Когнитивная наука. Что такое когнитивная наука

Когнитивная наука и человеческий опыт: новое партнерство Нижеследующий отрывок заимствован из книги Варелы, Томпсона и Роша "The Embodied Mind: Cognitive Science and Human Experience" («Воплощенный разум: когнитивная наука и человеческий опыт») (1991).Мы начали… с размышления о фундаментальной

cognitive science) - комплекс наук, изучающих познание и высшие мыслительные процессы на основе применения теоретико-информационных моделей. Включает в себя исследования, проводимые в таких областях, как эпистемология, когнитивная психология, лингвистика, психолингвистика, психофизиология, нейробиолошя и компьютерная наука. Основания когнитивной науки были заложены исследованиями математика А. Тьюринга по конечным автоматам (1936). Ему удалось показать, что для проведения любого вычисления достаточно повторения элементарных операций. Тем самым открылись перспективы для проверки и реализации известной идеи Т. Гоббса и Д. Буля, что мышление есть вычисление. Проверяя эту идею, математик К. Шеннон предположил в 1948, что каждый элемент информации может быть представлен как выбор одной из двух равновероятных альтернатив, а количество передаваемой через канал связи информации может быть измерено с помощью двоичной системы счисления (в битах). К. Шеннон также показал, что в электрических цепях выполняются операции алгебры логики. В дальнейшем эти результаты были применены к изучению мозга. Уже в 1948 У. Мак-Каллох и В. Питгс выдвинули гипотезу о том, что мышление как процесс обработки когнитивной информации в принципе может протекать в нейронных сетях. Несколько позднее ими же была разработана первая нейронная модель мозга, где взаимодействие между сетями нейронов имитировали логические операции пропозиционального исчисления. Этот подход получил развитие в работах нейрофизиолога К. Лешли, который в 1951 предположил, что мозг следует рассматривать как динамичный комплекс, состоящий из многих взаимодействующих систем. Заметный вклад в становление когнитивной науки внесли также работы Н. Винера и его коллег в области кибернетики и теории автоматов, позволившие объяснить некоторые характерные виды активности центральной нервной системы, отталкиваясь от аналогии между целенаправленным функционированием технических систем и соответствующими формами поведения людей. Эти открытия послужили основой для дальнейших систематических попыток описания общей структуры когнитивной системы человека и формирования когнитивной психологии. С кон. 1960-х гг. анализ природы человеческого познания с помощью информационных моделей становится общепринятым подходом. Серьезное влияние на исследования познавательных и мыслительных процессов в когнитивной науке оказала компьютерная революция, быстрое развитие вычислительной техники. В результате здесь постепенно стало доминирующим направление, ориентированное на создание новых когнитивных компьютерных моделей (напр., разработанная еще в 1958 программа Логический Теоретик), которые в принципе могли бы рассматриваться как достаточно адекватные имитации различных аспектов человеческого познания. Другое направление связано с разработкой экспертных систем, т. е. программ, обобщающих экспертный уровень знаний в конкретных областях и обеспечивающих выполнение предписанных задач. Современные компьютерные когнитивные модели находят все более широкое применение в самых разнообразных областях науки, в той или иной мере касающихся человеческого познания, - нейрофизиологии, когнитивной психологии, психолингвистике, лингвистике, эпистемологии и т. д.

Лит.: Наиссер У. Познание и реальность. М., 1981; Anderson J. A. The Architecture of Cognition. Cambr., 1983; Gardner The Minds New Science: A History of Cognitive Revolution. N. Y. 1985.

Отличное определение

Неполное определение ↓

когнитивная наука

КОГНИТИВНАЯ НАУКА (анг. cognitive science; от лат. cognitio - знание, познание) - область междисциплинарных исследований, изучающая познание и высшие когнитивные функции с помощью моделей переработки когнитивной информации. Включает в себя такие дисциплины, как эпистемология, когнитивная психология, исследования в области искусственного интеллекта, психолингвистика, нейропсихология, а в последнее десятилетие также нейрокибернетику и вычислительную нейробиологию. Основания К. н. были заложены в исследовании математика А. Тьюринга по конечным автоматам (1936), которому удалось показать, что для проведения любого вычисления достаточно повторения элементарных операций. Тьюринг описал некую гипотетическую идеальную вычислительную машину («машина Тьюринга»), у которой может быть только фиксированное конечное число возможных «состояний» и которая позволяет определить, какая функция вычислима. Т е м самым открылись перспективы для проверки и реализации известной идеи Т. Гоббса и Д. Буля, что мышление есть вычисление. Проверяя эту идею, математик К. Шеннон предположил (1948), что информация может быть представлена как выбор одной из двух равновероятных альтернатив, а количество передаваемой через канал связи информации может быть измерено в битах или с помощью двоичной системы счисления (бит - двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1). В результате был открыт математический формализм, позволивший оценивать информацию независимо от ее содержания и носителя. Шеннон также показал, что в электрических цепях выполняются операции алгебры логики. В дальнейшем эти результаты были применены к изучению когнитивных функций мозга. Уже в 1948 У Мак-Каллох и В. Питтс выдвинули гипотезу о том, что мышление как процесс обработки когнитивной информации, в принципе, может протекать в нейронных сетях. Несколько позднее ими же была разработана первая нейронная модель мозга, где взаимодействие между сетями нейронов имитировали логические операции пропозиционального исчисления. Этот подход получил развитие в работах нейрофизиолога К. Лешли, который в 1951 предположил, что мозг следует рассматривать как динамичный комплекс, состоящий из многих взаимодействующих систем. Заметный вклад в становление К. н. внесли также работы Н. Винера и его коллег в области кибернетики и теории автоматов, которые позволили объяснить некоторые характерные виды активности центральной нервной системы, отталкиваясь от аналогии между целенаправленным функционированием механических систем и соответствующими формами поведения людей. Эти открытия послужили основой для дальнейших систематических попыток описания общей структуры когнитивной системы человека с точки зрения модели переработки когнитивной информации и формирования когнитивной психологии. С конца 60-х г. 20 в. анализ природы человеческого познания с помощью моделей переработки информации становится, скорее, правилом, чем исключением. Решающее влияние на исследования познавательных и мыслительных процессов в К. н. оказала компьютерная революция, способствовавшая формированию здесь двух основных направлений. Одно из них ориентируется на создание новых когнитивных моделей (напр., разработанная еще в 1958 Ньюэллом и др. программа Логичный Теоретик), которые, в принципе, могли бы рассматриваться как достаточно адекватные имитации различных аспектов человеческого познания. Другое направление оказалось связанным с разработкой экспертных систем - т.е. программ, обобщающих экспертный уровень знаний в конкретных областях и обеспечивающих выполнение предписанных задач. В К. н. разработаны два стандартных вычислительных подхода к моделированию когнитивных систем. Первый, более ранний, классический подход - символицизм (symbolicism) - исходит из предположения, что человеческое мышление функционально эквивалентно мышлению компьютерного интеллекта, состоящего из центрального процессора, который в состоянии последовательно (т.е. один элемент за другим) обрабатывать единицы символьной информации. Сторонники второго подхода - коннекционизма (connectionism) - полагают, что идея центрального цифрового процессора, в принципе, неприменима к человеческой когнитивной системе в силу ее несовместимости с соответствующими данными нейробиологии. С их точки зрения, работа когнитивных систем живых существ может быть симулирована с помощью искусственных нейронных сетей, состоящих из «формальных» нейронов, параллельно перерабатывающих информацию. В отличие от обычных цифровых компьютеров, современные нейрокомпьютеры в состоянии обрабатывать самую разнообразную (а не только символьную) информацию, которая сохраняется как паттерн установленного между узлами соединения. Они, в частности, могут эффективно распознавать образы, обучаться, решать сложные проблемы (если, напр., входящая информация сопровождается шумом или если решение невозможно найти с помощью простого алгоритма) и т.д. Однако в решении многих сугубо аналитических задач, требующих четких высокоуровневых правил обработки информации (напр., обучения языку), они пока уступают цифровым компьютерам. Широко привлекая различные модели переработки информации, К. н. стремится дать объяснения лишь тем когнитивным процессам, которые эмпирически (экспериментально) фиксируются психологией - напр., распознавание образов, внимание, запоминание, решение проблем, рассуждение, планирование и т.д. И. П. Меркулов Лит.: СолсоР. Когнитивная психология. М., 1995; ThagardP Mind: Introduction to Cognitive Science. Cambridge, 1996.

Что может быть общего у психологии, лингвистики, учении об искусственном интеллекте и теории познания? Все вышеперечисленное успешно объединяет когнитивная междисциплинарное направление занимается изучением познавательных и мыслительных процессов, происходящих в мозгу человека и животного.

Еще всем известные великие философы Платон и Аристотель интересовались природой людского сознания. Множество трудов и предположений времен Древней Греции было выдвинуто на эту тему. В XVII веке французский математик, философ и физик Рене Декарт несколько популяризовал представление об этой науке, сказав, что тело и разум живых существ являются самостоятельными объектами.

Автором понятия «когнитивистика» в 1973 году стал Кристофер Лонге-Хиггинс, который изучал искусственный интеллект. Спустя несколько лет был создан журнал Cognitive Science. После этого события когнитивная наука стала самостоятельным направлением.

Рассмотрим имена самых известных исследователей в этой области:

• Джон Серль создал мыслительный эксперимент под названием «Китайская комната».
• Физиолог Джеймс Макклелланд, исследующий работу мозга.
• Стивен Пинкер - специалист в области экспериментальной психологии.
• Джордж Лакофф - исследователь лингвистики.

Современная когнитивистика

Ученые пытаются на практике доказать связь физиологии мозга с ментальными феноменами, используя визуализации. Если в прошлых веках сознание человека не бралось во внимание, то сегодня его изучение входит в основные задачи когнитивной науки.

Развитие данного учения в целом зависит от технического прогресса. Например, томография, изобретение которой значительно повлияло на дальнейшее продолжение существования и развития когнитивистики. Сканирование позволило увидеть мозг изнутри, следовательно, изучить процессы его функционирования. Ученые утверждают, что со временем технический прогресс поможет человечеству раскрыть тайны нашего разума. К примеру, взаимодействие мозга и центральной нервной системы.

Все, что касается человеческого разума, до XX столетия было всего лишь предположениями, поскольку в то время проверить теории на практике было невозможно. Взгляды на работу мозга формируются на основе позаимствованной информации об искусственном интеллекте, и физиологии высшей ЦНС.

Символизм и коннекционизм - классические методы вычисления, моделирующие когнитивные системы. Первый способ базируется на идее схожести мышления человека с компьютером, имеющим центральный процессор и обрабатывающим потоки данных. Коннекционизм полностью противоречит символизму, объясняя это несовместимостью данных нейробиологии о мозговой деятельности. Человеческое мышление может стимулироваться искусственными нейронными сетями, которые обрабатывают данные одновременно.

Когнитивная наука как зонтичный термин была рассмотрена Е. С. Кубряковой в 2004 году, поскольку учение включает в себя ряд взаимодействующих дисциплин:

• Философия сознания.
• Экспериментальная и когнитивная психология.
• Искусственный интеллект.
• Когнитивная лингвистика, этология и антропология.
• Нейрофизиология, неврология и нейробиология.
• Материальная когнитивная наука.
• Нейролингвистика и психолингвистика.

Философия сознания как одна из составляющих когнитивистики

Предметом изучения данной дисциплины являются особенности сознания и его соотношение с физической реальностью (ментальные свойства разума). Американский философ современности Ричард Рорти назвал это учение единственным полезным в философии.

Существует немалое количество проблем, возникающих вследствие попыток ответить на вопрос, что такое сознание. Одна из самых важных тем, которую когнитивная наука изучает с помощью данной дисциплины, - это воля человека. Материалисты считают, что сознание - часть физической реальности, а окружающий нас мир полностью подвластен законам физики. Таким образом, можно утверждать, что поведение человека подчиняется науке. Следовательно, мы не являемся свободными.

Другие философы, в их число входил И. Кант, убеждены, что реальность не может быть полностью подвластна физике. Сторонники этой точки зрения считают подлинную свободу результатом исполнения долга, требуемого разумом.

Когнитивная психология

Эта дисциплина изучает человека. Психологические основы когнитивной науки содержат информацию о памяти, чувствах, внимании, воображении, логическом мышлении, способностях к принятию решений. Результаты современных исследований преобразования информации базируются на схожести вычислительных устройств и познавательных человеческих процессов. Наиболее распространенная концепция представляет психику наподобие устройства со способностью преобразования сигналов. Внутренние когнитивные схемы и активность организма во время познания играют главную роль в этом учении. Эти две системы имеют способность к вводу, хранению и выводу информации.

Когнитивная этология

Дисциплина изучает рассудочную деятельность и разум животных. Говоря об этологии, невозможно не вспомнить о Чарльзе Дарвине. Английский натуралист утверждал не только о наличии эмоций, интеллекта, способности к подражанию и обучению у животных, но и о рассуждении. Основоположником этологии в 1973 году стал Нобелевский лауреат в области физиологии Ученый обнаружил у животных удивительную в то время способность передавать информацию друг другу, полученную в процессе обучения.

Стивен Вайз, профессор Гарвардского университета, в своей работе с характерным названием «Сломай клетку» согласился, что на планете Земля живет только одно существо, способное создавать музыку, строить ракеты и решать математические задачи. Речь идет, разумеется, о человеке разумном. Но не только люди умеют обижаться, тосковать, мыслить и проч. То есть у «братьев наших меньших» есть навыки коммуникации, мораль, нормы поведения и эстетические чувства. Украинский академик нейронаук О. Кришталь отметил, что на сегодняшний день бихевиоризм преодолен, и животные больше не рассматриваются в качестве «живых роботов».

Когнитивная графика

Ученье объединяет в себе приемы и методы красочного представления проблемы, дабы получить подсказку о ее урегулировании или решении целиком. Когнитивная наука применяет данные методы в которые способны превращать текстовое описание задач в образное представление.

Д. А. Поспелов сформировал три первостепенных задачи компьютерной графики:

• образование моделей знания, которые могли бы представлять объекты, характеризующие логическое и образное мышление;
• визуализация сведений, которые пока невозможно охарактеризовать словами;
• поиск способов перехода от образных картинок к формулировке процессов, скрытых за их динамикой.

В последние два десятилетия в нейробиологических и психологических исследованиях были получены новые и чрезвычайно важные сведения о работе мозга. Они открывают путь к революционным преобразованиям интеллектуального труда, создавая предпросылки для кардинального повышения его знаниепорождающей творческой продуктивности. Фактически мы находимся на пороге стратегической реформы интеллктуального труда, обещающей включение в созидательную работу новых мощных резервов человеческого мозга и интеллекта.

В качестве важнейших областей исследования в когнитивной науке выступали зрение, мышление и рассуждение, память, внимание, обучение и языковая деятельность.

Ранние теории когнитивной функции пытались объяснить очевидную композиционность человеческого мышления (мысли образованы из более простых единиц, соединенных определенным способом), а также его продуктивность (процесс составления мыслей из более простых единиц может неограниченно повторяться и производить бесконечное число новых мыслей), допуская существование дискретных ментальных представлений, которые могут быть соединены или разъединены по правилам, зависящим от синтаксических, или структурных, свойств представлений.

Эта гипотеза «языка мышления» позже была оспорена подходом, который называют коннекционизмом, процессом параллельного распределения или моделированием нейронных сетей . Согласно этому подходу когнитивные процессы (такие как распознавание образов) состоят в корректировке сил активации единиц, объединенных в сеть и действующих подобно нейронам.

Сегодня значительная часть философов занимается проблемами, напрямую связанными с когнитологией, участвуя в столь необходимой конструктивной работе над её основаниями. Так, важные задачи философии сознания - понять и оценить фундамент психологии и когнитологии, и теперь она - основной претендент на объяснение феномена человеческой мысли.

В данном разделе размещаются материалы по когнитивной науке, а также философии сознания.

Сознание существует для того, чтобы сделать себя ненужным?

В рассуждениях о природе свободного сознательного выбора это нельзя игнорировать. Джон Барг (John Bargh), в своей работе — Помимо воли: К вопросу о неосознанном контроле над социальным поведением (на англ.) — на основе анализа фактов нескольких различных областей научного знания делает вывод о том, что сознание — вещь, дарящая нам ощущение произвольного управления (deliberate control) — существует именно для того, чтобы делать возможным автоматическое, "безвольное" ("unwilled"), поведение.

Барг рассуждает о тех случаях, когда поведением человека "управляют" внешние раздражители, а не осознаваемые им собственные намерения, волевой акт. При этом человек не знает об истинных причинах своего поведения. Это возможно — утверждает Барг — не вопреки сознательному контролю, а вследствие него.

В самом деле, вероятно, назначение сознания (для чего оно эволюционировало) - сборка сложных неосознаваемых умений. Вместе с общей пластичностью развития мозга человек получил возможность создания сложнейших программ автоматического управления [собственным поведением], хорошо соответствующих индивидуальной окружающей среде, потребностям и целям человека. Как доказал Уильям Джеймс (William James, 1890), сознание исчезает из тех процессов, где оно больше не требуется, переключаясь на другие, в которых оно всё еще... А ведь поразительно: выходит что одна из главных целей сознательной обработки [информации] может состоять в том, чтобы нивелировать потребность в себе, автоматизируя умения настолько, насколько это возможно. Это могло бы показаться нелепым, если бы современное понимание отношения между бессознательными и сознательными мыслительными процессами исключало бы развитие сознания в направлении создания всё более сложных неосознаваемых процессов.

1. Bypassing the Will: Towards Demystifying the Nonconscious Control of Social Behavior by John Bargh (2004), in The New Unconscious; ed. R. Hassin, J. Uleman, & J. Bargh. Oxford University Press..

Перевод: Житeлeв Р. A.