Schematy przetwarzania języka

Reprezentacja wiedzy w mózgu Baza zgromadzonej wiedzy składa się z elementów procesu bezpośredniego poznawania rzeczywistości (spostrzegania) oraz z elementów procesu pośredniego poznawania rzeczywistości (myślenia). Narzędziem myślenia jest mowa. Mowa określana jest często jako narzędzie myślenia. Mowa pozwala na analizowanie rzeczywistości. Współdziała więc z spostrzeżeniem, które dzięki mowie jest bardziej dokładne. Mózg człowieka przetwarza mowę od fonologii i grafemów słowa, aż do jego znaczenia i modelu sytuacji Mamy jedynie różne wzorce rozkładu pobudzeń i skojarzenia między nimi, nic więcej.

Rozwój mowy a procesy myślenia Proces rozwoju mowy i języka jest ściśle powiązany z procesami myślenia Operacje myślenia to:  - synteza analiza, - porównywanie,  - abstrahowanie,  - uogólnianie.

Procesy myślowe Proces Analizy. Myślowe rozdzielenie, rozczłonkowanie przedmiotu lub zjawisk na poszczególne elementy składowe lub momenty danej sytuacji. Dzięki analizie oddzielamy ze złożonego zjawiska związki istotne od przypadkowych (elementy właściwe od niewłaściwych). Proces Syntezy. Synteza, proces odwrotny do analizy polega na myślowym łączeniu elementów wydzielonych przez analizę. Wspólne wykorzystanie Analizy i Syntezy Analizując problem rozdzielamy go na poszczególne elementy, a tworząc z nich dzięki syntezie nowe całości, gromadzimy dane do jego rozwiązania.

Procesy myślowe c.d. Abstrakcja Abstrakcja to wydzielanie lub wydobywanie jakiejś istotnej cechy danego zjawiska lub przedmiotu i oderwanie jej od pozostałych cech. Rozpatrując jakikolwiek przedmiot można abstrahować od jego kształtu, a wyróżnić barwę lub odwrotnie. Mówimy wtedy o prymitywnej formie abstrakcji - abstrakcji zmysłowej. Od tej formy abstrakcji należy odróżnić formę wyższą, która prowadzi do pojęciowego ujmowania rzeczywistości, do pojęć abstrakcyjnych. Proces Uogólnienia. Polega na odrzuceniu cech specyficznych, jednostkowych, a zachowaniu tylko tych , które są wspólne różnym przedmiotom. Rola abstrakcji i uogólnienia. Abstrakcja i uogólnienie prowadzą do poznania obiektywnej rzeczywistości w jej właściwych związkach i  prawidłowości, a samo poznanie odbywa sie przez pojęcia, sądy i rozumowanie.

Przetwarznie języka Wiedza jest przedstawiona za pomocą symboli lub koncepcji, które w relacji z innymi symbolami lub koncepcjami tworzą sieci znaczeniowe – semantyczne.

Heurystyka Przebieg myśli po sieci symboli zwany jest heurystyką. Szukanie heurystyczne wykorzystuje informacje, które poprawiają efektywność procesu szukania. Są dwie możliwe drogi wnioskowania dające odpowiedź: - wnioskowanie wstecz - wnioskowanie w przód.

Szukanie heurystyczne Wnioskowanie w przód. Na podstawie dostępnych reguł i faktów należy generawać nowe fakty tak długo, aż wsród wygenerowanych faktów znajdzie się poszukiwany cel (hipoteza). Podstawową cechą tego sposobu wnioskowania, jest możliwość zwiększania ich liczby. Wnioskowanie wstecz  Wnioskowanie to jest odwrotnym procesem niż wnioskowanie w przód. Polega na wykazaniu prawdziwości hipotezy głównej na odstawie prawdziwości przesłanek. Jeśli nie wiemy, czy jakaś przesłanka jest prawdziwa, to traktujemy tę przesłankę jako nową hipotezę i próbujemy ją wykazać Jeżeli w wyniku takiego postępowania zostanie wreszcie znaleziona reguła, której wszystkie przesłanki są prawdziwe, to konkluzja tej reguły jest prawdziwa. na podstawie tej konkluzji dowodzi się następną regułę, której przesłanka nie była poprzednio zbadana,itd. Postawiona hipoteza jest prawdziwa, jeśli wszystkie rozważone przesłanki dadzą się wykazać.

Efektywność przetwarzania inforamcji Efektywność procesu myślowego zależy od sprawnego przebiegu procesów składowych: analizy i syntezy informacji, uogólniania, abstrahowania, uwagi i pamięci.

Struktury percepcji i przetwarzania języka Główne struktury zaangażowane w rozumienie i tworzenie mowy to: - okolice zakrętu kątowego obszar Wernickego Ośrodek Broki W wyniku uszkodzeń tych obszarów powstaje wiele rodzajów afazji

Ośrodki mowy

Zakręt kątowy Jest to obszar kojarzeniowy dla słuchu, wzroku i nazw; jego uszkodzenia zaburzają czytanie i pisanie; jest zaangażowany w rozumienie metafor.

Obszar Wernickego Zlokalizowany w płacie skroniowym, jest to 22 pole Brodmanna; Jest to obszar kory mózgowej inicjujący i kierujący procesami rozpoznawania głosek, wyrazów i zdań oraz czynnościami nadawania mowy.

Uszkodzenie o.Wernickego Uszkodzenia tego ośrodka powodują parafazje: powoduje to, że wypowiedzi są prawidłowe pod względem ruchowym, lecz mimo to całkowicie niezrozumiałe. Osoba z uszkodzeniem tego obszaru mówi bez sensu, niegramatycznie, źłe dobiera słowa, łączy wyrazy, przy zachowaniu prawidłowej wymowy i rytmu wypowiedzi.

Ośrodek Broki  Ośrodek Broki znajduje się w części wieczkowej i części trójkątnej zakrętu czołowego dolnego i odpowiada polom Brodmanna nr 44 i 45. obszar w mózgu odpowiedzialny za generowanie mowy Badania nad afazją całkowitą wykazały, że ośrodek Broki jest odpowiedzialny za łączenie głosek w wyrazy i zdania oraz za formułowanie płynnych wypowiedzi. Ponadto badania metodą fMRI dowiodły, że aktywne struktury w ośrodku Broki mają różne funkcje jeśli chodzi o tworzenie mowy.

Uszkodzenie o. Broki Pacjenci cierpiący na afazję Broki to jednostki, które wiedzą „co chcą powiedzieć, ale nie mogą tego przekazać” . Zazwyczaj rozumieją co się do nich mówi, ale nie potrafią się płynnie komunikować. Jest to również znane jako afazja z zaburzoną płynnością mowy. Inne możliwe symptomy obejmują problemy z płynnością, wymową, znalezieniem właściwych słów, powtarzaniem, oraz tworzeniem i rozumieniem gramatycznie złożonych zdań, zarówno słownie jaki i pisemnie. Wymienione cechy charakterystyczne odróżniają te jednostki od ludzi cierpiących na inne rodzaje afazji.

c.d. Ludzie z innymi rodzajami afazji mogą mieć większe trudności ze zrozumieniem tego, co jest do nich mówione. Mogą oni również mieć większe kłopoty przy czytaniu i pisaniu niż jednostki z afazją Broki. Jednostki z afazją Broki mają dobrze rozwiniętą zdolność samo-monitorowania tego co mówią, a ludzie z innymi afazjami mogą być nieświadomi tego jak i co mówią. Dodatkowo, wygląd zmian uszkodzonego obszaru mózgu różni się pomiędzy afazjami.

Sieci semantyczne Przetwarzanie języka oparte jest na sieciach semantycznych, które propagują aktywację neuronów leżących blisko siebie w mózgu. Mamy sieci pobudzające jak i hamujące

Tworzenie Sieci Skojarzeń W czasie rozumowania i tworzenia skojarzeń dochodzi do pobudzenia koncepcji pojęciowej: aktywność w mózgu rozszerza się od pobudzonego neuronu na neurony z nim połączone, aż dojdzie do pożądanych własności.

Reprezentacja pojęć Pojęcia, nazwy rzeczownikowe i czasownikowe kodowane są w innych obszarach kory: Pojęcia określające rzeczowniki- przedmioty, osoby, zwierzęta, jedzenie, narzędzia, są kodowane w lewym płacie skroniowym Pojęcia określające działanie (czasowniki) kodowane są w lewym płacie kory przedczołowej, dolnej części zakrętu czołowego i korze przedruchowej.

Rozpoznawanie a nazywanie Należy rozróżnić rozpoznawanie- świadomość czym coś jest, od nazywania – przypominanie formy symbolu oznaczającego dany obiekt Uszkodzenia mogą doprowadzić do zaniku zdolności posługiwania się jakąś kategorią pojęć językowych

Uszkodzenia -> problemy z nazywaniem Lezje tylnej i bocznej części kory skroniowej oraz zakrętu nadbrzeżnego -> problemy z nazywaniem narzędzi Podobne kategorie np.: narzędzia mechaniczne i sztućce zlokalizowane są blisko siebie. Lezje przedniej części kory dolnoskroniowej i dolnej części zakrętu skroniowego -> problem z nazywaniem zwierząt Kodowanie pojęć i nazw znanych przedmiotów -> odbywa się z przodu w stosunku do regionów odpowiedzialnych za kodowanie nazw i koncepcji ogólnych Problemy z rozpoznawaniem konkretnych koncepcji skorelowane są z uszkodzeniami wyższych obszarów asocjacyjnych w obszarze ciemieniowo skroniowym (TP)

Aktywność obszarów mózgowych Widzenie słowa i liczenie znajdujących się tam sylab wywołuje całkiem inne pobudzenie niż widzenie i zastanawianie się nad znaczeniem słowa

Uszkodzenia a nazwy kolorów Nazwy kolorów kodowane są w obszarze tylnej kory skroniowej i dolnej ciemieniowej. Lezje tych obszarów powodują zaburzenia fonologiczne. Uszkodzenia kory V4 prowadzą do utraty pojęć i wrażeń dotyczących kolorów. Uszkodzenie zakrętu językowatego (przyśrodkowa powierzchnia potyliczno- skroniowa) prowadzi do anomii kolorów czyli braku kojarzenia nazwy i koloru przy normalnym widzeniu kolorów, choć pojęcia i wypowiedzi są poprawne.

Czytanie i pisanie Aleksja bez agrafii to niezdolność do czytania przy zachowanej zdolności kopiowania i pisania słów. Głośne czytanie może być możliwe, ale przy cichym nie pobudza się sens słów. Ciche czytanie rozpowszechniło się prawdopodobnie późno między 11-14 wiekiem. Być może mechanizm semantycznego pobudzania mózgu bezpośrednio po identyfikacji grafemów mógł się najłatwiej rozwinąć przez połączenie postrzegania i działania (mowy), którą słysząc można rozumieć.

Kategoryzacja stanów mózgu Ośrodki mózgu zaangażowane w rozumienie i generowanie mowy kategoryzują stany mózgu i przypisują im etykiety słowne, które umożliwiają komunikację. "Interpretator" to zachodzący w mózgu proces, który usiłuje stworzyć racjonalny model zachowania, przypisując komentarze słowne do serii powiązanych ze sobą stanów mózgu. Ważną rolę gra tu z pewnością ośrodek Wernickiego. Interpretator ma jednak ograniczony dostęp do informacji, nie wszystko co dzieje się w mózgu do niego dociera, a jego możliwości skojarzenia danej kategorii stanów z reprezentacjami fonologicznymi słów są dalekie od doskonałości.

Kategoryzacja Narracyjny model w pełni opisujący zachowanie, które jest wynikiem działania całego mózgu, nie istnieje. "Ja" nie może w pełni kontrolować zachowania. W efekcie teoretyzowanie na temat przyczyn swojego zachowania prowadzi do konfabulacji i racjonalizacji, a nie odkrywania prawdy o sobie. "Myślenie to najtrudniejsza praca, zapewne dlatego tak niewielu się w nią angażuje" (Henry Ford).

Podsumowanie Świadomość procesów ludzkiego myślenia i przetwarzania informacji jest wykorzystywana głównie do celów tworzenia maszyn oraz programów komputerowych. Mają służyć one jako przedłużenie ludzkiego systemu poznawczego. Obecnie wiele dziedzin m.in. Robotyka, AI & CI, GPS, informatyka stosowana, które zajmują się zgłębianiem problemów przetwarzania języka naturalnego przez maszyny oraz wykorzystania tej umiejętności do stworzenia systemów logicznie myślących.

Podsumowanie W przyszłości będą mogły one zastąpić ludzi na stanowiskach eksperckich. Bardzo możliwe jest że systemy ekspertowe bazujące na wiedzy o przetwarzaniu informacji przez ludzki mózg, metodą prób i błędów przez rozwój systemów szukania, będą w stanie szybciej odnajdywać odpowiedzi, a tym samym usprawnią procesy ludzkiego myślenia. Już teraz wiele jest programów: systemy produkcyjne, nawigacja satelitarna GPS, systemy obliczeniowe, (sejsmiczne, meteorologiczne) itd.., które zastępują ludzi na stanowiskach produkcyjnych oraz wykorzystywane są jako podpowiedzi w rozwiązywaniu problemów globalnych.

Autorzy Krzysztofa Moraś Magdalena Kołodziej