Lenka Lhotská katedra kybernetiky lhotska@fel.cvut.cz Kognitivní věda Lenka Lhotská katedra kybernetiky lhotska@fel.cvut.cz

Kognitivní věda výzkum inteligence a inteligentních systémů zejména ve vztahu k inteligentnímu chování jako výpočetnímu procesu dosud - různé definice inteligence, ale z pohledu kognitivní vědy neuspokojivé

Definice inteligence Říkáme, že lidé se chovají inteligentně, pokud vybírají takové akce, které jsou relevantní pro dosažení jejich cílů, když odpovídají koherentně a vhodně na otázky, které jim jsou předkládány, když řeší problémy menší či větší složitosti nebo když tvoří či navrhují něco užitečného nebo krásného nebo nového.

Inteligence porovnání jedinců na stupnici inteligence vytvoření souboru testů prezentujících rozmanité úkoly z oblasti řešení úloh nebo správného použití jazyka testy inteligence nezávislé na odborných znalostech založené na takových znalostech, o kterých se předpokládá, že je má většina jedinců v dané populaci (obecná slovní zásoba, aritmetika, atd.)

Inteligence lidská umělá Programy označujeme za inteligentní, jestliže vykazují chování, které by bylo považováno za inteligentní, kdyby ho vykazovali lidé. Inteligence je posuzována podle schopnosti vykonávat intelektuální úkoly, nezávisle na povaze fyzického systému, který tuto schopnost má.

Kognitivní věda - přístupy konstrukce abstraktní teorie inteligentních procesů, bez vazby na specifické fyzikální či biologické implementace studium lidské (nebo zvířecí) inteligence - hledání abstraktní teorie inteligentních procesů na základě chování inteligentních organismů studium počítačové inteligence - snaha poznat výpočetní principy, které tvoří základ organizace a chování inteligentních programů

Příklady formální logika teorie maximalizace očekávané užitečnosti (zisku) experimentální psychologie umělá inteligence

Disciplíny, přispívající k formování kognitivní vědy experimentální a kognitivní psychologie umělá inteligence lingvistika filosofie (zejména logika a epistemologie) neurovědy některé další - antropologie, ekonomika, sociální psychologie

Psychologie od počátku spojena s pojmem inteligence Binetův-Simonův test inteligence (test IQ) - přelom 19. a 20. st. dominance behaviorismu - 1. pol. 20. st. menší zájem o procesy uvnitř organismu výzkum mozku znalosti o lokalizaci funkcí v mozku relativně málo poznatků o kognitivních procesech

Psychologie experimentální psychologie pozornost věnována relativně jednoduchým kognitivním procesům důraz kladen na senzorické a motorické procesy verbální učení zpaměti sledovací úkoly vyžadující koordinaci ruka - oko paměťové úkoly zahrnující relativně krátkodobé zapamatování získávání jednoduchých konceptů

Psychologie Gestalt psychologie vývoj teorií lidských kognitivních procesů zejména pro složité kognitivní akce jako tvorba konceptů a řešení úloh

Psychologie různé specializace psychometrie - míry inteligence a komponent inteligence neuropsychologie - znalsot biologických struktur, které podporují myšlení experimentální psychologie - informace o rychlosti a omezeních jednoduchých senzorických, perceptuálních, motorických a paměťových procesech Gestalt psychologie - hypotézy o procesech, které se objevují při složitém myšlení

Psychologie posun v 50. a 60. letech 20. st. tzv. informační revoluce (information-processing revolution) myšlení = manipulace se symboly počítačová simulace - způsob vytváření teorií myšlení nová specializace - psycholingvistika komunikační spoj mezi psychologií a lingvistikou

Experimentální psychologie přijetí pohledu zpracování informací rozdělení výzkumu počítačová simulace - stüdium vyšších mentálních funkcí - tvorba konceptů, řešení úloh, použití jazyka ostatní - studium jednodušších, tradičnějších úloh - paměť, vnímání

Umělá inteligence formulování základních konceptů - 1956 program Logic Theorist (Newell, Simon 1956) General Problem Solver Turingův test

Vzájemné ovlivňování UI a KV KV  UI použití asociativních struktur v LISPu použití analýzy prostředků a cílů pro inferenci UI  KV LISP - umožňuje modelování složitých asociativních struktur (schémat, scénářů, rámců)  simulace důležitých vlastností lidské sémantické paměti produkční systémy - sofistikovaná interpretace klasických vztahů podnět - odpověď a procesů podnět - rozpoznání význam pro robotiku, psychologii rozpoznání obrazů a řeči

Lingvistika studium jazyka - dlouhá a složitá historie výpočetní lingvistika využití počítačů pro zpracování jazyka (např. pro algoritmy větného rozboru nebo překladu) vazba na umělou inteligenci psycholingvistika psychologické studium jazyka

Filosofie logika - formalizace do matematického popisu - poč. 20. st. ukázala, jak se lze na inferenční procesy dívat jako na symbolické manipulace vývoj modálních a nemonotónních logik ekonomika a statistika vývoj formálních teorií - maximalizace užitečnosti, Bayesovská inference

Neurovědy procesy myšlení - elektrochemické procesy v mozku + informační procesy neurofyziologie - hypotézy o vhodných architekturách pro strojovou inteligenci  konekcionismus

Další obory antropologie - vazba na lingvistiku kognitivní sociální psychologie interpersonální percepce vnímání sebe sama ekonomika a statistická rozhodovací teorie relevantní pro charakterizování abstraktní inteligence

Architektura inteligentních systémů architektura - základní specifikace návrhu systému pro zpracování informací komponenty fyzikální struktury, ale abstraktní reprezentace např. architektura pro modelování lidského mozku neurony = binární on/off prvky vyšší úroveň abstrakce - jednotky: dlouhodobá paměť, krátkodobá paměť, senzorické orgány, atd.

Úrovně abstrakce specifikace architektura na různých úrovních př. digitální počítače von Neumannova architektura adresovatelná paměť - program, data CPU - zpracování symbolických struktur, větvení input/output  nic nevypovídá o fyzické realizaci

Další úroveň abstrakce definice specifického jazyka např. Lisp - architektura systému pro zpracování seznamů paměť organizována do asociativních struktur, seznamů a seznamů vlastností základní operátory - vytvoření, zrušení seznamu, nalezení položky na seznamu nebo seznamu vlastností, vložení položky na seznam, atd. prvky na seznamech - symboly, mohou indexovat jiné symboly nebo seznamy symbolů

Modely lidského nervového systému definované na 2 různých úrovních konekcionistická symbolická

Konekcionistické systémy elementy velmi zjednodušené a schematické neurony propojené do sítě operátory modifikují síť, resp. modifikují váhu spojení mezi elementy

Symbolické systémy elementy symboly v jedné nebo více pamětech předpoklad - symboly uložené v asociativních strukturách (např. jako v Lispu, nebo sémantické paměti) architektura symbolické sítě - popis systému na vyšší abstraktnější úrovni než konekcionistická architektura