1. Umysł, mózg i modele.

"Of all knowledge, the wise and good seek most to know themselves. This above all: To thine own self be true." -
William Szekspir
Poznacie prawdę i prawda was wyzwoli.
Jan 8:32

Szersze tło

Kognitywistyka jest syntezą wiedzy o umyśle pochodzącej z różnych źródeł.
Składa się na nią:

Poznaj samego siebie to aforyzm wyryty na frontonie światyni Appolona w Delfach (przypisywany często Sokratesowi).
Wyzwanie dla filozofów i przywódców religjinych, sprowadza się do zrozumienia, jak działa Twój umysł?
Zrozumienie umysłu == zrozumienie siebie.
Czy można jednak siebie nie rozumieć? A co to jest to "siebie"?

Pomimo nawoływania do zrozumienia umysłu, czy nie mamy tu jakiegoś tabu?
O chorobach umysłowych (chorbach mózgu) staramy się zapomnieć (statystyki W. Brytanii: 20% kobiet i 15% mężczyzn cierpi z powodu chorób umysłowych) - w czym są gorsze od chorób wątroby?
Czemu mamy kawały o wariatach, a nie o chorych na serce? Przyczyny naszych zachowań nie dadzą się zrozumieć badając same mózgi, w tym przypadku więcej do powiedzenia ma filozofia, antropologia kultury lub literatura.

Podejrzenie: Nie chcemy zrozumieć umysłu, wiec mamy nadzieję, iż nigdy nie da się go zrozumieć.
Dlaczego? Odziedziczyliśmy błędny obraz natury ludzkiej, nasze myślenie i działanie oparte jest w znacznej mierze na mitach, które Pinker identyfikuje z wiarą w tabula rasa (nieuwarunkowaną wolność wyboru), szlachetnego dzikusa (wrodzoną dobroć natury ludzkiej) i wiarą w "ducha w maszynie".
Steven Pinker, Tabula Rasa, Spory o naturę ludzką. Gdańskie Wyd. Psychologiczne 2005.
Jordan Peterson, Maps of Meaning: The architecture of belief. Routledge 1999

Chociaż zrozumienie, jak działa mózg, nie pozwoli może w pełni zrozumieć umysłu, będzie to wielki krok we właściwym kierunku.

Wątpliwość pierwsza: czy umysł może zrozumieć sam siebie?
To pytanie pojawia się ciągle w różnej formie.

     

Co to znaczy „rozumieć” ?

Rozumienie zakłada pewien język, aparat pojęciowy, odwołanie się do jakiegoś modelu świata, umieszczenie nowego faktu w relacji do znanych.
Tradycyjne modele świata: oparte na mitach, wierzeniach religijnych; 75% Amerykanów wierzy w biblijną opowieść o stworzeniu świata, 15% w teorię ewolucji (Pinker, s. 18).
Model naukowy: płodne metafory, szczegółowe pytania i odpowiedzi ale i metawiedza, ciągłe kwestionowanie pewności własnej wiedzy: "wiem, że wielu rzeczy nie wiem".
Zestawmy listę pytań na temat budowy i zachowania zwierząt i ludzi, oraz listę odpowiedzi opartą o teorię ewolucji i kreacjonizm lub "inteligentne projektowanie" ... np:
Dlaczego kret, żyrafa i człowiek mają 7 kręgów szyjnych?
Teoria ewolucji w połączeniu z genetyką i biologią molekularną daje bardzo interesujący obraz świata, jak na razie jedyny w którym na takie pytania można odpowiedzieć.

Modele pozanaukowe mają prostą odpowiedź na "wszystko" (ale na nic konkretnego), czyli na pytania w rodzaju:

Mózg tworzy teorie działania świata, ego domaga się dowartościowania, pewnie jestem tak ważny, że najwyższa istota się Mną interesuje osobiście.
Umysł czuje się niezależny od mózgu, dopóki sprawnie działa, a potem tak się do tego przyzwyczaja, że nawet jak wszystkie funkcje zanikną (np. w wyniku choroby Alzheimera), to zostaje przekonanie, że jednak cudownie powrócą.

Proste, zrozumiałe odpowiedzi pozanaukowe (w odróżnieniu od odpowiedzi medycyny molekularnej):
Choroba jest karą za grzechy ... kto rzucił urok na chorego ... jaki siedzi w nim demon ...
Zrozumienie prowadzi do działania: wypędzanie demonów, modlitwa (może bóstwo się zlituje), cudowna dieta ...
Efekty tłumaczone są w ramach danego modelu świata: demon jest za silny! Takiego obrazu świata nic nie podważy.

By zrozumieć człowieka trzeba znać jego model świata, nie tylko jego neurobiologię.
Mózgi są substratem dla możliwych stanów umysłu, tak jak atomy umożliwiają powstawanie obiektów fizycznych.

Ale ... na jakie konkretne pytania mogę odpowiedzieć?
Czym jest "ja", które zadaje takie pytania?
Skąd się biorą nasze poglądy?
W większości przypadków po prostu bronimy swoich iluzji, zwykle wyrastających z ogólnych, światopoglądowych przekonań, a nie z próby ich weryfikacji w oparciu o dostępną wiedzę.
Skąd cokolwiek naprawdę możemy wiedzieć?

Świat ma nieskończenie wiele własności, w ziarnku piasku widać nieskończoność (Blake).
Niektóre z tych własności poznajemy "bezpośrednio", zdobywając wiedzę "empirycznie", nasze zmysły działają jak wyrafinowane urządzenia pomiarowe.
Mózg wykrywa cechy przydatne do podejmowania działań, w docierającym do oczu świetle lub docierających do uszu wibracjach powietrza.
Dzięki pamięci i zmysłom rozpoznajemy obiekty, tworzymy sobie wyobrażenia i relacje między nimi, konstruując model świata.

Korzystamy dodatkowo z innych urządzeń pomiarowych: mikroskopów, teleskopów, tomografów ...
Dane oceniamy za pomocą zmysłów i wnioskujemy o własnościach obserwowanych obiektów.
Uzupełniamy swoje wyobrażenia o obserwowanych obiektach.
Nie mamy żadnej bezpośredniej wiedzy o świecie;
nasza wiedza dotyczy jedynie dostępnych nam form poznania; mówiąc metaforycznie "widzimy tylko stany swojego mózgu" - uświadamiają nam to złudzenia optyczne.
Nie znaczy to, że widzimy swój mózg, tylko że część mózgu analizuje stany innych części i potrafi je skomentować sterując działaniem ciała, jego wypowiedziami, skojarzeniami.

Niestety w życiu codziennym często patrzymy na świat tylko z jednej, własnej, "jedynie słusznej" egocentrycznej perspektywy.
Możliwych jest wiele równouprawnionych perspektyw; wiele z naszych problemów wynika z przywiązania do egocentrycznego sposobu patrzenia na świat.

Wszystko co możemy przeżyć jest uwarunkowane strukturą umysłu/mózgu.
Metaforycznie powstawanie "obiektów umysłu" można to przedstawić tak jak na rysunku; za formowanie się takich obiektów odpowiadają oczywiście procesy mózgowe.
Kombinacja pewnych cech wykrywanych przez zmysły i konstruowanych przez korę zmysłową wzbudza w naszym umyśle wyobrażenie konkretnego obiektu.
Zrozumiał to już Immanuel Kant, pisząc o wiedzy "a priori" i "naoczności" pewnych obserwacji, które wydają sie oczywiste tylko dlatego, że tak dobrze pasują do sposobów przetwarzania informacji przez mózgi.

Naukowy model wymaga znajomości specjalistycznego języka.
Język nauki to metafory, użyteczne dla powiązania licznych faktów między sobą.
Czas, przestrzeń, pole, potencjał wektorowy ... to abstrakcje, mające niewiele wspólnego z subiektywnym poczuciem przestrzeni i czasu.

Zrozumienie "intuicyjne" różni się od czysto intelektualnego.
Zrozumienie intelektualne to funkcja czysto poznawcza, realizowana przez dominującą (zwykle lewą) półkulę mózgu, pozwala odpowiadać na pytania testujace zrozumienie.
Zrozumienie prowadzące do właściwych decyzji nie zawsze daje się zwerbalizować, albowiem:


Zrozumienie pełne to funkcja całego mózgu, poznawczo-afektywna, wzbudzająca silniejsze wrażenie "rozumienia".
Słowa nabierają znaczenie dzięki bezpośredniemu doświadczeniu "bycia w świecie".

Zrozumienie oznacza powstanie konfiguracji pobudzeń kory mózgu prowadzących od jednej sytuacji do drugiej przez "znajome terytorium", oraz działania mechanizmu nagrody, sygnalizującej stan "zrozumiałem".
Wnioski:

Dlaczego (-a)×(-b) równa się a×b ?
Około 1600 roku Christopher Clavius (???), twórca kalendarza Gregoriańskiego, wprowadza nawiasy i symbole algebraiczne.
W wydanej w 1608 roku Algebrze dowodzi, że (-2)×( -3) = 2×3 jest prawdą dla liczb, ale nie dla symboli. Pisze też:

"Umysł ludzki nie jest w stanie uchwycić powodów, dla których niewiadome i ich znaki zachowują się w taki sposób."

Problem Leibniza: jak większa liczba dzielona przez mniejszą, może dać to samo co mniejsza przez większą?
Np. -1/+1 = +1/-1. Liczby ujemne to jakieś bzdury!
To samo pisał Pierce o równaniu Eulera; dopiero matematyka kognitywna wyjasniła jego sens.
Być może wstręt do matematyki wynika z braku zrozumienia takich spraw.

Jak to możliwe, by woda H2O = H2 + O rozkładała się na wybuchowe gazy?
Filozof może uznać taki pogląd za pomyłkę kategorialną: gazy i ciecze mają zupełnie inne własności, mózgi i umysły mają zupełnie inne właściwości.

Max Planck w 1900 roku odkrył kwanty, ale nigdy nie mógł się do swojego własnego odkrycia przekonać, traktując je jako matematyczny trik.
W Scientific Autobiography napisał: "Nowe idee nie zostają zaakceptowane dzięki temu, że starsi uczeni się do nich przekonują, tylko dzięki temu, że wymierają."

Czy jesteśmy wstanie zrozumieć cokolwiek nowego czy tylko się do tego przezwyczajamy?
Co dzieje się w mózgu, gdy powstaje wrażenie "rozumiem"?

A więc: czy umysł może zrozumieć sam siebie?

Czy umysł może zrozumieć atom wodoru?
Ciągle jeszcze pojawiają się na ten temat prace fizyków i nie widać końca!
A komórkę naszego ciała?
Beznadziejne! W komorce zachodzi ok. 10 mln reakcji chemicznych na sekundę, nie da się tego zrozumieć! Nie da się zapamietać nazw wszystkich białek.

A więc nauka nie rozumie! Nie całkiem ...
Medycyna molekularna rozwija się szybko i ma już wiele sukcesów.
Nie rozumiemy - i nigdy nie będziemy - wszystkich szczegółów, ale możemy zrozumieć ogólne zasady.
Niektóre fakty się wiele nie zmienią: istnieją geny, mają specyficzne funkcje;
w wyniku uczenia się rośnie gęstość połączeń neuronów w mózgu, tworza się nowe.
Rozumiemy w znacznym stopniu działanie mózgu i relacje mózg-umysł, chociaż nadal nie znamy wiele szczegółów.

Wszystko, co udało się dotychczas zrozumieć, jest proste.
Nowa koncepcja jest zawsze drobnym krokiem na drodze zrozumienia.
Dodajemy ją do istniejącej teorii, łatwo zrozumiałej dla specjalistów.
Nawet długą podróż odbyć można idąc małymi krokami (chińskie przysłowie).
Tłumacząc teorie studentom potrzebujemy na to lat!

Rozumieć ale na jakim poziomie - czyli rola redukcji.

Twierdzenie Gödla: w każdym niesprzecznym systemie formalnym (obejmującym arytmetykę) istnieją arytmetyczne prawdy, których nie da się udowodnić w ramach tego systemu.
Wniosek (Penrose i innni): systemy formalne nie mogą myśleć tak jak ludzie.

Twierdzenie Gödla jest często nadużywane by pokazać wyższość umysłu nad komputerami.
Ograniczenia umysłu ludzkiego są znacznie większe niż te, które wynikają z twierdzenia Gödla.
Twierdzenie: żaden sztuczny umysł nie może w pełni znać swojej specyfikacji, gdyż jego pamięć robocza musiałaby zawierać nie tylko swój własny opis, ale i opis całej reszty systemu.
Nie wynikają stąd żadne rzeczywiste ograniczenia, można skonstruować programy formułujące zdanie Gödlowskie na meta-poziomie, który będzie zbyt skomplikowany, by człowiek był zdolny go prześledzić.

Myślenie symboliczne, na poziomie logiki, prowadzi do różnych paradoksów, np. paradoksu kłamcy: .

Zrozumieć umysł = zredukować opis działania mózgu do jak najprostszego poziomu.
Umysł to funkcja mózgu, która jest wynikiem organizacji układu nerwowego.
Czy wystarczy zrozumieć jak działa mózg? Neurony? Neurochemię? Fizykę molekularną? Ogólną teorię wszystkiego?

Mechanika kwantowa opisuje świat cząsteczek i reakcji chemicznych.
Chemia jest więc częścią fizyki, ale nadal używa własnych pojęć i metod.
W fizyce nadal pełno jest fenomenologii.

Biologia powinna się zredukować do chemii i fizyki?
Biologia molekularna jest częścią biochemii, modelowanie białek to domena biofizyki.
Medycyna opiera się na biochemii i biologii molekularnej.
Tradycyjne działy biologii i medycyny, np. fizjologii czy patologii, opierają się na klasyfikacji obserwacji fenomenologicznych.

Organizmu nie można zrozumieć tylko na podstawie jego budowy!
Własności organizmu wynikają ze środowiska, niszy ekologicznej w której żyje, doboru płciowego.

Czy możliwa jest redukcja stanów umysłu do stanów mózgu?
Wzajemne wpływy materii na umysł są oczywiste: łatwo na umysł w-płynąć.
Czy myśl jest pierwotna, niezależna, czy też wynika z procesów zachodzących w mózgu? Czy istnieje wolna wola?
Redukcjonizm twierdzi, że zjawiska psychiczne to procesy zachodzące w mózgu.
To prawda, ale prawda dla ubogich ... fizyka niewiele nam powie o koniku polnym i przyczynach jego zachowań.

W układach złożonych wyłaniają się istotnie nowe jakości.
Czy ilość może przejść w jakość, a jeśli tak, to jak?
Ilość przechodzi w jakość dzięki oddziaływaniom, powstaje nowa organizacja i własności emergentne.

Następujący problem zauważony został przez Immanuela Kanta.
Kopyto jest odbiciem płaskiego terenu stepowego, oko odbiciem światła, skrzydło odbiciem powietrza a płetwa ryby wody (Konrad Lorenz).
Struktury organizmów dopasowane są do warunków, w których powstawały.
Przystosowanie jest poznaniem środowiska przez organizm.
Kant odkrył, że istnieją wrodzone (aprioryczne) struktury poznania u człowieka.
Świat jest niepoznawalny, bo odnajdujemy w nim wrodzone nam struktury myślenia, postrzegania, wyobrażenia.
Obserwując widzimy więc jedynie siebie!
To oznacza, że by naprawde coś zrozumieć, trzeba przede wszystkim znać możliwości i ograniczenia własnego aparatu poznawczego.
Na poziomie świadomym widzimy tylko stany swojego mózgu, tylko to, na co mózg nauczył się reagować.
Twierdzenie, że poznanie jest z tego powodu niemożliwe byłoby jednak przesadne.

Jaka jest rola matematyki w poznaniu naukowym?
Matematyka oferuje nam bardziej ogólny język, niż tylko opis słowny.
Wszystko, o czym da się mówić, można ująć w pewien model matematyczny.
Nie wszystkie modele matematyczne dają się wyrazić przy pomocy słów języka potocznego.
Matematyka oferuje większe możliwości opisu rzeczywistości.

Czy istnieje alternatywny język pozwalający na zdobywanie wiedzy?
Ruchy “new age” głosza, że wiedza jest w zmienionych stanach świadomości.
Wykrywają np. świadomość w roślinach, telepatię u krolików itp. rewelacje.
Niestety, to tylko złudzenia wynikające z naiwnej interpretacji eksperymentów.
Wkoło powołuje się na te same rezultaty zdyskredytowanych eksperymentów.

Czego możemy się spodziewać po kognitywistyce?
Modelu pozwalającego na formułowanie nowych pytań i stawianie hipotez.
Model burzy nie jest burzą, ale czy model umysłu jest umysłem?
Czy model wyjaśniający świadomość, uczucia, reakcje człowieka doprowadzi do degradacji ludzkiego ducha?
To nieuzasadnione obawy. Żaden model naukowy nie zastąpi rzeczywistości.

Czy pełne zrozumienie umysłu jest konieczne do jego budowy?
Ogólne zasady działania układu nerwowego mogą wystarczyć.
Samoloty to nie ptaki i przed ich budową niewielku ludzi wierzyło, że latanie jest możliwe - teraz wszystko lata.
Rower, motocykl i samochód zastąpiły konie.

Kognitywistyka: skąd się wzieła?

Wiele wątków doprowadziło do rozwinięcia się kognitywistyki.
Szybki rozwój nauki: wprowadzenie metod eksperymentalnych przez Galileusza (XVII wiek).
Panowało przekonanie, że umysłu nie można tego badać naukowymi metodami.
Laboratoria psychologiczne od drugiej połowy XIX wieku.

Wiek XVII i XVIII zajęły dyskusje filozoficzne, rozpoczęte przez Kartezjusza.
Angielski lekarz David Hartley (1749): umysł jako funkcje mózgu.
Przyczyną wrażeń umysłowych są wibracje nerwów, uczenie się jest asocjacją tych wibracji.

Frenologia: Josef Gall i Johan Spurzheim, medycy i anatomowie, opracowali (1790-1810) szczegółową teorię lokalizacji funkcji mózgu.
Znaczny wkład do anatomii mózgu.
Frenologia łączyła rozwój struktur kory mózgu z wypukłościami i wklęsłościami czaszki.
Kranioskopia, pomiary kształtu czaszki, decydowały o cechach umysłu i charakteru; testy przydatności zawodowej.
27 obszarów związanych ze skłonnościami do stałości, ostrożności, duchowością, kochliwością, opiekuńczością, zdolnościami językowymi i wieloma innymi.
Tysiące obserwacji potwierdzały ich system.
Kształt czaszki nie ma wiele wspólnego z kształtem mózgu! Frenologia była całkowicie błędna.
Została jednak wyśmiana z powodu głoszenia prawdziwych poglądów! Umysł jest wynikiem działania mózgu, wiele cech charakteru to cechy wrodzone a mózg składa się z lokalnych obszarów pełniących wyróżnione funkcje.

Introspekcja jako metoda badania świadomości w psychologii.
Każdy najlepiej wie, co się w jego umyśle dzieje?
Niestety, to tylko teoria (własnego umysłu). Wyniki były zgodne z lokalnie przyjętymi założeniami.
Laboratorium eksperymentalne Wilhelma Wundta, Lipsk 1879.
Badania skojarzeń i mierzenie czasów reakcji.

W USA pragmatyzm w psychologii i edukacji.
Edward Thorndike - teoria uczenia się, efektywności kary i nagrody.
Koncepcja istnienia świadomości stała się bardzo podejrzana.
Szkoła behawiorystów, 1920, uznała “subiektywne pojęcia” (wrażenia, myślenie, uczucia) za nienaukowe.
Behawioryzm - tylko obiektywnie mierzalne reakcje! Szczur w labiryncie to najlepszy obiekt badań.
Według behawiorystów nie ma wrodzonych predyspozycji, umysł to tabula rasa, są tylko wyuczone reakcje.

Introspekcja nie doprowadziła do zrozumienia umysłu.
Behawioryzm uznał umysł za źle określoną koncepcję, podobnie jak koncepcja duszy.
Dlaczego behawioryzm tak długo zdominował psychologię?
Fizyka: abstrakcyjne modele atomów i molekuł zakładają istnienie nieobserwowalnych struktur (np. funkcji falowej), nie da się bez nich zrozumiec świata.
Dopiero rozwój komputerów to zmienił - modele obliczeniowe pokazały jasno, że pomiędzy percepcją a działaniem musi być wiele nieobserwowalnych (z zewnętrznego punktu widzenia) procesów.

Sztuczna inteligencja powstała w połowie lat 50.
Projekt Newella i Simona “General Problem Solver” (1957-1969) pomógł zrozumieć złożoność zagadnienia.
Logika i rozumowanie nie doprowadziły do sformułowania “algorytmu myślenia”.
Kosztowna lekcja: japońskie komputery 5 generacji z lat 1982-1994, oparte o wnioskowanie logiczne, w niewielkim stopniu przyczyniły się do postępu w sztucznej inteligencji.

Wiedza w niewielkim stopniu oparta na ogólnych zasadach, potrzebna jest wiedza specyficzna dla danej dziedziny czy problemu.
Nie znamy metody "uczenia myślenia".
“Ministerstwo Rozwoju Ludzkiej Inteligencji”, Wenezuela 1979, i projekt Odyseja.
Ogólna inteligencja nie wzrosła ...

Sztuczna inteligencja: umysł to maszyneria do przetwarzania informacji.
Podstawa filozofii kognitywnej i psychologii kognitywnej.
Proste procesy przetwarzania informacji tworzą procesy złożone, inteligentne działanie.
Symbole + reguły manipulacji => nieskończenie wiele kombinacji.
Algorytmy manipulowania symbolami => nieskończenie złożone zachowanie.
Algorytmy + reprezentacje wiedzy pozwolą zrozumieć umysł.
Przetwarzanie informacji nie musi zachodzić w białkowych mózgach.

Noam Chomski (1959): rozumienie języka to nie kwestia odruchów!
Konieczne są modele opartego na przetwarzaniu informacji.
Uniwersalne reguły ukrytej, głębokiej gramatyki; "instynkt języka".

1967, Ulric Neisser wydał podręcznik "Psychologia poznawcza".
1976, zaczęto wydawać pismo "Cognitive science".
1976, A. Newell i H. Simon napisali artykuł "Informatyka jako badania empiryczne", formułując program badawczy kognitywistyki.

Podali w nim klasyczne ujęcie kognitywistyki, dominujące przez 20 lat.
Umysł jest systemem kontrolnym posiadającym cele i wykorzystującym wiedzę.
Działanie jest celowe, wymaga posiadania wiedzy.
Intencje, cele, wiedza - wymagają opisu na poziomie funkcjonalnym, intencjonalnym.
Poziom intencjonalny - poziomów opisu systemów działających w oparciu o wiedzę.

Rolę rzeczywistych procesów w mózgu jest w tym ujęciu nieistotna.
Niestety nawet zagadnienia analizy języka naturalnego na poziomie symbolicznym okazały się trudne.
Mózg i ciało odpowiedzialne za algorytmy zachowania.
Sens zdań wynika z posiadania ciała, relacji czasoprzestrzennych, zdolności do działania i imitacji.
Rozumiem to, co portafię zrobić, choćby w niewielkiej części.
Reprezentacje, nadające sens symbolom wynikają budowy biologicznej.

W 1873 roku Sir John Ericksen, brytyjski chirurg królewski stwierdził:

“Żołądek, klatka piersiowa i mózg będą na zawsze zamknięte przed penetracją mądrego chirurga”.

Badania odruchów: szkoła Pawłowa, amerykańscy behawioryści.
W Polsce: Jerzy Konorski, współpracownik Pawłowa, mamy instytut neurobiologii PAN jego imienia.
Adolf Beck w pracy doktorskiej z 1890 roku opisał EEG.

Kongres USA ogłosił ostatnią dekadę XX wieku Dekadą Mózgu.
Prezydent G. Bush (senior) odczytał proklamację zaczynającą się od słów:

Trzyfuntowa masa komórek nerwowych i ich wypustek, kierująca naszymi działaniami, jest najwspanialszym, a zarazem najbardziej tajemniczym, produktem aktu stworzenia.

Czy to doprowadzi do zrozumienia umysłu?
Neurofizjolodzy opisują “hardware poznawczy” na niskim poziomie.
Prof. Żernicki, neurofizjolog, 1988:

Czynności psychiczne, które niewątpliwie są związane z pracą mózgu, stanowią dla fizjologa do tej pory całkowitą zagadkę. Nie potrafimy w tej chwili nawet wyobrazić sobie mechanizmu ich powstawania. ... osiągnięcie celu ostatecznego jest mało prawdopodobne.

Ogromne postępy neurobiologii w ostatnich latach, połaczenie jej metod z genetyką i neurochemią, psychfarmakologią, psycho-neuro-immunologią i innymi dziedzinami zmieniło sytuację.
Badanie telewizora metodami neurofizjologii niewiele nam powie o jego konstrukcji i działaniu.
Zrozumieć = modelować, projektować, zbudować, sprawdzić czy działa.
Komputerowe podejście do modelowania pracy mózgu: “computational cognitive neuroscience”, czyli “obliczeniowe neuronauki kognitywne”, maiło pierwsza konferencję w 2005 roku.
Daje to nadzieję na zrozumienie planu całości, nowej jakości wynikającej z organizacji sieci neuronów.

5 nauk o podstawowym znaczeniu dla zrozumienia umysłu:

Przydatne: antropologia, psychofizyka, lingwistyka komputerową, sztuczne życie (artificial life), sieci neuronowe, algorytmy ewolucyjne, komputerowe widzenie (computer vision) ...

Czy kognitywistyka jest zbiorem wiadomości z różnych dziedzin?
Powinna to być synteza, a nawet syntopią wiadomości z różnych dziedzin.
Najlepsze ośrodki naukowe są w USA i Wielkiej Brytanii.

Kognitywistyka: podstawowe problemy.

Kognitywistyka to najbardziej transdyscyplinarne i trudne przedsięwzięcie, największe wyzwanie nauki.
Wielka integracja wyników badań z wielu niezależnych dziedzin odnoszacych się do umysłu.
Co powinna wyjaśnić empiryczna teoria umysłu?

Filozofów najbardziej interesują wielkie problemy podstawowe:

  1. Problem ciała i umysłu: jaki jest stosunek materii do świata ducha?
  2. Problem "jakości" wrażeń (qualia): kolor czerwony i zielony różnią się czymś więcej, niż tylko długością fali świetlnej.
  3. Centralny Paradoks Poznania: jeśli teoria uznająca umysł za funkcję mózgu jest słuszna, to w jaki sposób symbole, idee, znaczenie, cały świat umysłu wyłonić się może z procesów obliczeniowych wykonywanych przez mózg?
  4. Problem nabierania znaczenia przez symbole w systemach formalnych: symbole definiowane są przez inne symbole, skąd się bierze prawdziwe rozumienie (J. Searle)?
  5. Czym jest świadomość? Jak ją zdefiniować?
  6. Czy istnieje "wolna wola" czy też jesteśmy w swoich wyborach zdeterminowani przez mechanizmy działania mózgu?
  7. Trudności techniczne: symboliczne modele rozumowania w sztucznej inteligencji nie mają nic wspólnego z neurobiologią i nie nadają się do rozpoznawania wzorców (np. obrazów), asocjacji, generalizacji wiedzy. Modele neuronowe trudno zmusić do logicznego działania i wyjścia poza asocjacjonizm.
  8. W mózgu nie ma określonego miejsca, które można uznać za siedlisko umysłu, różne sygnały zmysłowe przetwarzane są przez różne, fizycznie odrębne, struktury mózgu, świadoma percepcja jest jednak spójna (the binding problem). Jak to możliwe?

Czy teoria umysłu jest możliwa? Wielu ludzi nie chce o niej słyszeć!

Kognitywistyka nie przejmuje się zbytnio pytaniami filozoficznymi, zmierzając w kierunku Empirycznej Teorii Umysłu, która powinna wyjaśnić:

  1. Fakty dotyczące percepcji, np. zależności psychofizyczne, widzenie stereoskopowe, segmentacja obrazu, percepcja czasu. "Interakcje Człowiek-Komputer" (Human-Computer Interaction, lub w skrócie HCI) oraz "komputerowe widzenie" (computer vision) to praktyczne dziedziny wykorzystujące rezultaty tych badań.
  2. Złudzenia optyczne: maskowanie bodźców, metakontrast, interferencję Stroop'a, odtwarzanie trójwymiarowej informacji z rysunków, magiczne oko, kolorowy efekt Phi.
  3. Iluzje akustyczne, dotyczące dźwięków i mowy. Zdanie: "It was found that the ...eel is on the ...", w którym ostanie słowo to orange, wagon, shoe, meal słyszany jest jako: "peel is on the orange", "wheel is on the wagon", "heel is on the shoe" "meel is on the table".
  4. Tysiące obserwacji z psychologii poznawczej, np. dotyczących pisania na maszynie czy praw uczenia się.
  5. Różne rodzaje pamięci: krótkotrwałą, semantyczną, epizodyczną, regułę 7±2, różne rodzaje amnezji i problemów z pamięcią.
  6. Stadia rozwoju, od umysłu niemowlęcia do dorosłego: nauka chodzenia, nauka podstawowych kategorii i struktur wiedzy.
  7. Stany świadomości: różne stany snu, marzenia na jawie, stan hipnotyczny i inne stany umysłu.
  8. Postrzeganie świadome i nieświadoma recepcja, ewolucyjne zalety świadomego postrzegania, związek z procesami w mózgu; znaczenie słów, jakości wrażeń zmysłowych, subiektywność i intencjonalność świadomości.
  9. Powstanie ego, rozwój osobowości, problemy z osobowością, np. rozczepienie jaźni.
  10. Intuicja i zachowania impulsywne, działanie "bez namysłu".
  11. Zdolności lingwistyczne, rozumienie i uczenie się języka naturalnego.
  12. Myślenie, systematyczne rozumowanie, rozwiązywanie problemów przez ekspertów.
  13. Uczucia, nastroje, emocje, ból, przyjemność, radość ...
  14. Czym jest humor? Jak zrobić maszynę obdarzoną poczuciem humoru?
  15. Choroby psychiatryczne i syndromy neuropsychologiczne: od dysleksji, stanów lękowych, ślepoty histerycznej, do schizofrenii.
  16. Zagadnienie "wolnej woli" i wiążące się z tym kwestie moralne.
  17. Percepcję estetyczną muzyki i sztuki.
  18. Wyjątkowe zdolności, np: "idiot savants", osób cierpiących na ogólny niedorozwój, które rozwinęły w sobie jakąś wybitną zdolność, np. matematyczną, ruchową, pamięć.
  19. Zdolności parapsychiczne? Zadziwiająco wiele osób wiąże to zagadnienie z umysłem.

W tym wykładzie skupimy się głównie nad zagadnieniami związanymi z działaniem mózgu, ale warto pamiętać o szerszym kontekście.

Przykładowe pytania.

  1. Na czym polegał problem Leibniza.
  2. Czy ilość może przejść w jakość a jeśli tak to jak?
  3. Dlaczego nie wystarczy wiedzieć wszystkiego o mózgu by zrozumieć działanie umysłu?
  4. Czy umysł może zrozumieć sam siebie?
  5. Z czego wynikają ograniczenia w poznawaniu świata?
  6. Na czym polega klasyczne podejście kognitywistyczne?

Jak działa mózg - spis treści.

Polecam swoje strony WWW:
http://www.is.umk.pl/~duch/cognitive.html,
http://www.is.umk.pl/~duch/neural.html, na których zebrałem odnośniki do wszelkich zagadnień związanych z kognitywistyką i neuronaukami.

Literatura

Jak działa mózg - spis treści.