Когнитивные науки. Модели мышления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Когнитивные науки. Модели мышления

Междисциплинарное научное направление, объединяющее теорию познания, когнитивную психологию, нейрофизиологию, когнитивную лингвистику и теорию искусственного интеллекта.

В когнитивистике совместно используются компьютерные модели, взятые из теории искусственного интеллекта, и экспериментальные методы, взятые из психологии и физиологии высшей нервной деятельности, для разработки точных теорий работы человеческого мозга.

Ключевым техническим достижением, сделавшим когнитивистику возможной, стали новые методы сканирования мозга. Томография и другие методы впервые позволили заглянуть внутрь мозга и получить прямые, а не косвенные данные о его работе. Важную роль сыграли и всё более мощные компьютеры.

Наблюдаемый сейчас прогресс в когнитивистике, как полагают учёные, позволит «разгадать загадку разума», то есть описать и объяснить процессы в мозгу человека, ответственные за высшую нервную деятельность. Это позволит создать системы так называемого сильного искусственного интеллекта, который будет обладать способностями к самостоятельному обучению, творчеству, свободному общению с человеком.

А)Когнитивная психология -- раздел психологии, изучающий когнитивные, то есть познавательные процессы человеческой психики. Исследования в этой области обычно связаны с вопросами памяти, внимания, чувств, представления информации, логического мышления, воображения, способности к принятию решений. Многие положения когнитивной психологии лежат в основе современной психолингвистики. Выводы когнитивной психологии широко используются в других разделах психологии, в частности социальной психологии, психологии личности, психологии образования.

Когнитивная психология на современном этапе развития во многом основывается на проведении аналогии между преобразованием информации в вычислительном устройстве и познавательными процессами у человека. Так были выделены многочисленные структурные составляющие (блоки) познавательных и исполнительных процессов, прежде всего памяти (Р. Аткинсон). Но, важно помнить, что основы когнитивной психологии (учение гештальт-психологии Коффки, Келлера и Вертгеймера; работы культурно-исторического направления (Выготский, Лурия); работы Пиаже) проводились до создания кибернетики и появления сложных вычислительно-информационных машин.

Наибольшее распространение получила концепция, представляющая психику в виде устройства с фиксированной способностью к преобразованию сигналов. Главная роль в этой концепции отводится внутренним когнитивным схемам и активности организма в процессе познания. Когнитивная система человека рассматривается как система, имеющая устройства ввода, хранения, вывода информации с учетом её пропускной способности.

Представители когнитивной психологии: Джордж Миллер, Джером Брунер, Ульрик Найссер.

Б)Когнитивная лингвистика -- направление в языкознании, которое исследует проблемы соотношения языка и сознания, роль языка в концептуализации и категоризации мира, в познавательных процессах и обобщении человеческого опыта, связь отдельных когнитивных способностей человека с языком и формы их взаимодействия.

Вообще когнитивизм есть совокупность наук, объединяющая исследования общих принципов, управляющих мыслительными процессами. Таким образом, язык представляется как средство доступа к мыслительным процессам. Именно в языке фиксируется опыт человечества, его мышление; язык -- познавательный механизм, система знаков, специфически кодифицирующая и трансформирующая информацию.

Объектом когнитивной лингвистики является язык как механизм познания.

· Когниция

Предметом когнитивной лингвистики является человеческая когниция -- взаимодействие систем восприятия, представления и продуцирования информации в слове. В значении единиц языка заложены познавательные структуры, что проявляется при образовании окказиональных слов. Например, у Пушкина находим -- «Я влюблён, я очарован, словом, я огончарован». Большое воздействие на развитие когнитивной лингвистики оказывает семантика.

· Основные направления

Теория современной когнитивной лингвистики состоит из нескольких индивидуальных исследовательских программ, которые созданы семью учёными. При этом эти индивидуальные исследовательские программы не образуют единой теории.

В 90-е гг. XX в. в когнитивизме появились 4 направления:

1. Описание и объяснение ментального механизма, объясняющие взаимодействие стимула и реакции.

2. Главная роль в осуществлении мыслительной деятельности принадлежит субъекту; он -- инициатор и источник всех действий.

3. Исследование внутренней мыслительной природы человека.

4. Изучение когнитивных процессов в отношении с аффектами.

· Разделы когнитивной лингвистики

Когнитивная лингвистика подразделяется на три основных раздела:

v Когнитивная семантика, занимающаяся в первую очередь лексической семантикой

v Когнитивная грамматика, занимающаяся главным образом синтаксисом, морфологией и остальными областями языкознания, связанными с грамматикой.

v Когнитивная фонология.

Интересующие когнитивную лингвистику аспекты когниции включают в себя:

v Конструктивную грамматику и Когнитивную грамматику.

v Концептуальная метафора и концептуальное смешивание.

v Концептуальная организация: Категоризация, Метонимия, Рамочная семантика, и Иконичность.

Когнитивная лингвистика, в большей степени, чем генеративная лингвистика, пытается соединить в единое целое эти направления. Сложности возникают в связи с тем, что терминология когнитивной лингвистики ещё не устоялась окончательно, поскольку это относительно новая область исследований, а также по причине контактов с другими дисциплинами.

Разработки когнитивной лингвистики становятся признанными способами анализа литературных текстов. Когнитивная поэтика стала важной частью современной стилистики. Лучшей книгой по этой дисциплине остаётся Cognitive Poetics Питера Стокуэлла .

В) Когнитивная этология -- наука, изучающая интеллект животных, рассудочную деятельность

· Трактовки интеллекта

Современные научные данные об интеллекте в разных концепциях трактуются принципиально по-разному. В структурно-генетическом подходе Ж. Пиаже интеллект трактуется как высший способ уравновешивания субъекта со средой, характеризующийся универсальностью. При когнитивистском подходе интеллект -- это набор когнитивных операций. С точки зрения факторно-аналитического подхода на основании множества тестовых показателей отыскиваются устойчивые факторы (Ч. Спирмен, Л. Терстоун, Г. Айзенк, С. Барт, Д. Векслер, Ф. Вернон).

На сегодняшний момент принято считать, что существует общий интеллект как универсальная психическая способность, в основе которой может лежать генетически обусловленное свойство нервной системы перерабатывать информацию с определённой скоростью и точностью (Г. Айзенк).

По поводу того, что именно стоит подразумевать под интеллектом в отношении животных, Н.Н. Ладыгина-Котc (N. N. Ladygina-Kohts, 1925) отмечала, что при анализе высших когнитивных функций животных следует «Отбрасывать все обычно взаимно перемешиваемые понятия, такие как ум, разум, рассудок, и заменять их термином „мышление“, подразумевая под этим последним только логическое, самостоятельное мышление, сопровождающееся процессами абстрагирования, образованием понятий, суждений, умозаключений…». «Когнитивный» означает «относящийся к процессу познания». К когнитивным процессам относятся восприятие, запоминание, переработка информации, принятие решений.

Современные представления о высших психических функциях животных основаны на разноплановом комплексе знаний, почерпнутых как из экспериментов учёных разных направлений, так и из наблюдений за поведением в природной среде обитания.

Когнитивная этология является относительно новой междисциплинарной наукой, вокруг которой ещё недавно существовали критические мнения относительно научного статуса.

Огромный и неоценимый вклад в развитие когнитивной этологии внес американский зоолог Д.Р. Гриффин, почетный профессор Университета Рокфеллера (Donald Griffin) нарушив табу научных утверждений того времени. «Еще в 70-е годы при мысли о том, что животные могут иметь сознание, психологи буквально каменели».

Наблюдения этологов внесли существенный вклад в современные представления о проявлениях рассудочной деятельности в поведении животных. Благодаря систематическим исследованиям поведения животных разных видов в естественной среде обитания накапливались данные о том, что разум действительно играет реальную роль в обеспечении адаптивности поведения

· Смежные дисциплины и области науки

Когнитивная этология имеет общие сферы изучения с целым рядом научных областей и дисциплин. В рамках когнитивной этологии рассматривается:

v Поведение животных (присущее живым существам взаимодействие со средой, опосредованное их внешней (двигательной) и внутренней (психической) активностью в естественнонаучном, психологическом и философском плане.

v Зоопсихология изучает филогенез, онтогенез, закономерности и функции психики, врождённое и приобретенное, рассматривая в сравнительном аспекте психологию приматов и человека, особенно ребёнка.

v Сравнительная психология -- раздел психологии, изучающий сходства и различия в поведении и психике между животными и человеком, а также эволюцию поведения и психики в процессе антpoпoгeнeзa).

v Этология изучает врождённые, инстинктивные формы поведения

Г) Материальная когнитивная наука -- междисциплинарная область исследований, целью которых является объяснение механизмов, лежащих в основе разумного поведения. Она включает в себя три основных методики: моделирование психологических и биологических систем в комплексной основе, которая рассматривает разум и тело как единое целое; формирование основного набора общих принципов разумного поведения; экспериментальное использование роботов в контролируемых условиях.

Материальная когнитивная наука основывается на практической философии, а также на смежных областях исследования когнитивной науки, психологии, неврологии иискусственного интеллекта. С точки зрения неврологии, материальной когнитивистикой занимался Джералд Эдельман из Института Нейронаук в Ла-Хойя, Франсиско Варела из Национального центра научных исследований Франции, и Дж.А. Скотт Келсо из Атлантического университета Флориды. Также эта отрасль науки была интересна философам Энди Кларку, Шону Гэлэхеру и Эвану Томпсону, а также психологам Майкл Тервэй, Лоуренс Барсалоу и Элеонор Рош. Исследованиями языка с позиций материальной когнитивистики занимались Эрик Леннерберг и Филипп Рубин из Хэскинс Лабораториз, а с позиций изучения искусственного интеллекта - Рольф Пфайфер, Кристиан Шайер и Джош С. Бонгард.

Модели мышления

Компьютерная модель ИСААК, разработанная в 1977 г. Дж. Новаком, создает на основании текста школьных задач из области физической статики систему уравнений, которую затем пытается решить, и рисует чертеж условий задачи. Лингвистический анализ, проводимый ИСААКом, стремится свести условия к одному из «канонических рамочных объектов», содержащихся в памяти системы, таких, как твердое тело или массивная точка. Один и тот же физический объект может быть сведен к разным «каноническим рамочным объектам». Например, человек, переносящий доску, может интерпретироваться как точка опоры, а тот же человек, сидящий на доске, -- как массивная точка. На следующем этапе ИСААК устанавливает взаимное расположение объектов, создает на этом основании систему уравнений и рисует чертеж из набора стандартных фигур, зафиксированных в его памяти.

ИСААК моделирует самый простой вариант понимания задачи, при котором уже зафиксирован исходный небольшой набор операциональных структур и существуют простые правила перевода ситуации в эти структуры. Сам же перевод задачи в умственную модель может быть связан и с серьезными трудностями.

Г. Саймон, единственный в настоящее время лауреат Нобелевской премии среди психологов, предложил в 1960-х гг. новое представление процесса решения задач. Рассмотрим это представление на примере шахмат, которые называют дрозофилой когнитивной психологии, поскольку, подобно дрозофиле, шахматы являются удобной моделью изучения других, выходящих за рамки лаборатории явлений, но, как и дрозофила, сами по себе мало интересуют психологов.

В изображенной на рис. 13-6 позиции из шахматной партии черные могут выбрать один из 35 ходов, разрешенных правилами игры. В ответ на каждый из этих ходов у белых есть примерно такое же количество продолжений и т. д. Представим теперь себе эту ситуацию в виде лабиринта. Тогда исходное положение мы можем интерпретировать как комнату, из которой выходит 35 коридоров, каждый из которых ведет в другую комнату, из которой в свою очередь выходит какое-то количество коридоров, ведущих в новые комнаты.

Этот лабиринт в решении задачи Саймон предложил называть пространством поиска. Ту часть лабиринта, которую субъект уже обследовал к данному моменту решения задачи, Саймон назвал проблемным пространством. С формальной точки зрения, для решения задачи субъект должен произвести такое обследование лабиринта, которое позволит ему найти путь к цели, в случае шахмат -- к выигрышу партии. Оптимальным для этого было бы осуществление исчерпывающего поиска, то есть обхода всех коридоров лабиринта. К сожалению, на практике это оказывается невозможным.

Вернемся к позиции, изображенной на рис. 13-6. Игравший в ней черными А. Алехин сделал ход 33.... Фb5-d7+, который, по его собственным словам, был рассчитан на 21 ход (или 41 полуход, то есть ход каждой из сторон) вперед, после чего партия переходила в теоретически выигранный для черных пешечный эндшпиль. Конечно, подобная глубина расчета нетипична: по словам самого Алехина, это наиболее длинная комбинация, рассчитанная им во время практической партии.

Попробуем оценить, сколько вариантов шахматист должен бы был в этом случае рассчитать, если бы он действовал методом полного перебора. Если даже принять, что на каждом ходу был выбор в среднем только из 10 возможностей, то нужно было бы рассчитать 10⁴¹ вариантов. Это означает, что при скорости счета 1 ход в секунду Алехин, начав расчет в 1922 г., не только не закончил бы его к началу XXI в., но и провел бы в раздумьях без сна, еды и отдыха еще миллиарды лет. Ясно, что такие чудовищные цифры перебора вариантов не имеют никакого отношения к реальному человеческому мышлению, хотя методом полного перебора действует большинство современных шахматных компьютеров, в том числе и Deep Thought, победивший чемпиона мира Г. Каспарова.

Для объяснения способности человека выбирать в ходе решения задачи наиболее осмысленные варианты было введено понятие «эвристика», то есть такой метод поиска, который со значительной вероятностью позволяет отбирать наиболее удачные способы решения задачи. Рассмотрим пример одной из таких эвристик, пожалуй, наиболее простой. Она называется «эвристикой самого крутого подъема». Представим себе человека, прогуливающегося по неровной местности и поставившего себе цель забраться на вершину самого высокого холма. Местность испещрена тропинками, которые постоянно ветвятся. Для того чтобы сократить число неудачных попыток, человек может воспользоваться правилом: выбирать всегда ту тропинку, которая круче всех поднимается вверх. Это и есть эвристика самого крутого подъема.

Эвристика -- метод поиска, который со значительной вероятностью позволяет отбирать наиболее удачные способы решения, задачи.

Итак, эвристики позволяют сократить дерево перебора. Но являются ли они адекватным описанием человеческого мышления? Вряд ли на этот вопрос можно ответить положительно. Конечно, в ситуации прогулки по пересеченной местности рассмотренная эвристика действительно может применяться человеком. Но выбор тропинки, ведущей вверх, не идет ни в какое сравнение по насыщенности мыслительной деятельности с теми же шахматами, а в отношении решения собственно интеллектуальных задач применение эвристики кажется маловероятным.

Описанная эвристика, как, впрочем, и все другие, не гарантирует успеха: самый крутой подъем может вести на вершину не самого высокого, а второстепенного холма, все же эвристика увеличивает вероятность того, что рассматриваемый вариант ведет к успеху.

Легко можно представить, как приложить такую эвристику к другим задачам.

Например, в шахматах она может означать первоочередное рассмотрение ходов, приводящих к материальному перевесу, занятию центра фигурами, ослаблению прикрытия вражеского короля и т. д. Используя несколько более изощренный вариант рассмотренной выше эвристики (так называемый «анализ целей и способов»), А. Ньюэлл и Г. Саймон создали программу «Общий решатель задач», которая оказалась способной, в частности, доказать 2/3 теорем одного известного математического трактата.

Вновь возьмем для примера шахматы. Фактически в процессе размышления над ходом происходит не столько выбор из вариантов, сколько включение в модель новых отношений между фигурами.

Любая достаточно сложная шахматная позиция включает очень большое число отношений между фигурами. Создавая модель ситуации, шахматист по необходимости отбирает только некоторые из них, наиболее существенные с его точки зрения. На основе этих отношений и строится «проблемное пространство». В процессе обдумывания выявляются новые отношения, те, которые раньше не воспринимались как существенные. Например, установление угрозы вилки с какого-либо поля делает существенным отношение фигуры, защищающей это поле. Только наличие представлений об отношениях фигур может объяснить такие употребляемые при анализе партии термины как угроза, защита, подготовка хода.

Психологически поиск в проблемном пространстве неотличим от предыдущего этапа -- создания представления о задаче. Появление какого-либо хода среди рассматриваемых шахматистом при обдумывании есть результат установления отношений фигур, которые и составляют представление о ситуации. Для объяснения того, что происходит при размышлении шахматиста над ходом, можно воспользоваться термином С. Л. Рубинштейна «анализ через синтез»: выявление новых отношений фигур (анализ) происходит в результате переосмысления позиции и постановки новых целей (синтез).

А.В. Брушлинский (1979, с. 154-159) пишет: «...Человек ищет и находит решение мыслительной задачи не по принципу выбора из альтернатив, а на основе строго определенного, непрерывного, но не равномерно формирующегося прогнозирования искомого».

И далее: «...Наши эксперименты показывают, что заранее данные, равновероятные и четко отделенные друг от друга альтернативы выбора могут стать таковыми не в начале, а лишь к концу предшествующего им живого процесса мышления.

Вот почему, даже когда в ходе такого процесса субъект последовательно анализирует несколько формируемых им способов решения задачи, этот сам по себе существенный факт все же не означает дизъюнктивной ситуации выбора из соответственно нескольких альтернатив. Чтобы выступить в качестве альтернатив, они должны сначала возникнуть и постепенно сформироваться.

Полностью сформироваться они могут лишь в конце, в результате живого мыслительного процесса... мышление выступает как выбор из альтернатив не в психологическом, а в формально-логическом плане (когда акцент ставится на уже готовые продукты мыслительной деятельности безотносительно к живому психическому процессу, в результате которого они формируются)».

когнитивный психология лингвистика

Размещено на Allbest.ru