Воплощённая когнитивная наука

Воплощённая когнитивная наука (материальная когнитивная наука, отелесненная когнитивная наука)(англ. Embodied Cognitive Science) — междисциплинарная область исследований, целью которых является объяснение механизмов, лежащих в основе разумного поведения. Она включает в себя три основных методики: моделирование психологических и биологических систем в комплексной основе, которая рассматривает разум и тело как единое целое; формирование основного набора общих принципов разумного поведения; экспериментальное использование роботов в контролируемых условиях.

Воплощённая когнитивная наука основывается на практической философии, а также на смежных областях исследования когнитивной науки, психологии, неврологии и искусственного интеллекта. С точки зрения неврологии, материальной когнитивистикой занимался Джералд Эдельман из Института Нейронаук в Ла-Хойя, Франсиско Варела из Национального центра научных исследований Франции, и Дж. А. Скотт Келсо из Атлантического университета Флориды. Также эта отрасль науки была интересна философам Энди Кларку, Шону Гэлэхеру и Эвану Томпсону, а также психологам Майкл Тервэй, Лоуренс Барсалоу и Элеонор Рош. Исследованиями языка с позиций материальной когнитивистики занимались Эрик Леннерберг и Филипп Рубин из Хэскинс Лабораториз, а с позиций изучения искусственного интеллекта - Рольф Пфайфер, Кристиан Шайер и Джош С. Бонгард.

Классическая теория познания

Материальная когнитивная наука является альтернативной теорией познания, в которой обращения к вычислительной теории разума сводятся к минимуму, в то время как основной акцент ставится на том, как организм определяет, как и о чем думать. Классическая когнитивная теория основана главным образом на манипуляции сигналами, которые поступают и обрабатываются в специальном блоке обработке информации. Эти сигналы подчиняются определенным правилам синтаксиса, благодаря чему процессор может обнаружить смысловую нагрузку, обработать сообщение и произвести ответный сигнал. К примеру, органы чувств человека являются его рецепторами для приема сигналов, полученных из внешней среды. Они поступают в нервную систему, которая является блоком обработки информации. Нервная система способна прочитать сенсорную информацию и создать ответный сигнал, который может выражаться в телесных движениях, поведенческой реакции, когнитивной деятельности и.т.п. Особо следует отметить, что процесс познания осуществляется в глубине головного мозга, а это означает, что умственное познание отрезано от внешнего мира и возможно только при получении чувственной информации.

Воплощённая когнитивная наука отличается от классического подхода тем, что она отрицает систему поступления-отправления сигнала. По большей части эта позиция основывается на работах Дэвида Марра. Его позиция заключается в том, что смысловая нагрузка не может быть выведена из сигналов без какой-либо внутренней интерпретации. Если какой-то "маленький человечек", живущий в голове, занимается интерпретацией входящих сигналов, то как происходит толкование сигналов в мозге этого маленького человека? Этот факт делает классическую модель гораздо менее правдоподобной. Таким образом, материальная когнитивистика стремится избежать этой проблемы путём определения познания тремя способами.

Физические атрибуты тела

Первый способ рассматривает роль физического тела, в частности, то, как его свойства влияют на способность мыслить. Основываясь на этом методе, можно преодолеть компонент манипуляции символами, что является особенностью классической модели. Глубинное восприятие, например, может быть лучше объяснено в рамках материального подхода из-за сложности действия. При глубинном восприятии необходимо, чтобы мозг обнаружил два разрозненных изображения, снятых с сетчатки обоих глаз. Кроме того, движения тела и головы усложняют этот процесс. Когда голова кружится в заданном направлении, кажется, что объекты на переднем плане двигаются на фоне объектов на заднем плане. Таким образом, считается, что определенная визуальная обработка происходит без необходимости любого вида манипуляции символами, так как объекты переднего плана только кажутся движущимися. Исходя из этого следует вывод, что глубинное восприятие может осуществляться без промежуточной манипуляции определенными символами.

Более ярким примером является изучение слухового восприятия. По сути, чем больше расстояние между ушами, тем острее должен быть слух. Также важна плотность между органами слуха, так как частота волны меняется в зависимости от среды, через которую она проходит. При обработке информации слуховая система мозга принимает во внимание эти факторы, но опять же, не нуждается в интерпретации символов, так как расстояние между ушами само по себе создает необходимую возможность для большей остроты слуха, так же как и плотность. Таким образом, при рассмотрении физических свойств тела, символическая система является ненужной и бесполезной метафорой.

Роль тела в процессе познания

Второй способ в значительной степени опирается на работы Джорджа Лакоффа и Марка Джонсона. Они утверждали, что люди используют метафоры, чтобы лучше объяснить их внешний мир. Люди также имеют основной набор понятий, из которых могут быть сформированы новые понятия. Эти основные понятия включают пространственные ориентации, такие как вверх, вниз, вперед и назад. Люди могут легко понять смысл этих слов, поскольку они могут непосредственно испытать их при помощи собственных тел. К примеру, так как основные движения человека состоят в том, чтобы стоять прямо, либо перемещать тело в направлении вверх-вниз, эти понятия люди осознают на подсознательном уровне. То же самое можно сказать про понятия вперед и назад. Как упоминалось ранее, этот основной набор пространственных представлений является основой, на которой строятся другие понятия. В английском языке, например, радостное или грустное настроение выражается словами up (вверх) и down (вниз) соответственно. Истинное понимание этих понятий зависит от имеющихся у индивида знаний об устройстве человеческого тела. Таким образом, Лакофф и Джонсон полагают, что в случае отсутствия тела, они не могли бы знать, что может означать вверх или вниз, и как эти понятия могут быть связаны с эмоциональными состояниями.

Если представить себе сферическое существо, проживающее за пределами любого гравитационного поля, без какого-либо опыта, знания или воображения, вряд ли оно сможет понять значение понятия "вверх". В то время как это не означает, что такие существа не смогут выразить свои эмоции другими словами, они будут выражать их не так, как это делают люди. Понятия радости (feeling up) и печали (feeling down) для человека будут отличаться, потому что человек обладает другим физическим воплощением. Отсюда следует, что физическое тело напрямую влияет на то, как индивид мыслит, так как он использует метафоры, связанные с его телом в качестве основных понятий.

Взаимодействие с окружающей средой

Третий способ опирается на исследования того, как индивиды используют их непосредственное окружение в процессе когнитивной обработки. Он основывается на теории функционализма и утверждает, что приобретение различными состояниями сознания уникальных свойств происходит в зависимости от их роли в более крупной системе. Для более яркой иллюстрации этой позиции используется пример с карманным персональным компьютером (КПК). Информация на КПК аналогична информации, хранящейся в головном мозге. Таким образом, если предположить, что информация в мозге определяет различные психические состояния, то и информация в КПК делает то же самое. Рассмотрим также роль ручки и бумаги в процессе умножения чисел. Ручка и бумага настолько вовлечены в познавательный процесс решения задачи, что утверждение о том, что они так или иначе отличаются от самого процесса, кажется нелепым. Другой пример исследует то, как люди управляют своим окружением так, чтобы легче выполнить когнитивные задачи: например, оставляя ключи от машины в знакомом месте, чтобы они не потерялись, или используя какие-либо ориентиры для навигации в незнакомом городе. Таким образом, люди используют элементы окружающей их среды с целью помочь им в выполнении когнитивных функций.

Примеры значимости материального подхода

Значение материального подхода в контексте когнитивной науки, пожалуй, лучше всего объясняет Энди Кларк. Он утверждает, что мозг сам по себе не должен быть единственным фокусом для научного изучения познания. Для доказательства необходимости использования материального подхода к научному изучению познания, он приводит несколько ярких примеров.

Голубой тунец

Поведение обыкновенного тунца долго оставалось загадкой для биологов, благодаря его невероятным способностям быстро ускоряться и достигать больших скоростей. Биологическая экспертиза тунца показывает, что он просто не способен на такие подвиги. Тем не менее, ответ может быть найден при принятии физического воплощения тунца в расчет. Голубой тунец использует окружающую его среду, в частности, природные токи для увеличения скорости. С этой целью он также использует своё физическое тело: хвостовой плавник помогает ему создать необходимое движение и давление, что помогает ему набирать и поддерживать высокие скорости. Таким образом, голубой тунец активно использует окружающую среду для своих целей через атрибуты своего физического тела.

Роботы

Кларк использует пример прыжков робота, построенного Рэйбертом и Ходжинсом, чтобы продемонстрировать дальнейшее значение материальной парадигмы. По сути, этот робот представлял собой вертикальные цилиндры с одной ногой для прыжков. Управление поведением робота могло быть весьма непростым, так как, помимо тонкостей самой программы, нужно было учитывать и механические вопросы, касающиеся того, как именно сконструировать ногу, для того чтобы он мог совершить прыжок. Согласно материальному подходу, для этого робот должен иметь возможность использовать своё физическое воплощение в полной мере. То есть, систему робота следует рассматривать как имеющую динамические характеристики, а не как командный центр, который просто выполняет действия.

Критика

Ученые, придерживающиеся классических суждений, могут возразить, что то, что физические объекты могут быть использованы в качестве помощи при познавательном процессе, вовсе не означает, что они являются частью когнитивной системы. Например, очки используются для помощи зрению, однако суждение о том, что они являются частью более крупной системы, означает кардинальный пересмотр понятия зрительная система. Сторонники материального подхода, в свою очередь, могут ответить, что в тех случаях, когда объекты окружающей среды играют функциональную роль в процессе формирования психических состояний, сами предметы не следует рассматривать как непосредственно психические состояния.

Литература

• Лакофф Дж. Когнитивное моделирование. Язык и интеллект. — М.: «Прогресс», 1996. — 416 с.
• Краткий словарь когнитивных терминов. / Под общ. ред. Е. С. Кубряковой. — М.: Филол. ф-т МГУ им. М. В. Ломоносова, 1997. — 245 с.
• Когнитивная наука и интеллектуальные технологии: Реф. сб. АН СССР. — М.: Ин-т науч. информ. по обществ. наукам, 1991. — 228 с.

Ссылки

• [tokyolectures.org/lectures AI lectures from Tokyo hosted by Rolf Pfeiffer]
• [www.pnas.org/cgi/content/abstract/89/15/7267 synthetic neural modelling in DARWIN IV]
• [www.isab.org.uk/ISAB/ Society for the Simulation of Adaptive Behavior]

Отрывок, характеризующий Воплощённая когнитивная наука

В те два дня, которые прошли со времени этого известия и до посещения Ростова, княжна Марья не переставая думала о том, как ей должно держать себя в отношении Ростова. То она решала, что она не выйдет в гостиную, когда он приедет к тетке, что ей, в ее глубоком трауре, неприлично принимать гостей; то она думала, что это будет грубо после того, что он сделал для нее; то ей приходило в голову, что ее тетка и губернаторша имеют какие то виды на нее и Ростова (их взгляды и слова иногда, казалось, подтверждали это предположение); то она говорила себе, что только она с своей порочностью могла думать это про них: не могли они не помнить, что в ее положении, когда еще она не сняла плерезы, такое сватовство было бы оскорбительно и ей, и памяти ее отца. Предполагая, что она выйдет к нему, княжна Марья придумывала те слова, которые он скажет ей и которые она скажет ему; и то слова эти казались ей незаслуженно холодными, то имеющими слишком большое значение. Больше же всего она при свидании с ним боялась за смущение, которое, она чувствовала, должно было овладеть ею и выдать ее, как скоро она его увидит.
Но когда, в воскресенье после обедни, лакей доложил в гостиной, что приехал граф Ростов, княжна не выказала смущения; только легкий румянец выступил ей на щеки, и глаза осветились новым, лучистым светом.
– Вы его видели, тетушка? – сказала княжна Марья спокойным голосом, сама не зная, как это она могла быть так наружно спокойна и естественна.
Когда Ростов вошел в комнату, княжна опустила на мгновенье голову, как бы предоставляя время гостю поздороваться с теткой, и потом, в самое то время, как Николай обратился к ней, она подняла голову и блестящими глазами встретила его взгляд. Полным достоинства и грации движением она с радостной улыбкой приподнялась, протянула ему свою тонкую, нежную руку и заговорила голосом, в котором в первый раз звучали новые, женские грудные звуки. M lle Bourienne, бывшая в гостиной, с недоумевающим удивлением смотрела на княжну Марью. Самая искусная кокетка, она сама не могла бы лучше маневрировать при встрече с человеком, которому надо было понравиться.
«Или ей черное так к лицу, или действительно она так похорошела, и я не заметила. И главное – этот такт и грация!» – думала m lle Bourienne.
Ежели бы княжна Марья в состоянии была думать в эту минуту, она еще более, чем m lle Bourienne, удивилась бы перемене, происшедшей в ней. С той минуты как она увидала это милое, любимое лицо, какая то новая сила жизни овладела ею и заставляла ее, помимо ее воли, говорить и действовать. Лицо ее, с того времени как вошел Ростов, вдруг преобразилось. Как вдруг с неожиданной поражающей красотой выступает на стенках расписного и резного фонаря та сложная искусная художественная работа, казавшаяся прежде грубою, темною и бессмысленною, когда зажигается свет внутри: так вдруг преобразилось лицо княжны Марьи. В первый раз вся та чистая духовная внутренняя работа, которою она жила до сих пор, выступила наружу. Вся ее внутренняя, недовольная собой работа, ее страдания, стремление к добру, покорность, любовь, самопожертвование – все это светилось теперь в этих лучистых глазах, в тонкой улыбке, в каждой черте ее нежного лица.
Ростов увидал все это так же ясно, как будто он знал всю ее жизнь. Он чувствовал, что существо, бывшее перед ним, было совсем другое, лучшее, чем все те, которые он встречал до сих пор, и лучшее, главное, чем он сам.
Разговор был самый простой и незначительный. Они говорили о войне, невольно, как и все, преувеличивая свою печаль об этом событии, говорили о последней встрече, причем Николай старался отклонять разговор на другой предмет, говорили о доброй губернаторше, о родных Николая и княжны Марьи.
Княжна Марья не говорила о брате, отвлекая разговор на другой предмет, как только тетка ее заговаривала об Андрее. Видно было, что о несчастиях России она могла говорить притворно, но брат ее был предмет, слишком близкий ее сердцу, и она не хотела и не могла слегка говорить о нем. Николай заметил это, как он вообще с несвойственной ему проницательной наблюдательностью замечал все оттенки характера княжны Марьи, которые все только подтверждали его убеждение, что она была совсем особенное и необыкновенное существо. Николай, точно так же, как и княжна Марья, краснел и смущался, когда ему говорили про княжну и даже когда он думал о ней, но в ее присутствии чувствовал себя совершенно свободным и говорил совсем не то, что он приготавливал, а то, что мгновенно и всегда кстати приходило ему в голову.
Во время короткого визита Николая, как и всегда, где есть дети, в минуту молчания Николай прибег к маленькому сыну князя Андрея, лаская его и спрашивая, хочет ли он быть гусаром? Он взял на руки мальчика, весело стал вертеть его и оглянулся на княжну Марью. Умиленный, счастливый и робкий взгляд следил за любимым ею мальчиком на руках любимого человека. Николай заметил и этот взгляд и, как бы поняв его значение, покраснел от удовольствия и добродушно весело стал целовать мальчика.
Княжна Марья не выезжала по случаю траура, а Николай не считал приличным бывать у них; но губернаторша все таки продолжала свое дело сватовства и, передав Николаю то лестное, что сказала про него княжна Марья, и обратно, настаивала на том, чтобы Ростов объяснился с княжной Марьей. Для этого объяснения она устроила свиданье между молодыми людьми у архиерея перед обедней.
Хотя Ростов и сказал губернаторше, что он не будет иметь никакого объяснения с княжной Марьей, но он обещался приехать.
Как в Тильзите Ростов не позволил себе усомниться в том, хорошо ли то, что признано всеми хорошим, точно так же и теперь, после короткой, но искренней борьбы между попыткой устроить свою жизнь по своему разуму и смиренным подчинением обстоятельствам, он выбрал последнее и предоставил себя той власти, которая его (он чувствовал) непреодолимо влекла куда то. Он знал, что, обещав Соне, высказать свои чувства княжне Марье было бы то, что он называл подлость. И он знал, что подлости никогда не сделает. Но он знал тоже (и не то, что знал, а в глубине души чувствовал), что, отдаваясь теперь во власть обстоятельств и людей, руководивших им, он не только не делает ничего дурного, но делает что то очень, очень важное, такое важное, чего он еще никогда не делал в жизни.
После его свиданья с княжной Марьей, хотя образ жизни его наружно оставался тот же, но все прежние удовольствия потеряли для него свою прелесть, и он часто думал о княжне Марье; но он никогда не думал о ней так, как он без исключения думал о всех барышнях, встречавшихся ему в свете, не так, как он долго и когда то с восторгом думал о Соне. О всех барышнях, как и почти всякий честный молодой человек, он думал как о будущей жене, примеривал в своем воображении к ним все условия супружеской жизни: белый капот, жена за самоваром, женина карета, ребятишки, maman и papa, их отношения с ней и т. д., и т. д., и эти представления будущего доставляли ему удовольствие; но когда он думал о княжне Марье, на которой его сватали, он никогда не мог ничего представить себе из будущей супружеской жизни. Ежели он и пытался, то все выходило нескладно и фальшиво. Ему только становилось жутко.


Страшное известие о Бородинском сражении, о наших потерях убитыми и ранеными, а еще более страшное известие о потере Москвы были получены в Воронеже в половине сентября. Княжна Марья, узнав только из газет о ране брата и не имея о нем никаких определенных сведений, собралась ехать отыскивать князя Андрея, как слышал Николай (сам же он не видал ее).
Получив известие о Бородинском сражении и об оставлении Москвы, Ростов не то чтобы испытывал отчаяние, злобу или месть и тому подобные чувства, но ему вдруг все стало скучно, досадно в Воронеже, все как то совестно и неловко. Ему казались притворными все разговоры, которые он слышал; он не знал, как судить про все это, и чувствовал, что только в полку все ему опять станет ясно. Он торопился окончанием покупки лошадей и часто несправедливо приходил в горячность с своим слугой и вахмистром.
Несколько дней перед отъездом Ростова в соборе было назначено молебствие по случаю победы, одержанной русскими войсками, и Николай поехал к обедне. Он стал несколько позади губернатора и с служебной степенностью, размышляя о самых разнообразных предметах, выстоял службу. Когда молебствие кончилось, губернаторша подозвала его к себе.
– Ты видел княжну? – сказала она, головой указывая на даму в черном, стоявшую за клиросом.
Николай тотчас же узнал княжну Марью не столько по профилю ее, который виднелся из под шляпы, сколько по тому чувству осторожности, страха и жалости, которое тотчас же охватило его. Княжна Марья, очевидно погруженная в свои мысли, делала последние кресты перед выходом из церкви.
Николай с удивлением смотрел на ее лицо. Это было то же лицо, которое он видел прежде, то же было в нем общее выражение тонкой, внутренней, духовной работы; но теперь оно было совершенно иначе освещено. Трогательное выражение печали, мольбы и надежды было на нем. Как и прежде бывало с Николаем в ее присутствии, он, не дожидаясь совета губернаторши подойти к ней, не спрашивая себя, хорошо ли, прилично ли или нет будет его обращение к ней здесь, в церкви, подошел к ней и сказал, что он слышал о ее горе и всей душой соболезнует ему. Едва только она услыхала его голос, как вдруг яркий свет загорелся в ее лице, освещая в одно и то же время и печаль ее, и радость.
– Я одно хотел вам сказать, княжна, – сказал Ростов, – это то, что ежели бы князь Андрей Николаевич не был бы жив, то, как полковой командир, в газетах это сейчас было бы объявлено.
Княжна смотрела на него, не понимая его слов, но радуясь выражению сочувствующего страдания, которое было в его лице.
– И я столько примеров знаю, что рана осколком (в газетах сказано гранатой) бывает или смертельна сейчас же, или, напротив, очень легкая, – говорил Николай. – Надо надеяться на лучшее, и я уверен…
Княжна Марья перебила его.
– О, это было бы так ужа… – начала она и, не договорив от волнения, грациозным движением (как и все, что она делала при нем) наклонив голову и благодарно взглянув на него, пошла за теткой.
Вечером этого дня Николай никуда не поехал в гости и остался дома, с тем чтобы покончить некоторые счеты с продавцами лошадей. Когда он покончил дела, было уже поздно, чтобы ехать куда нибудь, но было еще рано, чтобы ложиться спать, и Николай долго один ходил взад и вперед по комнате, обдумывая свою жизнь, что с ним редко случалось.
Княжна Марья произвела на него приятное впечатление под Смоленском. То, что он встретил ее тогда в таких особенных условиях, и то, что именно на нее одно время его мать указывала ему как на богатую партию, сделали то, что он обратил на нее особенное внимание. В Воронеже, во время его посещения, впечатление это было не только приятное, но сильное. Николай был поражен той особенной, нравственной красотой, которую он в этот раз заметил в ней. Однако он собирался уезжать, и ему в голову не приходило пожалеть о том, что уезжая из Воронежа, он лишается случая видеть княжну. Но нынешняя встреча с княжной Марьей в церкви (Николай чувствовал это) засела ему глубже в сердце, чем он это предвидел, и глубже, чем он желал для своего спокойствия. Это бледное, тонкое, печальное лицо, этот лучистый взгляд, эти тихие, грациозные движения и главное – эта глубокая и нежная печаль, выражавшаяся во всех чертах ее, тревожили его и требовали его участия. В мужчинах Ростов терпеть не мог видеть выражение высшей, духовной жизни (оттого он не любил князя Андрея), он презрительно называл это философией, мечтательностью; но в княжне Марье, именно в этой печали, выказывавшей всю глубину этого чуждого для Николая духовного мира, он чувствовал неотразимую привлекательность.