Плахов А. - Познание когнитивной психологии за неделю
Цель обзора Подозреваю, название обзора приоткрывает завесу тайны над его происхождением. Соответственно, он не будет выгодно отличаться глубиной анализа или наличием новыми блестящих идей в сфере когнитивной психологии.
Обзор написан для того, чтобы осветить достаточно простые вопросы:
- что это за наука
- какую пользу ее достижения могли бы принести разработчикам ИИ
- какие цели она перед собой ставит
- какими методами пользуется
- чего, в общих чертах, добилась
- что по этому поводу полезно почитать.
На всякий случай скажу сразу: по-моему, изучение когнитивной психологии очень полезно и интересно. Тем, кто собирается понимать, как моделировать человеческое мышление, полезно в особенности. Тем, кто по долгу службы занимается педагогической деятельностью или тестирует уровень интеллекта (например, занимается приемом на работу в IT-индустрии), тоже, мягко говоря, не помешает.
Цели и краткая история когнитивной психологии Когнитивная психология - раздел психологии, изучающий устройство базовых процессов познания. Любой когнитивный процесс рассматривается в терминах обработки информации. Основная цель когнитивной психологии - раскладывать сложные процессы (принятие решений, запоминание, восприятие изображений) на более простые этапы. Кроме того, эта наука исследует, какие факторы улучшают запоминание, усиливают внимание и ускоряют принятие решений, а какие мешают. Когнитивная психология старается досконально изучить устройство каждого механизма мышления, опускаясь с верхнего уровня абстракции вплоть до уровня межнейронных взаимодействий. Интересно, что в ней принято иллюстрировать теории нейросетевыми моделями и компьютерными программами. Это, по мнению психологов, доказывает принципиальную возможность таких механизмов обработки информации, о которых идет речь в той или иной теории. Думаю, разработчиков ИИ прежде всего должна интересовать первая группа задач - что-то вроде reverse engineering базовых процессов мышления. Другая группа - практические методики улучшения памяти, внимания и оценки компетентности, которым посвящено значительное количество исследований, скорее нужны военным. Собственно, как я понял, когнитивная психология своим расцветом в немалой степени обязана деньгам военных, выделявшимся на эти исследования после Второй Мировой. Кстати, недавно на форуме промелькнула информация о том, что агенство DARPA опять занялось разработкой усилителя интеллекта... До появления когнитивной психологии в ее современном виде (пятидесятые - семидесятые годы ХХ века), психологи уже пытались заниматься проблемами познания. Примерно 125 лет назад стали происходить первые попытки изучать мышление не только философскими, но и научными методами. Немецкая школа изучала сознание при помощи интроспекции (подробного описания испытуемыми содержания своего сознания). Американская школа (бихейвористы), наоборот, отрицала исследование всяких феноменов сознания, отличных от непосредственной деятельности. В погоне за объективностью бихейвористы отрицали научную значимость таких, по их мнению, субъективных понятий, как ощущение, образ, желание, мышление и т.п. Интроспективный метод в итоге умер, не сумев разрешить споры о существовании и содержании невербального мышления. Бихейворизм пал, когда стало окончательно ясно, что житейским понятиям внимания, восприятия, пространственного воображения соответствуют объективные процессы, и эти процессы поддаются изучению. Методы и эксперименты когнитивной психологии Чаще всего предполагается, что рассматриваемый процесс состоит из нескольких последовательных этапов обработки (перекодирования) информации. Все промежуточные этапы скрыты от нас (даже их количество). При этом вид информации хорошо известен лишь на одном из крайних этапов процесса (на входе или на выходе). Некоторые предположения о том, как информация кодируется на других этапах, могут быть получены при наблюдении за больными с различными поражениями мозга. Для экспериментов, которые по этическим соображениям нельзя проводить на людях, используются высшие животные (в том числе приматы). Кроме этого, в когнитивной нейронауке для отображения электрохимических процессов используются используется электроэнцефалография (ЭЭГ), позитронная эмиссионная томография (ПЭТ), функциональное отображение магнитного резонанса (ФОМР). Они помогают установить, какие участки мозга активны в настоящий момент, и каковы количественные характеристики этой активности. Этапы обработки информации чаще всего предполагаются строго последовательными. Психологи отдают себе отчет в том, что обработка может вестись и параллельно, и проводят довольно много экспериментов именно для того, чтобы удостовериться, что это предположение верно в каждом конкретном случае. Впрочем, внутри каждого из этих этапов обработка ведется существенно параллельно огромным количеством нейронов. Еще один распространенный метод когнитивной психологии - эксперименты, в которых измеряется скорость выполнения разных простых задач. При этом выборочно меняются факторы, предположительно влияющие только на один из этапов обработки информации, и на основании полученных зависимостей делаются выводы: действительно ли эти этапы присутствуют, и какое значение для когнитивного процесса имеют. Часто такие выводы недостаточно обоснованы, на мой взгляд технаря, подобные эксперименты скорее могут усилить или ослабить гипотезу, нежели доказать или опровергнуть ее. Тем не менее, статистические методики используются корректно, результаты объективны (не зависят от личности экспериментатора и его предпочтений, чем часто грешит экспериментальная психология) и в сочетании с измерительными методами вроде ФОМР дают очень содержательную информацию. На мой взгляд, когнитивная психология гораздо ближе к естественным наукам, чем к гуманитарным, особенно если сравнивать ее, скажем, с психоанализом, в котором ничего не получается считать объективным знанием... Достижения когнитивной психологии Многие базовые операции сознания разложены на простые составляющие, для которых есть более-менее адекватные нейронные модели. Очень много известно о восприятии изображений и звуков, о природе внимания, о структуре ассоциативной памяти. Активно исследуются более сложные процессы, такие, как понимание языка. Разработаны экспериментальные методики, позволяющие делать обоснованные выводы. Вот что лично для меня стало откровением:
- В сознании присутствует огромное количество априорных алгоритмов. Основные алгоритмы восприятия изображений, моторные навыки, пространственное воображение... Скорее всего, человек вовсе не обладает никаким алгоритмом генерации алгоритмов, который постепенно создает их в детском возрасте. Они сформировались в ходе эволюции и заложены в его генах. Впрочем, они все же могут немного исправляться в зависимости от того, в какой среде растет человек и какие задачи выполняет. Вопросы о том, насколько серьезны и детерминированы эти исправления, и как они происходят, все еще актуальны. Многие психологические теории утверждают, что даже понимание языка основано на специфических (то есть используемых человеком только для этой цели) алгоритмах. Я, правда, так и не понял, как такие алгоритмы могли бы появиться эволюционным путем...
- Мышление типичного индивидуума крайне нелогично и непоследовательно. Нет, само по себе это не откровение, но чтобы настолько... Так, в некоторых экспериментах простая переформулировка четко сформулированного вопроса (не меняющая его смысл!) заставляет более 50% испытуемых изменить свое мнение.
- Участки мозга, отвечающие за ту или иную когнитивную операцию (то есть за базовые алгоритмы), весьма четко локализованы в пространстве. При этом центры, отвечающие за зрительное восприятие, расположены в пространстве соответственно тем частям картинки, за которые они отвечают.
- Объем оперативной памяти человека очень невелик. В целом, я сделал для себя два вывода. Во-первых, проделана огромная работа по reverse engineering мозга и процессов мышления. Теперь о них известно гораздо больше, чем могло бы показаться. Во-вторых, мозг не так уж сложно устроен, как может показаться, хотя и очень хитроумно.
- Что можно почитать:
- Андерсон, Дж. Р. Когнитивная психология. М., Питер, 2002
Очень толковая книга. Не требует специальных знаний, но вместе с тем очень содержательна.
- Солсо, Р. Когнитивная психология. М., Питер, 2002
Возможно, ее чуть сложнее понимать, но тоже очень хорошая книжка.
- ресурсов Googl'a, раздел Cognitive science. Материалов для изучения хватит надолго ;)
Содержание раздела
