Swiadomosc Maszyn - Model Obliczeniowy

1. SwiadomoscMaszyn- Model Obliczeniowy Inteligentne Systemy Autonomiczne Janusz A. Starzyk Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie

2. Organizacja • Swiadomosc • Perpektywa naukowa • Perspektywa filozoficzna • Powstawanie swiadomosci • Funkcjonalne wymagania swiadomosci • Definicja swiadomosci • Model obliczeniowy Photo: http://tsvetankapetrova.wordpress.com/2009/06/30/5-setbacks-that-stop-you-big-time/

3. OpisySwiadomosci • The quality or state of being aware especially of something within oneselffrom Merriam Webster Dictionary • Nobody has a slightest idea of how anything material can be conscious– J.A Fodor • …our subjective experience or conscious state involving awareness, attention, and self reference - Jeanette Norden. • Anything that we are aware of at a given moment forms part of our consciousness, making conscious experience at once the most familiar and most mysterious aspect of our lives- Velmans Photo: http://www.amazon.com/Great-Courses-Jeanette-Norden/dp/159803362X/ref=pd_rhf_p_t_2

4. Perspektywanaukowa • It may be pointless trying to define consciousness, its evolution or function as they may have many different interpretations, similar to other big words like perception, learning, knowledge, attention, etc – Sloman • Consciousness refers to focusing attention, mental rehearsal, thinking, decision making, awareness, alerted state of mind, voluntary actions and subliminal priming, concept of self and internal talk – Calvin & Ojemann • Consciousness is a combination of self awareness and qualia and memory plays an important role in it – Jeff Hawkins • Consciousness is a dynamic process and it changes with development of brain. Further, at macro-level there is no consciousness centre and at micro-level there are no committed neurons or genes dedicated to consciousness – Susan Greenfield

5. Perspektywafilozoficzna • Phenomenally conscious states are those states that possess fine-grained intentional contents of which the subject is aware, being the target or potential target of some sort of higher-order representation – Rosenthal (Higher Order Theory) • Consciousness is accomplished by a distributed society of specialists that is equipped with working memory, called a global workspace, whose contents can be broadcast to the system as a whole – Baars • …various events of content-fixation occurring in various places at various times in the brain ... there is no single place in brain for consciousness – Dennett • Nisargadattastates that awareness is not a part (subset) of consciousness but instead it is its superset

6. Powstawanieswiadomosci Photos: http://daymix.com/Fetus-Brain-Development/ http://www.humanillnesses.com/Behavioral-Health-A-Br/The-Brain-and-Nervous-System.html?Comments[do]=mod&Comments[id]=1

7. Ewolucjaiswiadomosc Photos: http://images.google.com/

8. Ewolucja i swiadomosc Wyjatki -> Osmiornica(pamiecizdolnosciuczenia), Circadian cyklesnu I czuwaniawsrodinsektow (prymitywna forma swiadomosci), itp. Photos: http://images.google.com/

9. DefinicjaSwiadomosciMaszyn Swiadomoscia jest wspomagane uwaga postrzeganie, motywacja, myslenie, planowanie i nadzorowanie akcja. Maszyna jest swiadoma tylko wtedy jesli poza mozliwoscia postrzegania, dzialania, uczenia i pamietania, ma nadrzedny mechanism skupienia uwagi ktory kontroluje wszystkimi jej procesami (swiadomymi i podswiadomymi); Photo: www.spectrum.ieee.org/.../biorobot11f-thumb.jpg

10. Swiadomosc wymaga Inteligencji (zdolnosc) Uwagi (stan) Nie konieczny zywa Swiadomosc: • Jak modelowac swiadomosc?

11. Swiadomosc: wymaganiafunkcjonalne • Inteligencja • Uklad centralny • Uwaga i przelaczanie uwagi • Sakady myslowe • Kognitywne postrzeganie • Kognitywne kierowanie akcja Photo: http://eduspaces.net/csessums/weblog/11712.html

12. Model ObliczeniowySwiadomosciMaszyn Uklad centralny Pamiec Epizodyczna& Uczenie Planowanie i myslenie Motywacje i przetwarzanie celow Przelaczanie uwagi Monitorowanie akcji Emocje, nagrody, i przetwarzanie podkorowe Pamiec semantyczna Procesory sensoryczne Sensoryczno-motoryczne Kodowanie/dekodowanie danych Sensory Inspiracja: mozgludzki Photo (brain): http://www.scholarpedia.org/article/Neuronal_correlates_of_consciousness Organizacja i kojarzenie epizodow Pamiec epizodyczna Zdolnosci motoryczne Procesory motoryczne Kodowanie/dekodowanie danych Aktuatory

13. HierarchiaSensoryczno-Motoryczna • Uklady sensoryczno-motoryczne sa zorganizowane w hierarchie z przeplywem informacji na kazdym poziomie hierarchii 13

14. Blok Sensoryczno-Motoryczny Pamiec semantyczna Emocje, nagrody, i przetwarzanie podkorowe Procesory sensoryczne Sensoryczno-motoryczne Kodowanie/dekodowanie danych Sensory • Procesory sensoryczne sa zintegrowane z pamiecia semantyczna • Procesory motoryczne sa zintegrowane z umiejetnosciami motorycznymi • Procesory podkorowe sa zintegrowane z emocjami i systemem nagrody Zdolnosci motoryczne Procesory motoryczne Kodowanie/dekodowanie danych Aktuatory

15. UkladCentralny • Jest to obszar pamieci w ktorym zachodzi kontrola procesow skupienia i przelaczania uwagi i dochodzi do manifestacji swiadomosci • Kontroluje swiadome i podswiadome procesy • Jest sterowany przez: • Przelaczanie uwagi • Machanizmy uczenia • Tworzenie i selekcja • motywacji i celow ahsmail.uwaterloo.ca/kin356/cexec/cexec.htm

16. UkladCentralny Uklad centralny Planowanie i myslenie Przelaczanie uwagi Monitorowanie akcji Motywacje i przetwarzanie celow • Zadania • swiadoma percepcja • uwaga • przelaczanie uwagi • motywacje • tworzenie i wybor celow • myslenie • planowanie • uczenie, itp.

17. UkladCentralny Uklad centralny Planowanie i myslenie Przelaczanie uwagi Monitorowanie akcji Motywacje i przetwarzanie celow • Oddzialywuje z innymi jednostkami w celu • wykonywania swoich funkcji • zbierania danych • sterowania innymi jednostkami • Nie ma wydzielonego centrum decyzyjnego • Decyzje sa uzaleznione od • konkurujacych sygnalow reprezentujacych motywacje, bol, potrzeby, plany, i przerwania • sygnaly nie musza byc swiadome • konkurencja moze zostac przerwana przez sygnal przlaczania uwagi

18. PrzelaczanieUwagi !!! • Uwaga • Jest selektywnym procesem swiadomego postrzegania, dzialania lub innych swiadomych procesow jak: mysli, planowanie akcji, oczekiwania, sny • Przelaczanie uwagi • potrzebne by miec swiadomosc • prowadzi do strumienia swiadomych doznan Comic: http://lonewolflibrarian.wordpress.com/2009/08/05/attention-and-distraction-what-are-you-paying-attention-to-08-05-09/

19. PrzelaczanieUwagi !!! • Jest to dynamiczny proces wynikajacy z konkurencji pomiedzy • reprezentacjami zwiazanymi z motywacja • wejsciami sensorycznymi • myslami (wlaczajac sygnaly przypadkowe szumu neuronowego) blog.gigoo.org/.../

20. PrzelaczanieUwagi !!! Swiadoma uwaga • Moze byc wynikiem: • celowego swiadomego dzialania (w oparciu oswiadome mysli) • podswiadomeprocesy (stymulowane przez sygnaly wewnetrzne Iub zewnetrzne) Przelaczanie uwagi Motywacje Obserwacje • Takwiecchociazskupienieuwagijest procesemswiadomym, przelaczanieuwagimozebycnieswiadome.

21. Celowy progres? UproszczonaMaszynaKognitywna Tak Nie Formulowanie epizodu Pamiec asocjacyjna Kontrola sakad Zapis pamieci epizodycznej Petla 1 Zmiana motywacji Punkt skupienia uwagi Kontrola akcji Zmiana percepcji Z otoczenia Petla 2 Zmiana w srodowisku

22. Sakady Co? Gdzie? C C D D A A B B C D A Obraz wejsciowy B

23. SakadyMyslowe • Czesc obrazu wybrana na podstawie sakad wzrokowych. • Postrzegane wejscie aktywizuje rozpoznany obraz i stowarzyszone rejony pamieci semantycznej i epizodycznej. Slady pamieci w placie czolowym Plat czolowy dom biznes zona Jan jest w Sakada myslowa przyjaciele centrum uwagi pies Siec pamieci epizodycznej i semantycznej biznes dom zona przyjaciele Jan pies sakada Obraz wejsciowy • To z kolei aktywizyje slady pamieci w ukladzie centralnym ktore bede uzyte do przeszukiwan (sakad) myslowych.

24. Sakadymyslowe w swiadomejmaszynie Celowy progres? Kontynyowac szukanie? Planowanie akcji? Akcja? Nie Skupienie uwagi Tak Petla 1 Sakady myslowe Uczenie Tak Zmiana motywacji Nie Petla 3 Pamiec asocjacyjna Tak Loop 2 Loop 2 Nie Nie Zmiana percepcji Sakady wizyjne Petla 4 Tak Kontrola akcji Zmiana w srodowisku Petla 5

25. PodsumowanieModeluSwiadomosci • Samo-organizujacy sie mechanizm powstajacych motywacji i innych sygnalow wspolzawodniczacych o uwage jest podstawa swiadomosci maszyn. • Uklad centralny kontroluje procesy swiadome i podswiadome uzywajac mechanizmu przelaczanie uwagi. • Przelaczanie uwagi jest dynamicznym procesem ktory wynika z konkurencji pomiedzy postrzeganym wejsciem, motywacjami i wewnetrzych mysli. • Sakady myslowe w pamieci roboczej sa podstawa swiadomego myslenia, przelaczania uwagi, planowania, i monitorowania akcji Photo: http://www.prlog.org/10313829-homeless-man-earns-250000-after-viewing-prosperity-consciousness-video-subliminal-mind-training.html

26. Wnioski z ModeluSwiadomosci • Motywacje do dzilan sa rozproszone w pamieci • konkuruja ze soba sygnaly z roznych obszarow pamieci • Zanim zwycieski sygnal jest wybrany, maszyna nie interpretuje znaczenia konkurujacych sygnalow • Swiadomy proces jest sekwencyjny • zwyciezca wewnetrzej kompetycji kieruje chwilowo procesem myslowym zanim zostanie zastapiony innym zwyciezca • Odgorna aktywizacja percepcji, planowania, wewnetrznych mysli czy tez funkci motorycznych • prowadzi do swiadomych doznan • decyzje co jest obserwowane i gdzie to jest • planowanie co zrobic • ciag takich doznan stanowi swiadomosc

27. StrukturyObliczenioweSwiadomosci

28. Kontynuowac szukanie? Siecsakadmyslowych Wtorne neurony Nastepna sakada myslowa Hamowanie zwyciezcy Winner takes all Pobudzona pamiec A H F Skupienie uwagi Pamiec asocjacyjna Petla 1 Sakady myslowe Tak Nie

29. Siecsakadmyslowych Wtorne neurony Nastepna sakada myslowa Hamowanie zwyciezcy Winner takes all Pobudzona pamiec A H F Pamiec asocjacyjna

30. Siecsakadmyslowych Wtorne neurony Nastepna sakada myslowa Hamowanie zwyciezcy Winner takes all Pobudzona pamiec A H F Pamiec asocjacyjna

31. Siecsakadmyslowych Wtorne neurony Nastepna sakada myslowa Hamowanie zwyciezcy Winner takes all Pobudzona pamiec A H F Pamiec asocjacyjna

32. Advancement of a goal? Hamowanienastepnejsakadymyslowej M1 M2 M3 Mk To next mental saccade A1 A2 A3 A4 Ak-1 Ak To learning Potential pain reduction detected Next mental saccade Evaluation delay PA PH Pn PF Attention spotlight No New winner established A H n F Advancement Advancement of a goal? of a goal? Primed memory Yes Yes Associative memory Learning Learning

33. Hamowanienastepnejsakadymyslowej M1 M2 M3 Mk To next mental saccade A1 A2 A3 A4 Ak-1 Ak To learning Potential pain reduction detected Next mental saccade Evaluation delay PA PH Pn PF Learning delay New winner established A H n F Primed memory Associative memory

34. Hamowanienastepnejsakadymyslowej M1 M2 M3 Mk To next mental saccade A1 A2 A3 A4 Ak-1 Ak To learning Potential pain reduction detected Next mental saccade Evaluation delay PA PH Pn PF Learning delay New winner established A H n F Primed memory Associative memory

35. Hamowanienastepnejsakadymyslowej M1 M2 M3 Mk To next mental saccade A1 A2 A3 A4 Ak-1 Ak To learning Potential pain reduction detected Next mental saccade Evaluation delay PA PH Pn PF Learning delay New winner established A H n F Primed memory Associative memory

36. Plan action? Action? Planowanieakcjiipodzadan M1 M2 M3 Mk A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 Pain PF PK PH Pn Changing motivation Changing motivation Dual pain P’F P’K P’H P’n Loop 3 Loop 3 Plan action? Plan action? K’ H’ n’ F’ Yes Yes Dual memory No No No H K n F Primed memory Action? Action? Loop 4 Loop 4 Yes Yes Associative memory Action control Action control

37. Planowanieakcjiipodzadan M1 M2 M3 Mk B2 B3 B4 Bk-1 Bk B1 A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 A2 - desired action “add sugar to tea” is blocked H sugar PH no sugar I1 intended action buy sugar Pain PF PK PH Pn Dual pain P’F P’K P’H P’n K’ H’ n’ F’ Dual memory H K n F Primed memory Associative memory

38. Planowanieakcjiipodzadan M1 M2 M3 Mk B2 B3 B4 Bk-1 Bk B1 A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 K’ search for money K money observed Pain PF PK PH Pn Dual pain P’F P’K P’H P’n K’ H’ n’ F’ Dual memory H K n F Primed memory Associative memory

39. Planowanieakcjiipodzadan M1 M2 M3 Mk B2 B3 B4 Bk-1 Bk B1 A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 B1 action block removed A1 action performed H’ sugar expected Pain PF PK PH Pn Dual pain P’F P’K P’H P’n K’ H’ n’ F’ Dual memory H K n F Primed memory Associative memory

40. Planowanieakcjiipodzadan M1 M2 M3 Mk B2 B3 B4 Bk-1 Bk B1 A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 H sugar observed B2 action block removed A2 action performed Pain PF PK PH Pn Dual pain P’F P’K P’H P’n K’ H’ n’ F’ Dual memory H K n F Primed memory Associative memory

41. Planowanieakcjiipodzadan M1 M2 M3 Mk B2 B3 B4 Bk-1 Bk B1 A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 However if K’ search for money K money not observed I4 desired action get money Pain PF PK PH Pn Dual pain P’F P’K P’H P’n K’ H’ n’ F’ Dual memory H K n F Primed memory Associative memory

42. Action control Action? Intended action Predicted changes Predicted changes known Pain increase Cognitive action control Cognitive abort Associative memory Lower level action control Lower level action control Lower level action control

43. Action and subgoal planning Environment Perform action Decide action Learning Next mental saccade Pain reduction Intended action Dual pain Pain Attention spotlight Memory Induced pain Desired item Perception

44. Action and subgoals planning M1 M2 M3 Mk A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 I2 - intended action “add sugar to tea” is blocked H sugar PH no sugar I1 intended action buy sugar is invoked Pain PF PK PH Pn Dual pain P’F P’K P’H P’n K’ H’ n’ F’ Attention spotlight H K n F Desired item Associative memory

45. Action and subgoals planning M1 M2 M3 Mk A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 K’ search for money K money observed Pain PF PK PH Pn Dual pain P’F P’K P’H P’n K’ H’ n’ F’ Attention spotlight H K n F Desired item Associative memory

46. Action and subgoals planning M1 M2 M3 Mk A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 A1 action not blocked A1 action performed H’ sugar expected Pain PF PK PH Pn Dual pain P’F P’K P’H P’n H’ n’ F’ Attention spotlight H K n F Desired item Associative memory

47. Action and subgoals planning M1 M2 M3 Mk A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 H sugar observed I2 action block removed A2 action performed Pain PF PK PH Pn Dual pain P’F P’K P’H P’n H’ n’ F’ Attention spotlight H K n F Desired item Associative memory

48. Action and subgoals planning M1 M2 M3 Mk A2 A3 A4 Ak-1 Ak A1 I1 I3 Ik-1 Ik I4 I2 However if K’ search for money K money not observed I4 desired action get money Pain PF PK PH Pn Dual pain P’F P’K P’H P’n K’ H’ n’ F’ Attention spotlight H K n F Desired item Associative memory

49. J. A. Fodor, "The big idea: can there be science of the mind," Times Literary Supplement, pp. 5-7, July 1992. • J. Norden, Understanding the brain, Video lecture series. • M. Velmans, "Where experiences are: Dualist, physicalist, enactive and reflexive accounts of phenomenal consciousness," Phenomenology and the Cognitive Sciences, vol. 6, pp. 547-563, 2007 • A. Sloman, "Developing concept of consciousness," Behavioral and Brain Sciences, vol. 14 (4), pp. 694-695, Dec 1991. • W. H. Calvin and G. A. Ojemann, Conversation with Neil's brain: the neural nature of thought and language: Addison-Wesley, 1994. • J. Hawkins and S. Blakeslee, On intelligence. New York: Henry Holt & Company, LLC., 2004. • S. Greenfield, The private life of the brain. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2000. • Nisargadatta, I am that. Bombay: Chetana Publishing, 1973. • D. C. Dennett, Consciousness Explained, Penguin Press,1993. • D. M. Rosenthal, The nature of Mind, Oxford University Press, 1991. • B. J. Baars “A cognitive theory of consciousness,” Cambridge University Press, 1998. References Photo: http://s121.photobucket.com/albums/o209/TiTekty/?action=view&current=hist_sci_image1.jpg

50. Questions ?? Photo: http://bajan.wordpress.com/2010/03/03/dont-blame-life-blame-the-way-how-you-live-it/