wstęp do kognitywistyki układy dynamiczne i rozwój poznawczy
DESCRIPTION
Marcin Miłkowski. Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy. O czym będzie mowa. Piaget: klasyczna wizja rozwoju poznawczego Smith & Thelen: motoryka! Układy dynamiczne a wyjaśnianie procesów poznawczych. Piaget: klasyczne badania nad rozwojem poznawczym. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/1.jpg)
Marcin Miłkowski
![Page 2: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/2.jpg)
O czym będzie mowa
Piaget: klasyczna wizja rozwoju poznawczego
Smith & Thelen: motoryka! Układy dynamiczne a wyjaśnianie procesów poznawczych
![Page 3: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/3.jpg)
Piaget: klasyczne badania nad rozwojem poznawczym Jean Piaget (1896-1980), psycholog i epistemolog szwajcarski
Doktor honoris causa UW (1958) Twórca epistemologii genetycznej: badania nad genezą (rozwojem) poznania
![Page 4: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/4.jpg)
Piaget: fazy rozwoju poznawczego Poznanie przechodzi przez różne fazy rozwojowe. Każdej fazie odpowiada odpowiednia logika myśli u dziecka.
Istota rozwoju: uczenie uniwersalnych niezmienników i przekształceń.
![Page 5: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/5.jpg)
Piaget: okresy rozwojowe
Okresy: sensomotoryczny (do 2 roku życia) przedoperacyjny (2-7 rok życia) operacji konkretnych (7-12 rok życia) operacji formalnych (12 rok życia-…)
Od konkretu do abstrakcji, dzięki rozwojowi pojęciowemu, rozpoznawaniu abstrakcyjnego charakteru przekształceń i niezmienników.
![Page 6: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/6.jpg)
Piaget (1954): Błąd AB (a nie-b) Zabawka chowana jest w miejscu A i po krótkiej przerwie dziecko może ją stamtąd wyciągnąć. Po kilku powtórzeniach w A zabawka chowana jest w miejscu B; dzieci szukają nadal w A, chociaż patrzą na B!
![Page 7: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/7.jpg)
Piaget: Błąd AB
8-10 miesięczne dzieci. I zwierzęta.
Roczne i starsze dzieci nie szukają w miejscu B. Dlaczego?
Piaget: dopiero wtedy dzieci mają pojęcie przedmiotu istniejącego niezależnie od ich działań.
![Page 8: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/8.jpg)
Błąd AB: jak to inaczej wyjaśnić? Inne propozycje:
zmiana reprezentacji przestrzeni, zmiana funkcji kory przedczołowej, uczenie hamowania reakcji, zmiana interpretacji zadania, zwiększenie siły reprezentacji…
![Page 9: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/9.jpg)
Wyjaśnienie dynamiczne
Linda Smith, Ester Thelen, Gregor Schöner i in. (2001): to nie jest kwestia braku reprezentacji przedmiotu, bo zjawisko występuje w bardzo różnych sytuacjach
Wiele przyczyn na kilku skalach czasowych daje złożone (emergentne) zjawisko
![Page 10: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/10.jpg)
Emergencja: trudne pojęcie
Własność emergentna złożonego systemu to taka, która:1. zmienia się przy zamianie
równoważnych części,2. zmienia się przy zmianie skali,3. zmienia się po rozłożeniu i
ponownym złożeniu,4. zależy od nieliniowych
oddziaływań między częściami systemu (William Wimsatt).
![Page 11: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/11.jpg)
Emergencja: przykład
Znaczenie wyrażenia „mieć kogoś w nosie” nie zależy tylko od znaczenia wyrażeń „mieć”, „ktoś”, „w” i „nos”: połączenie tych słów daje własność nieagregowalną, bo powstaje idiom. Mieć kogoś w odwodzie. Mieć nos w książkach. Mieć nos w okularach.
Niepełna kompozycyjność!
![Page 12: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/12.jpg)
Wyjaśnienie dynamiczne: analiza zadania Czas istotny:
Plan rozwija sięw czasie
Dziecko sięga tam,gdzie zaplanowało,widząc przedmioti zapamiętując go
![Page 13: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/13.jpg)
Wyjaśnienie dynamiczne
Plan sięgnięcia do A rośnie przy ukrywaniuprzedmiotu i utrzymujesię w trakcie przerwy
Plan sięgnięcia do B zwiększona aktywacja Az powodu pamięci, alepo upływie pewnego czasurośnie aktywacja B
![Page 14: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/14.jpg)
Wyjaśnienie dynamiczne
Pamięć sięgania zmienia zachowanie dziecka.
Zmiana opóźnienia: zmiana zachowania!
Większa różnica prób A i B: zanik „błędu” stojące dzieckoradzi sobiedobrze!
![Page 15: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/15.jpg)
Wyjaśnienie dynamiczne
Nie ma jednej przyczyny: wiele czynników różnica między próbą A i B, opóźnienie, kierunek uwagi...
Samoorganizacja czynników Błąd perseweracji może pojawić się nawet u dorosłych! Dwulatki popełniają błąd w piaskownicy po 10 s.
![Page 16: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/16.jpg)
Wyjaśnienie dynamiczne
To dlaczego jest różnica między 10-miesięcznym a 12-miesięcznym dzieckiem? Hipoteza Smith i Thelen: pełzanie i lepsza motoryka polepsza pamięć przestrzenną
![Page 17: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/17.jpg)
Układy dynamiczne
Dynamicyzm: procesy poznawcze rozgrywają się w czasie rzeczywistym w układach złożonych.
Wyjaśnienie poznania to wyjaśnienie dynamiki, czyli zmian w czasie.
![Page 18: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/18.jpg)
Układy dynamiczne
Każdy układ fizyczny zmieniający się w czasie można opisać w kategoriach układów dynamicznych.
Układ dynamiczny to obiekt matematyczny jednoznacznie opisujący ewolucję stanu systemu w czasie.
Zbiór stanów systemu uporządkowany w czasie to jego trajektoria.
![Page 19: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/19.jpg)
Układy dynamiczne
<T, S, φt> T – czas, dyskretny lub ciągły S – przestrzeń stanów φt – operator ewolucji
(przekształca stan x0 ∈ S w czasie t0 ∈ T w xt w czasie t ∈ T).
Najczęściej opisuje się je równaniami różniczkowymi, ale maszyny Turinga czy inne komputery to też układy dynamiczne!
![Page 20: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/20.jpg)
Wiele formalizmów
Wiele narzędzi do badania układów dynamicznych Teoria systemów Teoria złożoności Teoria chaosu deterministycznego Analiza funkcjonalna Teoria ergodyczna Teoria sterowania Dynamika topologiczna...
![Page 21: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/21.jpg)
Przestrzeń stanów
Zwykła przestrzeń geometryczna ma 2 lub 3 wymiary.
Przestrzeń abstrakcyjna: każdy atrybut danego przedmiotu, jeśli jest opisany liczbowo, może być wymiarem przestrzeni. Punkt w 10-wymiarowej przestrzeni jednoznacznie wskazuje wartość w 10 wymiarach.
![Page 22: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/22.jpg)
Dynamicyzm kontra Turing
Tim Van Gelder: układy dynamiczne lepiej opisują procesy poznawcze niż maszyna Turinga
Przykład paradygmatyczny: regulator Watta steruje prędkością silnika parowego
![Page 23: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/23.jpg)
Cybernetyka i sprzężenie zwrotne Regulator Watta: zasada sprzężenia zwrotnego w sterowaniu
Siła odśrodkowa podnosi kule (B), które regulują zawór (wejście do A)
![Page 24: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/24.jpg)
Samoregulacja
Układ może się sam regulować, aby utrzymywać stan docelowy, modyfikując swoje działanie w zależności od swojego wyjścia (sprzężenie zwrotne ujemne).
Typowe w termostatach, robotyce...
![Page 25: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/25.jpg)
Cybernetyka
Norbert Wiener, Cybernetyka, czyli teoria sterowania i kompunikacji w zwierzęciu i maszynie (1948) Oparta na doświadczeniachwojennych
Prekursorzy w neurofizjologii w ZSRR (P. Anochin, uczeń Pawłowa)
W biosemiotyce podobneidee miał J. Uexkull
![Page 26: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/26.jpg)
W. Grey Walter i jego żółwie
Machina Speculatrix (1953) 1 fotokomórka, 1 sensor odbicia, 1 motor, 3 kółka, 1 akumulator, 2-komórkowy układ nerwowy
Zachowania: szukanie światła kierowanie się w stronę umiarkowanego światła
odwracanie się od światła jasnego
skręcanie i popychanie ładowanie akumulatora
![Page 27: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/27.jpg)
Cybernetyka a kognitywistyka... Środowisko brytyjskich cybernetyków (W. Ashby) współtworzyło idee informatyki (klub Ratio – A. Turing)
W USA badano sieci neuronowe (McCulloch & Pitts)
Simon i Newell też wyrastali w tym duchu
Ale potem drogi się nieco rozeszły...
![Page 28: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/28.jpg)
Cybernetyka a kognitywistyka… Cybernetyka nie zawsze postulowała stany wewnętrzne (wczesna teoria sterowania).
Często podkreślano procesy analogowe.
Sprzężenie zwrotne jako istota procesów poznawczych (i umysłowych w ogóle).
![Page 29: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/29.jpg)
Cybernetyka a polityka
W krajach satelickich ZSRR do lat 60. cybernetyka była zwalczana, mimo radzieckich prekursorów.
W latach 70. została zaakceptowana, by stać się językiem wojskowo-biurokratycznej nowomowy i pseudonauki. Podręcznik szkoleniowy ORMO Józefa Kosseckiego w PRL
Mariaż z gnozą Jana Trąbki
![Page 30: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/30.jpg)
Dynamicyzm
Dynamicyzm – narzędzia teorii sterowania, lecz nie wyłącznie sprzężenie zwrotne.
Często stosuje się terminy z teorii chaosu deterministycznego.
Złożone układy dynamicznesą nieobliczalne.
![Page 31: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/31.jpg)
Problem trzech ciał
Problem wyznaczenia ruchu spowodowanego przez oddziaływania grawitacyjne trzech ciał (dane: położenie, masa i prędkość) nie ma ogólnego rozwiązania analitycznego. (E. Bruns i H. Poincare) Ten ruch zasadniczo jest niepowtarzalny...
Istnieją tylko aproksymacje różnego rodzaju.
![Page 32: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/32.jpg)
Atraktory i przestrzenie fazowe Przestrzeń fazowa = przestrzeń stanów układu
Atraktor = zbiór, w którego stronę układ ewoluuje w czasie Tzw. dziwne atraktory mają strukturę fraktali
![Page 33: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/33.jpg)
Dynamicyzm
Zasada metodologiczna dynamicyzmu: tak uprościć, aby rozwiązania jeszcze istniały. Im mniej parametrów, tym lepiej.
Układy liniowe łatwiejsze; nieliniowe – trudniejsze. Tymczasem programy Newella i Simona mają tysiące parametrów i nie poddają się skutecznej analizie w kategoriach dynamicznych
![Page 34: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/34.jpg)
Dynamicyzm
Podobnie jak cybernetyka podkreśla istotność zmian w czasie i sterowania.
Zwykle sceptycznie traktuje reprezentacje.
Podkreśla niepowtarzalność i częściową niestabilność procesów poznawczych.
![Page 35: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/35.jpg)
Dynamicyzm
Proste składniki prowadzą do złożonych zachowań, często nieliniowych!
Liczne nieliniowe układy są stochastyczne, a inne deterministyczne, lecz chaotyczne.
Efekt motyla
![Page 36: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/36.jpg)
Zasady dynamicyzmu
Układ poznawczy to złożony układ dynamiczny zmieniający się w czasie.
Do jego opisu używa się różnych narzędzi, często abstrahując od jego struktury wewnętrznej.
Nie reprezentacja, tylko sterowanie, sprzężenie i oddziaływanie!
![Page 37: Wstęp do kognitywistyki Układy dynamiczne i rozwój poznawczy](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081516/568146f5550346895db42a36/html5/thumbnails/37.jpg)
Do zobaczenia za tydzień!