Когнитология

11

Как полагает ряд ученых (Горохов В. Л.) спасение ситуации состоит в том, что надо обратиться к достижениям в изучении механизмов сознания, достигнутых в теории познания и когнитологии (Поппер, Лоренц)

Что такое когнитология?

Директор Института когнитивных исследований РНЦ "Курчатовский институт" член-корреспондент РАН Борис Величковский: "Сейчас происходит когнитивная революция, которая выражается в появлении четвертой волны технологий. Наряду с информационными, био- и нанотехнологиями мы говорим сегодня о появлении когнитивных технологий, которые обращены на человека, учитывают его психическое состояние и процессы реагирования на окружающие условия. В частности, когнитивные технические системы оценивают состояние человека-оператора и подстраивают под него эксплуатируемую технику. Это - одно из важных направлений работы нашего института".

Историки полагают, что в 50-60-е годы в науке произошла когнитивная революция — смена научной парадигмы по Т.Куну. Как писал в 1991 г. известный специалист по теории искусственного интеллекта и когнитивной лингвистике Н. Хомский, "Когнитивная революция относится к состояниям разума/мозга и тому, как они обуславливают поведение человека, особенно — когнитивным состояниям: состояниям знания, понимания, интерпретаций, верований и т.п. Подход к человеческому мышлению и поступкам в этих терминах делает психологию и такой ее раздел, как лингвистика, частью естественных наук, занимающихся природой человека и ее проявлениями и в первую очередь — мозгом" (цит. по: Кубрякова Е.С. и др.,

1996).

Огромную роль в становлении современной психологии сыграло развитие математики и, в частности, таких ее отраслей, как теория алгоритмов, теория конечных автоматов, теория информации, математическая лингвистика и т.д. Следует упомянуть о достижениях лингвистов, расширивших

12

представления о языке, грамматических и семантических структурах.

В основе современной когнитологии лежат достижения естественнонаучной мысли исследователей XX века, а также философская теория познания. Поворотным пунктом в развитии представлений о человеке, познающем мир, стало возникновение и распространение теории критического рационализма Карла Поппера и его учеников.

Развитие нейронаук идет стремительно. Они уже активно вторгаются в изучение природы личности, ее особенностей, наследуемости личностных черт. Нейронауки готовы полностью изменить наши представления о сущности человека. Такого рода исследования поднимают и проблемы этики, морали, права. При этом необходимо осознавать, где грань между моралью и биологией человека (Аракелов Г. Г., 2012).

В последнее десятилетие происходит стремительное расширение фронта нейробиологических исследований. Установлены генетические особенности нейронов и разработаны генносетевые методики (Терентьев 2009). Совершенствование методов микроскопии, использование лазерных технологий и методов извлечения сигнала из шума позволило исследовать микроструктурные основы функционирования живых нервных клеток и их органелл. Была показана чрезвычайно сложная молекулярная организация нейрона. В состав одного из элементов клетки – синапса входит более 2000 различных белков (Pastalkova et al. 2006).

Определены скорости формирования этих главных структурно-функциональных элементов нейронных систем. С помощью динамического имиджинга, функциональной морфометрии, позволяющих регистрировать перегруппировку отдельных молекул, показано, что эти процессы могут осуществляться в течение нескольких десятков секунд. Удалось приблизиться и к пониманию основных механизмов обучения и памяти. Показано, что для формирования устойчивого изменения эффективности межклеточной передачи необходимы структурные изменения в синапсе – элементарной структуре, ответственной за взаимодействие между нейронами и управляемыми ими клетками (Han et al. 2004). Эти и другие данные привели к тому, сформировался взгляд на нейроны как

13

на сложные молекулярные информационные машины, обладающие свойствами обучения и памяти. Показано, что нейроны in vitro способны к осуществлению достаточно сложных реакций, запоминанию, распознаванию образа внешнего сигнала, предсказанию возможных изменений внешних условий и предотвращению их последствий соответствующей реакцией. Известно, что для изменения поведения в некоторых структурах мозга достаточно изменения активности единичных нейронов или небольшой их популяции (Houweling 2010). Для интеграции имеющихся данных о нейронной активности ведется построение интерактома клетки (Малахин И. А. и др., 2012).

Когнитивная парадигма захватила не только психологию, но и лингвистику, осуществляет стремительную экспансию в педагогике, истории. Следует иметь в виду, что популярность когнитивного подхода обусловлена не только глубиной и новизной идей, но и практическими успехами когнитологии - в промышленности, медицине, экономике реально действуют несколько тысяч экспертных систем, а элементы искусственного интеллекта используются практически во всех современных программных комплексах, и, конечно, в обучающих системах для когнитологии характерен упрощенный, инженерный, технологический подход к знаниям. При этом извлечением знаний из экспертов занимается инженер по знаниям (когнитолог, аналитик) (Ручкин В.Н., Романчук В.А., Фулин В.А., 2012).

Основная черта когнитивного подхода — механизмы переработки знания рассматриваются как центральное звено психики человека. Когнитивный подход означает привнесение в психологию точности. Он привел к развитию математических методов и компьютерного моделирования.

Следует признать, что не существует общепринятых трактовок основных принципов когнитивной парадигмы. Многообразие высказываемых точек зрения обусловлено неоднократной сменой акцентов и приоритетов за почти полувековой период развития когнитивной науки, а также междисциплинарным характером когнитивных исследований (Плотинский Ю.М., 2010).

14

Область когнитивной психологии, понимаемой как научное направление, значительно шире: от психофизиологии до социальной психологии и даже социологии.

Слово когнитивный от латинского соgniscere – знать, познавать.

Основная задача этого направления заключается в доказательстве решающего значения знания в поведении индивида. Человеческий организм представляется как система, занятая активными поисками сведений и переработкой информации.

Психология познания по своей проблематике и научным достижениям занимает центральное место в структуре общей психологии (Дружинин В.Н., 2002).

Когнитология - область междисциплинарных исследований познания, понимаемого как совокупность процессов приобретения, хранения, преобразования и использования знаний живыми и искусственными системами.

Когнитология — исследование ментального как модели среды путем исследования поведения в среде “носителя” этой модели (Johnson-Laird, Mark dc Меу). Ментальность определяется характеристиками среды.

Когнитивизм — это информационный способ понимания взаимодействия системы со средой, схематизация циркулирования информации, а не энергии. Центральные понятия: вход-выход, сигнал, клапаны передачи информации, знание, когнитивная схема (Ишмуратов А., 1999).

В когнитологии совместно используются компьютерные модели, взятые из теории искусственного интеллекта, и экспериментальные методы, взятые из психологии и физиологии высшей нервной деятельности, для разработки точных теорий работы человеческого мозга.

Информационные проблемы когнитологии связаны с исследованием формализованных информационных языков (Кузнецов А.М., 2000; Цветков В.Я., 2014; Дридзе Т.М., 1972), формальных информационных конструкций (Tsvetkov V. Ya., 2014), информационных единиц (Tsvetkov V. Ya., 2014; Du Preez P., 1974), их интерпретаций и информационным моделированием.

15

Ключевым понятием когнитивной психологии является понятие «схема», означающее план сбора, программу переработки информации. Все психические процессы имеют свои схемы функционирования. Так же, как жизнедеятельность организма определяется генотипом, восприятие, память, мышление, эмоции определяются схемами.

К основным дисциплинам формирующим когнитологию относятся: экспериментальная психология познания, лингвистика, компьютерные науки и искусственный интеллект, нейронаука, философия сознания, антропология.

Когнитология является интегративной наукой, характеризующейся междисциплинарностью.

Начальный этап развития когнитологии

Зарождение когнитологии произошло 11 сентября на одном из семинаров в Массачусетсском технологическом институте в 1956 году. На этом семинаре Джордж Миллер представил доклад «The Magic Number Seven», Ноам Хомский прочитал доклад «Three Models of Language», а Аллен Ньюэлл и Герберт Саймон представили свою работу «The Logic Theory Machine».

Историки науки выделяют три корня когнитивной науки, нашедшие отражение в этих трех докладах:

1)изобретение компьютеров и попытки создания компьютерных программ, которые смогли бы решать задачи, решаемые людьми;

2)развитие экспериментальной психологии познания в рамках когнитивной психологии, взявшей на вооружение метафору познания как переработки информации: целью этого направления исходно было выявление внутренних информационных процессов, задействованных в восприятии, памяти, мышлении, речи и др.;

16

Рис.2. .Ноэм Хомский (Noam Chomsky) Джордж Миллер

(George Miller) Герберт Саймон (Herbert Simon) Марвин Ли Минский (англ. Marvin Lee Minsky) Аллен Ньюэлл (англ.

Allen Newell).

3) развитие теории порождающей грамматики и связанных с ней направлений лингвистики. (Фаликман М., 2014).

В 1960 г. в Гарвардском университете организуется первый Центр когнитивных исследований под руководством Дж. Миллера. В 1967 г. У. Найссер публикует книгу, давшую название всему психологическому направлению - Neissr K. Cognitive psychology. N.Y. 1967. С 1977 г. выходит журнал

«Cognitive Science», затем стал выходить журнал «Evolution and

Cognition».

Принципы когнитивной науки

-Карта не есть территория (А.Кожибски (A.Korzybski) -Сознание и познание обладают системным характером.

-Закон необходимого разнообразия.

17

Методология когнитивной науки

репрезентация знаний как центральное понятие;

моделирование как познавательный механизм;

использование метафор;

исследование объектов/явлений с точки зрения их структуры;

исследование взаимодействия человека с реальностью с точки зрения экологической адекватности;

понимание «человеческого фактора» как познавательной и активно адаптирующейся к среде открытой системы;

понимание истинности знания как его адаптивной (эвристической) полезности;

привлечение данных из целого ряда конкретнонаучных областей знания – игнорирование междисциплинарных барьеров;

ведущая методология – информационный подход.

Когнитологию разделяют на прикладную и

теоретическую. Прикладная когнитология исследует предметные области в аспекте решения практических задач. Она тесно связана с предметным миром. Прикладная когнитология исследует практические вопросы преобразования неявного знания в явное.

Теоретическая когнитология занимается исследованием корректных процедур анализа и развитием теоретических положений, которые служат основой для прикладной когнитологии. Теоретическая когнитология исследует теоретические вопросы преобразования неявного знания в явное, в частности занимается построением моделей таких переходов (Tsvetkov V. Ya., 2015).

Ключевым техническим достижением, сделавшим когнитологию возможной, стали новые методы сканирования мозга. Томография и другиметоды впервые позволили заглянуть внутрь мозга и получе ить прямые, а не косвенные

18

данные о его работе. Важную роль сыграли и всё более мощные компьютеры.

Наблюдаемый сейчас прогресс в когнитологии, как полагают учёные, позволит «разгадать загадку разума», то есть описать и объяснить процессы в мозгу человека, ответственные за высшую нервную деятельность человека. Это позволит создать системы так называемого сильного искусственного интеллекта, который будет обладать способностями к самостоятельному обучению, творчеству, свободному общению с человеком.

Теория познания Карла Поппера

Пассивно-отражательному подходу к человеческому познанию была противопоставлена модель человека, активно порождающего догадки об окружающем мире и перерабатывающего знания, получаемые в ходе поисковой деятельности, для коррекции этих догадок.

Теория познания Поппера базируется на ряде основных посылок. --Все люди решают проблемы.

-Проблемы существуют объективно.

-По каждой проблеме возможно в принципе бесконечное число гипотез.

-Проблема решается путем исключения гипотез методом проб и ошибок, т.е. в ходе активного экспериментирования.

-Человек не знает заранее, какие гипотезы верны, а какие ошибочны.

-Неудачные гипотезы либо устраняются, либо корректируются, и цикл познания начинается вновь.

Таким образом, позиция Поппера противоположна индуктивизму, представители которого считают, что решающую роль в познании играет обучение через повторение и нахождение обоснования для решения.

Итак, психология человеческого познания опирается на сведения о том:

•«что познает» — знания об устройстве мира;

•«кто познает» — знания об устройстве человека как познающей системы;

•«как познает» — представления, почерпнутые из

19

философии (теории познания) (Popper К. R., 1982, 1983; Поппер К. Р., 1998).

Знание как объект когнитологии

«Объектом когнитологии являются знания, их формирование, организация и оперирование ими» (Сильдмяэ И.Я., 1981).

Что же такое "знание"? С точки зрения специалистов по инженерии знаний достаточно следующего определения: "Знание — это основные закономерности предметной области, позволяющие человеку решать конкретные производственные, научные и другие задачи, т.е. факты, понятия, взаимосвязи, оценки, правила, эвристики (иначе фактические знания), а также стратегии принятия решений в этой области (иначе стратегические знания)" (Гаврилова Т.А., Черванская К.Р.,

1992).

Наиболее распространено деление знаний на

декларативные (знание - что) и процедурные (знание - как).

Декларативное знание относится к знанию теоретического типа и предполагает умение объяснить, почему что-либо происходит. Процедурное знание является практическим знанием и означает какие-либо умения, навыки. Например, можно хорошо ездить на велосипеде, но не уметь научить коголибо и не знать устройства велосипеда. Казалось бы, декларативное знание предполагает и владение практическими навыками. То, что это далеко не всегда верно, следует из примера, который любят приводить американские когнитологи:

Таблица 1 Виды знания (Плотинский Ю.М., 2001)

ВИДЫ ЗНАНИЯ		СУЩНОСТЬ ПОНЯТИЯ
Декларативное	знание	Декларативное		знание
(что?)		относится	к	знанию
		теоретического		типа	и
		предполагает		умение
		объяснить, почему что-либо
		происходит
Процедурное	знание (как?):	Процедурное	знание является

20

инструктивное	(знание	практическим		знанием		и
правил, инструкций и пр.); -		означает какие-либо умения,
ситуационное	(умение	навыки
действо-вать в конкретных
ситуациях)
Знание «изнутри»		Знание «изнутри» предпола-
		гает знание культуры данной
		социальной		(или		иной)
		системы. Такие знания могут
		носить	неявный		характер,
		недоступный "непосвященным"

прекрасные профессора экономики, начав практическую деятельность на рынке, моментально разоряются и, наоборот, преуспевающие бизнесмены, пытаясь передать свой опыт молодежи, не могут внятно прочитать ни одной лекции. Процедурные знания в свою очередь могут быть: инструктивными (знание рецептов приготовления пищи, инструкции к бытовым приборам и т.д.); ситуационными (умение действовать в конкретных ситуациях).

Последние годы внимание ученых привлек третий тип знания, которые Шоттер назвал знанием "изнутри" - знание культуры данной социальной системы. Такие знания могут носить неявный характер, недоступный "непосвященным". Знания в голове человека когнитологи делят на системы представления знаний на основе типа: системы правил, семантические сети и структуры отношений.

Модели репрезентации знаний первого типа включают понятия и процедуры, закодированные в виде правил типа «условие - действие». Правила могут использоваться для определения категориальной принадлежности объектов и для предсказания того, как члены категории будут меняться в ответ на какие-либо воздействия. Модели этого типа чаще всего применяются в промышленных экспертных системах. В моделях семантической организации знаний предполагается, что понятия существуют в памяти как независимые единицы, связанные сложной сетью связей (определяемых отношением: род - вид, часть - целое, логические, функциональные связи и др.). Среди структур отношений - третий тип представления