Marcin Miłkowski

O czym będzie mowa

Piaget: klasyczna wizja rozwoju poznawczego

Smith & Thelen: motoryka! Układy dynamiczne a wyjaśnianie procesów poznawczych

Piaget: klasyczne badania nad rozwojem poznawczym Jean Piaget (1896-1980), psycholog i epistemolog szwajcarski

Doktor honoris causa UW (1958) Twórca epistemologii genetycznej: badania nad genezą (rozwojem) poznania

Piaget: fazy rozwoju poznawczego Poznanie przechodzi przez różne fazy rozwojowe. Każdej fazie odpowiada odpowiednia logika myśli u dziecka.

Istota rozwoju: uczenie uniwersalnych niezmienników i przekształceń.

Piaget: okresy rozwojowe

Okresy: sensomotoryczny (do 2 roku życia) przedoperacyjny (2-7 rok życia) operacji konkretnych (7-12 rok życia) operacji formalnych (12 rok życia-…)

Od konkretu do abstrakcji, dzięki rozwojowi pojęciowemu, rozpoznawaniu abstrakcyjnego charakteru przekształceń i niezmienników.

Piaget (1954): Błąd AB (a nie-b) Zabawka chowana jest w miejscu A i po krótkiej przerwie dziecko może ją stamtąd wyciągnąć. Po kilku powtórzeniach w A zabawka chowana jest w miejscu B; dzieci szukają nadal w A, chociaż patrzą na B!

Piaget: Błąd AB

8-10 miesięczne dzieci. I zwierzęta.

Roczne i starsze dzieci nie szukają w miejscu B. Dlaczego?

Piaget: dopiero wtedy dzieci mają pojęcie przedmiotu istniejącego niezależnie od ich działań.

Błąd AB: jak to inaczej wyjaśnić? Inne propozycje:

zmiana reprezentacji przestrzeni, zmiana funkcji kory przedczołowej, uczenie hamowania reakcji, zmiana interpretacji zadania, zwiększenie siły reprezentacji…

Wyjaśnienie dynamiczne

Linda Smith, Ester Thelen, Gregor Schöner i in. (2001): to nie jest kwestia braku reprezentacji przedmiotu, bo zjawisko występuje w bardzo różnych sytuacjach

Wiele przyczyn na kilku skalach czasowych daje złożone (emergentne) zjawisko

Emergencja: trudne pojęcie

Własność emergentna złożonego systemu to taka, która:1. zmienia się przy zamianie

równoważnych części,2. zmienia się przy zmianie skali,3. zmienia się po rozłożeniu i

ponownym złożeniu,4. zależy od nieliniowych

oddziaływań między częściami systemu (William Wimsatt).

Emergencja: przykład

Znaczenie wyrażenia „mieć kogoś w nosie” nie zależy tylko od znaczenia wyrażeń „mieć”, „ktoś”, „w” i „nos”: połączenie tych słów daje własność nieagregowalną, bo powstaje idiom. Mieć kogoś w odwodzie. Mieć nos w książkach. Mieć nos w okularach.

Niepełna kompozycyjność!

Wyjaśnienie dynamiczne: analiza zadania Czas istotny:

Plan rozwija sięw czasie

Dziecko sięga tam,gdzie zaplanowało,widząc przedmioti zapamiętując go

Wyjaśnienie dynamiczne

Plan sięgnięcia do A rośnie przy ukrywaniuprzedmiotu i utrzymujesię w trakcie przerwy

Plan sięgnięcia do B zwiększona aktywacja Az powodu pamięci, alepo upływie pewnego czasurośnie aktywacja B

Wyjaśnienie dynamiczne

Pamięć sięgania zmienia zachowanie dziecka.

Zmiana opóźnienia: zmiana zachowania!

Większa różnica prób A i B: zanik „błędu” stojące dzieckoradzi sobiedobrze!

Wyjaśnienie dynamiczne

Nie ma jednej przyczyny: wiele czynników różnica między próbą A i B, opóźnienie, kierunek uwagi...

Samoorganizacja czynników Błąd perseweracji może pojawić się nawet u dorosłych! Dwulatki popełniają błąd w piaskownicy po 10 s.

Wyjaśnienie dynamiczne

To dlaczego jest różnica między 10-miesięcznym a 12-miesięcznym dzieckiem? Hipoteza Smith i Thelen: pełzanie i lepsza motoryka polepsza pamięć przestrzenną

Układy dynamiczne

Dynamicyzm: procesy poznawcze rozgrywają się w czasie rzeczywistym w układach złożonych.

Wyjaśnienie poznania to wyjaśnienie dynamiki, czyli zmian w czasie.

Układy dynamiczne

Każdy układ fizyczny zmieniający się w czasie można opisać w kategoriach układów dynamicznych.

Układ dynamiczny to obiekt matematyczny jednoznacznie opisujący ewolucję stanu systemu w czasie.

Zbiór stanów systemu uporządkowany w czasie to jego trajektoria.

Układy dynamiczne

<T, S, φt> T – czas, dyskretny lub ciągły S – przestrzeń stanów φt – operator ewolucji

(przekształca stan x0 ∈ S w czasie t0 ∈ T w xt w czasie t ∈ T).

Najczęściej opisuje się je równaniami różniczkowymi, ale maszyny Turinga czy inne komputery to też układy dynamiczne!

Wiele formalizmów

Wiele narzędzi do badania układów dynamicznych Teoria systemów Teoria złożoności Teoria chaosu deterministycznego Analiza funkcjonalna Teoria ergodyczna Teoria sterowania Dynamika topologiczna...

Przestrzeń stanów

Zwykła przestrzeń geometryczna ma 2 lub 3 wymiary.

Przestrzeń abstrakcyjna: każdy atrybut danego przedmiotu, jeśli jest opisany liczbowo, może być wymiarem przestrzeni. Punkt w 10-wymiarowej przestrzeni jednoznacznie wskazuje wartość w 10 wymiarach.

Dynamicyzm kontra Turing

Tim Van Gelder: układy dynamiczne lepiej opisują procesy poznawcze niż maszyna Turinga

Przykład paradygmatyczny: regulator Watta steruje prędkością silnika parowego

Cybernetyka i sprzężenie zwrotne Regulator Watta: zasada sprzężenia zwrotnego w sterowaniu

Siła odśrodkowa podnosi kule (B), które regulują zawór (wejście do A)

Samoregulacja

Układ może się sam regulować, aby utrzymywać stan docelowy, modyfikując swoje działanie w zależności od swojego wyjścia (sprzężenie zwrotne ujemne).

Typowe w termostatach, robotyce...

Cybernetyka

Norbert Wiener, Cybernetyka, czyli teoria sterowania i kompunikacji w zwierzęciu i maszynie (1948) Oparta na doświadczeniachwojennych

Prekursorzy w neurofizjologii w ZSRR (P. Anochin, uczeń Pawłowa)

W biosemiotyce podobneidee miał J. Uexkull

W. Grey Walter i jego żółwie

Machina Speculatrix (1953) 1 fotokomórka, 1 sensor odbicia, 1 motor, 3 kółka, 1 akumulator, 2-komórkowy układ nerwowy

Zachowania: szukanie światła kierowanie się w stronę umiarkowanego światła

odwracanie się od światła jasnego

skręcanie i popychanie ładowanie akumulatora

Cybernetyka a kognitywistyka... Środowisko brytyjskich cybernetyków (W. Ashby) współtworzyło idee informatyki (klub Ratio – A. Turing)

W USA badano sieci neuronowe (McCulloch & Pitts)

Simon i Newell też wyrastali w tym duchu

Ale potem drogi się nieco rozeszły...

Cybernetyka a kognitywistyka… Cybernetyka nie zawsze postulowała stany wewnętrzne (wczesna teoria sterowania).

Często podkreślano procesy analogowe.

Sprzężenie zwrotne jako istota procesów poznawczych (i umysłowych w ogóle).

Cybernetyka a polityka

W krajach satelickich ZSRR do lat 60. cybernetyka była zwalczana, mimo radzieckich prekursorów.

W latach 70. została zaakceptowana, by stać się językiem wojskowo-biurokratycznej nowomowy i pseudonauki. Podręcznik szkoleniowy ORMO Józefa Kosseckiego w PRL

Mariaż z gnozą Jana Trąbki

Dynamicyzm

Dynamicyzm – narzędzia teorii sterowania, lecz nie wyłącznie sprzężenie zwrotne.

Często stosuje się terminy z teorii chaosu deterministycznego.

Złożone układy dynamicznesą nieobliczalne.

Problem trzech ciał

Problem wyznaczenia ruchu spowodowanego przez oddziaływania grawitacyjne trzech ciał (dane: położenie, masa i prędkość) nie ma ogólnego rozwiązania analitycznego. (E. Bruns i H. Poincare) Ten ruch zasadniczo jest niepowtarzalny...

Istnieją tylko aproksymacje różnego rodzaju.

Atraktory i przestrzenie fazowe Przestrzeń fazowa = przestrzeń stanów układu

Atraktor = zbiór, w którego stronę układ ewoluuje w czasie Tzw. dziwne atraktory mają strukturę fraktali

Dynamicyzm

Zasada metodologiczna dynamicyzmu: tak uprościć, aby rozwiązania jeszcze istniały. Im mniej parametrów, tym lepiej.

Układy liniowe łatwiejsze; nieliniowe – trudniejsze. Tymczasem programy Newella i Simona mają tysiące parametrów i nie poddają się skutecznej analizie w kategoriach dynamicznych

Dynamicyzm

Podobnie jak cybernetyka podkreśla istotność zmian w czasie i sterowania.

Zwykle sceptycznie traktuje reprezentacje.

Podkreśla niepowtarzalność i częściową niestabilność procesów poznawczych.

Dynamicyzm

Proste składniki prowadzą do złożonych zachowań, często nieliniowych!

Liczne nieliniowe układy są stochastyczne, a inne deterministyczne, lecz chaotyczne.

Efekt motyla

Zasady dynamicyzmu

Układ poznawczy to złożony układ dynamiczny zmieniający się w czasie.

Do jego opisu używa się różnych narzędzi, często abstrahując od jego struktury wewnętrznej.

Nie reprezentacja, tylko sterowanie, sprzężenie i oddziaływanie!

Do zobaczenia za tydzień!