Universitatea titu maiorescu

UNITATEA 2. Nivelurile de analiză ale sistemului cognitiv

Obiective	19
Cunoștințe preliminarii	19
Resurse necesare și recomandări de studiu	19
Durată medie de parcurgere a unității	19
Nivelurile de analiză ale sistemului cognitiv	20
Rezumat	24
Cuvinte cheie	25
Teste de autoevaluare	25
Concluzii	25

Obiective

La sfârşitul acestei prelegeri, studentul va putea :

• 
  Aibă o altă pespectivă asupra sistemului cognitiv;
  
• 
  Să înţeleagă că un sistem cognitiv poate fi analizat din punctul de vedere a celor patru nivele;
  
• 
  Să utilizeze noile informaţii pentru a înţelege perspectiva cognitivistă asupra psihicului.
  

Cunoștințe preliminarii

Psihologie generală – mecanismele cognitive.

Resurse necesare și recomandări de studiu.

Resurse bibliografice obligatorii:

1. Miclea, M., (1997 sau 2000), Psihologie cognitivă, Polirom, Iaşi.

2. Zlate, M., (1999), Psihologia mecanismelor cognitive, Polirom, Iaşi.

Durata medie de parcurgere a unității de studiu

Este de două ore.



Prelegerea care urmează va aborda una dintre temele importante în psihologia cognitivă, având ca scop prezentarea sistemului cognitiv într-o perspectivă nouă.

Definiţia sistemului cognitiv

Un sistem cognitiv este orice sistem fizic care posedă două proprietăţi: de reprezentare şi de calcul (Miclea, 1999, p. 26). Reformulând putem spune că un sistem cognitiv este un sistem fizic care foloseşte informaţie stocată în diferite forme / medii, energetice şi/ sau chimice. Până acum nu a fost demonstrată existenţa unui sistem cognitiv exclusiv informaţional independent de o structură fizică. De exemplu, structura fizică de suport a psihicului este creierul.

Nu orice sistem fizic este şi cognitiv, ci doar acela care are capacităţi de reprezentare şi de calcul.

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. Deci ea nu mai este circumscrisă senzorial aşa cum era în psihologia clasică, o imagine schematică a unui obiect în absenţa acestuia. În acest sens se foloseşte termenul de imagine mentală, reprezentarea fiind un termen cu o sferă mult mai largă, el referindu-se la toate informaţiile care ajung în sistem şi care sunt „traduse” în limbajul intern, propriu al sistemului în cauză. Această definiţie a reprezentării folosită în ştinţele cogitive este preluată din logica simbolică. Iată cum simbolizează (formalizează) A. Newell (1992) reprezentarea:

Luăm un eveniment extern: variabila X se transformă (T) 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 conţinute de un sistem cognitiv (orice sistem cognitiv) sunt simbolice (imagini, semne, conţinuturi, etc.) sau subsimbolice (pattern-uri de activare ale reţelelor neuronale, care nu sunt interpretabile semantic, nu au un înţeles). Nu va chinuiţi să înţelegeţi. Vom reveni când vom vorbi despre paradigmele psihologiei cognitive.

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., la care vom reveni în cele ce urmează).

Corespunzător celor două tipuri de reprezentări şi reguli de manipulare ale lor vom avea două tipuri de modelări (teorii) în ştiinţele cognitive: clasic-simbolice şi neuromimetice.

Analiza sistemului cognitiv

Orice sistem cognitiv este organizat în patru niveluri care care îi definesc structura (Miclea, 2003, pp. 28-35):

1. nivelul cunoştinţelor;

2. nivelul computaţional;

3. nivelul algoritmic-reprezentaţional;

4. nivelul implementaţional.

Acestea nu sunt straturi sau etaje ale unui sistem cognitiv, ele sunt integrate şi se află la acelaşi nivel de execuţie. Cu alte cuvinte informaţia nu este transferată de la un nivel la altul pentru a fi procesată, cele patru niveluri fiind concomitente în timp şi neierarhizate în funcţie de importanţă.

Iată la ce se referă cele patru niveluri de analiză:

Nivelul cunoştinţelor (semantic)

La acest nivel de descriere comportamentul sistemului cognitiv este înţeles pe baza volumului şi naturii cunoştinţelor pe care le are, a scopurilor şi intenţiilor sale. Comportamentul unei peroane (sistem cognitiv) este dat de scopurile sale care sunt realizate folosindu-se de cunoştinţele pe care le are. Adică, o persoană rezolvă o problemă în funcţie de ce ştie (cineva spune ca ploaia de metoriţi este de la Dumnezeu pentru că a venit din cer, iar altcineva poate spune că ploaia de meteoriţi vine de la un meteorit mai mare care s-a apropiat de Pământ prea mult şi a fost atras de gravitaţia lui, fiind apoi spart în bucăţi mai mici prin frecarea cu atmosfera). Sursele cunoştinţelor sunt: experienţa imediată sau de lungă durată, enunţurile problemelor pe care trebuie să le rezolve, deprinderi, socializarea, participare la o cultură, etc.

Cunoştinţele se împart în cognitiv-penetrabile şi cognitiv-impenetrabile. 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. Sau eu aş face altceva în acest moment (aş pleca, poate) dacă mi s-ar spune că este o inundaţie la etajul de deasupra sălii de curs.

Comportamentele care nu sunt influenţate de cunoştinţele de care dispune un subiect se numesc cognitiv-impenetrabile (exemplu: extragerea contururilor unui obiect nu depinde de cunoştinţele; persoana va procesa contururile obiectelor în fiecare situaţie la fel, va vedea de ficare dată contururi la fiecare obiect perceput).

Trebuie să mai facem o distincţie referitoare la procesările informaţiei care se va dovedi utilă în cele ce urmează. Procesările informaţiilor de la palierele periferice ale sistemului cognitiv (dinspre analizatori: culoare, textură, contururi, mişcare, zgomote, etc.) spre cele centrale (semantice şi funcţionale: categoria din care face parte, semificaţia pe care o are şi funcţia pe care o îndeplineşte pentru subiectul în cauză, etc.) se numesc analiză ascendentă (bottom-up analysis, data-driven processing).

Procesările pe baza informaţiilor deja deţinute de sistem se numesc analiză descendentă (top-down analysis, knowledge driven processing). Ex.: trăsăturile feţei umane sunt mai uşor recunoscute dacă sunt plasate în contextul unei figuri umane. Şi un alt exemplu: când citim, procesăm mai întâi de jos în sus, forma literelor, contururile lor, gruparea lor spaţială în cuvinte, apoi de sus în jos, descendent, pentru a înţelege ce vedem apelăm la cunoştinţele (la baza noastră de cunoştinţe) de limba română.

Nivelul computaţional

Întreg sistemul cognitiv se confruntă cu anumite sarcini, probleme pe care trebuie să le rezolve. Una dintre metodele de analiză a sistemului cognitiv este analiza sarcinii de rezolvat, adică descompunerea ei în componente şi specificarea ficărui mecanism cognitiv implicat în rezolvarea acelei componente. Stabilirea exhaustivă a procesărilor la care sunt supuse datele problemei (input-ul) pentru a obţine soluţia (output-ul) este pincipalul scop al sistemului cognitiv la nivel computaţional (Miclea, 2003, p. 30).

Exemplu: Analiza computaţională a sistemului vizual: pe retină se proiectează o imagine bidimensională a obiectelor tridimensionale. Dar această imagine, proiecţie, poate aparţine unui număr infinit de obiecte tridimensionale. Sarcina sistemului este de a afla care obiect tridimensional a generat acea imagine bidimensională. La nivel computaţional se identifică ce mecanisme cognitive permit subiectului să recunoască obiectul tridimensional (output-ul) ce a produs imaginea bidimensională, formată dintr-o mulţime de pixeli (input-ul). Această procesare se bazează de calculul adâncimii folosind diparitatea binoculară.

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 poartă numele de nivel algoritmic-reprezentaţional.

Algoritmul: o secvenţă de calcule pe baza căreia, printr-un număr finit de paşi din 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

Acesta este 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. Mai este numit şi nivelul hardware.

Rezumat

În această unitate am analizat sistemul cognitiv, orice sistem, din punctul de vedere al nivelurilor sale, nivelul cunoştinţelor, nivelul algoritmic-reprezentaţional, nivelul computaţional şi nivelul cunoştinţelor.

.

Cuvinte cheie

Sistem cognitiv, reprezentare, proprietatea de calcul, niveluri de analiză.

Teste de autoevaluare

1. 
   Explicaţi care sunt diferenţele dintre nivelurile de analiză ale unui sistem cognitiv (pp. 18-21).
   
2. 
   Explicaţi ce este „proprietatea de calcul” (p. 19).
   
3. 
   Explicaţi care este diferenţa dintre simbolic şi subsimbolic (p.19).
   
4. 
   Ce este o reprezentare (p. 18)?
   
5. 
   Explicaţi ce înseamnă „cognitiv-penetrabil” şi „cognitiv impenetrabil” şi ce importanţă au ele pentru un sistem cognitiv? (p. 20)
   

Concluzii

Datorită faptului că cele patru niveluri de analiză sunt caracteristice oricărui sistem cognitiv, putem să spunem că un mare grad de abstractizare şi formalizare a fost obţinut, un avantaj pentru simulările pe calculator şi pentru implenetările în domeniul inteligenţei artificiale.