بایگانی برای برچسب: هوش‌مصنوعی

علوم شناختی

علوم شناختی

توضیح: این نوشته در واقع به عنوان مقاله‌ای کوتاه برای مجله‌ی توان در وین (کانون مهندسین ایرانی مقیم اتریش) نوشته شد. بد ندیدم که به عنوان یک پیش‌متن در اینجا بیاورمش.

ذهن انسان چگونه کار می‌کند؟ انسان چگونه می‌اندیشد؟ آگاهی چیست و چگونه ایجاد می‌شود؟ انسان چگونه تصمیم می‌گیرد؟ آیا [تنها] انسان خودآگاهی دارد؟ چرا انسان‌ها رفتارهای مشابهی از خود بروز می‌دهند؟ آیا می‌توان گفت که خفاش بودن چگونه است؟ زبان چگونه آموخته می‌شود؟ آیا می‌توان دستگاهی ساخت که مانند انسان بیاندیشد؟ آیا در نقطه‌ای از مغز انسان یک سامانهٔ کنترل‌کنندهٔ مرکزی وجود دارد؟ آیا شیوهٔ اندیشیدن اقوام گوناگون متفاوت است؟ چه رابطه‌ای میان ذهن و جسم وجود دارد؟ چنین پرسش‌هایی از ده‌ها سده‌ٔ پیش انسان را به اندیشیدن واداشته‌اند. با پیشرفت دانش، «علوم‌شناختی» [Cognitive Science] به عنوان شاخه‌ای که تلاش دارد به چنین پرسش‌هایی پاسخ دهد، مطرح شد. علوم‌شناختی پژوهشی میان‌رشته‌ای دربارهٔ ذهن و هوشمندی است که فلسفه، روان‌شناسی، هوش‌مصنوعی، علوم اعصاب، زبان‌شناسی و انسان‌شناسی را در بر می‌گیرد. البته گاهی شاخه‌های دیگری نیز مانند آموزش و زیست‌شناسی را نیز جزو شاخه‌های علوم‌شناختی دسته‌بندی می‌کنند. زمینه‌های فکری این شاخهٔ علمی با روی‌آوری پژوهشگران رشته‌های گوناگون به ارایهٔ نظریه‌هایی دربارهٔ ذهن در دههٔ پنجاه میلادی شکل گرفت. در میانه‌های دههٔ هفتاد میلادی نیز با بنیادگذاری انجمن علوم‌شناختی [Cognitive Science Society] و مجلهٔ علوم‌شناختی [The Journal Cognitive Science] به شکل سازمان‌یافته‌تری کار بر روی علوم‌شناختی آغاز شد. امروزه بیش از شصت دانشگاه جهان دوره‌های علوم‌شناختی را برگزار می‌کنند و دانشگاه‌های زیاد دیگری نیز درس‌هایی در این زمینه ارایه می‌دهند. ١-١- تاریخچه تلاش برای شناخت ذهن و چگونگی عملکرد آن دست‌کم به یونان باستان و زمانی که فیلسوفانی چون افلاطون و ارسطو تلاش داشتند تا ماهیت دانش انسان را توصیف کنند، باز می‌گردد. مطالعهٔ ذهن تا قرن نوزدهم میلادی بخشی از فلسفه باقی ماند تا آن که پژوهش در زمینهٔ روانشناسی آزمایشی [Experimental Psychology] آغاز شد. در این زمان بود که ویلهلم وونت [Wilhelm Wundt] و دانشجویانش روش‌های آزمایشگاهی گوناگونی را برای مطالعهٔ ساخت‌یافتهٔ فرآیندهای ذهنی پی‌ریزی کردند. در چند دههٔ بعد روانشناسی آزمایشی تحت سلطهٔ رفتارگرایی [Behaviorism] -دیدگاهی که عملا وجود ذهن را انکار می‌کند- قرار گرفت. بنابر دیدگاه رفتارگرایانی مانند ج.ب. واتسون [J. B. Watson] روانشناسی باید خود را به بررسی رابطهٔ میان محرک‌های قابل‌مشاهده و پاسخ‌های قابل‌مشاهده محدود کند. در این دوره گفتگو دربارهٔ آگاهی [Consciousness] و بازنمایی‌های ذهنی [mental representations] در محافل علمی معتبر نهی می‌شد. به خصوص در آمریکای شمالی رفتارگرایی بر روانشناسی دههٔ پنجاه میلادی حکمفرما بود. در حدود ۱۹۵۶ رویکرد فکری به طور هیجان‌انگیزی شروع به تغییر کرد. جورج میلر [George Miller] تحقیقات بسیاری را بیان کرد که نشان می‌دادند گنجایش اندیشهٔ انسان (به بیان ساده‌تر حافظهٔ انسان) محدود است. او پیشنهاد کرد که محدود بودن حافظه می‌تواند حاصل ضبط اطلاعات و وجود بازنمایی‌های ذهنی که به روال‌هایی برای رمزنگاری و رمزگشایی اطلاعات نیاز دارند، باشد. در این زمان با آن که چند سال از ساخت رایانه‌های نخستین می‌گذشت، دانشمندان پیشگامی چون جان مک‌کارتی [John McCarthy]، ماروین مینسکی [Marvin Minsky]، آلن نول [Allen Newell] و هربرت سیمون [Herbert Simon] شاخهٔ «هوش مصنوعی» [Artificial Intelligence] را بنیان نهادند. علاوه بر این‌ها، نوام چامسکی [Noam Chomsky] پنداشت رفتارگرایان دربارهٔ زبان به عنوان یک عادت آموخته‌شده را رد کرد و به جای آن درک زبان را با استفاده از دستور زبان‌هایی ذهنی [Mental Grammars] که از قاعده‌هایی تشکیل شده اند، توصیف کرد. شش اندیشمندی که در اینجا به آنان اشاره شد را می‌توان پایه‌گذاران علوم‌شناختی نامید. ١-٢- شاخه‌های علوم‌شناختی علوم‌شناختی ایده‌های نظری را همگرا ساخته است، اما باید گوناگون بودن نظریه‌ها و روش‌هایی که پژوهشگران حوزه‌های مختلف برای مطالعه ذهن و هوشمندی به کار می‌برند را نیز ارج نهیم. در زیر به اصلی‌ترین شاخه‌های علوم شناختی اشاره می‌کنیم: ١-۲-١- روان‌شناسی شناختی با آن که امروزه روان‌شناسان شناختی [Cognitive Psychologists] اغلب به نظریه‌پردازی و مدل‌سازی رایانه‌ای [Computational Modeling] می‌پردازد، اما روش بنیادین آنان آزمایش بر روی آزمایش‌شوندگان انسانی است. مردم به آزمایشگاه آورده می‌شوند تا بتوان گونه‌های مختلف اندیشیدن را در شرایط کنترل‌شده مطالعه کرد. برای نمونه، روان‌شناسان به طور تجربی انواع اشتباه‌هایی که مردم در استقرا مرتکب می‌شوند، شیوه‌ای که مفاهیم را شکل می‌دهند و به کار می‌گیرند، سرعت اندیشیدن آنان با تصویرهای ذهنی و کارایی آنان برای حل مسئله‌ها با استفاده از قیاس را بررسی می‌کنند. نتیجه‌گیری‌های ما دربارهٔ این که ذهن چگونه کار می‌کند باید برپایه چیزی فراتر از «باور عمومی» و درون‌بینی باشد، چرا که اینان ممکن است به تصویری نادرست از فعالیت‌های ذهنی (که بسیاری از آنان آگاهانه قابل دستیابی نیستند) منجر شوند. بنابر این آزمایش‌های روان‌شناسانه‌ای که فعالیت‌های ذهنی را از زوایای گوناگون بررسی می‌کنند نقطهٔ اتکا علوم‌شناختی برای علمی بودن هستند. ١-۲-۲- هوش‌مصنوعی با آن که نظریه بدون آزمایش پوچ است، اما آزمایش نیز بدون نظریه کور است. برای پاسخ به پرسش‌های بنیادین دربارهٔ سرشت ذهن، لازم است آزمایش‌های روان‌شناسانه در قالب یک چارچوب نظری که بازنمایی‌ها و روند‌های ذهنی را می‌نگارد، تفسیر شوند. یکی از بهترین راه‌ها برای طرح و توسعهٔ چارچوب‌های نظری، ایجاد و آزمودن مدل‌هایی رایانشی است که بتوانند قابل قیاس با فعالیت‌های ذهنی باشند. برای تکمیل آزمایش‌های روانشناسانه دربارهٔ نتیجه‌گیری‌های استقرایی، شکل‌دهی به مفاهیم، تصویرسازی‌های ذهنی و حل قیاسی مسایل، پژوهشگران مدل‌هایی رایانشی طراحی کرده‌اند که جنبه‌های گوناگون کارایی انسان را شبیه‌سازی می‌کنند. طراحی، ساخت و آزمایش با مدل‌های رایانشی روش اصلی در هوش مصنوعی (شاخه‌ای از علوم رایانه که به سامانه‌های هوشمند می‌پردازد) است. در حالت مطلوب در علوم‌شناختی، مدل‌های رایانشی و آزمایش‌های روانشناسانه دست در دست هم به پیش می‌روند اما کار مهمتر در هوش‌مصنوعی این بوده است که قدرت رویکردهای گوناگون به بازنمایی دانش [Knowledge Representation] را نسبتا جدا از روانشناسی آزمایشی آزموده است. ١-۳-۲- زبان‌شناسی شناختی در حالی که برخی از زبان‌شناسان آزمایش‌های روانشناسانه انجام می‌دهند یا مدل‌های رایانشی را طراحی و پیاده‌سازی می‌کنند، هم‌اکنون بیشتر آنان از روش‌های دیگری استفاده می‌کنند. برای زبانشناسان در مکتب چامسکی، اصلی‌ترین وظیفهٔ نظری بازشناسی قواعدی دستوری است که ساختار بنیادین زبان‌های بشری را ایجاد می‌کنند. این بازشناسایی با دقت ریزبینانه به تفاوت‌های میان گفته‌های دستوری و غیردستوری صورت می‌گیرند. برای مثال در زبان فارسی جمله‌های «او توپ را پرتاب کرد» و «چه چیزی را دوست دارید؟» دستوری هستند اما «کرد او پرتاپ را توپ» این‌گونه نیست. دستور زبان فارسی توضیح می‌دهد که چرا دو جملهٔ نخست قابل قبول هستند اما جملهٔ آخر قابل قبول نیست. ١-۴-۲- علوم اعصاب مانند روانشناسان شناختی، دانشمندان علوم اعصاب نیز معمولا آزمایش‌های کنترل‌شده‌ای را انجام می‌دهند، اما از آنجا که دانشمندان علوم اعصاب به طور مستقیم بر روی سرشت مغز کار می‌کنند مشاهده‌‌های آنان بسیار متفاوت است. پژوهشگران می‌توانند الکترودهایی را روی آزمایش‌شوندگان غیرانسانی نصب کنند و عملکرد یک نرون خاص را ضبط کنند. این روش می‌تواند برای انسان‌ها بسیار آسیب‌زننده باشد؛ اما در سال‌های اخیر با استفاده از دستگاه‌های اسکن مغناطیسی و پوزیترون [Positron] امکان‌پذیر شده است که آنچه که در بخش‌های مختلف مغز در زمان انجام فعالیت‌های مختلف ذهنی افراد رخ‌می‌دهد را بررسی کرد. برای مثال اسکن‌های مغز بخش‌هایی از مغز که تصویرسازی‌ ذهنی و تفسیر واژگان را شامل می‌شوند را شناسایی کرده‌اند. شواهد دیگری دربارهٔ این که مغز چگونه کار می‌کند با بررسی کارکرد افرادی که مغز آن‌ها به طور مشخصی آسیب دیده است جمع‌آوری می‌شوند. برای مثال یک ضربه به یک بخش مغز که به زبان اختصاص دارد باعث بروز نارسایی‌هایی مانند ناتوانی در به زبان ‌آوردن جمله‌ها می‌شود. مانند روانشناسی شناختی، علوم اعصاب نیز در کنار آزمایشگاهی بودن، نظری نیز هست و طرح نظریه‌ها معمولا با طراحی مدل‌های رایانشی از رفتار گروهی از عصب‌ها پشتیبانی می‌شوند. ١-۵-۲- انسان‌‌شناسی شناختی انسان‌شناسی شناختی بررسی اندیشهٔ انسان را دنبال می‌کند تا دریابد که اندیشه چگونه در محیط‌های فرهنگی گوناگون کار می‌کند. مسلما مطالعهٔ ذهن نباید به بررسی چگونگی اندیشیدن انگلیسی‌زبانان محدود شود و باید تفاوت‌های محتمل در شیوهٔ اندیشیدن در میان فرهنگ‌های مختلف را نیز بررسی کند. علوم‌شناختی به طور افزاینده‌ای از نیاز به بررسی فعالیت‌های ذهنی در محیط‌های فیزیکی و اجتماعی خاص آگاه شده است. برای انسان‌شناسان فرهنگی روش اصلی مردم‌نگاری [Ethnography] است. مردم‌نگاری نیازمند زندگی و کنش با عضوهای یک فرهنگ با گستره‌ای کافی است تا سامانه‌های اجتماعی وشناختی آن‌ها آشکار گردد. برای نمونه، انسان‌شناسان شناختی بر روی همگونی‌ها و گوناگونی‌ها در واژه‌هایی که برای رنگ‌ها در میان فرهنگ‌ها به کار می‌روند پژوهش کرده‌اند. ١-۶-۲- فلسفه فیلسوفان عموما (به جز چند استثنا) مشاهده‌های تجربی ساختمند انجام نمی‌دهند یا مدل‌های رایانشی پی‌ریزی نمی‌کنند. اما فلسفه برای علوم‌شناختی مهم باقی مانده است چرا که فلسفه به موضوع‌های بنیادینی می‌پردازد که پایه‌های رویکردهای آزمایشگاهی و رایانشی به ذهن هستند. نیازی نیست که در آزمایش‌های هرروزهٔ روانشناسی یا هوش‌مصنوعی به پرسش‌های مجردی مانند سرشت بازنمایی یا رایانش توجه شود؛ اما این پرسش‌ها به شکل گریزناپذیری در زمانی که پژوهشگران به آنچه که در حال انجام آن هستند می‌اندیشند، رشد می‌کنند. همچنین فلسفه به پرسش‌های عمومی مانند رابطهٔ ذهن و جسم و پرسش‌های روش‌شناسانه مانند سرشت تعاریفی که در علوم‌شناختی بنیاد‌نهاده شده‌اند، می‌پردازد. فلسفهٔ ذهن روش‌های مشخصی ندارد، اما باید پیوندی میان بهترین کارهای نظری انجام‌شده در شاخه‌های دیگر با نتایج تجربی ایجاد سازد. ١-۷-۲- جمع‌بندی در ضعیف‌ترین شکل علوم‌شناختی تنها مجموع شاخه‌های روان‌شناسی، هوش‌مصنوعی، زبان‌شناسی، علوم‌اعصاب، انسان‌شناسی و فلسفه (به همراه آموزش و زیست‌شناسی) است. اما کارهای میان‌رشته‌ای زمانی جذاب می‌شوند که همگرایی نظری‌ و آزمایشی بر روی نتایج به دست آمده در زمینهٔ سرشت ذهن وجود داشته باشد. به عنوان مثال روان‌شناسی و هوش‌مصنوعی می‌توانند به وسیلهٔ مدل‌هایی رایانشی از شیوهٔ رفتار مردم در آزمایش‌ها با یکدیگر ترکیب شوند. بهترین راه برای فهمیدن پیچیدگی اندیشهٔ انسان به کارگیری روش‌های گوناگون به خصوص آزمایش‌های روان‌شناسانه و عصب‌شناسانه و مدل‌های رایانشی است. به طور نظری نتیجه‌بخش‌ترین رویکرد پنداشتن ذهن براساس‌ بازنمایی‌ها و رایانش است. ١-۳- منبع اصلی این بخش:

  • Thagard, Paul. Stanford Encyclopedia of Philosophy, Cognitive Science Entry; Online Edition, June 2009