dr.Nijaz IBRULJredovni profesor Univerziteta u Sarajevu

E-mail : nijaz.ibrulj@ff.unsa.ba

UVOD U KOGNITIVNU ZNANOST

Tema # 2

Šta je kognitivna znanost ?

Početna karakterizacija

Kognitivna znanost se može posmatrati kao multidisciplinarno istraživanje koje obuhvata

� 1. Konzorcij znanstvenih područja

� 2. Konzorcij hipoteza

� 3. Konzorcij strategija istraživanja

� 4. Konzorcij metoda

2

Epistemološke pretpostavke

� NATURALIZIRANA EPISTEMOLOGIJA= Epistemološko stanovište znanosti koje se bave istraživanjem kognitivne strukture .

� Principi:

Prvo: ljudski organizam je kao i svaki drugi prirodni organizam � Prvo: ljudski organizam je kao i svaki drugi prirodni organizam jedan fizički sistem s vrlo određenom strukturom i funkcionalnom organizacijom.

� Drugo: mentalni procesi i mentalna stanja nisu izvanjski “unosi” neke duhovne strukture u biofizičku strukturu, nego su proizvod biofizičkih procesa unutar jednog cjelovitog biofizičkog sistema.

3

� Treće: inteligentni prirodni sistem kakav je čovjek , može biti, kada se dosljedno istraži i analizira, paradigma ili metafora za objašnjenje i konstrukciju drugih inteligentnih sistema koji nisu prirodne strukture, nego načinjeni od umjetnih materijala.

� Četvrto: način na koji se svi procesi (fizički + mentalni) u jednom inteligentnom prirodnom ili vještačkom sistemu mogu istraživati jeste eksperimentalni, empirijski metod mogu istraživati jeste eksperimentalni, empirijski metod prirodnih znanosti.

� Peto: jezik u kojem se može dati zadovoljavajući opis strukture i funkcioniranja inteligentnih sistema (prirodnih i umjetnih) jeste jezik fizike, jezik koji počinje terminima opažanja i završava logičkim generalizacijama.

4

Konzorcij znanstvenih područja

� Kognitivna psihologija

� Kognitivna neurobiologija

� Kognitivna neuropsihologija

� Kognitivna ethologija� Kognitivna ethologija

� Artificijelna inteligencija (AI)

� Kognitivna estetika

� Računarska psihologija

� Fuzzy lingvistika

� Filozofija uma

� Filozofija jezika

5

Konzorcij hipoteza

� Hipoteza o razdvojenosti mentalnih i fizičkih procesa

� Hipoteza o anomalijskom monizmu (Davidson)

� Hipoteza o simboličkom / logičkom / računarskom kognitivizmu(Simon / Newill)kognitivizmu(Simon / Newill)

� Hipoteza o internalnom i intencionalnom reprezentiranju(Fodor)

� Hipozeta o eliminativnom materijalizmu / strogom fizikalizmu (Daniel C.Dennet)

� Hipoteza o jedinstvu uma i mozga (Pat Churchland)

6

Konzorcij strategija istraživanja

� Emiprijska strategija (empirijska psihologija, empirijska lingvistika, empirijska neurobiologija, ...): traži da se empirijskim istraživanjima (testovima, mjerenjima,kliničkim metodama) dodje do saznanja kako funkcionira kognicijakognicija

� Generalni principi teorije (teorijska psihologija, teorijska lingvistika, teorijska neurobiologija, ...): traži da se iz generalnih teorijskih principa deduciraju kognitivne sposobnosti i onda da im se pridruže empirijski podaci

7

Istraživanje kognitivnih relacija koje postoje izmedju

� kompleksnih neurofizioloških i celularnih procesa u ljudskom mozgu i centralnom nervnom sistemu;

� kompleksnih mentalnih procesa, njihove strukture i � kompleksnih mentalnih procesa, njihove strukture i njihove funkcionalne organizacije;

� kompleksnih verbalnih i neverbalnih, intencionalnih i neintencionalnih, svjesnih i nesvjesnih ponašanja subjekata;

8

� kompleksnih tipova reprezentacije u prirodnim jezicima i umjetnim jezicima;

� računarskih simulacija organizacije i funkcija inteligentnih sistema te mogućnosti konstruiranja umjetnih inteligentnih sistema u robotici;

� prirodom komunikacije zasnovane na navedenim � prirodom komunikacije zasnovane na navedenim istraživanjima i načinima manipulacije, predviđanja i produciranja, kontrole i usmjeravanja ponašanja ljudskih inteligentnih sistema,

� ponašanja životinja, i

� funkcioniranja paralelnih i distribuiranih sistema umjetne inteligencije u robotici

9

Centralno pitanje kognitivne znanosti

� Kognitivna znanost postala područje susreta istraživača-specijalista i filozofa čiji rad motivira generalno pitanje:

kako (how) funkcionira / djeluje / radi (work) ljudski um

(mind) ? (mind) ?

� Povezana pitanja

� U kakvom su odnosu um i tijelo?

� Kako se odnose um i mozak?

� Kako mentalni procesi uzrokuju fizičke procese?),

10

Analogija: mozak = um

� Identificiranje uma i mozga , istrživanje mozga, služi danas

kao velika paradigma svih teorija uma.

� makroanatomska arhitektura mozga (anatomija hemisfera, � makroanatomska arhitektura mozga (anatomija hemisfera, anatomija kore velikog mozga s režnjevima, brazdama i vijugama, anatomija hipokampusa, talamusa i amigdale, anatomija limbičkog sistema, bazalne ganglije i cerebeluma) i

� mikroanatomska arhitektura mozga (anatomija neuronske ćelije, vrste sinaptičkih veza, djelovanje neurotransmitera, djelovanje receptora )

11

Konzorcij tehnika i metoda

� Istraživanja arhitekture mozga i različitih nivoa neuronske aktivnosti u posljednjem desetljeću okarakterizirano je od nekih autora kao “dekada istraživanja mozga”

� Ta istraživanja su omogućena pronalaženjem i primjenom � Ta istraživanja su omogućena pronalaženjem i primjenom novih metoda istraživanja aktivnosti mozga koja su poduzeta u neuroanatomiji

� Nove tehnike snimanja mozga x-zracima i magnetnom rezonancom, kao što su: EEG, ERP, MEG, CT, MRC, Xe rCBF, PET, SPECT, fMRI i druge

12

� (CT) Computed tomography , Računarska ili kompjuterskatomografija je metoda kasnije poznata kao computed axial

tomography (CAT or CT scan) ili body section roentgenography.

� (EEG) Electroencephalography Elektroencefalografija je metod mjerenja električne aktivnosti koju proizvodi mozak a dobija se uz pomoć elektroda koje stavljaju u vlasište glave

� EEG topography Elektroencefalografska topografija jetehnikasnimanja neuronske strukture u kojoj se veliki broj elektrodaEEG elektroda stavlja u glavu prateći geometrijske linije već određenih tačaka .Posebni softver u kompjuterskom aparatu pokazuje aktivnost na kolor ekranu ili na printeru tako što upisuje količinu aktivnosti različitim tonovima boje

13

� (MRI) Magnetic resonance imaging Snimanje magnetskerezonancije je metod koji se primarno koristi za medicinsko snimanje kojim se vizualizira struktura i funkcija tijela. Ona pruža detaljnu sliku tijalu različitim planovima.

� (fMRI) Functional magnetic resonance imaging Snimanje funkcionalne magnetske rezonacijeje metod upotrebe MRI za mjerenje hemodinamičkog odovora koji je povezan s mjerenje hemodinamičkog odovora koji je povezan s neuronskom aktivnošću u mozgu ili u kičmi ljudi ili životinja.

�

� (MEG) Magnetoencephalography Magnetna encefalografijaje tehnika snimanja koja se koristi za mjerenje magnetskog polja kojeg proizvodi električna aktivnost mozga. Koriste se izizetno senzitivna sredstva kao SQUID.

14

� (PET) Positron emission tomography Topografija pozitronskogisijavanja je metod nuklearne medicine za pravljenje tri-dimenzionalnih slika ili mape funkcionalnih procesa u tijelu

� (SPECT) Single photon emission computed tomography

Kompjuterska tomografija pojedinačnog isijavanja fotona je Kompjuterska tomografija pojedinačnog isijavanja fotona je metoda snimanja koja spada u nuklearnu tomografiju i koja koristi gamma zrake. Vrlo je slična snimanju konvencionalne nuklearne medicine koja koristi gamma kameru.

�

15

Nove neurobiološke metode

� metodom farmakološke manipulacije, odnosno primjenom različitih supstanci, nastoji se djelovati na promjenu celularne aktivnosti;

� metodom anestezije određenih zona mozga nastoji se utvrditi funkcionalna i motorička aktivnost;

metodom mjerenja cirkulacije i metabolizma u mozgu � metodom mjerenja cirkulacije i metabolizma u mozgu utvrđuje se aktivnost zona mozga pri obavljanju kognitivnih zadataka;

� metodom električnih mikrostimulacija određenih dijelova mozga definira se motorički odgovor

� metodom elektroencefalografije određuje se neuronska aktivnost i njena potencija.

16

Simbolička reprezentacija i kognicija

� Razvoj

� umjetnih jezika,

� simboličke (kanonske notacije), � simboličke (kanonske notacije),

� logičke sintakse znanosti,

� logike kao jezika znanosti,

snažno je utjecao na razvoj istraživanja umjetne inteligencije i logičkog programiranja a onda i njihove upotrebe u stvaranju modela ljudskog kognitivnog sistema.

17

Sistemi koji koriste simbole= inteligentni sistemi

� Potraga za otkrivanjem strukture i funkcija ljudskog uma proširila se je s ljudi na sve fizičke sisteme koji su djelomično intelignetni ili bi mogli biti inteligentni:

� na životinje (etologija, kognitivna etologija, računarski etološki modeli) i

� na mašine / strojeve (umjetna inteligencija, robotika, računari).

18

Logičke osnove istraživanja

� MONOTONIJSKA LOGIKA je osnova binarnih simboličkih sistema koji funkcioniraju na principima dvovrjednosnog računa iskaza i računa predikata (Booleove funkcije, 0 i 1): numeričko programiranje (11, 01, 10, 00, 011, 101, 001..)

� FUZZY LOGIKA je osnova viševrijednosnih calculusa i fuzzy calculusa koji služe za konekcionističku ili paralelno distribuirano povezivanje podataka : soft computing(Zadehovi fuzzy skupovi> funkcija pripadnosti

izmedju o i 1 ), 0.0 / 0.1/ 0.2/ 0.3/ 0.4/…./1.0/

19

Kognitivni algoritmi

� Otkrivanje zadovoljavajućeg tipa algoritma, a to znači pravilnog i mehaničkog procesa operiranja simbolima i kontrole ove procedure, na kojem počivaju prirodni (ljudski) kognitivni procesi, nije moguće bez analize i konstrukcije različitih tipova logičkog jezika u kojima konstrukcije različitih tipova logičkog jezika u kojima se algoritam izražava.

� ALGORITAM = LOGIKA + KONTROLA

20

Nove tehnike vještačke inteligencijeSOFT COMPUTING

�Neuronske mreže

�Genetički algoritmi

�Fuzzy sistemi�Fuzzy sistemi

�Ekspetni sistemi

�Grubi skupovi

�Teorije kaosa

21

Umjesto definicijeKognitivna znanost je interdisciplinarno područje istraživanja, utemeljeno na naturalističkoj epistemologiji

koje se u širem smislu može odrediti kao znanost o biofizičkim i mentalnim uzrocima fenomena svjesnog , intencionalnog i inteligentnog ponašanja, inteligentnog ponašanja,

a u užem smislu kao znanost o neurofiziološkom porijeklu, funkcionalnoj organizaciji, intencionalnoj karakterizaciji i tipovima reprezentacije mentalnih procesa i njihove interakcije s verbalnim i neverbalnom ponašanjem humanih inteligentnih sistema, ponašanjem životinja, kao i u konstrukciji i funkcioniranju umjetnih inteligentnih sistema.

22