علم شناختی

 Cognitive Science

First published Mon Sep 23, 1996; substantive revision Fri Jul 11, 2014

 

 

استفاده از این محتوا با ذکر منبع بلامانع است.

مترجم: فرید مخاطب

 

علم شناختی

علم شناختی، علمی بین رشته ای است که به مطالعه ذهن[1] و هوش می پردازد و رشته های فلسفه، روانشناسی، هوش مصنوعی، علوم اعصاب، زبان شناسی و مردم شناسی را در بر گرفته است. خواستگاه های فکری این علم در میانه دهه 50 بود که پژوهشگران در حوزه های علمی مختلف بر آن شدند تا بر مبنای بازنمایی های پیچیده[2] و رویه های محاسباتی[3] به نظریه پردازی در باره ذهن بپردازند. خاستگاه سازمانی این علم به میانه دهه هفتاد باز می گردد که انجمن علم شناختی شکل گرفت و مجله علم شناختی به چاپ رسید. از آن زمان تا کنون بیش از 90 دانشگاه در امریکای شمالی، اروپا، آسیا و استرالیا برنامه درسی علم شناختی را اجرا کرده اند و بسیاری از دانشگاه های دیگر، دوره هایی برای علوم شناختی برگزار کرده اند.

تاریخچه

تلاش برای فهم ذهن و عملکرد آن حداقل به دوره یونان باستان باز می گردد یعنی زمانی که فیلسوفانی چون افلاطون و ارسطو بر آن بودند تا ماهیت دانش[4] انسان را تبیین کنند. تا قرن نوزدهم که روانشناسی تجربی شکل گرفت مطالعه ذهن، جزء موضوعات فلسفی بود. در این زمان ویلهلم وُنت[5] و دانشجویانش به صورت نظام مندتر برای مطالعه عملکرد های ذهن، روش هایی آزمایشگاهی ابداع نمودند. اما طی چند دهه روانشناسی تجربی، در سیطره مکتب رفتارگرایی بود که عملا ذهن را انکار می کرد. از نظر رفتار گراهایی چون جِی بی واتسون، روانشناسی باید به بررسی ارتباط بین محرک قابل مشاهده و پاسخ های رفتاری قابل مشاهده محدود باشد. آگاهی و بازنمایی های ذهنی موضوعات ممنوعه بحث های موجه علمی بودند. در دهه 50 ،به طور خاص در امریکای شمالی، رفتار گرایی بر عرصه روانشناسی غلبه داشت. در حدود سال 1956 در این سپهر اندیشه تغییرات چشم گیری آغاز شد. جرج میلر[6] در چکیده ای از مطالعات بسیار زیاد نشان داد که ظرفیت تفکر انسان محدود است، مثل ظرفیت حافظه کوتاه مدت که محدود است به هفت رقم. او این ایده را مطرح کرد که می توان با بازرمزگذاری[7] اطلاعات به صورت بسته های جدا محدودیت های حافظه را کاهش داد. این فعالیت، بازنمایی هایی ذهنی است که برای رمزگذاری[8] و رمزگشایی[9] اطلاعات نیازمند رویه های ذهنی است. در این زمان اولین کامپیوتر ها عرضه شده بودند و اما پیشگامانی چون جان مک کارتی[10] ماروین مینسکی[11]، آلِن نیوِل[12]و هربرت سیمون[13] پایه گذاران هوش مصنوعی[14] (AI) بودند.علاوه بر آن نوام چامسکی[15] فرضیات رفتارگرایان درباره زبان را رد کرد که زبان را یک عادت فراگرفته شده می شناختند. در عوض ادراک زبانی را بر مبنای دستور زبان ذهنی تبیین کرد که دارای قواعد است. شش اندیشمند نام برده شده در این بند بانیان علم شناختی محسوب می شوند.

روش ها

علم شناختی یک ایده نظری واحد دارد، اما ما باید دیدگاه ها و روش ها ی گوناگونی را که پژوهشگران در حوزه های مختلف برای مطالعه ذهن و هوش بکار می گیرند غنیمت بشماریم. اگرچه امروز روانشناسان شناختی غالبا در گیر نظریه پردازی و مدل سازی محاسباتی هستند، اما روش اصلی آنها، آزمون مشارکت کنندگان انسانی است. در این علم افراد را، غالبا دانشجویان دوره لیسانس که شرایط لازم برای آزمون را داشته باشند، به آزمایشگاه مبرند تا در شرایط کنترل شده انواع مختلف تفکر را در آنان مطالعه کنند. مثلا روان شناسان به صورت تجربی انواع خطا های استدلال قیاسی افراد، روش های ایجاد و کاربرد مفاهیم، سرعت تفکر افراد با تصاویر ذهنی و عملکرد افراد در حل مسائل با استفاده از شباهت ها را بررسی کرده اند. نتیجه گیری های ما در خصوص چگونگی کار ذهن باید بر چیزی بیش از شناخت عرفی و درون گرایی متکی باشد، چراکه شناخت عرفی و درون گرایی تصویر گمراه کننده ای از عملکرد های ذهنی ارائه می دهد و بسیاری از این عملکردها به صورت آگاهانه در دسترس نیستند. روانشناسان بیش از گذشته شرکت کنندگان در آزمون های خود را از تُرک مکانیکی[16] آمازون و منابع گوناگون فرهنگی می گیرند. برای اینکه مطالعات علم شناختی، علمی باشد لازم است از جهات مختلف رویکرد دقیقی نسبت به عملکرد های ذهن داشته باشد.

 اگرچه نظریه بدون تجربه پوچ است اما تجربه نیز بدون نظریه بی محتوا خواهد بود. تجربیات روانشناختی برای پاسخ به پرسش های اساسی مربوط به ماهیت ذهن باید در یک چارچوب نظری تفسیرپذیر باشد، چارچوبی که بازنمایی ها و رویه های ذهنی را فرض گرفته باشد.یکی از بهترین روش های ایجاد این چارچوب نظری، ایجاد و آزمایش مدل های محاسباتی (رایانه ای) است که شبیه

عملکرد های ذهنی هستند. پژوهشگران برای تکمیل آزمایش های روانشناختی خود در موضوعاتی چون استدلال قیاسی، مفهوم سازی، تصویر سازی ذهنی و حل مساله تمثیلی، مدل های محاسباتی ای را ایجاد کرده اند که جنبه هایی از عملکرد انسان را در این حوزه ها شبیه سازی می کند. طراحی، ساخت و آزمون با مدل های محاسباتی(رایانه ایی)، روش اصلی در هوش مصنوعی است که شاخه ای از علم کامپیوتر است و به موضوع سیستم های هوشمند می پردازد. اصولا در علم شناختی مدل های محاسباتی و آزمایش های روانشناختی دوشا دوش هم قرار می گیرند اما مهمترین کار در هوش مصنوعی، بررسی قدرت رویکرد های گوناگون به بازنمایی دانش در یک استقلال نسبی از آزمایشات روانشناختی بوده است.

در حالی که برخی از زبان شناسان آزمایش های روانشناسی انجام می دهند یا مدل های محاسباتی می سازند اما بسیاری از آنان امروزه از روش های متفاوتی استفاده می کنند. برای زبان شناسان مکتب چامسکی، اصلی ترین وظیفه نظری تعیین اصول گرامری است که ساختار اصلی زبان های انسان را تشکیل می دهد. با توجه کردن به تفاوت های جزئی بین اداهای دستوری و غیر دستوری تمایز بین آنها مشخص می گردد. مثلا در انگلیسی جمله هایی چون She hit the ball و What do you like? دستوری هستند اما She the hit ball و  What does you like? غیر دستوری اند. دستور زبان انگلیسی مشخص می کند که چرا یک جمله دستوری است و دیگری نیست. زبان شناسی شناختی، رویکرد جایگزینی است که بیش از تاکید بر نحو[17]  بر معنا شناسی[18] و مفاهیم تاکید می کند.

دانشمندان علم اعصاب مانند روانشناسان شناختی غالبا از آزمایش های کنترل شده بهره می برند، اما مشاهدات آنان بسیار متفاوت است چرا که مستقیما به موضوع طبیعت مغز می پردازند. این دانشمندان الکترودهایی را در مغز آزمودنی های غیر انسانی وارد می کنند تا فعالیت نورون ها را جداگانه ثبت کنند. در مورد انسان که این روش ها بسیار تهاجمی به حساب می آید، در سال های اخیر این امکان فراهم شده است که برای مشاهده آنچه در نقاط مختلف مغز روی می دهد از دستگاه های اسکن مغناطیسی و پوزیترونی استفاده شود. اسکن مغز آزمودنی ها زمانی که در حال انجام فعالیت های ذهنی گوناگونی هستند انجام می شود. مثلا اسکن مغز مناطقی از مغز را مشخص کرده است که در تصویر سازی ذهنی و تفسیر لغات درگیر هستند. شواهد دیگر در خصوص کارکرد های مغز از مشاهده عملکرد افرادی به دست آمده است که آسیب مغزی مشخصی دیده اند. مثلا سکته مغزی در بخشی از مغز که به زبان اختصاص دارد اختلالاتی را مثل ناتوانی در ادای جملات ایجاد می کند. علوم اعصاب مثل روانشناسی شناختی غالبا همان اندازه که نظری است تجربی نیز بحساب می آید و ایجاد مدل های محاسباتی رفتار گروههایی از نورون ها، بارها به نظریه سازی در آن کمک کرده است.

مردم شناسی شناختی بررسی تفکر انسان را به عرصه چگونگی کارکرد تفکر در بستر های گوناگون فرهنگی گسترش می دهد. مطالعه ذهن نباید فقط به مطالعه فکر انگلیسی زبانان محدود باشد بلکه باید تفاوت های ممکن در حالات تفکر بین فرهنگ ها را نیز در بر بگیرد. علوم شناختی بیش از پیش بر این امر آگاهی یافته است که باید عملکرد های ذهن را در شرایط فیزیکی و اجتماعی خاص خود آنها در نظر گرفت و بررسی کرد. از نظر مردم شناسان فرهنگی، روش اصلی قوم شناسی فرهنگی است که شامل زندگی کردن و تعامل با اعضاء یک فرهنگ است تا جایی که نظام اجتماعی و شناختی آنان عیان شود. مثلا مردم شناسان فرهنگی مشابهت ها و تفاوت های بین فرهنگی را در لغات به کار برده شده برای رنگ ها بررسی کرده اند.

به طور سنتی فیلسوفان به دنبال مشاهدات تجربی نظام مند و ساختن مدل های محاسباتی نیستند هرچند اخیرا در فلسفه تجربی[19] در این زمینه کارهایی انجام شده است. با وجود این فلسفه اهمیت خود را در علم شناختی حفظ کرده است چراکه به مسائل بنیادی ای می پردازد که در رویکرد تجربی و محاسباتی به ذهن نهفته است. پرسش های انتزاعی مثل ماهیت بازنمایی و محاسبه موضوعاتی نیستند که در کاربرد روزمره روانشناسی یا هوش مصنوعی به آنها پرداخته شود اما زمانی که پژوهشگران عمیقا به آنچه انجام می دهند می اندیشند، پرسش های فلسفی ناخواسته شکل می گیرد. فلسفه به پرسش های کلی مثل ارتباط بین ذهن و بدن و پرسش های روش شناختی مثل ماهیت تبیین های صورت گرفته در علم شناختی نیز می پردازد. علاوه بر این فلسفه به پرسش های هنجاری[20] می پردازد مبنی بر اینکه مردم چگونه باید فکر کنند و در کنار آن پرسش های توصیفی را نیز می پرسد یعنی اینکه مردم چگونه فکر می کنند. علم شناختی در کنار هدف نظری فهم تفکر انسان هدف کاربردی بهتر کردن آن را نیز دنبال می کند و این ممکن نخواهد بود مگر با تامل هنجارگونه بر آنچه که از فکر کردن توقع داریم. فلسفه ذهن یک روش منحصر به خود ندارد بلکه خود را با بهترین کارهای نظری در حوزه های دیگر شریک می گرداند تا به نتایجی تجربی دست یابد.

علم شناختی در کمترین حد خود مجموع حوزه های دانشی است که آن را تشکیل داده است: روانشناسی، هوش مصنوعی، زبان شناسی، علم اعصاب، مردم شناسی و فلسفه. زمانی که نتایج بدست آمده در خصوص ماهیت ذهن در علوم مختلف به لحاظ نظری و تجربی همگرایی داشته باشد کار بین رشته ای بسیار جذاب خواهد بود. مثلا روانشناسی و هوش مصنوعی را می توان از طریق مدل های محاسباتی نحوه رفتار مردم در آزمایش ها با هم ترکیب کرد. بهترین راه برای درک پیچیدگی نحوه تفکر در انسان استفاده از روش های گوناگون است، بخصوص بهره گیری از مدل های روانشناختی، عصب شناختی و محاسباتی. به لحاظ نظری موثرترین رویکرد فهم ذهن بر مبنای بازنمایی و محاسبه بوده است.

بازنمایی و محاسبه [21]

بنا بر فرضیه اصلی علم شناختی بهترین راه فهم تفکر، مطالعه ساختارهای بازنمایی در ذهن و رویه های محاسباتی عمل کننده در این ساختارها است. در حالی که در باره ماهیت بازنمایی ها و محاسبات تشکیل دهنده تفکر، توافق چندانی وجود ندارد لذا فرضیه اصلی به اندازه ای عمومی است تا بتواند دامنه جهت کلی تفکر در علم شناختی را در بر بگیرد. از آن جمله می توان به نظریه های پیوند گرا[22] اشاره کرد که با بهره گیری از شبکه های عصبی مصنوعی تفکر را مدل سازی می کنند.

بسیاری از فعالان علم شناختی بر این باورند که بازنمایی های ذهن شبیه ساختارهای داده ها در رایانه و رویه های محاسباتی آن نیز شبیه آلگوریتم های رایانه ای است. نظریه پردازان علم شناختی این نظر را مطرح کرده اند که ذهن شامل بازنمایی هایی همچون گزاره های منطقی، قواعد، مفاهیم، تصویرها و تمثیل ها است و رویه های ذهنی بکارگرفته شده در این بازنمایی ها عبارتند از قیاس، جستجو، جوریابی[23]، چرخش و بازیابی. تمثیل مصطلح ذهن-رایانه در علم شناختی جزء بدیلی را از تمثیل دیگر برگرفته است که همان مغز است.

پیوند گرایان ایده نوینی را در خصوص بازنمایی و محاسبه پیشنهاد داده اند که نورون ها و پیوند های نورونی را خاستگاه ساختارهای داده ها می داند و شلیک های نورونی و گسترش فعالیت آنها در یک منطقه را منشاء آلگوریتم ها می شناسد. بدین ترتیب علم شناختی از یک تمثیل سه شاخه بهره می برد که تشکیل شده است از ذهن، مغز و رایانه. ذهن، مغز و محاسبه هرکدام می تواند ایده جدیدی را در خصوص دیگری مطرح کند. از آنجا که یک مدل محاسباتی مشخص برای ذهن وجود ندارد، رایانه های گوناگون با رویکرد های برنامه ریزی مختلف را ه های متعددی را از نحوه کارکرد ذهن پیش رو قرار می دهند. بسیاری از رایانه هایی که امروز با آنها کار می کنیم دارای پردازشگرهای سری هستند که در هر زمان یک دستورالعمل را اجرا می کنند اما مغز و بعضی رایانه های جدید از شیوه پردازش موازی بهره می برند و در یک زمان عملیات بسیار گوناگونی را اجرا می کنند. گرایش غالب در علم شناختی تلفیق علم اعصاب با بسیاری از حوزه های روانشناسی مانند روانشناسی شناختی، اجتماعی، رشد و بالینی است. بخشی از این تلفیق تجربی است و ناشی از رشد سریع ابزارهای جدید برای مطالعه مغز می باشد، ابزارهایی چون تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی[24] ، تحریک مغناطیسی فراجمجمه ای[25] و اپتوژنتیک[26]. پیشرفت هایی که در فهم چگونگی عملکرد مجموعه بزرگی از نورون ها حاصل شده است و عموما با نظریه های شناختی مرتبط به قواعد و مفاهیم آنها ، قابل تبیین هستند باعث شده است تا بخش دیگری از تلفیق، جنبه ای نظری داشته باشد.

4- رویکرد های نظری

در اینجا شمایی از نظریه های معاصر در باره ماهیت بازنمایی ها و محاسبات ارائه می گردد که نحوه کارکرد ذهن را تبیین می کنند.

1-4 منطق صوری[27]

منطق صوری ابزارهای قدرتمندی را برای بررسی ماهیت بازنمایی و محاسبه بدست می دهد. حساب گزاره ای[28] و حساب محمول[29] برای بیان انواع پیچیده ای از دانش بکار می آید و بسیاری از استنتاج ها را می توان بر مبنای قیاس منطقی با قواعد استنتاجی چون قیاس استثناء فهمید. طرحواره تبیین رویکرد منطقی از این قرار است:

هدف تبیین

چرا افراد این استنتاج ها را می کنند؟

الگوی تبیینی

- بازنمایی های ذهنی افراد شبیه جمله ها در منطق محمول است.

- افراد رویه های استقرایی و قیاسی ای دارند که بر آن جمله ها اعمال می شوند.

- رویه های استقرایی و قیاسی اعمال شده بر جملات، استنتاج ها را ایجاد می کنند.

- اما این مساله که منطق ایده اصلی بازنمایی و محاسبه لازم برای علم شناختی را فراهم می آورد قطعی نیست، چرا که برای تبیین مساله تفکر انسان به روش های محاسبه کارآمد تر و به لحاظ روانشناختی طبیعی تر نیاز است.

2-4 قواعد

بخش زیادی از دانش انسان به طور طبیعی بر حسب قواعد صورت  If….Then….  توصیف می شود و بسیاری از انواع تفکر از جمله برنامه ریزی را می توان با نظام های قاعده محور مدل سازی کرد. طرحواره تبیینی به کار گرفته شده از این قرار است:

هدف تبیین

• چرا افراد رفتار هوشمندانه خاصی دارند؟

الگوی تبیین

• افراد قواعد ذهنی دارند.
• آنان برای دستیابی به راه حل های ممکن و تعمیم قواعد جدید، رویه هایی برای استفاده از قواعد ذهنی دارند.
• رویه هایی که برای استفاده از قواعد و شکل دادن به آنها استفاده می شوند رفتار را ایجاد می کنند.

مدل های محاسباتی مبتنی بر قواعد، شبیه سازی های پیچیده ای از گستره وسیع آزمایش های روانشناختی ارائه داده است از حل مساله حساب نگاری[30] گرفته تا مهارت آموزی در استفاده از زبان. نظام های مبتنی بر قاعده در ارائه راه کارهایی برای چگونگی بهبود یادگیری و چگونگی ایجاد ماشین های هوشمند دارای اهمیتی عملی بوده است.

3-4 مفاهیم

مفاهیم که تا حدی با لغات در زبان گفتاری و نوشتاری مرتبط هستند بازنمایی های ذهنی مهمی بشمار می آیند. این دیدگاه سنتی که مفاهیم تعاریف دقیقی دارند به دلایل محاسباتی و روانشناختی کنار گذاشته شده است و در عوض مفاهیم، به عنوان مجموعه ای از ویژگی های معمول در نظر گرفته می شود. به این ترتیب کاربرد مفاهیم پیدا کردن ارتباط تقریبی مفاهیم و جهان است. طرحواره ها و اسکریپت ها (پردازه نویسی ها) از مفاهیم که متناظر لغات هستند پیچیده تر می باشند، اما از این منظر که از مجموعه ای از ویژگی ها تشکیل شده اند که قابلیت پیوند خوردن و بکار گرفته شدن در موقعیت های جدید را دارند با آنها مشابهت دارند. طرحواره تبیینی بکار رفته در نظام های مبتنی بر مفهوم عبارت است از:  

هدف تبیین:

-  چرا افراد رفتار هوشمندانه خاصی دارند؟

الگوی تبیینی:

- افراد مجموعه ای از مفاهیمی را در اختیار دارند که در بسته هایی سازمان بندی شده اند و سلسله مراتبی از انواع، بخش ها و تداعی ها ی دیگر را تشکیل می دهند.

- افراد برای بکار بردن مفاهیم رویه هایی را دارند شامل فعال سازی گسترش یابنده[31] ، جوریابی و وراثت.

- رویه های اعمال شده بر مفاهیم رفتار را ایجاد می کنند.

- مفاهیم به قواعد ترجمه پذیرند اما به گونه ای متفاوت از مجموعه قواعد اطلاعات را دسته بندی می کنند و به این ترتیب رویه های محاسباتی متفاوتی را ممکن می سازند.

 

4-4 تمثیل ها

تمثیل ها در تفکر انسان و در حوزه های پراکنده حل مساله، تصمیم گیری، تبیین و ارتباط زبانی نقش مهمی دارند. مدل های محاسباتی چگونگی بازیابی و ترسیم تمثیل های اصلی را برای اعمال آنها موقعیت های هدف شبیه سازی می کنند. طرحواره تبیینی تمثیل ها عبارت است از:

هدف تبیین:

چرا افراد رفتار هوشمندانه خاصی دارند؟

الگوی تبیینی:

- افراد بازنمایی های کلامی و تصویری از موقعیت ها دارند که به عنوان مورد ها یا تمثیل ها به کار می روند.

- افراد فرایندهای بازیابی، ترسیم و تطبیق دارند که بر این تمثیل ها اعمال می شود.

- فرایند های تمثیلی که بر بازنمایی های تمثیل ها اعمال می شود رفتار را بر می انگیزد.

قیود مشابهت، ساختار و قصد، این مساله دشوار را حل می کنندکه چگونه تجربه های سابق برای حل مساله های جدید بکار می آیند. تمام تفکر تمثیلی نیست و استفاده از تمثیل های نامناسب تفکر را با مشکل روبه رو می سازد اما تمثیل ها در کاربرد های تحصیلی و طراحی بسیار موثر هستند.

4-5: انگاره ها[32]

اِنگاره های دیداری و دیگر انگاره ها در تفکر انسان نقش مهمی دارند. بازنمایی های تصویری[33] اطلاعات دیداری و فضایی را ثبت می کنند و بسیار کاربردی تر از توصیفات طولانی کلامی هستند. رویه های محاسباتی متناسب با بازنمایی های دیداری عبارتند از کاویدن، یافتن، نزدیک بردن[34] ، چرخش و تبدیل[35]. این عملیات،  برای ایجاد طرح ها و تبیین ها در بازه اعمال بازنمایی های تصویری بسیار ارزشمند خواهند بود. طرحواره تبیینی بازنمایی دیداری به شرح زیر است:

هدف تبیین:

چرا افراد رفتار هوشمندانه خاصی دارند؟

الگوی تبیینی:

- افراد انگاره های دیداری از موقعیت ها در ذهن خود دارند.

- افراد فرایند های ذهنی غربالگری[36] و چرخش دارند که بر آن انگاره ها اعمال می کنند.

- فرایند های ایجاد و دستکاری انگاره ها رفتار هوشمندانه را ایجاد می کند.

اِنگارِگی[37] ( ایجاد انگاره ها در ذهن) به یادگیری کمک می‌کند و در این بین برخی از جنبه های استعاری زبان ریشه در انگارگی دارد. تجربه های روانشناختی نشان می‌دهند که رویه های دیداری مثل غربالگری و چرخش، انگارگی را بکار می‌گیرند. نتایج مطالعات فیزیولوژی عصبی پیوند نزدیک فیزیکی بین استدلال و انگارگی و ادراک را تایید کرده است. انگارگی صرفا دیداری نیست و در تجربیات حسی دیگر مثل شنوایی، لامسه، بویایی، چشایی، درد، توازن، حس پر بودن و هیجان نیز ایجاد می شود.

6-4 پیوندگرایی

شبکه های پیوندگرا ازگره ها و رابطه ها تشکیل شده اند و برای فهم فرایندهای روانشناختی که ارضای محدودیت موازی[38] را شامل می شود بسیار موثر بوده اند. این فرایند ها در بر گیرنده جنبه هایی از بینایی، تصمیم گیری، انتخاب تبیین و معنی سازی در درک زبان می باشد. مدل های پیوندگرا با استفاده از روش هایی شامل یادگیری هِب و انتشار روبه عقب یادگیری را شبیه سازی می کند. طرحواره تبیینی رویکرد پیوندگرا عبارت است از:

هدف تبیین:

چرا افراد رفتار هوشمندانه خاصی دارند؟

الگوی تبیینی:

- افراد بازنمایی هایی دارند که شامل واحدهای پردازشی ساده است و با پیوند های تحریکی و بازداری به هم مرتبط شده اند.

- افراد فرایندهایی دارند که فعال سازی بین واحد ها را از طریق پیوند های آنها گسترش می دهد و علاوه بر آن فرایند هایی نیز برای اصلاح این پیوند ها دارند.

- اِعمال فعالسازی گسترش یابنده و یادگیری بر واحد ها، رفتار را ایجاد می کند.

شبیه سازی تجربیات روانشناختی گوناگون اهمیت روانشناختی مدل های پیوندگرا را نشان می دهد که البته تقریب بسیار نادقیقی به شبکه های عصبی واقعی محسوب می شوند.

7-4: علم اعصاب نظری

علم اعصاب نظری تلاشی است برای ایجاد نظریه های ریاضیاتی و محاسباتی و ایجاد مدل هایی از ساختارها و فرایندهای مغز انسان ها و دیگرحیوانات. این تلاش نظری، از منظر نزدیکی به واقعیت زیستی با پیوندگرایی تفاوت دارد و رفتار تعداد زیادی از نورون های واقعی را مدل سازی می کندکه در مناطق مهم کارکردی مغز تقسیم بندی شده اند. در سال های اخیر به سبب بهره مندی مدل ها از نورون های واقعی تر مثل آنهایی که پالس های الکتریکی (پتانسیل عمل) و مسیرهای شیمایی دارند و نیز در نتیجه شبیه سازی کنش های متقابل ناحیه های مختلف مغز مثل هیپوکامپ و قشر مدل های محاسباتی از نظر زیستی غنی تر گشته اند. این مدل ها جایگزین دقیقی برای توصیفات محاسباتی که بر مبنای منطق، قواعد، مفاهیم، تمثیل ها، انگاره ها و پیوند ها ارائه می شوند نیست اما می شود که با آنها تلفیق گردد و نشان دهد که عملکرد ذهنی در سطح نورونی چگونه عمل می کند. طرحواره تبیینی برای علم اعصاب نظری عبارت است از:

هدف تبیین:

مغز چگونه کارکردهایی چون کارکرد های شناختی را انجام می دهد؟

الگوی تبیینی:

- نورون های مغز بواسطه ارتباطات سیناپسی در جمعیت های نورونی و مناطق مغزی تجمع یافته اند.

- جمعیت های نورونی الگوی هایی از پالس های الکتریکی دارند که برگردانی از درون داد های حسی و الگوهای پالس دیگر مجموعه های نورونی است.

- کنش متقابل جمعیت های نورونی، کارکردهایی از جمله کارهای شناختی را به انجام می رساند.  

از منظر علم اعصاب نظری، بازنمایی های ذهنی الگوهایی از فعالیت نورونی هستند و استنتاج تبدیل و تغیّر این الگوهاست.

8-4: بِیز[39]

اخیرا مدل های بیزی با کارکردهایی که در پدیده های روانشناختی چون یادگیری، دیدن، کنترل حرکتی، زبان و شناخت اجتماعی دارند جایگاه مهمی در علم شناختی یافته اند. این مدل ها در دانش رُباتی نیز کاربردهای مفیدی دارند. فرض رویکرد بیزی بر این موضوع استوار است که شناخت تقریبا یک نقطه بهینه مطابق با نظریه احتمالات است بویژه قضیه بیز. طبق قضیه بیز احتمال یک فرضیه به شرط یک پیشینه (p(A│B)) برابر است  با احتمال پیشین آن فرضیه ضربدر احتمال شرطی آن پیشینه به شرط آن فرضیه (p(B|A) p(A)) تقسیم بر احتمال پیشینه (p(B)).[40] طرحواره تبیینی شناخت بیزی عبارت است از:

هدف تبیین:

- ذهن چگونه کارکردهایی چون استنتاج را انجام می دهد؟

الگوی تبیینی:

- ذهن بازنمایی هایی برای همبستگی های آماری و احتمالات شرطی دارد.

- ذهن ظرفیت انجام محاسبات احتمالاتی ای چون قضیه بیز را دارد.

- اِعمال محاسبات احتمالاتی بر بازنمایی های آماری، فعالیت های ذهنی همچون استنتاج را به انجام می رساند.

اگرچه روش های بیزی کاربردهای موثری در حوزه گسترده ای از پدیده ها داشته اند اما موجه بودن آن به لحاظ روانشناختی محل تردید است و دلیل آن فرضیاتی است که در باره بهینگی و محاسباتِ مبتنی بر احتمالات دارد.

5: ربط فلسفی

قسمتی از فلسفه بویژه فلسفه ذهن طبیعت گرا جزئی از علم شناختی است. اما حوزه میان رشته ای علم شناختی به طُرُق گوناگون با فلسفه مرتبط است. نخست، بررسی های روانشناختی، محاسباتی و سایر نتایج بدست آمده از علم شناختی کاربرد های بالقوه مهمی در مسائل فلسفی سنتی مطرح در معرفت شناسی، متافیزیک  و اخلاق دارند. دوم اینکه، علم شناختی موضوع نقد فلسفی است، بویژه با تاکید بر این فرض اصلی که تفکر امری بازنمایانه و محاسباتی است. سوم و مفید تر از همه، علم شناختی می تواند موضوع بررسی فلسفه علم قرار بگیرد که تاملاتی در حوزه روش شناسی و پیش انگاره های این تلاش علمی بدست می دهد.

1-5: کاربردهای فلسفی

امروز بخش اعظمی از تحقیقات فلسفی طبیعت گرایانه است و بررسی های فلسفی در راستای کارهای تجربی در حوزه هایی چون روانشناسی قرار می گیرد. از دیدگاه طبیعت گرایانه، فلسفه ذهن با کارهای نظری و تجربیِ علم شناختی پیوندی تنگاتنگ دارد. نتایج متافیزیکی در باره طبیعت ذهن، نه با نِگروَرزی (مطالعه صرفا نظری) پیشینی[41] که با تامل رسمی در پیشرفت های علمی در حوزه های چون روانشناسی، علم اعصاب و علم یارانه حاصل می گردد. همچنین معرفت شناسی فعالیتی صرفاً مفهومی نیست بلکه وابسته و بهره مند از یافته های علمی مربوط به ساختارهای ذهن و رویه های یادگیری است. فهم گسترده تر از روانشناسی تفکر اخلاقی برای رسیدن به پاسخ پرسش هایی چون ماهیت تاملات درست و غلط، علم اخلاق را بهره مند می سازد. در اینجا مسائل فلسفی ای نهفته است که با پیشرفت های روز افزون در علم شناختی بسیار مرتبط است.  

ذاتی بودن: دانش تا چه اندازه ذاتی و یا اکتسابی است؟ رفتار انسان را طبیعت شکل می دهد یا رسش؟  

زبان تفکر: آیا مغز انسان با کدهایی شبه زبانی کار می کند یا با معماری پیوندگرای کلی تر ؟ ارتباط بین مدل های شناختی نمادی که از قواعد بهره می برند و مفهوم ها و مدل های فرعی نمادی که از شبکه های عصبی بهره می برند چیست؟

انگاره ذهنی: آیا ذهن انسان با انگاره های تصویری کار می کند یا با انگاره هایی از نوع دیگر؟

روانشناسی عامه: آیا درک روزمره یک فرد از دیگران برگرفته از نظریه ذهن و یا ناشی از توان شبیه سازی آنان است؟

معنا: چگونه بازنمایی های ذهنی معنا یا محتوای ذهنی را حاصل می آورند؟ معنای یک بازنمایی تا چه حد مبتنی بر ارتباطش با دیگر بازنمایی ها، با جهان و با اجتماع فکرورزان[42] است؟

این همانی ذهن-مغز: آیا حالات ذهنی همان حالات مغزی هستند؟ آیا با حالت های دیگر مادی می توان درکی چندگانه از آنها داشت؟ ارتباط بین روانشناسی و علم اعصاب چیست؟ آیا مادی گرایی درست است؟

اراده آزاد: آیا فعالیت انسان آزاد است یا صرفا برآمده از رویدادهای مغزی است؟

روانشناسی اخلاق: ذهن ها/مغزها چگونه قضاوت اخلاقی انجام می دهدند؟

معنای زندگی: چگونه ذهن ها از منظر طبیعت گرایانه ساخته می شوند در حالی که مغز ها مقادیر و معنا را در می یابد؟

هیجان ها: هیجان ها چیستند و در تفکر چه نقشی بازی می کنند؟

بیماری ذهنی: بیماری ذهنی چیست، و فرایند های روانشناختی و عصبی به تبیین و درمان آنها چه ارتباطی دارد؟

نمود[43] و واقعیت: ذهن-مغز چگونه بازنمایهای جهان بیرون را شکل می دهند و ارزیابی می کنند؟

علم اجتماعی: چگونه تبیین عملکرد های ذهن با تبیین عملکرد های گروه ها و جوامع در تعامل قرار می گیرد؟

از کاووش در پیش انگاره های[44] رویکردهای جاری به علم شناختی، مسائل فلسفی جدیدی نیز سر بر خواهند آورد.

2-5: نقد و بررسی علم شناختی

این ادعا که ذهن انسان ها بر اساس بازنمایی و محاسبه کار می کند یک گمان تجربی است و شاید درست نباشد. اگرچه رویکرد محاسبه و بازنمایی به علم شناختی در تشریح جنبه های بسیاری از حل مساله انسان، یادگیری و استفاده از زبان موفق بوده است، به ادعای برخی از نقدهای فلسفی این رویکرد از اساس ایراد دارد و این چالش ها را برای آن برشمرده اند:

1- چالش هیجان: علم شناختی اهمیت نقش هیجان ها در تفکر انسان را نادیده می گیرد.

2- چالش آگاهی[45]:  علم شناختی اهمیت نقش آگاهی در تفکر انسان را نادیده می گیرد.

3- چالش جهان: علم شناختی نقش مهم محیط فیزیکی را در تفکر انسان نادیده می گیرد، در حالی که تفکر انسان درون این محیط و گسترش یابنده در این محیط است.

4- چالش بدن: علم شناختی سهم بدن آگاهی به فکر و عمل انسان را نادیده می گیرد.

5- چالش سیستم های پویا: ذهن یک سیستم پویا است و نه یک سیستم محاسباتی.  

6- چالش اجتماعی: تفکر انسان ماهیتاً به نوعی اجتماعی است، که علم شناختی آن را نادیده می گیرد.

7- چالش ریاضیاتی: نتایج ریاضی نشان می دهند که تفکر (فکر ورزی یا همان فرایند فکر کردن) به مفهوم تخصصی محاسباتی نیست، بدین ترتیب مغز باید بگونه ای دیگر عمل کند شاید مثل یک رایانه کوانتومی.

پیشرفت ها در حوزه تبیین هیجان ها، آگاهی، کنش و بدن آگاهی در مکانیسم های عصبی بیش از همیشه پنج چالش نخست را مورد توجه قرار داده اند. ایجاد مدل های محاسباتی عامل های تعامل گر[46] چالش اجتماعی را برطرف ساخت و چالش ریاضی، مبتنی بر فهم نادرست از قضیه گودل[47] و اغراق در ارتباط نظریه کوانتوم با فرایند های عصبی بود.

3-5: فلسفه علم شناختی

علم شناختی پرسش های روش شناختی بسیار جالبی را مطرح ساخته است که فیلسوفان علم پرداختن به آنها را ارج می نهند. ماهیت بازنمایی چیست؟ مدل های محاسباتی در ایجاد نظریه های شناختی چه نقشی دارند؟ ارتباط بین شرح های به ظاهر رقیبِ ذهن مثل پردازش نمادی، شبکه های عصبی و سیستم های پویا چیست؟ حوزه های مختلف علم شناختی مثل روانشناسی، زبان شناسی و علم اعصاب چه ارتباطی با هم دارند؟ آیا پدیده های روانشاختی در معرض تقلیل گرایی علم اعصاب قرار گرفته است؟ آیا سطوح تبیین هستی شناسانه است ( در سطح سلولی، عصبی، روانشناختی، اجتماعی) یا روش شناسانه است؟ ( محاسباتی، آلگوریتمی، فیزیکی) برجستگی روزافزون تبیین های عصبی در روانشناسی شناختی، اجتماعی، رشد و بالینی پرسش های فلسفی مهمی را در باره تبیین و تقلیل پیش کشیده اند. ضد تقلیل گرایی، که تبیین های روانشناختی را کاملا مستقل از تبیین های عصب شناسانه می داند پیوسته مقبولیت خود را از دست داده است، اما این بحث همچنان مطرح است که روانشناسی را تا چه اندازه می توان به علم اعصاب و زیست شناسی سلولی فروکاست. برای پاسخ به پرسش در باره ماهیت فروکاستن (تقلیل گرایی)، لازم است به پرسش هایی در باره ماهیت تبیین پاسخ گفت. تبیین ها در روانشناسی، علم اعصاب و زیست شناسی عموما توصیف مکانیسم ها در نظر گرفته می شوند. این مکانیسم ها نظامی از اجزاء هستند که برای ایجاد تغییرات منظم با هم در تعاملند. در تبیین های روانشناختی، این اجزاء بازنمایی های ذهنی هستند که رویه های محاسباتی برای ایجاد بازنمایی های جدید تعامل بین آنها را برقرار می کند. در تبیین های علم اعصاب، اجزاء، جمعیت های نورونی هستند و فرایند های الکتروشیمیایی برای ایجاد کنش جدید در جمعیت های عصبی، تعامل بین آنها را برقرار می کنند. با ادامه پیشرفت در علم اعصاب نظری، پیوند تبیین های روانشناختی و عصب شناختی ممکن خواهد بود. اینکه  چگونه کنش های جمعیت های نورونی  باز نمایی های ذهنی مثل مفاهیم را ایجاد می کنند و چگونه فرایند های عصبی رویه های محاسباتی مثل فعال سازی گسترش یابنده در میان مفاهیم را ممکن می سازند راههایی هستند برای پیوند تبیین های روانشناختی و عصب شناختی.

  تلفیق روزافزون روانشناسی شناختی با علم اعصاب شاهدی بر نظریه این همانی ذهن و مغز است که بر اساس آن فرایندهای ذهنی؛ عصبی، بازنمایانه و محاسباتی هستند. فلاسفه دیگر این نظر را که ذهن تجسد یافته در سیستم زیستی و گسترش یافته به جهان مادی است به بحث کشیدند. اما ادعای میانه در باره تجسّد با نظریه این همانی همراستا است چون بازنمایی های مغز در جهات گوناگون عمل می کنند (مثل تصویری و حرکتی) و ذهن را در پرداختن به جهان مادی توانا می سازند.

منبع متن اصلی:

https://plato.stanford.edu/entries/cognitive-science/

 

Bibliography

  Anderson, J. R., 2007. How Can the Mind Occur in the Physical Universe?, Oxford: Oxford University Press.

  –––, 2010. Cognitive Psychology and its Implications , 7th edn., New York: Worth.

  Bechtel, W., 2008. Mental Mechanisms: Philosophical Perspectives on Cognitive Neurosciences, New York: Routledge.

  Bechtel, W., & Graham, G. (eds.), 1998. A Companion to Cognitive Science, Malden, MA: Blackwell.

  Bechtel, W., Mandik, P., Mundale, J., & Stufflebeam, R. S. (eds.), 2001. Philosophy and the Neurosciences: A Reader, Malden, MA: Blackwell.

  Boden, M. A., 2006. Mind as Machine: A History of Cognitive Science , Oxford: Clarendon.

  Chemero, A., 2009, Radical Embodied Cognitive Science, Cambridge, MA: MIT Press.

  Churchland, P. M., 2007. Neurophilosophy at Work, Cambridge: Cambridge University Press.

 Churchland, P. S., 2002. Brain-wise: Studies in Neurophilosophy, Cambridge, MA: MIT Press.

 Clark, A., 2001. Mindware: An Introduction to the Philosophy of Cognitive science, New York: Oxford University Press.

 –––, 2008. Supersizing the Mind: Embodiment, Action, and Cognitive Extension, New York: Oxford University Press.

 Dawson, M. R. W., 1998. Understanding Cognitive Science, Oxford: Blackwell.

 Dehaene, S., 2014. Consciousness and the Brain: Deciphering How the Brain Codes Our Thoughts, New York: Viking.

 Dreyfus, H. L., 1992. What Computers Still Cant Do, (3rd ed.). Cambridge, MA: MIT Press.

 Eliasmith, C., 2013. How to Build a Brain: A Neural Architecture for Biological Cognition, Oxford: Oxford University Press.

 Eliasmith, C., & Anderson, C. H., 2003. Neural Engineering: Computation, Representation and Dynamics in Neurobiological Systems, Cambridge, MA: MIT Press.

 Friedenberg, J. D., & Silverman, G., 2005. Cognitive Science: An Introduction to the Study of Mind, Thousand Oaks, CA: Sage.

 Gibbs, R. W., 2005, Embodiment and Cognitive Science, Cambridge: Cambridge University Press.

 Goldman, A., 1993. Philosophical Applications of Cognitive Science, Boulder: Westview Press.

 Griffiths, T. L., Kemp, C., & Tenenbaum, J. B., 2008. “Bayesian Models of Cognition,” in R. Sun (ed.), The Cambridge Handbook of Computational Psychology, Cambridge: Cambridge University Press, pp. 59-100.

 Johnson-Laird, P., 1988. The Computer and the Mind: An Introduction to Cognitive Science, Cambridge, MA: Harvard University Press.

 Knobe, J., & Nichols, S. (eds.), 2008. Experimental Philosophy, Oxford: Oxford University Press.

 McCauley, R. N., 2007. “Reduction: Models of Cross-scientific Relations and their Implications for the Psychology-neuroscience Interface,” in P. Thagard (ed.), Philosophy of Psychology and Cognitive Science, Amsterdam: Elsevier, pp. 105-158.

 Murphy, D., 2006. Psychiatry in the Scientific Image, Cambridge, MA: MIT Press.

 Nadel, L. (ed.), 2003. Encyclopedia of Cognitive Science, London:Nature Publishing Group.

 Nisbett, R., 2003. The Geography of Thought: How Asians and Westerners Think Differently … and Why, New York: Free Press.

 OReilly, R. C., Munakata, Y., Frank, M. J., Hazy, T. E., & Contributors, 2012. Computational Cognitive Neuroscience, Wiki Book, 1st Edition, URL = http://ccnbook.colorado.edu.

 Pessoa, L., 2013. The Cognitive-Emotional Brain: From Interactions to Integration, Cambridge, MA: MIT Press.

 Polk, T. A., & Seifert, C. M. (eds.), 2002. Cognitive Modeling, Cambridge, MA: MIT Press.

 Searle, J., 1992. The Rediscovery of the Mind, Cambridge, MA: MIT Press.

 Smith, E. E.., & Kosslyn, S. M., 2007. Cognitive Psychology: Mind and Brain, Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall.

 Sobel, C. P., 2001. The Cognitive Sciences: An Interdisciplinary Approach, Mountain View, CA: Mayfield.

 Stillings, N., et al., 1995. Cognitive Science, Second edition, Cambridge, MA: MIT Press.

 Sun, R. (ed.), 2008. The Cambridge Handbook of Computational Psychology, Cambridge: Cambridge University Press.

 ––– (ed.), 2012. Grounding Social Sciences in Cognitive Sciences, Cambridge, MA: MIT Press.

 Thagard, P., 2005. Mind: Introduction to Cognitive Science, second edition, Cambridge, MA: MIT Press.

 ––– (ed.), 2007. Philosophy of Psychology and Cognitive Science, Amsterdam: Elsevier.

 –––, 2009. “Why cognitive science needs philosophy and vice versa, ” Topics in Cognitive Science, 1: 237-254.

 –––, 2010. The Brain and the Meaning of Life, Princeton: Princeton University Press.

 –––, 2012. The Cognitive Science of Science: Explanation, Discovery, and Conceptual Change, Cambridge, MA: MIT Press.

 Thompson, E., 2007. Mind in Life: Biology, Phenomenology, and the Science of Mind, Cambridge, MA: Harvard University Press.

 Von Eckardt, B., 1993. What is Cognitive Science?,

Cambridge, MA: MIT Press.

 Wilson, R. A., & Keil, F. C. (eds.), 1999. The MIT Encyclopedia of the Cognitive Sciences, Cambridge, MA: MIT Press.