Nivelurile de analiză ale sistemului cognitiv

Curs 2

Definiţia sistemului cognitiv

• Orice sistem fizic care posedă două proprietăţi: de reprezentare şi de calcul.

• Reformulând putem spune că un sistem cognitiv este un sistem fizic care foloseşte informaţie stocată în diferite forme / medii (energetice sau chimice).

• Nu este demonstrată existenţa unui sistem cognitiv exclusiv informaţional independent de o structură fizică.

Reprezentarea

• În psihologia cognitivă reprezentarea primeşte o definiţie diferită de cea clasică şi este considerată ca fiind o reflectare în mediul intern a realităţii exterioare.

• A. Newell (1992) oferă o simbolizare a acestei definiţii:

• Un eveniment extern: variabila X, se transformă în variabila Y. Rezultă formula X-T-Y (adică variabila X se transformă în variabilaY).

• Reprezentarea evenimentului X-T-Y într-un mediu intern se realizează când o proiecţie x a variabilei X şi o proiecţie t a lui T în acest mediu pot genera o variabilă y care să corespundă lui Y.

• Important este ca să existe o relaţie sistematică între variabilele externe şi referentul lor intern. Adică, reprezentarea a ceva să corespundă întotdeauna cu acelaşi obiect sau eveniment din mediul extern (dar ele nu sunt identice, reprezentarea nu este o copie a realităţii).

• Reprezentările sunt simbolice (imagini, semne, conţinuturi, etc.) sau subsimbolice (pattern-uri de activare ale reţelelor neuronale).

Proprietatea de calcul

• Calculul este proprietatea sistemului cognitiv care constă în manipularea reprezentărilor pe baza unor reguli.

• Dacă reprezentările sunt simbolice, atunci avem reguli de manipulare a simbolurilor (de efectuare a operaţiilor matematice, reguli gramaticale, sintactice, semantice, etc.), dacă reprezentările sunt subsimbolice, avem reguli de modificare a stărilor de activare (regula Hebb, regula delta generalizată, etc.).

Nivelurile de analiză ale sistemului cognitiv

• Sunt patru niveluri care descriu orice sistem cognitiv:

• nivelul cunoştinţelor• nivelul computaţional• nivelul algoritmic-reprezentaţional• nivelul implementaţional.

Nivelul cunoştinţelor (semantic)

• Comportamentul sistemului cognitiv este înţeles pe baza volumului şi naturii cunoştinţelor pe care le are, a scopurilor şi intenţiilor sale. Sursele cunoştinţelor sunt: experienţa imediată sau de lungă durată, enunţurile problemelor pe care trebuie să le rezolve, deprinderi, socializarea, participare la o cultură, etc.

• Comportamentele şi mecanismele psihice care se modifică în funcţie de cunoştinţele pe care le are subiectul se numesc cognitiv-penetrabile (Pylyshyn, 1984, 1990).

• Ex.: recunoaşterea unei litere se face mai uşor dacă este prezentată într-un cuvânt decât dacă este prezentată într-o combinaţie de litere fără sens.

• Comportamentele care nu sunt influenţate de cunoştinţele de care dispune un subiect se numesc cognitiv-impenetrabile (extragerea contururilor unui obiect în funcţie de intensitatea luminii).

• Procesările informaţiilor de la palierele periferice ale sistemului cognitiv spre cele centrale se numesc analiză ascendentă (bottom-up analysis, data-driven processing) .

• Procesările pe baza informaţiilor deja deţinute de sistem se numesc analiză descendentă (to-down analysis, knowledge driven processing). Ex.: trăsăturile feţei umane sunt mai uşor recunoscute dacă sunt plasate în contextul unei figuri umane.

Nivelul computaţional

• Procesările la care sunt supuse datele problemei (input-ul) pentru a obţine soluţia (output-ul) formează nivelul computaţional.

• Exemplu: analiza computaţională a sistemului vizual (cum se poate ajunge de la o imagine bidimensională proiectată pe retină la interpretarea ei tridimensională).

• Constrângerea unicităţii, constrângerea continuităţii, constrângerea rigidităţii.

• Sunt două tipuri de prelucrări: modulare (nu pot fi influenţate de cunoştinţele subiectului; ex. procesarea primară a informaţiei vizuale), non-modulare (sunt influenţate de ceea ce ştie subiectul; ex. recunoaşterea obiectelor).

Nivelul algoritmic-reprezentaţional

• Analiza algoritmului care realizează funcţia input-output şi a modalităţilor în care sunt reprezentate input-ul şi outputul.

• Algoritmul: o secvenţă de calcule pe baza căreia, printr-un număr finit de paşidin datele de intrare, se obţin datele de ieşire.

• Reprezentarea: modul de codare a input-ului (semantic, imagistic, serial, prin valori de activare, etc.). Un anumit tip de reprezentare poate favoriza un anumit algoritm.

Nivelul implementaţional

• Baza fizică a sistemului care realizează toate procesările sistemului. Putem analiza sistemul cognitiv şi din punctul de vedere a ceea ce se întâmplă la nivel fizic sau biochimic când au loc anumite operaţii.

• Nivelul hardware.