Wstęp do kognitywistyki Rola eksplanacyjna reprezentacji. Debata na temat wyobrażeń

1. Marcin Miłkowski Wstęp do kognitywistykiRola eksplanacyjna reprezentacji. Debata na temat wyobrażeń

2. O czym będzie mowa • Co świadczy o istnieniu obrazów umysłowych? • Czy to groteskowa teoria? • Koncepcja reprezentacji strukturalnych kontra symbole • Trudności teoretyczne • Teoria dwóch kodów

3. Wyobrażenia • Wyobrażenia: obrazy umysłowe podobne do postrzeżeń, ale obecne bez bodźców fizycznych. • Nikt nie przeczy ich istnieniu. • Ale jaka jest natura reprezentacji będących u ich podstawy?

4. Obroty w myślach • Czy to te same figury geometryczne?

5. Obroty w myślach • Roger Shepard i Jacqueline Meltzer (1971): czas reakcji potrzebny do rozstrzygnięcia, czy to te same figury, jest liniowo proporcjonalny do kąta obrotu z pozycji pierwotnej. • Potem okazało się, że liczy się też rozmiar i złożoność obracanego obiektu.

6. Podróże w myślach: Kosslyn (1978) • Badani pamiętalimapę. • Potem mieli wyobrażać sobie,jak daleko jestkawiarnia od baru. • Wynik: • Liniowa zależność między odległością a czasem reakcji!

7. Teoria reprezentacji topograficznych • Ponieważ istnieją zależności liniowe między czasem reakcji a odległością czy kątem obrotu, reprezentacja umysłowa ma format podobny do obrazu. • Stąd Shepard i Kosslyn (oraz m.in. Pinker) uznali: • Wyobrażenie nie wykorzystuje amodalnych symboli.

8. Pylyshyn: ta teoria jest groteskowa! • Postuluje się obrazki w głowach, ale kto miałby je czytać?! • Zależność liniowa odkryta przez Sheparda i Kosslyna nie jest po prostu prawem przyrody, lecz wynikiem działania architektury funkcjonalnej umysłu. • W istocie wyobrażenia zależą od wiedzy ukrytej.

9. Wiedza ukryta • Wiedza, którą mamy, choć niekoniecznie potrafimy kiedykolwiek wysłowić, np.: • znajomość gramatyki języka, • intuicyjna znajomość fizyki świata, • konwencjonalne reguły społeczne.

10. Przenikalność poznawcza • Proces poznawczy jest przenikalny poznawczo zawsze i tylko wtedy, gdy jego przebieg zależy od przekonań i celów podmiotu, czyli zmienia go racjonalność. • Liczne złudzenia wzrokowe są nieprzenikalne poznawczo. • Tymczasem Pylyshyn pokazał, że wyobrażenia są przenikalne. • Czyli zależą od wiedzy ukrytej.

11. Wyjaśnienie Pylyshyna • Odległości w przestrzeni to nie własności wyobrażeń, lecz wyobrażonych przedmiotów. • Badani wyobrażają sobie podróż na wyspie z baru do kawiarni, a wiedzą, że dłuższa podróż dłużej trwa, więc później naciskają przycisk. • Ich wiedzę ukrytą kodują symbole amodalne.

12. Symboliczne wyjaśnienie wyobrażeń • W istocie mamy przekonania na temat świata, bo wyobrażenia zależą od treści semantycznej i relacji logicznej. • Ergo: proces wyobrażania nie może być wyjaśniany wyłącznie w kategoriach analogowych, lecz także przez odniesienie do wiedzy ukrytej, wnioskowania i procesów obliczeniowych.

13. Dwa typy reprezentacji: analogiczne i symboliczne • Reprezentacja analogiczna odwzorowuje strukturę czegoś, co reprezentuje: • zachodzi homomorfizm między strukturą reprezentacji (nośnika) a strukturą desygnatu reprezentacji, • istnieje proces, który systematycznie dopasowuje strukturę nośnika i desygnatu oraz wykonuje odpowiednie wnioskowania (Sloman 1978, rozdział 7).

14. Reprezentacje analogiczne • We współczesnej debacie reprezentacje analogiczne nazywa się też strukturalnymi (gdyż opierają się na relacji podobieństwa strukturalnego). • Zwolennikiem takich reprezentacji jako podstawowych są Robert Cummins (Cummins i Roth 2012) i William Ramsey (2007).

15. Podobieństwa strukturalne • Reprezentacje strukturalne zwykle rozumie się w kategoriach podobieństwa pierwszego rzędu między pojedynczymi obiektami a reprezentacjami. • Ale ciekawsze są podobieństwa drugiego rzędu: między relacjami między obiektami a relacjami między reprezentacjami (Shepard i Chipman 1970).

16. Dwa typy reprezentacji: analogiczne i symboliczne • Reprezentacja symboliczna: jej interpretacja polega na tym, co Gottlob Frege nazywał stosowaniem funkcji logicznych do argumentów. • Relacja podobieństwa strukturalnego jest tu nieistotna: reprezentacje symboliczne są arbitralne związane z ich nośnikiem.

17. Problem Andersona (1978) • John R. Anderson w debacie nad wyobrażeniami: • Empirycznie nie można odróżnić teorii opartej na wiedzy ukrytej (amodalnej) od teorii opartej na medium analogowym. • A teoria wiedzy ukrytej jest prostsza. • (W 1983 roku się wycofał: notacje są nierozróżnialne, ale nie procesy obliczeniowe).

18. A co z czasami reakcji? • Procesy działające sekwencyjnie można analizować addytywnie, tj. zakładać, że każdy krok przetwarzania zwiększa czas wykonania. • Ale w procesach równoległych to założenie załamuje się.

19. Teoria złożoności w informatyce • Notacja wielkiego O: złożoność obliczeniową algorytmu określa się w kategoriach liczby kroków koniecznych do jego wykonania (np. na maszynie Turinga) w stosunku do liczby danych wejściowych. • Wiadomo, że zmiana sprzętu nie jest czynnikiem kluczowym: jest to stała k, którą można ignorować przy badaniu algorytmów.

20. Teoria złożoności w informatyce • Mając dokładny algorytm, można ustalić, ilu kroków będzie wymagane do ustalenia odpowiedzi dla danej liczby danych wejściowych. • Funkcje określające tę zależność wskazują na złożoność algorytmu.

21. Złożoność i praktyczna obliczalność • Wyróżnia się wiele klas złożoności; klasa zależności liniowych to najniższa (DTIME). • Kiedy funkcja złożoności dla niedeterministycznej maszyna Turinga jest typu wielomianowego, to uznaje się, że nie jest praktycznie obliczalna.

22. Teorie podwójnego kodowania • Wyróżnia się dwa rodzaje reprezentacji: • zmysłowe lub modalne; • amodalne, odpowiadające pojęciom abstrakcyjnym. • Klasyczna teoria podwójnego kodowania Allana Paivio • Pewne współczesne teorie neurosemantyczne (Vigliocco).

23. Teoria podwójnego kodowania Paivio: logogeny i imageny

24. Teoria podwójnego kodowania

25. A może neuronauka rozwiąże problem? • Pylyshyn (1981): • W żadnym razie. Biologiczne podstawy są nieistotne (z powodu wielorakiej realizowalności procesów poznawczych). • Kosslyn: • Oczywiście!

26. Dane z neuroobrazowania • Procesy postrzeżeniowe i wyobrażeniowe w 2/3 angażują te same obszary mózgu – kora wzrokowa i płat potyliczny. • Wyobrażenia większych obiektów i postrzeżenia większych obiektów angażują większe obszary mózgu. • Procesy są częściowo dysocjowalne.

27. Organizacja topograficzna • W mózgu istnieje wiele obszarów o organizacji topograficznej: • odwzorowanie na powierzchni przy zachowaniu relacji topograficznej i redukcji wymiarowości. • Taka organizacja ułatwia przetwarzanie informacji zmysłowych.

29. Niewidomi a wyobrażenia • Osoby niewidome od urodzenia też potrafią wyobrażać sobie obroty przedmiotów, ale nie w wizualny sposób (bez skrótu perspektywicznego!) • Nie ma u nich aktywacji tych samych obszarów kory wzrokowej przy wyobrażaniu sobie.

30. Rodzaje reprezentacji • Reprezentacja symboliczna nie musi być werbalna. • Język umysłu można traktować jako amodalny system abstrakcyjny (jak logika I rzędu). • Wczesna hipoteza Pylyshyna opierała się na reprezentacji symbolicznej. Teraz Pylyshyn twierdzi, że nigdy nie rozstrzygniemy, jaka reprezentacja stoi za wyobrażeniami.

31. Rodzaje reprezentacji • Reprezentacja analogiczna nie musi być obrazowa. • Niewidomi od urodzenia mają reprezentacje analogiczne związane z dotykiem. • Najczęściej uważa się, że istnieje wiele rodzajów reprezentacji analogicznych.

32. Fałszywa alternatywa Pylyshyna • Czy wyobrażenia opierają się na modelach analogicznych (bez procesów związanych z wiedzą), czy też na wiedzy ukrytej i symbolach? • Kosslyn nie neguje wagi procesów przetwarzających reprezentacje analogiczne ani roli wiedzy. • W 1994 roku przyznawał wręcz dużą rolę „głębokiej reprezentacji” amodalnej.

33. Podsumowanie • Teorie obrazowe postulują istnienie reprezentacji analogicznych. • Teorie podwójnego kodowania postuluje reprezentacje werbalne i analogiczne. • Oprócz tego można postulować jeszcze poziom kodu amodalnego, jak Maruszewski.

34. Podsumowanie • Pylyshyn neguje rolę świadectw neurologicznych. Kosslyn je wykorzystuje. • Fakty na temat mózgu są istotne w teoriach poznawczych, a przenikalność poznawcza jest dosyć mało interesującym kryterium metodologicznym.

35. Nudne podsumowanie • Wyobrażenia wykorzystują wiele formatów reprezentacji, wiedzę ukrytą i różne procesy obliczeniowe. • Inaczej zachodzą u osób widzących, inaczej u niewidomych; istnieje wiele różnic indywidualnych.