Marcin Miłkowski Wstęp do kognitywistyki Rola eksplanacyjna reprezentacji. Debata na temat wyobrażeń

O czym będzie mowa Co świadczy o istnieniu obrazów umysłowych? Czy to groteskowa teoria? Koncepcja reprezentacji strukturalnych kontra symbole Trudności teoretyczne Teoria dwóch kodów

Wyobrażenia Wyobrażenia: obrazy umysłowe podobne do postrzeżeń, ale obecne bez bodźców fizycznych. Nikt nie przeczy ich istnieniu. Ale jaka jest natura reprezentacji będących u ich podstawy?

Obroty w myślach Czy to te same figury geometryczne?

Obroty w myślach Roger Shepard i Jacqueline Meltzer (1971): czas reakcji potrzebny do rozstrzygnięcia, czy to te same figury, jest liniowo proporcjonalny do kąta obrotu z pozycji pierwotnej. Potem okazało się, że liczy się też rozmiar i złożoność obracanego obiektu.

Podróże w myślach: Kosslyn (1978) Badani pamiętali mapę. Potem mieli wyobrażać sobie, jak daleko jest kawiarnia od baru. Wynik: Liniowa zależność między odległością a czasem reakcji!

Teoria reprezentacji topograficznych Ponieważ istnieją zależności liniowe między czasem reakcji a odległością czy kątem obrotu, reprezentacja umysłowa ma format podobny do obrazu. Stąd Shepard i Kosslyn (oraz m.in. Pinker) uznali: Wyobrażenie nie wykorzystuje amodalnych symboli.

Pylyshyn: ta teoria jest groteskowa! Postuluje się obrazki w głowach, ale kto miałby je czytać?! Zależność liniowa odkryta przez Sheparda i Kosslyna nie jest po prostu prawem przyrody, lecz wynikiem działania architektury funkcjonalnej umysłu. W istocie wyobrażenia zależą od wiedzy ukrytej.

Wiedza ukryta Wiedza, którą mamy, choć niekoniecznie potrafimy kiedykolwiek wysłowić, np.: znajomość gramatyki języka, intuicyjna znajomość fizyki świata, konwencjonalne reguły społeczne.

Przenikalność poznawcza Proces poznawczy jest przenikalny poznawczo zawsze i tylko wtedy, gdy jego przebieg zależy od przekonań i celów podmiotu, czyli zmienia go racjonalność. Liczne złudzenia wzrokowe są nieprzenikalne poznawczo. Tymczasem Pylyshyn pokazał, że wyobrażenia są przenikalne. Czyli zależą od wiedzy ukrytej.

Wyjaśnienie Pylyshyna Odległości w przestrzeni to nie własności wyobrażeń, lecz wyobrażonych przedmiotów. Badani wyobrażają sobie podróż na wyspie z baru do kawiarni, a wiedzą, że dłuższa podróż dłużej trwa, więc później naciskają przycisk. Ich wiedzę ukrytą kodują symbole amodalne.

Symboliczne wyjaśnienie wyobrażeń W istocie mamy przekonania na temat świata, bo wyobrażenia zależą od treści semantycznej i relacji logicznej. Ergo: proces wyobrażania nie może być wyjaśniany wyłącznie w kategoriach analogowych, lecz także przez odniesienie do wiedzy ukrytej, wnioskowania i procesów obliczeniowych.

Dwa typy reprezentacji: analogiczne i symboliczne Reprezentacja analogiczna odwzorowuje strukturę czegoś, co reprezentuje: zachodzi homomorfizm między strukturą reprezentacji (nośnika) a strukturą desygnatu reprezentacji, istnieje proces, który systematycznie dopasowuje strukturę nośnika i desygnatu oraz wykonuje odpowiednie wnioskowania (Sloman 1978, rozdział 7).

Reprezentacje analogiczne We współczesnej debacie reprezentacje analogiczne nazywa się też strukturalnymi (gdyż opierają się na relacji podobieństwa strukturalnego). Zwolennikiem takich reprezentacji jako podstawowych są Robert Cummins (Cummins i Roth 2012) i William Ramsey (2007).

Podobieństwa strukturalne Reprezentacje strukturalne zwykle rozumie się w kategoriach podobieństwa pierwszego rzędu między pojedynczymi obiektami a reprezentacjami. Ale ciekawsze są podobieństwa drugiego rzędu: między relacjami między obiektami a relacjami między reprezentacjami (Shepard i Chipman 1970).

Dwa typy reprezentacji: analogiczne i symboliczne Reprezentacja symboliczna: jej interpretacja polega na tym, co Gottlob Frege nazywał stosowaniem funkcji logicznych do argumentów. Relacja podobieństwa strukturalnego jest tu nieistotna: reprezentacje symboliczne są arbitralne związane z ich nośnikiem.

Problem Andersona (1978) John R. Anderson w debacie nad wyobrażeniami: Empirycznie nie można odróżnić teorii opartej na wiedzy ukrytej (amodalnej) od teorii opartej na medium analogowym. A teoria wiedzy ukrytej jest prostsza. (W 1983 roku się wycofał: notacje są nierozróżnialne, ale nie procesy obliczeniowe).

A co z czasami reakcji? Procesy działające sekwencyjnie można analizować addytywnie, tj. zakładać, że każdy krok przetwarzania zwiększa czas wykonania. Ale w procesach równoległych to założenie załamuje się.

Teoria złożoności w informatyce Notacja wielkiego O: złożoność obliczeniową algorytmu określa się w kategoriach liczby kroków koniecznych do jego wykonania (np. na maszynie Turinga) w stosunku do liczby danych wejściowych. Wiadomo, że zmiana sprzętu nie jest czynnikiem kluczowym: jest to stała k, którą można ignorować przy badaniu algorytmów.

Teoria złożoności w informatyce Mając dokładny algorytm, można ustalić, ilu kroków będzie wymagane do ustalenia odpowiedzi dla danej liczby danych wejściowych. Funkcje określające tę zależność wskazują na złożoność algorytmu.

Złożoność i praktyczna obliczalność Wyróżnia się wiele klas złożoności; klasa zależności liniowych to najniższa (DTIME). Kiedy funkcja złożoności dla niedeterministycznej maszyna Turinga jest typu wielomianowego, to uznaje się, że nie jest praktycznie obliczalna.

Teorie podwójnego kodowania Wyróżnia się dwa rodzaje reprezentacji: zmysłowe lub modalne; amodalne, odpowiadające pojęciom abstrakcyjnym. Klasyczna teoria podwójnego kodowania Allana Paivio Pewne współczesne teorie neurosemantyczne (Vigliocco).

Teoria podwójnego kodowania Paivio: logogeny i imageny

Teoria podwójnego kodowania

A może neuronauka rozwiąże problem? Pylyshyn (1981): W żadnym razie. Biologiczne podstawy są nieistotne (z powodu wielorakiej realizowalności procesów poznawczych). Kosslyn: Oczywiście!

Dane z neuroobrazowania Procesy postrzeżeniowe i wyobrażeniowe w 2/3 angażują te same obszary mózgu – kora wzrokowa i płat potyliczny. Wyobrażenia większych obiektów i postrzeżenia większych obiektów angażują większe obszary mózgu. Procesy są częściowo dysocjowalne.

Organizacja topograficzna W mózgu istnieje wiele obszarów o organizacji topograficznej: odwzorowanie na powierzchni przy zachowaniu relacji topograficznej i redukcji wymiarowości. Taka organizacja ułatwia przetwarzanie informacji zmysłowych.

Niewidomi a wyobrażenia Osoby niewidome od urodzenia też potrafią wyobrażać sobie obroty przedmiotów, ale nie w wizualny sposób (bez skrótu perspektywicznego!) Nie ma u nich aktywacji tych samych obszarów kory wzrokowej przy wyobrażaniu sobie.

Rodzaje reprezentacji Reprezentacja symboliczna nie musi być werbalna. Język umysłu można traktować jako amodalny system abstrakcyjny (jak logika I rzędu). Wczesna hipoteza Pylyshyna opierała się na reprezentacji symbolicznej. Teraz Pylyshyn twierdzi, że nigdy nie rozstrzygniemy, jaka reprezentacja stoi za wyobrażeniami.

Rodzaje reprezentacji Reprezentacja analogiczna nie musi być obrazowa. Niewidomi od urodzenia mają reprezentacje analogiczne związane z dotykiem. Najczęściej uważa się, że istnieje wiele rodzajów reprezentacji analogicznych.

Fałszywa alternatywa Pylyshyna Czy wyobrażenia opierają się na modelach analogicznych (bez procesów związanych z wiedzą), czy też na wiedzy ukrytej i symbolach? Kosslyn nie neguje wagi procesów przetwarzających reprezentacje analogiczne ani roli wiedzy. W 1994 roku przyznawał wręcz dużą rolę „głębokiej reprezentacji” amodalnej. Dlatego przenikalność poznawcza ma się do sprawy dosyć nijak.

Podsumowanie Teorie obrazowe postulują istnienie reprezentacji analogicznych. Teorie podwójnego kodowania postuluje reprezentacje werbalne i analogiczne. Oprócz tego można postulować jeszcze poziom kodu amodalnego, jak Maruszewski.

Podsumowanie Pylyshyn neguje rolę świadectw neurologicznych. Kosslyn je wykorzystuje. Fakty na temat mózgu są istotne w teoriach poznawczych, a przenikalność poznawcza jest dosyć mało interesującym kryterium metodologicznym.

Nudne podsumowanie Wyobrażenia wykorzystują wiele formatów reprezentacji, wiedzę ukrytą i różne procesy obliczeniowe. Inaczej zachodzą u osób widzących, inaczej u niewidomych; istnieje wiele różnic indywidualnych.