Скачать презентацию ВВЕДЕНИЕ В КОГНИТИВНУЮ НАУКУ 2007 2008 Когнитивная наука Скачать презентацию ВВЕДЕНИЕ В КОГНИТИВНУЮ НАУКУ 2007 2008 Когнитивная наука

38392886a3b10c0505c2eac6f25898c3.ppt

  • Количество слайдов: 49

ВВЕДЕНИЕ В КОГНИТИВНУЮ НАУКУ 2007/2008 ВВЕДЕНИЕ В КОГНИТИВНУЮ НАУКУ 2007/2008

Когнитивная наука: от теории к практике Когнитивная наука: от теории к практике

Современная когнитивная наука: некоторые направления прикладных разработок • Системы искусственного интеллекта • Системы обработки Современная когнитивная наука: некоторые направления прикладных разработок • Системы искусственного интеллекта • Системы обработки естественного языка (NLP) • Кросскультурная коммуникация • Когнитивная эргономика и дизайн • …

Искусственный интеллект: мышление и речь (2)70 лет спустя Искусственный интеллект: мышление и речь (2)70 лет спустя

Первые шаги 1956 -- «Дартмутская четверка» : А. Ньюэлл и Г. Саймон -- лаборатория Первые шаги 1956 -- «Дартмутская четверка» : А. Ньюэлл и Г. Саймон -- лаборатория ИИ в Карнеги-Меллон М. Минский и Дж. Маккарти -- лаборатория ИИ в Массачусетском технологическом институте Дж. Маккарти -- лаборатория ИИ в Стэнфорде + лаборатория в Эдинбургском университете -Дональд Миши, основатель и редактор сборников «Машинный интеллект» С 1965 -- международные научные семинары «Машинный интеллект»

Развитие интеллекта Ассимиляция Аккомодация Развитие искусственного интеллекта «Ассимиляция» познавательных функций человека «Аккомодация» к особенностям Развитие интеллекта Ассимиляция Аккомодация Развитие искусственного интеллекта «Ассимиляция» познавательных функций человека «Аккомодация» к особенностям познания человека

Искусственный интеллект - решение задач /поиск (1956) - игровые программы (шахматы и т. д. Искусственный интеллект - решение задач /поиск (1956) - игровые программы (шахматы и т. д. ): Гарри Каспаров против Deep Blue - экспертные системы и системы поддержки принятия решения: инженерия знаний - системы распознавания образов, движения и т. д. - системы обработки текста и машинного перевода - обучаемые и обучающие системы - робототехника и автономные агенты (промышленные роботы) - проблема взаимодействия с пользователем на естественном языке: ~ справочные системы ~ поисковые системы ~ компьютерные игры ~ компьютерные… «психотерапевты»

Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950 -е) Постановка задачи: Уоррен Уивер (1894– 1978) Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950 -е) Постановка задачи: Уоррен Уивер (1894– 1978) 1947 (в переписке с Норбертом Винером): машинный перевод как криптография ( «дешифровка» ) 1949 -- меморандум «Перевод» (”Translation”) с обоснованием возможности машинного перевода: • проблема многозначности: необходимость анализа контекста

…и поэтому он, душа общества, которые возглавлял, всё новыми правилами и нормативами… …и поэтому он, душа общества, которые возглавлял, всё новыми правилами и нормативами…

…и поэтому он, душа общества, которые возглавлял, всё новыми правилами и норматив … …и поэтому он, душа общества, которые возглавлял, всё новыми правилами и норматив …

…и поэтому он, душа общества, которые возглавлял, всё новыми правилами и нормативами, не преминул …и поэтому он, душа общества, которые возглавлял, всё новыми правилами и нормативами, не преминул подвергнуть давлению и членов общества охраны животных…

Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950 -е) Постановка задачи: Уоррен Уивер (1894– 1978) Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950 -е) Постановка задачи: Уоррен Уивер (1894– 1978) 1947 (в переписке с Норбертом Винером): машинный перевод как криптография ( «дешифровка» ) 1949 -- меморандум «Перевод» (”Translation”) с обоснованием возможности машинного перевода: • проблема многозначности: необходимость анализа контекста • машинный перевод как логический вывод на основе посылок • применимость криптографии и теории информации • «лингвистические универсалии» (логические характеристики, общие для всех языков)

Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950 -е) Постановка задачи: Уоррен Уивер (1894– 1978) Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950 -е) Постановка задачи: Уоррен Уивер (1894– 1978) 1947 (в переписке с Норбертом Винером): машинный перевод как криптография ( «дешифровка» ) 1949 -- меморандум «Перевод» (”Translation”) с обоснованием возможности машинного перевода 1952 -- первая конференция по машинному переводу 1954 -- «Джорджтаунский эксперимент» : перевод с русского на английский (250 слов, 6 грамматических правил) 1967 -- «Черная книга машинного перевода» (доклад комитета по лингвистике Академии наук США о бесперспективности проекта) 1950 -е и далее -- интенсивное развитие в СССР

Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950 -е) Spirit is strong, but flesh is Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1950 -е) Spirit is strong, but flesh is weak. Vodka is good, but meat is rotten. Дух крепок, а плоть немощна. Водка отменная, но мясо протухло. Out of sight, out of mind? Invisible idiot! Проверка качества перевода: обратный перевод!

Обработка естественного языка: системы машинного перевода -- 2000+ Google Translator: статья про «Алису в Обработка естественного языка: системы машинного перевода -- 2000+ Google Translator: статья про «Алису в Стране Чудес» в Википедии (http: //en. wikipedia. org/wiki/Alice's_Adventures_in_Wonderland). … В нем рассказывается история девочки по имени Алиса, кто падает вниз кролик в отверстие в сфере фантазии населены гротескные цифры, как говорят игральные карты и anthropomorphic существа… … Он считается одним из наиболее характерных примеров этого жанра литературного бреда…

Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1970 -е и далее) Основные задачи: • «ознакомительный» Обработка естественного языка: системы машинного перевода (1970 -е и далее) Основные задачи: • «ознакомительный» (черновой) перевод • «окончательный» перевод: настройка на предметную область (условие -- однородность текстов: напр. , документооборот в организациях) Проблемы: • разрешение многозначности • алгоритмы синтеза (пофразно или текст в целом) • …

Обработка естественного языка: взаимодействие с пользователем • вопросно-ответные системы; • диалоговые системы решения задач Обработка естественного языка: взаимодействие с пользователем • вопросно-ответные системы; • диалоговые системы решения задач и принятия решений; • проблемно-ориентированные системы обработки связных текстов ( «интерпретаторы» ); • информационно-поисковые системы; • техническое оснащение: системы распознавания и синтеза речи.

Джозеф Вейценбаум и его «Элиза» (MIT, 1963 -1966) Поиск ключевых слов, анализ синтаксиса и… Джозеф Вейценбаум и его «Элиза» (MIT, 1963 -1966) Поиск ключевых слов, анализ синтаксиса и… заполнение «пауз» ! DEMO

Джозеф Вейценбаум и его «Элиза» (MIT, 1966) Проблема эмоциональной привязанности к компьютерному «психотерапевту» : Джозеф Вейценбаум и его «Элиза» (MIT, 1966) Проблема эмоциональной привязанности к компьютерному «психотерапевту» : случай секретаря Дж. Вейценбаума -назад к критерию Тьюринга? ! Проблема осмысленности высказываний компьютерного «психотерапевта» , или «Тихо сам с собою…» : Элиза и Перри http: //tools. ietf. org/html/rfc 439 Что может «понять» компьютер?

Джон Сирл (Беркли, 1980/1984): парадокс «китайской комнаты» «Иллюзия понимания» снаружи при полном непонимании внутри. Джон Сирл (Беркли, 1980/1984): парадокс «китайской комнаты» «Иллюзия понимания» снаружи при полном непонимании внутри.

Джон Сирл: «сильный» и «слабый» ИИ «Сильный ИИ» : машина может мыслить, т. е. Джон Сирл: «сильный» и «слабый» ИИ «Сильный ИИ» : машина может мыслить, т. е. обладать психикой и сознанием «Слабый ИИ» : машина может совершать разумные действия

Проблема обработки текстов на естественном языке: интерпретаторы текстов и вопросно-ответные системы Понятие схемы (сэр Проблема обработки текстов на естественном языке: интерпретаторы текстов и вопросно-ответные системы Понятие схемы (сэр Ф. Ч. Бартлетт, 1932): “активная структура прошлых реакций и прошлого опыта” Виды схем: - когнитивные карты; - прототипы и стереотипы; - сценарии.

Проблема обработки текстов на естественном языке: интерпретаторы текстов и вопросно-ответные системы Роджер Шенк: от Проблема обработки текстов на естественном языке: интерпретаторы текстов и вопросно-ответные системы Роджер Шенк: от схемсценариев к структурам концептуальной репрезентации (CRS).

Области применения структур концептуальной репрезентации (CRS) • Контекстуальный машинный перевод • Резюме текстов (научные Области применения структур концептуальной репрезентации (CRS) • Контекстуальный машинный перевод • Резюме текстов (научные работы, подготовка выпусков новостей, системы помощи в компьютере и т. д. ) • Понимание историй и ответы на вопросы по их содержанию (выводы) • Создание историй (адаптивные компьютерные игры) Пример 1. ATRANS: отношения передачи/обладания (Йельский университет). Пример 2. SAM, или «Механизм применения сценариев» (Ричард Каллингфорд и др. , 1975).

Когнитивная наука и рукотворный мир: «психопатология обыденных вещей» - Usability (эргономика и когнитивный дизайн) Когнитивная наука и рукотворный мир: «психопатология обыденных вещей» - Usability (эргономика и когнитивный дизайн) -- Дональд Норман Исследования: • понимание инструкций; • понимание работы системы; • запись движений глаз (информационный дизайн, реклама); • регистрация времени выполнения задачи (поиск необходимой информации и т. п. ); • выполнение задачи за ограниченное время… Статьи по когнитивному дизайну http: //www. uie. com/articles/ Предметы из «Каталога невозможных объектов» Жака Карельмана

Когнитивная наука и рукотворный мир: «психопатология обыденных вещей» Некоторые принципы дизайна (Д. Норман): • Когнитивная наука и рукотворный мир: «психопатология обыденных вещей» Некоторые принципы дизайна (Д. Норман): • наглядность • взаимно-однозначное соответствие между целями и способами их достижения • умопостижимость (концептуальная/ментальная модель -- понимание возможных результатов своих действий) • обратная связь (возможность получения наглядных сведений о том, что в данный момент происходит в системе)

Когнитивная наука и рукотворный мир: «психопатология обыденных вещей» Оставить место для ошибок: - незавершенные Когнитивная наука и рукотворный мир: «психопатология обыденных вещей» Оставить место для ошибок: - незавершенные действия - ошибки по рассеянности: - верные действия - неверные объекты - неверные действия - верные объекты • Понять, что произошло • Исправить ошибку

Когнитивная наука и рукотворный мир: дизайн человеко-машинных систем Пример исследовательского метода в веб-дизайне: оценка Когнитивная наука и рукотворный мир: дизайн человеко-машинных систем Пример исследовательского метода в веб-дизайне: оценка входной страницы Интернет-сайта 1. Инструкция испытуемому: найти необходимую информацию (напр. , «Представьте, что Вы хотите подать стихи в журнал…» или «Представьте, что Вы хотите оформить подписку на журнал…» ) 2. Предъявление входной страницы на 5 с 3. Фиксация всей извлеченной информации и вопросы о доступности информации, в доступности которой наиболее заинтересованы создатели сайта DEMO

Когнитивная наука и рукотворный мир Дизайн в динамических системах: возможности и ограничения человеческого познания Когнитивная наука и рукотворный мир Дизайн в динамических системах: возможности и ограничения человеческого познания Р. Рензинк (2004): системы навигации Пределы устойчивости зрительного поиска при изменении масштаба и угла наклона «карты» T T T T T L T T T

Когнитивная наука и рукотворный мир Поворот (изменение угла наклона) 60° 20° 7° Когнитивная наука и рукотворный мир Поворот (изменение угла наклона) 60° 20° 7°

Когнитивная наука и рукотворный мир Изменение масштаба 4: 1 4: 2 4: 3 Когнитивная наука и рукотворный мир Изменение масштаба 4: 1 4: 2 4: 3

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность - Usability (эргономика и когнитивный дизайн), взаимодействие человека Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность - Usability (эргономика и когнитивный дизайн), взаимодействие человека с компьютером (HCI); - Embedded cognition ( «ситуативное познание» ~ экологический подход к познанию) Дедукция ПЕРВЫЕ ШАГИ Задача Уэйзона: А К 4 20 -30% 7 Принятие решения Модификация Легренци: если письмо запечатано, на нем должна быть марка стоимостью 50 центов 90%

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность - Usability (эргономика и когнитивный дизайн), взаимодействие человека Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность - Usability (эргономика и когнитивный дизайн), взаимодействие человека с компьютером (HCI); - Embedded cognition ( «ситуативное познание» ~ экологический подход к познанию) - Embodied cognition ( «воплощенное познание» : познание в реальной жизни «телесного материального субъекта» -- от «абстрактных репрезентаций» к восприятию и действию) Прайминг в действии Поиск предмета в комнате

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Иэн Гилкрист и др. , 2001: возрастание роли Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Иэн Гилкрист и др. , 2001: возрастание роли памяти (значительно меньше перепроверок) Поиск предмета в комнате

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Джон Касиоппо и др. , 1993: предъявление незнакомых Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Джон Касиоппо и др. , 1993: предъявление незнакомых иероглифов при сгибании руки ( «притягивании» ) и разгибании руки ( «отталкивании» ) Последующее ранжирование по степени предпочтения: иероглифы, которые воспринимались в момент «притягивания» , получили значительно более высокий рейтинг, чем иероглифы, которые воспринимались в момент «отталкивания» (для знакомых стимулов -- слов -- подобного эффекта не было) Аналогичные результаты (Strack et al. , 1988): просмотр мультфильма с расслабленными мышцами лица и с карандашом в зубах (более смешной!)

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Проблема «воплощенного познания» в философии и теории метафоры: Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Проблема «воплощенного познания» в философии и теории метафоры: Джордж Лакофф, Марк Джонсон (Metaphors we live by, 1980, на русском языке -- 2004; Philosophy in the Flesh, 1999) Постигая мир и оперируя абстрактными понятиями, человек пользуется метафорами, соотносящими эти понятия с его собственным телом (пространственными характеристиками, перемещениями и т. п. )

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Сотни линий в одном волоске Трудно назвать отрасль, Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Сотни линий в одном волоске Трудно назвать отрасль, в которой не использовались бы всевозможные провода и кабели. Но наука неуклонно движется вперед, и пропускные возможности привычных нам жил из меди и алюминия стали слишком малы. К тому же уже с середины 60 -х годов мировая промышленность вплотную подошла к проблеме исчерпаемости природных ресурсов. К примеру, на изготовление кабельной продукции расходуется половина всех запасов меди. Исследователи разных стран обратились к разработке теории оптико-волоконной связи, увидев в ней новый шаг в развитии информационных технологий. Активно занялась ею и отечественная наука. […] Так что в ближайшее время предприятие имеет все шансы выйти на рынок с законченными оптико-волоконными линиями. Газета «Северный рабочий» от 6 февраля 2003 г.

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность - Usability (эргономика и когнитивный дизайн), взаимодействие человека Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность - Usability (эргономика и когнитивный дизайн), взаимодействие человека с компьютером (HCI); - Embedded cognition ( «ситуативное познание» ~ экологический подход к познанию) - Embodied cognition ( «воплощенное познание» : познание в реальной жизни «телесного материального субъекта» -- от «абстрактных репрезентаций» к восприятию и действию) - Distributed cognition: назад к Л. С. Выготскому -- «Совместное внимание» проблема разделенности высших психических функций.

Социальная нейронаука: мозговые механизмы межличностного познания Б. М. Величковский и др. (Дрезденский технический университет) Социальная нейронаука: мозговые механизмы межличностного познания Б. М. Величковский и др. (Дрезденский технический университет) Мозговые механизмы обработки взгляда виртуального собеседника, направленного на данного человека и на «третье лицо» : Направление взгляда: на испытуемого х на кого-то еще Выражение лица: социальное (стремление к контакту) х произвольное Schilbach et al. , 2005

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Майкл Коул (Калифорнийский университет Сан-Диего, Лахойя) «Культура и Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Майкл Коул (Калифорнийский университет Сан-Диего, Лахойя) «Культура и когнитивная наука» (2003): - когнитивная антропология - коммуникация (теория связи)

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Нейробиология культурных и профессиональных различий ( «культурная биология» Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Нейробиология культурных и профессиональных различий ( «культурная биология» ): • Япония: соробан и счет в уме (Hanakawa et al. , 2003; ср. : Hatta, Ikeda, 1988) См. : http: //novoivan. narod. ru/soroban. htm

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Нейробиология культурных и профессиональных различий ( «культурная биология» Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Нейробиология культурных и профессиональных различий ( «культурная биология» ): • Япония: соробан и счет в уме (Hanakawa et al. , 2003; ср. : Hatta, Ikeda, 1988) • Португалия: сельская неграмотность и обработка вербальной информации (Castro-Caldes, 2000)

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Нейробиология культурных и профессиональных различий ( «культурная биология» Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Нейробиология культурных и профессиональных различий ( «культурная биология» ): • Япония: соробан и счет в уме (Hanakawa et al. , 2003; ср. : Hatta, Ikeda, 1988) • Португалия: сельская неграмотность и обработка вербальной информации (Castro. Caldes, 2000) • Канада: сортировка почты и «выскакивание» в зрительном поиске (Polk & Farah, 1998)

Ищем букву Б и цифру 6 НДЛОПЗРХА ЮФКШВБТЕИ ЧМКТЖЕЭКЛ 178938905 923495763 712785904 958390510 304 Ищем букву Б и цифру 6 НДЛОПЗРХА ЮФКШВБТЕИ ЧМКТЖЕЭКЛ 178938905 923495763 712785904 958390510 304 Б 75352 829134507 ХСНКТВКРЙ ЧИВЛКЛВАЕ УЕ 6 ПРТВНК

Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Нейробиология культурных и профессиональных различий ( «культурная биология» Когнитивная наука: «размыкание» в окружающую действительность Нейробиология культурных и профессиональных различий ( «культурная биология» ): • Япония: соробан и счет в уме (Hanakawa et al. , 2003; ср. : Hatta, Ikeda, 1988) • Португалия: сельская неграмотность и обработка вербальной информации (Castro. Caldes, 2000) • Канада: сортировка почты и «выскакивание» в зрительном поиске (Polk & Farah, 1998) • Великобритания: лондонские таксисты и обработка пространственной информации

Горизонты когнитивной науки - Когнитивная экономика (Д. Канеман, А. Тверский) и нейроэкономика (Джеймс Хекман Горизонты когнитивной науки - Когнитивная экономика (Д. Канеман, А. Тверский) и нейроэкономика (Джеймс Хекман и др. ) - Нейроэстетика (В. С. Рамачандран и др. ) - Когнитивная поэтика (Р. Цур) / когнитивная стилистика - Когнитивная география (спецкурс в университете Баффало: http: //www. geog. buffalo. edu/~dmark/GEO 592 S 04. html) Когнитивная … астрономия … ботаника … история … политология … геология

В КАЧЕСТВЕ ЭПИЛОГА… В КАЧЕСТВЕ ЭПИЛОГА…

Миннесотский проект: 100 самых влиятельных работ по когнитивной науке в XX веке 5. Дэвид Миннесотский проект: 100 самых влиятельных работ по когнитивной науке в XX веке 5. Дэвид Румельхарт, Джеймс Макклелланд «Параллельно-распределенная обработка: исследование микроструктуры познания» (1986) 3. Алан Тьюринг «Вычислительная техника и интеллект» (1957) 6. Алан Ньюэлл, Герберт Саймон «Решение задач человеком» (1972) 4. Дональд Хэбб «Организация поведения: нейропсихологический анализ» (1949) 2. Дэвид Марр «Зрительное восприятие: вычислительное исследование 1. Ноэм Хомский отображения и обработки зрительной «Синтаксические структуры» (1957) информации у человека» (1982)

Миннесотский проект: 100 самых влиятельных работ по когнитивной науке в XX веке 56. А. Миннесотский проект: 100 самых влиятельных работ по когнитивной науке в XX веке 56. А. Р. Лурия «Введение в нейропсихологию» (англ. 1973) . . . 9. Джордж Миллер «Магическое число 7+2: о некоторых ограничениях нашей способности обрабатывать информацию» (1956) 7. Джерри Фодор «Модульность познания» (1983) . . . 28. Л. С. Выготский «Мышление и речь» (англ. 1964) . . . 10. Дональд Бродбент «Восприятие и коммуникация» (1958) 8. Фредерик Чарльз Бартлетт «Припоминание: исследование в области экспериментальной и социальной психологии» (1932)