Wstęp do kognitywistyki Robotyka behawioralna czy kognitywna Marcin Miłkowski

Umysł ucieleśniony Jeden z popularniejszych nurtów współczesnej kognitywistyki: Poznanie jest ograniczone przez system sensomotoryczny – przez ciało. Poznanie nie sprowadza się do manipulacji abstrakcyjnych symboli. (Negacja tezy o fizycznym systemie symboli Newella).

System symboli percepcyjnych Lawrence Barsalou (ur. 1951): mózg posługuje się „symbolami percepcyjnymi” Neoempiryzm: poznanie jest całe co do zasady zmysłowe. Reprezentacje są wszystkie modalne, czyli mają naturę postrzeżeniowo- zmysłową.

Abstrakcje? Myślenie abstrakcyjne wg Barsalou to symulacje percepcyjne, złożone z symboli percepcyjnych. Nawet PRAWDA i FAŁSZ. Czyli tzw. abstrakcje to wyrafinowane symulacje sytuacji.

Pojęcie prawdy wg barsalou

Tradycyjny model a ucieleśnienie wejście – poznanie – wyjście Model ucieleśniony: … interakcja z otoczeniem – interakcja z otoczeniem – interakcja z otoczeniem … (cykl) Bliskie cybernetyce i dynamicyzmowi. Niekiedy poznanie ucieleśnione przeciwstawia się komputacjonizmowi.

Tradycyjne roboty: SHAKEY Shakey (1966-1972), jeden z pierwszych rozumujących robotów. Sterowany językiem programowania STRIPS. Symboliczna sztuczna inteligencja.

Problem robotyki tradycyjnej Odgórne sterowanie ruchem okazało się piekielnie trudne. Poznanie: tworzenie szczegółowych reprezentacji świata i pracochłonne przetwarzanie informacji percepcyjnych. Takie roboty rozumują, ale powolutku...

Architektura Brooksa Rodney Brooks (ur. 1954) – twórca robotyki behawioralnej Zamiast sterować odgórnie, wystarczy wyposażyć robota w osobne moduły, zorganizowane w warstwy i skupić się na oddziaływaniu sensomotorycznym. Podejście oddolne. Najniższa warstwa: unikaj przeszkody Następna: krąż po otoczeniu Następna: eksploruj świat

Robotyka behawioralna Roboty o złożonym zachowaniu, o ograniczonej liczbie reprezentacji otoczenia, zwykle stopniowo poprawiające działania przez sprzężenia sensomotoryczne. Pionierem był W. Grey Walter i jego żółwie. Roomba, odkurzacz automatyczny, ma architekturę Brooksa.

Fonotaksja u świerszcza Świerszcze przejawiają fonotaksję: zdolność samic do podążania w stronę lokalizacji samca na podstawie pieśni godowej

Narządy słuchu u świerszczy

Świerszcze i biorobotyka Jedną z metod wyjaśniania tej zdolności jest budowa modelu syntetycznego (biorobotyka wyjaśnia poznawcze zachowanie zwierząt). Narządy słuchu: różnicowe czujniki ciśnienia, znane inżynierom

Fonotaksja u świerszcza Barbara Webb i jej współpracownicy budują syntetyczne modele świerszczy w celach eksplanacyjnych Istniejące dane behawioralne rzadko wystarczają do budowy robota: potrzebne są nowe eksperymenty

Fonotaksja u świerszcza Dane behawioralne: narządy słuchu świerszcza filtrują i opóźniają pewne dźwięki, co ułatwia rozwiązanie zadania. Częstotliwość nośna pieśni samca to ok. 4-5 kHz Samice wybierają dźwięk o odpowiedniej strukturze czasowej.

Fonotaksja u świerszcza: hipoteza Istotną wskazówką do filtrowania może być rozpoczęcie pieśni świerszcza. Hipotezę przetestowano prostym układem neuropodobnym: lewy neuron słuchowy pobudzał lewy neuron motoryczny i wzbudzał inhibicję prawego, i na odwrót.

Fonotaksja u świerszcza Jako mechanizm sterujący układ wystarczył do odtworzenia wyników eksperymentów behawioralnych ze świerszczami. Kolejne modele były coraz bardziej realistyczne.

Wyjaśnianie fonotaksji Modelem mechanicystycznym jest ucieleśniony robot (zawierający komputer – model bezpośredni) Analiza zadania (kompetencji) to pierwszy krok Model biorobotyczny uwzględnia znane dane neuropsychologiczne i sensoryczne (ale idealizuje) Behawior służy do testowania przewidywań (replikacja wyników eksperymentów)

Ciało i poznanie Budowa robota – jego narządy słuchu – ma kolosalne znaczenie dla rozwiązania problemu. Świerszcz nie musi mieć wyrafinowanego algorytmu filtrowania dźwięków: z powodu specyfiki narządu słuchu nie reaguje na hałasy i ludzkie głosy, słyszy w sposób mocno kierunkowy.

Ciało i poznanie Poznanie to więcej niż tylko etap między wejściem a wyjściem... Robot Webb symuluje tylko jedną ze zdolności świerszcza, dzięki czemu jest prosty. Realny świerszcz ma potrzeby odżywiania, eksploruje otoczenie.

Ciało i poznanie Roboty nie mają potrzeb biologicznych i w ogóle nie mają metabolizmu. Hipoteza Hansa Jonasa, dziś głoszona przez Evana Thompsona: Poznanie = życie Metabolizm jest niezbędny do poznania. Innymi słowy, organizm, mając niedobór energii i będąc układem otwartym, ma perspektywę wartości.

A może w ogóle zrezygnować z obliczeń? Passive Dynamic Walker: roboty, które chodzą bez żadnego sterowania. Samo ciało, bez obliczeń… Ale tylko po pochyłym terenie lub popychane ręką.

Ograniczenia robotyki Symulacje robotyczne są mniej dokładne od komputerowych: ograniczenia materiałowe, trudności czysto inżynieryjne... Dziś nie sposób wykonać modelu owada w skali 1:1.

ROBOCzANY Cyborgi, czyli sterowane elektronicznie biologiczne ciała, mogą być tańsze w produkcji. Roboroach: zdalnie sterowany karaluch ratowniczy lub szpiegowski...

Podsumowanie Ucieleśnienie w poznaniu: Większy akcent na rolę fizycznego oddziaływania w procesach poznawczych. Ciało ułatwia i ogranicza poznanie. Radykałowie: może reagujące ciało wystarczy? Blisko behawioryzmu. Bardzo popularne podejście: robotyka kognitywna i behawioralna neoempiryzm w psychologii

Dalsze lektury George Lakoff, klasyk językoznawstwa kognitywnego Teoria znaczenia jako metafor cielesnych

O czym BYŁA mowa Umysł ucieleśniony Robotyka behawioralna i architektura Brooksa Fonotaksja świerszczy i roboty