: Уоррен Уивер (1894–1978) 1947 (в переписке с Норбертом Винером): машинный перевод как криптография («дешифровка») 1949 -- меморандум «Перевод» (”Translation”) с обоснованием возможности машинного перевода 1952 -- первая конференция по машинному переводу 1954 -- «Джорджтаунский эксперимент»: перевод с русского на английский (250 слов, 6 грамматических правил) 1967 -- «Черная книга машинного перевода» (доклад комитета по лингвистике Академии наук США о бесперспективности проекта) 1950-е и далее -- интенсивное развитие в СССР

  14. Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950-е) Vodka is good, but meat is rotten. Spirit is strong, but flesh is weak. Водка отменная, но мясо протухло. Дух крепок, а плоть немощна. Out of sight, out of mind? Invisible idiot! Проверка качества перевода: обратный перевод!

  15. Обработка естественного языка: системы машинного перевода -- 2000+ Google Translator: статья про «Алису в Стране Чудес» в Википедии (http://en.wikipedia.org/wiki/Alice's_Adventures_in_Wonderland). … В нем рассказывается история девочки по имени Алиса, кто падает вниз кролик в отверстие в сфере фантазии населены гротескные цифры, как говорят игральные карты и anthropomorphic существа… … Он считается одним из наиболее характерных примеров этого жанра литературного бреда…

  16. Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1970-е и далее) • Основные задачи: • «ознакомительный» (черновой) перевод • «окончательный» перевод: настройка на предметную область (условие -- однородность текстов: напр., документооборот в организациях) • Проблемы: • разрешение многозначности • алгоритмы синтеза (пофразно или текст в целом) • …

  17. Обработка естественного языка: взаимодействие с пользователем • вопросно-ответные системы; • диалоговые системы решения задач и принятия решений; • проблемно-ориентированные системы обработки связных текстов («интерпретаторы»); • информационно-поисковые системы; • техническое оснащение: системы распознавания и синтеза речи.

  18. Джозеф Вейценбаум и его «Элиза» (MIT, 1963-1966) Поиск ключевых слов, анализ синтаксиса и… заполнение «пауз»! DEMO

  19. Джозеф Вейценбаум и его «Элиза» (MIT, 1966) Проблема эмоциональной привязанности к компьютерному «психотерапевту»: случай секретаря Дж. Вейценбаума -- назад к критерию Тьюринга?! Проблема осмысленности высказываний компьютерного «психотерапевта», или «Тихо сам с собою…»: Элиза и Перри http://tools.ietf.org/html/rfc439 Что может «понять» компьютер?

  20. Джон Сирл (Беркли, 1980/1984): парадокс «китайской комнаты» «Иллюзия понимания» снаружи при полном непонимании внутри.

  21. Джон Сирл: «сильный» и «слабый» ИИ «Сильный ИИ»: машина может мыслить, т.е. обладать психикой и сознанием «Слабый ИИ»: машина может совершать разумные действия

  22. Проблема обработки текстов на естественном языке: интерпретаторы текстов и вопросно-ответные системы Понятие схемы (сэр Ф.Ч. Бартлетт, 1932): “активная структура прошлых реакций и прошлого опыта” Виды схем: - когнитивные карты; - прототипы и стереотипы; - сценарии.

  23. Проблема обработки текстов на естественном языке: интерпретаторы текстов и вопросно-ответные системы Роджер Шенк: от схем-сценариев к структурам концептуальной репрезентации (CRS).

  24. Области применения структур концептуальной репрезентации (CRS) • Контекстуальный машинный перевод • Резюме текстов (научные работы, подготовка выпусков новостей, системы помощи в компьютере и т.д.) • Понимание историй и ответы на вопросы по их содержанию (выводы) • Создание историй (адаптивные компьютерные игры) Пример 1. ATRANS:отношения передачи/обладания (Йельский университет). Пример 2. SAM, или «Механизм применения сценариев» (Ричард Каллингфорд и др., 1975).

  25. Когнитивная наука и рукотворный мир: «психопатология обыденных вещей» - Usability (эргономика и когнитивный дизайн) -- Дональд Норман • Исследования: • понимание инструкций; • понимание работы системы; • запись движений глаз • (информационный дизайн, реклама); • регистрация времени • выполнения задачи (поиск необходимой информации и т.п.); • выполнение задачи за ограниченное время… • Статьи по когнитивному дизайну http://www.uie.com/articles/ Предметы из «Каталога невозможных объектов» Жака Карельмана

  26. Когнитивная наука и рукотворный мир: «психопатология обыденных вещей» • Некоторые принципы дизайна (Д. Норман): • наглядность • взаимно-однозначное соответствие между целями и способами их достижения • умопостижимость (концептуальная/ментальная модель -- понимание возможных результатов своих действий) • обратная связь (возможность получения наглядных сведений о том, что в данный момент происходит в системе)

  27. Когнитивная наука и рукотворный мир: «психопатология обыденных вещей» Оставить место для ошибок: - незавершенные действия - ошибки по рассеянности: - верные действия - неверные объекты - неверные действия - верные объекты • Понять, что произошло • Исправить ошибку

  28. Когнитивная наука и рукотворный мир: дизайн человеко-машинных систем Пример исследовательского метода в веб-дизайне: оценка входной страницы Интернет-сайта 1. Инструкция испытуемому: найти необходимую информацию (напр., «Представьте, что Вы хотите подать стихи в журнал…» или «Представьте, что Вы хотите оформить подписку на журнал…») 2. Предъявление входной страницы на 5 с 3. Фиксация всей извлеченной информации и вопросы о доступности информации, в доступности которой наиболее заинтересованы создатели сайта DEMO

  29. T T T T L T T T T T T T T Когнитивная наука и рукотворный мир Дизайн в динамических системах: возможности и ограничения человеческого познания Р. Рензинк (2004): системы навигации Пределы устойчивости зрительного поиска при изменении масштаба и угла наклона «карты»

  30. Когнитивная наука и рукотворный мир Поворот (изменение угла наклона) 60° 20° 7°

  31. Когнитивная наука и рукотворный мир Изменение масштаба 4:1 4:2 4:3

  32. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность - Usability (эргономика и когнитивный дизайн), взаимодействие человека с компьютером (HCI); - Embedded cognition («ситуативное познание» ~ экологический подход к познанию) Принятие решения Дедукция ПЕРВЫЕ ШАГИ Задача Уэйзона: А К 4 7 Модификация Легренци: если письмо запечатано, на нем должна быть марка стоимостью 50 центов 20-30% 90%

  33. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность - Usability (эргономика и когнитивный дизайн), взаимодействие человека с компьютером (HCI); - Embedded cognition («ситуативное познание» ~ экологический подход к познанию) - Embodied cognition(«воплощенное познание»: познание в реальной жизни «телесного материального субъекта» -- от «абстрактных репрезентаций» к восприятию и действию) Прайминг в действии Поиск предмета в комнате

  34. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Поиск предмета в комнате Иэн Гилкрист и др., 2001: возрастание роли памяти (значительно меньше перепроверок)

  35. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Джон Касиоппо и др., 1993: предъявление незнакомых иероглифов при сгибании руки («притягивании») и разгибании руки («отталкивании») Последующее ранжирование по степени предпочтения: иероглифы, которые воспринимались в момент «притягивания», получили значительно более высокий рейтинг, чем иероглифы, которые воспринимались в момент «отталкивания» (для знакомых стимулов -- слов -- подобного эффекта не было) Аналогичные результаты (Strack et al., 1988): просмотр мультфильма с расслабленными мышцами лица и с карандашом в зубах (более смешной!)

  36. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Проблема «воплощенного познания» в философии и теории метафоры: Джордж Лакофф, Марк Джонсон (Metaphors we live by, 1980, на русском языке -- 2004; Philosophy in the Flesh, 1999) Постигая мир и оперируя абстрактными понятиями, человек пользуется метафорами, соотносящими эти понятия с его собственным телом (пространственными характеристиками, перемещениями и т.п.)

  37. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Сотни линий в одном волоске Трудно назвать отрасль, в которой не использовались бы всевозможные провода и кабели. Но наука неуклонно движется вперед, и пропускные возможности привычных нам жил из меди и алюминия стали слишком малы. К тому же уже с середины 60-х годов мировая промышленность вплотную подошла к проблеме исчерпаемости природных ресурсов. К примеру, на изготовление кабельной продукции расходуется половина всех запасов меди. Исследователи разных стран обратились к разработке теории оптико-волоконной связи, увидев в ней новый шагв развитии информационных технологий. Активно занялась ею и отечественная наука.[…] Так что в ближайшее время предприятие имеет все шансы выйти на рынок с законченными оптико-волоконными линиями. Газета «Северный рабочий» от 6 февраля 2003 г.

  38. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность - Usability (эргономика и когнитивный дизайн), взаимодействие человека с компьютером (HCI); - Embedded cognition («ситуативное познание» ~ экологический подход к познанию) - Embodied cognition(«воплощенное познание»: познание в реальной жизни «телесного материального субъекта» -- от «абстрактных репрезентаций» к восприятию и действию) - Distributed cognition: назад к Л.С. Выготскому -- проблема разделенности высших психических функций. «Совместное внимание»

  39. Социальная нейронаука: мозговые механизмы межличностного познания Б.М. Величковский и др. (Дрезденский технический университет) Мозговые механизмы обработки взгляда виртуального собеседника, направленного на данного человека и на «третье лицо»: Направление взгляда: на испытуемого х на кого-то еще Выражение лица: социальное (стремление к контакту) х произвольное Schilbach et al., 2005

  40. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Майкл Коул (Калифорнийский университет Сан-Диего, Лахойя) «Культура и когнитивная наука» (2003): - когнитивная антропология - коммуникация (теория связи)

  41. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность • Нейробиология культурных и профессиональных различий («культурная биология»): • Япония: соробан и счет в уме (Hanakawa et al., 2003; ср.: Hatta, Ikeda, 1988) См.: http://novoivan.narod.ru/soroban.htm

  42. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность • Нейробиология культурных и профессиональных различий («культурная биология»): • Япония: соробан и счет в уме (Hanakawa et al., 2003; ср.: Hatta, Ikeda, 1988) • Португалия: сельская неграмотность • и обработка вербальной информации • (Castro-Caldes, 2000)

  43. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность • Нейробиология культурных и профессиональных различий («культурная биология»): • Япония: соробан и счет в уме (Hanakawa et al., 2003; ср.: Hatta, Ikeda, 1988) • Португалия: сельская неграмотность и обработка вербальной информации (Castro-Caldes, 2000) • Канада: сортировка почты и «выскакивание» в зрительном поиске (Polk & Farah, 1998)

  44. Ищем букву Б и цифру 6 178938905923495763712785904 НДЛОПЗРХАЮФКШВБТЕИЧМКТЖЕЭКЛ 958390510304Б75352829134507 ХСНКТВКРЙЧИВЛКЛВАЕУЕ6ПРТВНК

  45. Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность • Нейробиология культурных и профессиональных различий («культурная биология»): • Япония: соробан и счет в уме (Hanakawa et al., 2003; ср.: Hatta, Ikeda, 1988) • Португалия: сельская неграмотность и обработка вербальной информации (Castro-Caldes, 2000) • Канада: сортировка почты и «выскакивание» в зрительном поиске (Polk & Farah, 1998) • Великобритания: лондонские таксисты и обработка пространственной информации (Maguire, 2000) • …

  46. Горизонты когнитивной науки - Когнитивная экономика (Д. Канеман, А. Тверский) и нейроэкономика (Джеймс Хекман и др.) - Нейроэстетика (В.С. Рамачандран и др.) - Когнитивная поэтика (Р. Цур) / когнитивная стилистика - Когнитивная география (спецкурс в университете Баффало:http://www.geog.buffalo.edu/~dmark/GEO592S04.html) … астрономия … ботаника Когнитивная … история … политология … геология

  47. В КАЧЕСТВЕ ЭПИЛОГА…

  48. Миннесотский проект: 100 самых влиятельных работ по когнитивной науке в XX веке 5. Дэвид Румельхарт, Джеймс Макклелланд «Параллельно-распределенная обработка: исследование микроструктуры познания» (1986) 6. Алан Ньюэлл, Герберт Саймон «Решение задач человеком» (1972) 4. Дональд Хэбб «Организация поведения: нейропсихологический анализ» (1949) 3. Алан Тьюринг «Вычислительная техника и интеллект» (1957) 2. Дэвид Марр «Зрительное восприятие: вычислительное исследование отображения и обработки зрительной информации у человека» (1982) 1. Ноэм Хомский «Синтаксические структуры» (1957)

  49. Миннесотский проект: 100 самых влиятельных работ по когнитивной науке в XX веке 56. А.Р. Лурия «Введение в нейропсихологию» (англ. 1973) ... 28. Л.С. Выготский «Мышление и речь» (англ. 1964) ... ... 9. Джордж Миллер «Магическое число 7+2: о некоторых ограничениях нашей способности обрабатывать информацию» (1956) 10. Дональд Бродбент «Восприятие и коммуникация» (1958) 8. Фредерик Чарльз Бартлетт «Припоминание: исследование в области экспериментальной и социальной психологии» (1932) 7. Джерри Фодор «Модульность познания» (1983)

More Related