Inleiding tot de cognitiewetenschap – Samenvatting Tentamen 1
Cognitive Science: An Introduction to the Study of Mind – Friedenberg &
Silverman
Hoofdstuk 1 – Introduction
A brave new world
Er zijn nog steeds veel onbeantwoorde vragen of de menselijke mind. Het feit dat de mind
niet iets is wat we makkelijk kunnen observeren, meten of manipuleren zorgt ervoor dat het
zo moeilijk te bestuderen is. De mind is de meest complexe entiteit in het universum. De
afgelopen decennia worden gekenmerkt door de introductie van nieuwe technologieën en
methodes voor het bestuderen van de mind. Deze periode van snelle ontdekkingen is
samengevallen met een toename in het aantal van verschillende disciplines die de mind
bestuderen. Er is sindsdien een gecoördineerde inspanning onder de beoefenaars van deze
disciplines. Deze interdisciplinaire bendering staat bekend als cognitieve wetenschap.
Hierbij ligt de volledige aandacht op de ontdekking van onze fascinerende mentale wereld,
oftewel ‘innerlijke ruimte’.
What is cognitive science?
Cognitieve wetenschap kan kort gezegd worden beschreven als de wetenschappelijke
interdisciplinaire bestudering van de mind. De primaire methodologie is de
wetenschappelijke methode. Een belangrijk kenmerk van cognitieve wetenschap is dat het
een interdisciplinaire benadering is. Het resulteert van de inspanningen van onderzoekers uit
een breed gebied aan onderzoeksvelden, waaronder:
Filosofie
Psychologie
Linguïstiek
Kunstmatige intelligentie
Robotica
Neurowetenschap
De term cognitieve wetenschap verwijst niet naar de som van al deze disciplines, maar naar
hun kruising of convergerende werk aan specifieke problemen. Cognitieve wetenschap is
een collaboratieve inspanning van wetenschappers die werken in verschillende velden, en
wat bij elkaar wordt gehouden door het onderwerp van de mind.
Om te begrijpen waar cognitieve wetenschap over gaat moeten we begrijpen wat het
theoretische perspectief op de mind is. Dit perspectief centreert zich rondom het idee van
computatie, wat ook informatieverwerking genoemd kan worden. Cognitieve
wetenschappers zien de mind als een informatieverwerker. Informatieverwerkers moeten
zowel informatie representeren als transformeren. Een mind moet volgens dit perspectief
een vorm van mentale representatie incorporeren en processen die daarop reageren en die
informatie manipuleren. Cognitieve wetenschap is beïnvloed door de opkomst van de
computer. Net zoals bij computers bestaat het informatieverwerkingsproces van de mind,
heel abstract gezien, uit drie stappen:
1. Input
2. Verwerking
3. Output
Representation
Representatie is fundamenteel voor cognitieve wetenschap. Een representatie is iets wat
staat voor iets anders. Er zijn vier categorieën van representatie:
1. Concepten staat voor een enkele entiteit of groep aan entiteiten, zoals woorden
2. Proposities statements over de wereld en kunnen geïllustreerd worden met zinnen
1
, 3. Regels kunnen de relaties tussen proposities specificeren
4. Analogieën helpen ons bij het maken van vergelijkingen tussen twee
gelijkwaardige situaties
Er zijn vier cruciale aspecten van alle representaties:
1. Representatiedrager realiseert een representatie
2. Inhoud een representatie moet inhoud hebben, het moet staan voor één of
meerdere objecten
3. Referenten het ding/de dingen in de externe wereld waar een representatie voor
staat
o Representaties moeten gegrond zijn er moet enige manier zijn waarop de
representatie en de referent gerelateerd zijn
4. Interpretator een representatie moet te interpreteren zijn voor een interpretator, die
of de representatiedrager is of iemand anders
Het feit dat een representatie voor iets anders staat betekent dat het symbolisch is. Een
symbool is een surrogaat die refereert naar de referent, bijvoorbeeld $ is een symbool dat
staat voor geld. In het geval van mentale representatie stellen we dat er een soort
symbolische entiteit in onze geest is die staat voor echt geld. Mentale representaties kunnen
voor veel verschillende typen aan dingen zijn, en zijn niet beperkt tot simpele conceptuele
ideeën zoals geld. Onderzoek suggereert dat er complexere mentale representaties zijn die
staan voor regels. Er wordt gesteld dat menselijke mentale representaties semantisch zijn,
wat inhoudt dat ze betekenis hebben. Intentionaliteit is één van de perspectieven op de
manier waarop representaties betekenis verkrijgen en stelt dat de betekenis van
representaties afstamt van de relatie tussen de representatie en waar het over gaat. Mentale
toestanden en gebeurtenissen zijn intentioneel, ze verwijzen naar een daadwerkelijk ding in
de wereld. Een intentionele representatie moet worden veroorzaakt door de referent of
hieraan gerelateerde dingen. Daarna moet activatie van een representatie gedrag of
handelingen veroorzaken die op enige manier gerelateerd zijn aan de referent. Deze relatie
tussen input en output staat bekend als een gepaste causale relatie. Symbolen kunnen
worden verzameld in wat we fysieke symboolsystemen noemen, oftewel formele systemen.
In een formeel systeem worden symbolen gecombineerd tot uitdrukkingen. Deze
uitdrukkingen kunnen aan de hand van processen gemanipuleerd worden. Het resultaat van
een proces kan een nieuwe uitdrukking zijn. Volgens de fysieke symbool systeem
hypothese (PSSH) kan een formeel systeem intelligentie toestaan. Aangezien mensen
representationele en computationele capaciteit hebben waardoor we dingen kunnen
gebruiken die voor dingen staan, lijken we intelligent te zijn. Dit geldt ook voor computers. Er
zijn echter een aantal kritieken geuit tegen de PSSH. Er is bijvoorbeeld beargumenteerd dat
symboolcomputers geen betekenis of semantische kwaliteit hebben. Om betekenisvol te zijn
moeten symbolen op een manier verbonden zijn met de omgeving, wat symbolen ‘grondt’ en
hen doordringt met semantische kwaliteit. Machines zijn echter niet belichaamd, en kunnen
dus geen betekenis verkrijgen. Dit probleem staat bekend als het symbool
grondingprobleem, en is in feite en heruitdrukking van het concept van intentionaliteit. Een
tegenargument hiervoor is dat computersystemen de mogelijkheid hebben om te aanduiden.
Een uitdrukking kan een object aanduiden als het dat object zelf kan beïnvloeden of zich op
manieren kan gedragen die afhangen van het object. Robots kunnen volgens dit wel
intelligent zijn.
De geschiedenis aan onderzoek naar cognitie suggereert dat er talrijke vormen van mentale
representaties zijn:
1. Concepten een idee dat dingen representeert die we samen gegroepeerd hebben
o Bijv.: het concept “stoel” verwijst niet naar een specifieke stoel, maar is
algemener dan dat
o Zijn wellicht de meest basisvormen van mentale representaties
o Hoeven niet per se te verwijzen naar concrete items maar kunnen ook voor
abstracte ideeën staan
o Kunnen aan elkaar gerelateerd zijn op complexe manieren
2
, Hiërarchisch model van conceptrepresentatie
2. Proposities een statement of bewering die gewoonlijk wordt gesteld in de vorm
van een simpele zin
o Een essentieel eigenschap van een propositie is dat er kan worden bewezen
dat het waar/niet waar is
o De regels van formele logica kunnen toegepast worden op proposities om de
validiteit van die proposities te bepalen
Een voorbeeld van een logische inferentie is een syllogisme, wat uit
drie proposities bestaat
1. Een premisse, bijv.: “alle mannen houden van voetbal”
2. Nog een premisse, bijv.: “John is een man”
3. Een conclusie, bijv.: “John houdt van voetbal”
De conclusie kan fout zijn als één van de twee
premissen fout is
De regels van logica kunnen gezien worden computationele processen
die je toe kan passen op proposities om validiteit te bepalen
Ze kunnen echter ook beschouwd worden als een
onderscheiden type aan representaties
o Proposities zijn geavanceerdere representaties dan concepten want ze
drukken (complexe) relaties tussen concepten uit
3. Regels voeren operaties op proposities uit, een productieregel is een conditionele
statement van de vorm “als x, dan y” waarin x en y proposities zijn
o Het ‘als’ gedeelte van de regel wordt de conditie genoemd, het ‘dan’ gedeelte
wordt de actie genoemd
o Als de propositie die is opgenomen in de conditie waar is, dan moet de actie
die gespecifieerd wordt door de tweede propositie uitgevoerd worden volgens
de regel
o Wanneer er een ‘en’ twee proposities aan elkaar koppelt, moeten ze beide
waar zijn voordat de actie kan voorkomen
o Regels veroorzaken vragen over wat kennis daadwerkelijk is
Declaratieve kennis wordt gebruikt om feiten te representeren en
wordt gedemonstreerd door verbale communicatie
Procedurele kennis representeert vaardigheden, vertelt ons hoe we
iets moeten doen en wordt gedemonstreerd door acties
Regels zijn een manier om procedurele kennis te
representeren
o Het is belangrijk dat informatieverwerkingssystemen een manier hebben om
acties te representeren als ze een organisme/machine willen helpen bij het
uitvoeren van acties
4. Analogieën analoog denken betreft het toepassen van iemands vertrouwdheid
met een oude situatie op een nieuwe situatie
o Kan ook geclassificeerd worden als een vorm van redenering
o Betreft het toepassen van kennis die je al bezit om nieuwe dingen te bereiken
Computation
Representaties op zichzelf zijn van weinig nut. In het cognitief wetenschappelijke perspectief
voert de mind computaties op representaties uit. Hiervoor is het belangrijk om te begrijpen
hoe en waarom deze mentale mechanismen opereren. Mentale operaties vallen in brede
categorieën die gedefinieerd kunnen worden aan de hand van het type operatie dat wordt
uitgevoerd of het type informatie waarop gehandeld wordt. Voorbeelden van dit soort
operaties zijn: sensatie, perceptie, aandacht, geheugen, taal, wiskundige redenering,
logische redenering, keuzemaking en probleemoplossing. Veel van deze categorieën
bevatten identieke of gelijksoortige sub-processen.
3
, Elk bepaald informatieproces kan worden beschreven op verschillende niveaus. Volgens de
tri-niveau hypothese kunnen mentale of kunstmatige informatieverwerkingsgebeurtenissen
geëvalueerd worden op tenminste drie niveaus:
1. Computationeel niveau op dit niveau is iemand bezig met twee taken:
o Een duidelijke specificatie van wat het probleem is ontwikkelen beschrijven
van het probleem op een precieze manier zodat het probleem bestudeerd
kan worden door formele methoden te gebruiken
o Afvragen waarom het proces er is betreft het doel of de reden voor het
proces
Inherent in deze analyse is adaptiviteit, oftewel het idee dat menselijke
mentale processen worden geleerd of zijn geëvolueerd om het
menselijk mechanisme toe te staan om problemen op te lossen
o Dit is het hoogste/abstractste niveau
2. Algoritmisch niveau de manier waarop een informatieproces wordt uitgevoerd
onderzoeken, bestuderen welke informatieverwerkingsstappen er worden genomen
om het probleem op te lossen
o Wordt ook wel eens het programmeringsniveau genoemd
o Om dit te doen heb je een algoritme nodig, oftewel een formele procedure of
systeem dat handelt op informationele representaties
o Het is belangrijk om te erkennen dat algoritmes onafhankelijk van de
betekenis van representaties uitgevoerd kunnen worden
Algoritmes kunnen handelen op de vorm, niet de betekenis, van de
symbolen die ze transformeren
o Algoritmes zijn formeel en goed gedefinieerd, maar wel minder abstract dan
het computationele niveau
3. Implementatieniveau afvragen waar de informatieverwerker uit bestaat, wat voor
type fysieke of materiële veranderingen er ten grondslag liggen aan de verwerking
van informatie
o Het meest specifieke en concrete niveau
o Wordt ook wel naar verwezen als het hardware niveau
Het algoritmisch niveau mag niet worden verwaarloosd omdat het ons vertelt hoe een
bepaald systeem een computatie uitvoert. Niet alle computationele systemen lossen
problemen op dezelfde manier op. Het algoritmisch niveau geeft ons inzicht in hoe systemen
mogelijk oplossingen berekenen voor andere nieuwe problemen die we niet begrijpen.
De onderverdeling van de analyse van informatieverwerking in deze drie niveaus is
bekritiseerd op fundamenteel te simplistisch te zijn, aangezien elk niveau kan worden
onderverdeeld in sub-niveaus.
Een computer is een formele symbool manipulator. Een systeem is formeel wanneer het
syntactisch is of op regels werkt. Syntax wordt gebruikt om te verwijzen naar een set aan
regels die een symboolsysteem regeren. Formele systemen specificeren welke type
veranderingen er gemaakt kunnen worden aan symbolen. Ze opereren op representaties
onafhankelijk van de inhoud van die representaties. Een proces kan dus worden toegepast
op een symbool ongeacht de betekenis of semantische inhoud. De connectionistische of
netwerk benadering naar computatie verschilt van de klassieke formele systemen
benadering van cognitieve wetenschap op een aantal manieren:
In het klassieke perspectief wordt kennis lokaal/in de vorm van symbolen
gerepresenteerd, terwijl het in het connectionistische perspectief wordt
gerepresenteerd als een patroon van activatie/gewichten die zijn gedistribueerd door
een netwerk en is dus globaler dan een enkel symbool
In het klassieke perspectief vindt verwerking plaats in discrete seriële fases, terwijl
het in het connectionistische perspectief parallel plaatsvindt door de gelijktijdige
activatie van veel knooppunten of elementen in het netwerk
In sommige versies van de symbolische en connectionistische benaderingen blijven
representaties voor altijd vast en veranderen ze niet nadat ze zijn vastgelegd. Een
4
