1. Umysł, mózg i modele.


Poznacie prawdę i prawda was wyzwoli.
Jan 8:32

Umysł, mózg i modele, czyli jak zrozumieć umysł? | Kognitywistyka: skąd się wzięła? | Kognitywistyka: podstawowe problemy |

Szersze tło

Kognitywistyka jest syntezą wiedzy o umyśle, jest próbą zrozumienia człowieka wykorzystującą wiedzę pochodzącą z wielu źródeł.
Przede wszystkim składa się na nią:

Kilka uwag co do samego przedsięwzięcia

Poznaj samego siebie to aforyzm wyryty na frontonie świątyni Appolona w Delfach (przypisywany często Sokratesowi).
Wyzwanie dla filozofów i przywódców religijnych, sprowadza się do zrozumienia, jak działa Twój umysł?
Poznaj samego siebie = jak działa Twój umysł?
Zrozumienie umysłu == zrozumienie siebie.
Czy można jednak siebie nie rozumieć? A co to jest to "siebie"?

Poznaj = zmień; jaki chciałbyś być?
Mity, religie, kultura, formalna edukacja i wychowanie mają nas ukształtować.
W jakim kierunku zmierzamy? W jakim chcemy zmierzać?
Kognitywistyka powinna nam pomóc to odkryć.

Pomimo nawoływania do zrozumienia umysłu, czy nie mamy tu jakiegoś tabu?
O chorobach umysłowych (chorobach mózgu) staramy się zapomnieć (statystyki W. Brytanii: 20% kobiet i 15% mężczyzn cierpi z powodu chorób umysłowych) - w czym są gorsze od chorób wątroby? Czemu mamy kawały o wariatach, a nie o chorych na serce?
Przyczyny naszych zachowań nie dadzą się zrozumieć badając same mózgi, w tym przypadku więcej do powiedzenia ma filozofia, antropologia kultury lub literatura.

Podejrzenie: czy naprawdę chcemy zrozumieć umysł? Może bardziej zależy nam na poczuciu wyjątkowości? Wiele osób ma nadzieję, iż nigdy nie da się zrozumieć natury umysłów. Wracają ciągle do różnych wątpliwości i kwestionują postęp w tej dziedzinie.
Dlaczego? Odziedziczyliśmy błędny obraz natury ludzkiej, nasze myślenie i działanie oparte jest w znacznej mierze na mitach, które Steven Pinker identyfikuje z wiarą w tabula rasa (nieuwarunkowaną swobodą rozwoju), szlachetnego dzikusa (wrodzoną dobroć natury ludzkiej) i wiarą w "ducha w maszynie", czyli prymat ducha nad materią.
Te mity pozornie nas uszlachetniają, prawda ściąga nas na ziemię. Cóż może być bardziej wzniosłego niż nieśmiertelna dusza, którą zainteresowana jest Najwyższa Istota?
Niechętnie przyjmujemy do wiadomości teorię ewolucji, jedność świata przyrody, wyjaśnienia natury umysłu wynikające z neurobiologii.
Steven Pinker, Tabula Rasa, Spory o naturę ludzką. Gdańskie Wyd. Psychologiczne 2005.
Jordan Peterson, Maps of Meaning: The architecture of belief. Routledge 1999

Chociaż zrozumienie, jak działa mózg, nie pozwoli w pełni zrozumieć umysłu, będzie to wielki krok we właściwym kierunku.

Wątpliwość pierwsza: czy umysł może zrozumieć sam siebie?

To pytanie pojawia się ciągle w różnej formie.

     

Co to znaczy „rozumieć” ?

Rozumienie zakłada pewien język, aparat pojęciowy, odwołanie się do jakiegoś modelu świata, umieszczenie nowego faktu w relacji do znanych.
Tradycyjne modele świata oparte są na mitach i wierzeniach religijnych; 75% Amerykanów wierzy w biblijną opowieść o stworzeniu świata, 15% w teorię ewolucji (Pinker, s. 18).
Porównanie w co wierzą przedstawiciele różnych wyznań w USA można znaleźć na stronie ARDA (Association for Religion Data Archives).
Na model naukowy składają się płodne metafory, taki model umożliwia formułowanie szczegółowych pytań i szukanie odpowiedzi, ale jest w nim również metawiedza, "wiem, że wielu rzeczy nie wiem", ciągłe kwestionowanie pewności własnej wiedzy i konieczności jej weryfikacji i rozszerzania.

Kreacjoniści: historia stworzenia świata opisana jest w Biblii. My już wiemy jak i po co stworzony został świat.
Skąd to wiemy? Skąd cokolwiek wiemy? Dlaczego wierzyć w te historie a nie perskie czy japońskie? Czy ta wiedza coś naprawdę wyjaśnia czy tylko dając pozory wyjaśnienia pozwala nam przestać pytać?
Zestawmy listę pytań na temat budowy i zachowania zwierząt i ludzi, oraz listę odpowiedzi opartą o teorię ewolucji i kreacjonizm lub "inteligentnego projektu" ... np: Dlaczego kret, żyrafa i człowiek mają 7 kręgów szyjnych?
Teoria ewolucji w połączeniu z genetyką i biologią molekularną daje bardzo interesujący obraz świata, jedyny, w którym na takie pytania można odpowiedzieć.
Kognitywistyka ma swoich kreacjonistów, którym trudno jest zrozumieć, że umysł jest funkcją mózgu.

Modele pozanaukowe dają prostą odpowiedź na "wszystko" (ale na nic konkretnego), czyli na pytania w rodzaju:

Mózg tworzy teorie działania świata, ale ego domaga się dowartościowania. Przyjemnie jest wierzyć, że jestem tak ważny, że najwyższa istota się Mną interesuje osobiście.
Umysł czuje się niezależny od mózgu, dopóki sprawnie działa. Potem tak się do tego przyzwyczaja, że nawet jak wszystkie funkcje zanikną (np. w wyniku choroby Alzheimera), to zostaje przekonanie, że jednak cudownie powrócą.

Proste, zrozumiałe odpowiedzi pozanaukowe (w odróżnieniu od odpowiedzi medycyny molekularnej) mają dużą siłę przekonywania:
Choroba jest karą za grzechy ... kto rzucił urok na chorego ... jaki siedzi w nim demon ... W Afryce nadal zabija się dzieci, podejrzane o czary. Nie tak dawno również polowanie na czarownice zdarzało się i w USA i w Europie.
Zrozumienie prowadzi do działania: to wypędzanie demonów, modlitwa (może bóstwo się zlituje), cudowna dieta, lek na wszystko, teorie spiskowe - nie chcą tego ogłosić bo to wbrew interesom wielkiego biznesu ...
Nie działa? Można to łatwo wytłumaczyć w ramach przyjętego modelu świata: demon jest za silny! Takiego raz utrwalonego obrazu świata nic nie podważy. Dobra edukacja dostatecznie wcześnie mogła by temu zapobiec, ale nie dla każdego jest ona dostępna.
Czy edukacja naprawdę potrafi zmienić głębokie wpływy kulturowe i wychowanie na które wpływają religijne sekty? Chyba nie do końca jeśli zdarzają się skandale wśród prezydentów i premierów najbardziej rozwiniętych krajów świata: Nancy Reagan (żona prezydenta USA) konsultująca się z astrolożką, żona premiera Japonii Miyuki Hatoyama, jedząca słońce i latająca w snach na Wenus, czy pani prezydent Korei Południowej, Park Geun Hie będąca pod wpływem szamanki.

By zrozumieć umysł człowieka trzeba znać jego model świata, nie tylko jego neurobiologię. Dlatego sama zrozumienie sposobu działania mózgu nie wystarczy.
Mózgi są substratem dla możliwych stanów umysłu, tak jak atomy umożliwiają powstawanie różnych obiektów fizycznych. Ważna jest ich konfiguracja, struktury informacyjne, a nie sama materia. Informacja nie jest substancją, stany umysłu lub procesorów komputera zmieniają się, ale nie wymaga to zmiany materii, a tylko jej stanu, konfiguracji aktywnych elementów.

Ale ... na jakie konkretne pytania mogę odpowiedzieć? Skąd cokolwiek wiemy i czy jest to wiedza pewna?
Skąd się biorą nasze poglądy? W większości przypadków po prostu bronimy swoich iluzji, zwykle wyrastających z ogólnych, światopoglądowych przekonań, a nie z próby ich weryfikacji w oparciu o dostępną wiedzę.
Kiedy pojawia się jakieś nowe pojęcie, wyjaśnienie, warto zadać kilka pytań:

  1. Kiedy takie pojęcie powstało?
  2. Po co je wprowadzono? Co miało wyjaśniać?
  3. Czy naprawdę coś wyjaśnia? Czy jest obecnie do czegoś potrzebne?
  4. Czy można je odnieść do dobrze ugruntowanej empirycznie wiedzy o świecie?
  5. Czy tworzący je ludzie wiedzieli coś, czego my nie wiemy?
  6. Czy tradycja jest argumentem za prawdziwością głoszonych w jej ramach twierdzeń, czy tylko powiela się błędy i propaguje ignorancję z czasów, gdy niewiele o świecie wiedziano?

Przykłady: tradycyjna medycyna chińska lub ludowa, różne niestandardowe terapie medyczne. Skąd wiemy, że to działa jeśli nie ma systematycznych obserwacji efektów takich terapii? Przed rozwojem statystyki (końcem 19 wieku) ocena skuteczności terapii nie była możliwa.
Flogiston i cieplik: pojęcia te wprowadzili uczeni w 17 wieku i było używane przez cały wiek 18. Nie rozumiano natury ciepła i procesów spalania. Ciepło przepływa od jednego ciała do drugiego, substancje płoną przez jakiś czas a potem przestają. Trzeba było zapostulować jakiś mechanizm tych procesów. Najprostszym pomysłem były fluidy, przepływające między ciałami. Cieplik przepływał do ciała cieplejszego do zimniejszego i go ogrzewał. Flogiston miał być substancją palną, zawartą w różnych ciałach, która mogła być przekazywana i wyczerpywała się w procesach spalania.
Eksperymenty pokazały, że takie rozumienie ciepła i procesów spalania niczego nie wyjaśnia. Teoria cieplika i flogistonu został całkowicie odrzucona.

Obecnie często jeśli jakieś zjawisko wydaje się niezrozumiałe amatorzy powołują się na tajemne energie, które zastąpiły dawniejsze fluidy. "Energia" stała się magicznym słowem, nie mającym wiele wspólnego z fizyką. Jeśli nie udaje się zbudować spójnej teorii i zweryfikować jej za pomocą eksperymentów takie rozumowanie niczego nie wyjaśnia.
Zrozumienie nowego faktu wymaga integracji z istniejącą wiedzą, siatką pojęciową, którą się w danym modelu świata posługujemy.


Znakomite ilustracje z IQmatrix.com pokazują jak różne stany umysłu, reprezentowane przez węzły i ścieżki na mapie, łączą się ze sobą tworząc swoistą mapę. Zadaniem tego wprowadzającego wykładu jest utworzyć siatkę skojarzeń pomiędzy pojęciami, które są przydatne do zrozumienia umysłu.
By się czegoś nauczyć i zrozumieć potrzebujemy punktu odniesienia, realistycznej mapy rzeczywistości, potrzebujemy siatki pojęciowej, która pozwoli nowym faktom zakodować się w takiej siatce. Dlatego systematyczne wprowadzenie podstawowej wiedzy jest bardzo ważne, a nieograniczony dostęp do informacji jest przydatny tylko wtedy, gdy z grubsza wiemy, czego warto szukać.
W przeciwnym przypadku zrobi nam się w głowie Wielki Śmietnik!. Zwróćcie uwagę na podpis pod tą mapą pojęciową.


Wątpliwość druga: Skąd cokolwiek naprawdę możemy wiedzieć?

Świat ma nieskończenie wiele własności. Jak pięknie pisze William Blake nieskończoność można dostrzec w ziarnku piasku.


W ziarnku piasku ujrzeć świat cały, To see the world in grain of sand,
Całe niebo - w kwiatku koniczyny, and the sky in beautiful flower.
Nieskończoność zmieścić w dłoni małej, To close infinity in the palm of your hand,
Wieczność poznać w ciągu godziny. and eternity in hour.
William Blake.

Niektóre z tych własności poznajemy "bezpośrednio", zdobywając wiedzę "empirycznie" ucząc się interakcji z otoczeniem. Nasze zmysły działają jak wyrafinowane urządzenia pomiarowe, jesteśmy świadomi tylko reakcji mózgu wykorzystującej bodźce zmysłowe i aktywacje wewnętrzne.
Mózg wykrywa cechy przydatne do podejmowania działań, w docierającym do oczu świetle lub docierających do uszu wibracjach powietrza, ignorując większość bodźców.
Dzięki pamięci i zmysłom rozpoznajemy obiekty, tworzymy sobie wyobrażenia i relacje między nimi, konstruując model świata.

Korzystamy dodatkowo z innych urządzeń pomiarowych: mikroskopów, teleskopów, tomografów ...
Dane oceniamy za pomocą zmysłów i wnioskujemy o własnościach obserwowanych obiektów.
Uzupełniamy swoje wyobrażenia o obserwowanych obiektach.
Nie mamy żadnej bezpośredniej wiedzy o świecie; nasza wiedza dotyczy jedynie dostępnych nam form poznania;
w ten sposób na fundamentach naszych przekonań tworzymy wyobrażenie o świecie.

Mówiąc metaforycznie "widzimy lub odczuwamy tylko stany swojego mózgu". Uświadamiają nam to dobitnie złudzenia optyczne, np. wrażenie ruchu powstające na skutek odpowiednich kontrastów figur geometrycznych. Zrozumienie, dlaczego takie rysunki wywołują aktywację obszarów odpowiedzialnych za ruch wymaga szczegółowej wiedzy o strukturze przetwarzania informacji w układzie wzrokowym.
Nie znaczy to, że widzimy swój mózg, bo wszystko co postrzegamy odnosimy do świata zewnętrznego, w którym możemy coś zdziałać. Aparat poznaczy jest ukryty przez samym procesem poznawania. Pewne obszary mózgu analizują stany innych obszarów komentując je, sterując ruchami ciała, wypowiedziami, wpływając na powstawanie skojarzeń i interpretacji.
Widzimy to, co jesteśmy w jakimś stopniu przygotowani by zobaczyć, co jest dla nas istotne, albowiem postrzeganie służy działaniu.
Można to określić jako "realizm oparty na przekonaniach" (Shermer 2011).

Niestety w życiu codziennym często patrzymy na świat tylko z jednej, własnej, "jedynie słusznej" egocentrycznej perspektywy.
Możliwych jest wiele równouprawnionych perspektyw; wiele z naszych problemów wynika z przywiązania do egocentrycznego sposobu patrzenia na świat. Nie ma to wiele wspólnego z inteligencją, rozumianą jako zdolność do rozwiązywania problemów. Inteligentni ludzie mogą mieć dziwaczne wierzenia, a ich inteligencja pomaga im tylko w racjonalizacji tych wierzeń. Nie każda inteligentna osoba próbuje zrozumieć naturę swojego umysłu.

Wszystko, co możemy przeżyć, jest uwarunkowane strukturą umysłu/mózgu.
Powstawanie "obiektów umysłu" można metaforycznie przedstawić tak jak na rysunku; za formowanie się takich obiektów umysłu, postrzeganych zwykle na poziomie abstrakcyjnych kategorii, odpowiadają złożone procesy mózgowe.
Kombinacja pewnych cech wykrywanych przez zmysły i konstruowanych przez korę zmysłową wzbudza w naszym umyśle wyobrażenie konkretnego obiektu lub pojęcia. Widząc zwierzę przypisujemy je do jakiejś kategorii, np: małp. Ekspert może dokładniej określić jaki to gatunek, zapamiętać nieco lepiej wygląd danej małpy, ale też wyobraża sobie pewien stereotyp i myśli w oparciu o abstrakcyjne kategorie. Formowanie się kategorii jest bardzo ważnym zagadnieniem w psychologii poznawczej.
Zrozumiał to już Immanuel Kant, pisząc o wiedzy "a priori" i "naoczności" pewnych obserwacji, które wydają sie oczywiste tylko dlatego, że tak dobrze pasują do sposobów przetwarzania informacji przez mózgi.

Naukowy model wymaga znajomości specjalistycznego języka.
Język nauki to metafory, użyteczne dla powiązania licznych faktów między sobą.
Czas, przestrzeń, pole, potencjał wektorowy ... to abstrakcje, mające niewiele wspólnego z subiektywnym poczuciem przestrzeni i czasu. W obrębie konkretnej teorii mają jednoznacznie określone znaczenie, ale w języku potocznym mają wiele różnych znaczeń metaforycznych.

Co możemy powiedzieć o rzeczywistości?
Platon (-400): piękno tkwi w przedmiocie.
Kant (1764): piękno tkwi w tym, kto je ocenia.
Kto miał rację?

Subiektywnie patrząc umysł to "odbicie świata" przefiltrowane przez mechanizmy poznawcze mózgu, to wszystko, co możemy poznać.
Arystoteles uważał mózg za chłodnicę krwi a serce za źródło inteligencji; ten pogląd przetrwał bardzo długo. Jednak już w starożytności podejrzewano, jaka jest rola mózgu.
Hipokrates (-460-370): "Przyjemność, radość, smutek i ból, wszystko bierze się z mózgu i znikąd indziej niż z mózgu".
On the Sacred Disease (ok. -400 roku): Men ought to know that from nothing else but thence [from the brain] come joys, delights, laughter and sports, and sorrows, griefs, despondency, and lamentations ...
Niestety do tej pory nie każdy to rozumie, stąd próby uznania mózgu za "odbiornik", a nie twórcę wrażeń.

Model naukowy jest najbardziej skuteczny, najpełniejszy, gdyż odpowiada na szczegółowe pytania i dlatego jest podstawą rozwoju technologii.
Nauka ciągle kwestionuje swoje podstawy, przypomina, że nie rozumiemy świata, nie znamy żadnych prawd ostatecznych.
Nie odpowiadając na wszystkie pytania, zwłaszcza pytania na źle zdefiniowane, odmawia łatwego komfortu.
Nauka wymaga znajomości specjalistycznego języka.
Język nauki to metafory, użyteczne dla powiązania licznych faktów między sobą.
Czas, przestrzeń, pola, energia, informacja, umysł - to pojęcia abstrakcyjne, mające jednoznaczny sens w obrębie naukowych teorii, ale słabo lub całkiem nie związane z tymi pojęciami używanymi w języku potocznym.


Wątpliwość trzecia: Mamy zalew pseudonaukowych teorii i terapii. Skąd wiemy, co jest prawdziwe lub skuteczne?

Upuszczanie krwi było podstawową praktyką od starożytności do końca XIX wieku (robili to cyrulicy).
Pomogło to niewielu, ale skróciło życie ogromnej liczbie ludzi! Od czasu, gdy William Harvey w 1628 r. pokazał brak skuteczności puszczania krwi minęło prawie 300 lat zanim przestało to być uniwersalną metodą leczenia.
Czy teraz jest lepiej? Weryfikacja twierdzeń o leczniczych własnościach suplementów żywności pokazała (2009), że 2/3 z nich nie jest oparta na wiarygodnych badaniach. Może nie szkodzi, ale też wiele nie pomaga.
Działa? Skąd to wiemy? Na kogo? Jak silnie? Czy ma skutki uboczne? Czy pomogło chwilowo czy trwale? Czy sprawdzono długoterminowe skutki? Co jednemu pomaga drugiego może zabić, ale zmarły nie będzie się skarżyć, a znachor zawsze znajdzie wytłumaczenie.

Nauka rozwijała się w świecie islamu początkowo lepiej niż we wczesnych wiekach średnich w Europie.
Okres pomiędzy 7-16 wiekiem określa się jako "złoty wiek islamu" w którym liczni uczeni i artyści stworzyli unikalną kulturę, mająca wielki wpływ na resztę świata.
Rozwinęła się islamska nauka: fizyka, astronomia, medycyna, chemia, geografia, psychologia, socjologia, filozofia i wiele innych nauk.
Lista odkryć naukowych świata islamu jest długa.
Np. do 17 wieku Ibn al-Nafiz był największym znanym fizjologiem, który dokonał wielu odkryć medycznych i napisał 80-tomową encyklopedię medycyny, jest też autorem Theologus Autodidactus, pierwszej "noweli science-fiction".
Co spowodowało upadek i odwrót od nauki w świecie islamu pomiędzy 12 i 13 wiekiem i obecny sceptycyzm wobec nauki?
Nie ma tu zgodnych poglądów, ale jest szereg przypuszczeń: wojny, najazd mongołów i zniszczenie Bagdadu (1258 rok), wyprawy krzyżowe, rekonkwista, czarna śmierć, która zabiła znaczną część mieszkańców.
Za zamknięcie się islamu wini się również perskiego uczonego Al Ghazali, który wywarł wielki wpływ na zachodnią naukę (w tym poglądy Św. Tomasza), ale późniejsza interpretacja jednego z jego licznych dzieł (Błędy Filozofów doprowadziła do zamrożenia idżtihad, racjonalnej interpretacji praw szariatu, a później rozwoju nauki.
Al Ghazali poparł doktrynę okazjonalizmu: prawa natury nie są związkami przyczyn i skutków ale racjonalnymi działaniami Boga, który jest przyczną wszystkiego. Nieszczęścia, takie jak inwazja mongołów, są rezultatem boskich kar. Otworzyło to drogę do prymatu wiary nad rozumem.
Abdus Salam był dotychczas jedynym noblistą wyznającym islam, ale w wersji Ahmadiyya, uznawanej za heretycką, stąd jego prace zostały skrytykowane z religijnego punktu widzenia a napis na jego nagrobku w Pakistanie zamiast "Pierwszy Muzułmański Noblista" zostało tylko "Pierwszy .... Noblista".

Skąd się biorą drastyczne pomyłki ciągnące się przez stulecia?
Korelacja wydarzeń nie oznacza związku przyczynowego, ale umysły ciągle poszukują znaczenia i ciągle je znajdują w przypadkowych związkach.
Zrozumienie "intuicyjne" różni się od czysto intelektualnego.
Zrozumienie intelektualne to funkcja czysto poznawcza, realizowana przez dominującą (zwykle lewą) półkulę mózgu, pozwala odpowiadać na pytania testujące zrozumienie.
Zrozumienie prowadzące do właściwych decyzji nie zawsze daje się zwerbalizować, albowiem:

Pełne zrozumienie to funkcja całego mózgu, poznawczo-afektywna, wzbudzająca silne wrażenie "rozumienia".
Można rozumieć nie tylko werbalne przekazy, ale gesty, słowa czy muzykę.
Słowa nabierają znaczenie dzięki bezpośredniemu doświadczeniu "bycia w świecie", możliwości działania, ale bezpośrednie poznanie rzeczywistości to jedynie świadomość własnej subiektywności, a nie jakiegoś obiektywnego obrazu świata, "jakim jest naprawdę", jak głoszą różni guru new age.

Zrozumienie oznacza powstanie konfiguracji pobudzeń kory mózgu prowadzących od jednej sytuacji do drugiej przez "znajome terytorium", oraz działania mechanizmu nagrody, sygnalizującej stan "zrozumiałem".
Metafora przyklejania: obserwacje doklejają się do oczekiwań, a spływają po nas jeśli do nich nie pasują.
Wstępne wnioski:

Dlaczego (-a)×(-b) równa się a×b ?
Około 1600 roku Christopher Clavius, twórca kalendarza Gregoriańskiego, wprowadza nawiasy i symbole algebraiczne.
W wydanej w 1608 roku Algebrze dowodzi, że (-2)×( -3) = 2×3 jest prawdą dla liczb, ale nie dla symboli. Pisze też:

"Umysł ludzki nie jest w stanie uchwycić powodów, dla których niewiadome i ich znaki zachowują się w taki sposób." (link ???)
Dopiero w 1830 roku w G. Peackok w Treates of Algebra definuje "symboliczną naukę" którą de Morgan nazywa "zaczarowanymi symbolami szukającymi w świecie swojego sensu" (D.M. Burton, History of Mathematics: An Introduction. McGraw Hill 2007).

Problem Gottfrieda Wilhelma Leibniza: jak większa liczba dzielona przez mniejszą, może dać to samo co mniejsza przez większą?
Np. -1/+1 = +1/-1. Liczby ujemne to jakieś bzdury!
Dlaczego Leibniz tego nie mógł zrozumieć? Dlaczego Pitagorejczycy otoczyli liczby niewymierne wielką tajemnicą?
Dlaczego tak trudno było zrozumieć liczby zespolone? W 19 wieku Benjamin Peirce napisał, że równania Eulera nie potrafimy zrozumieć, nie wiem co ono znaczy ale musi być prawdziwe bo potrafimy je udowodnić; dopiero matematyka kognitywna wyjaśniła jego sens, odnosząc występujące w nim wielkości matematyczne (e, pi, i) do naszego działania w świecie, procesów cyklicznych i samoregulacji.

Jak to możliwe, by woda H2O = H2 + O rozkładała się na wybuchowe gazy?
Filozof może uznać taki pogląd za pomyłkę kategorialną: gazy i ciecze mają zupełnie inne własności, jak z gazów może powstać ciecz? Jak głos może zamienić się w prąd, a obraz w układ dziurek na płycie?
Podobnie mózgi i umysły mają zupełnie inne właściwości; jak świat wewnętrzny może powstać z pobudzeń neuronów?

Czy jesteśmy wstanie zrozumieć cokolwiek nowego, czy tylko się do tego przyzwyczajamy?
Max Planck w 1900 roku odkrył kwanty, ale nigdy nie mógł się do swojego własnego odkrycia przekonać, traktując je jako matematyczny trik.
W "Scientific Autobiography" napisał: "Nowe idee nie zostają zaakceptowane dzięki temu, że starsi uczeni się do nich przekonują, tylko dzięki temu, że wymierają."


Wątpliwość czwarta: Czy wiemy co się w nas dzieje, gdy powstaje wrażenie "rozumiem"?

Mózg tworzy przekonania, szuka wzorców skojarzeń, pozwalających powiązać ze sobą elementy doświadczenia. Jest to konieczne na każdym etapie, od percepcji przez tworzenie wyobrażenia o sobie, rozwoju swojej osobowości.
Kolejnym etapem jest doszukiwanie się czynników sprawczych: co za tym stoi? Jeśli widać ślady to ktoś je zostawił - czy to potencjalny drapieżnik czy też ofiara?
Powstające przekonania nadają znaczenie postrzeżeniom, pozwalają im przypisać wartość. Znacznie łatwiej jest teraz dostrzec i zapamiętać wszystko, co pasuje do naszych przekonań, a nie zauważyć tego, co do nich nie pasuje.
Przekonania określają nasz sposób postrzegania rzeczywistości, bardzo rzadko udaje się je zmienić.
Nauczanie kognitywistyki jest znacznie trudniejsze niż nowych zagadnień co do których nie mamy silnie uformowanych przekonań, bo każdy z nas ma wiele wyobrażeń na tematy związane z działaniem umysłu, świadomością, swoim ja.

Zrozumienie pozwala na integrację nowych pojęć w istniejącej siatce pojęciowej, którą już mamy, jest więc przyzwyczajeniem do myślenia przy użyciu nowych pojęć. Raz utworzoną siatkę pojęciową trudno jest zmienić i pojęcia, które do niej nie pasują, są odrzucane, nie można ich zintegrować z centralnymi pojęciami, które często pojawiają się jako spontaniczne myśli, nie mają więc większego wpływu na procesy umysłowe.

Zrozumieć nie oznacza możliwości przewidzenia wszystkich szczegółów: rozumiemy proces spadania liścia z drzewa, ale nie możemy przewidzieć, gdzie dokładnie upadnie gdy wieje wiatr (w odróżnieniu od toru lotu pocisku, który daje się dokładnie obliczyć).
Rozumiemy, że telefony działają, wytwarzając fale elektromagnetyczne, przekazując sygnały przez stacje bazowe do odbiorcy, ale nie mamy pojęcia jak są skonstruowane, jak działają obwody scalone czy systemy informatyczne, obsługujące komunikację. Nie mamy jednak poczucia braku zrozumienia działania telefonu z powodu nieznajomości wszystkich szczegółów.
Podobnie będzie z umysłem, możemy rozumieć ogólne zasady działania umysłów, ale nie da się zrozumieć wszystkich szczegółów indywidualnego zachowania.
Filozofowie skupili się na pojęciu prawdy, ignorując w znacznej mierze kwestie zrozumienia i formowania się przekonań i nowych pojęć, a to jest sprawa kluczowa dla kognitywistyki.

A więc: czy umysł może zrozumieć sam siebie?

Co możemy zrozumieć? Czy możemy zrozumieć najprostsze obiekty, np. atom wodoru?
Ciągle jeszcze pojawiają się na ten temat prace fizyków i nie widać końca!
A komórkę naszego ciała? Jedną z 1014 komórek? W ciągu sekundy rodzi się 10 milionów nowych komórek i tyle umiera.
Beznadziejne! W każdej komórce zachodzi ok. 650.000 różnych reakcji chemicznych, w których uczestniczy 25.000 różnych białek (nazywa się to "interkonektomem"). Dotychczas poznano ułamek procenta tych reakcji (Stumpf i inn 2008).
Nie da się nawet zapamiętać nazw wszystkich białek, więc nie da się tego zrozumieć? Biologia systemów rozwija się pomimo tego szybko.

A więc nauka nie rozumie! Nie do końca jest to prawda ... a już na pewno nie jest to argument za innymi drogami do zrozumienia świata.
Nie rozumiemy - i nigdy nie będziemy - wszystkich szczegółów, ale możemy zrozumieć ogólne zasady.
W pewnym sensie brak zrozumienia nam nie przeszkadza: fizycy nie pytają w koło "czym jest ładunek", zadowalając się zdolnością do przewidywania kiedy powstają ładunki i jaki jest tego efekt (nieliczni fizycy próbują tworzyć modele sprowadzające wszystko do geometrii czasoprzestrzeni, ale nic z tego nie wychodzi).
Czy kognitywistyka może przestać pytać "czym jest świadomość", zadowalając się wiedzą o tym, w jakich warunkach powstają wrażenia świadome i jakie struktury w mózgu muszą się w to angażować? Czy jej cele mogą być bardziej ambitne niż cele fizyki?
Ciągłe powtarzanie "nie rozumiemy" stwarza wrażenie, że tak rzeczywiście jest, tymczasem trudno znaleźć konkretny eksperyment, którego nie potrafimy zrozumieć - może więc ten pozorny brak zrozumienia wynika ze zbyt ogólnych pojęć, które próbujemy używać, takich jak "świadomość", "pamięć" czy "inteligencja"?

Niektóre fakty się wiele nie zmienią: istnieją geny, są różne typy neuronów, mają specyficzne funkcje;
w wyniku uczenia się rośnie gęstość połączeń neuronów w mózgu, tworzą się nowe.
Medycyna molekularna rozwija się szybko i na poziomie molekularnym udało się nieliczne procesy zrozumieć w szczegółach.

Podsumowując:


Piąte: Rozumieć, ale na jakim poziomie? Rola redukcji.

Twierdzenie Gödla: w każdym niesprzecznym systemie formalnym (obejmującym arytmetykę) istnieją prawdy, których nie da się udowodnić w ramach tego systemu.
Dla każdego systemu logicznego zawierającego w sobie aksjomaty arytmetyki liczb naturalnych istnieją zdania, których nie można w nim dowieść, albo jest to system wewnętrznie sprzeczny.
Wniosek (R. Penrose i inni): ludzie potrafią wyjść poza reguły, a jak wynika z twierdzenia Gödla systemy formalne (takie jak programy komputerowe) tego nie potrafią, nie mogą myśleć tak jak ludzie. Jesteśmy wspaniali i żadna maszyna taka nigdy nie będzie!

Pięknie, ale niestety nie jest tak dobrze.
Twierdzenie Gödla jest często nadużywane by pokazać wyższość umysłu nad komputerami. Ograniczenia umysłu ludzkiego są znacznie większe niż te, które wynikają z twierdzenia Gödla . Szybkość myślenia, ograniczenia pamięci roboczej i długotrwałej, zdolność do analizy złożonych struktur ogranicza nas bardziej niż chcemy przyznać.
Z twierdzenie Gödla nie wynikają żadne rzeczywiste ograniczenia dla sztucznej inteligencji. Można skonstruować programy formułujące zdanie Gödlowskie na meta-poziomie, który będzie zbyt skomplikowany, by człowiek był zdolny go prześledzić.
Przypuszczenie: żaden sztuczny umysł nie może w pełni znać swojej specyfikacji (a więc odpowiadać na pytania z nią związane), gdyż jego pamięć robocza musiałaby zawierać nie tylko swój własny opis, ale i opis całej reszty systemu. Nie oznacza to jednak, że nie potrafi jej po kawałku wczytywać i odpowiadać na pytania z nią związane. Komputery mogą projektować coraz bardziej złożone komputery.

Gdyby mózg był tak prosty, by dał się w pełni zrozumieć, to jego posiadacze byliby zbyt głupi, by go zrozumieć ...
To pozornie głębokie stwierdzenie, ale nie rozróżnia procesów związanych z pamięcią (które można przenieść do pamięci na zewnątrz systemu) od procesów analitycznych, które nie muszą być wcale tak złożone.
Maszyna Turinga daje się zrealizować stosunkowo prosto i może wykonać dowolny algorytm. Czy jednak osiągnęliśmy taki krytyczny poziom zdolności do rozumienia?

Myślenie symboliczne, na poziomie logiki, prowadzi do różnych paradoksów, np. paradoksu kłamcy: pewien człowiek mówi, że kłamie; czy to co mówi jest prawdziwe czy fałszywe?
Powiedz coś o sobie: jeśli będzie to prawda, zostaniesz powieszony, jeśli fałsz zostaniesz ścięty. Co powiesz?

Zrozumieć umysł oznacza zredukować opis działania mózgu do jak najprostszego poziomu.
Umysł to funkcja mózgu, która jest wynikiem organizacji układu nerwowego.
Co musimy rozumieć by wiedzieć, jak działa mózg? Jak działają neurony? Neurochemia w mózgu? Fizyka molekularna? Czy potrzebna jest ogólna teoria wszystkiego?
Trzeba wiedzieć, co i jak upraszczać, tak by tworząc modele nie zgubić istotnych funkcji. Dlatego superdokładny model może nie być osiągalny ani potrzebny, ale częściowe zrozumienie konkretnych zjawisk jak najbardziej jest możliwe.

Mechanika kwantowa opisuje świat cząsteczek i reakcji chemicznych.
Chemia jest więc częścią fizyki, ale nadal używa własnych pojęć i metod.
W fizyce nadal jest pełno pojęć opartych na fenomenologii, a nie tylko na pojęciach mechaniki kwantowej, redukcja nie udała się w pełni.

Biologia powinna się zredukować do chemii i fizyki?
Biologia molekularna jest częścią biochemii, modelowanie białek to domena biofizyki.
Medycyna opiera się na biochemii i biologii molekularnej.
Tradycyjne działy biologii i medycyny, np. fizjologii czy patologii, opierają się na klasyfikacji obserwacji fenomenologicznych, ale ich molekularne gałęzie rozwijają się szybko.

Organizmu nie można zrozumieć tylko na podstawie jego budowy!
Własności organizmów wynikają z środowiska, niszy ekologicznej w której się rozwijają, sposobu zdobywania pożywienia i sposobu rozmnażania, interakcji z innymi organizmami.

Czy możliwa jest redukcja stanów umysłu do stanów mózgu?
Wzajemne wpływy materii na umysł są oczywiste: łatwo na umysł wpływać.
Czy myśl jest pierwotna, niezależna, czy też wynika z procesów zachodzących w mózgu? Czy istnieje wolna wola? Co by to oznaczało?
Zgodnie z redukcjonizmem zjawiska psychiczne to nic innego niż procesy zachodzące w mózgu.
To w zasadzie prawda, ale jakże uboga ... fizyka niewiele nam powie o koniku polnym i przyczynach jego zachowań.

W układach złożonych wyłaniają się istotnie nowe jakości.
Czy ilość może przejść w jakość, a jeśli tak, to jak?
Ilość przechodzi w jakość dzięki oddziaływaniom, powstaje nowa organizacja i własności emergentne:

Angielski filozof John Stuart Mill zauważył znaczenie emergencji już w 1872 roku:
All organized bodies are composed of parts, similar to those composing inorganic nature, and which have even themselves existed in an inorganic state; but the phenomena of life, which result from the juxtaposition of those parts in a certain manner, bear no analogy to any of the effects which would be produced by the action of the component substances considered as mere physical agents. To whatever degree we might imagine our knowledge of the properties of the several ingredients of a living body to be extended and perfected, it is certain that no mere summing up of the separate actions of those elements will ever amount to the action of the living body itself. (Mill JS. A System of Logic. 8th edition Longmans, Green, Reader, and Dyer; 1872. , Bk.III, Ch.6, §1).

Ta własność nazwana została "emergencją", a emergentne prawa dotyczą faktów, które nie znajdują pełnego wyjaśnienia na bardziej szczegółowym poziomie opisu.
Michael S. Gazzaniga ( Neuroscience and the correct level of explanation for understanding mind, Trends Cogn Sci. 1; 14(7): 297–292, 2010): "Understanding how each and every neuron functions still tells one absolutely nothing about how the brain manufactures a mental state".
Nietrudno przewidzieć, że głodny człowiek posadzony przy stole sięgnie po jedzenie - czy można przewidzieć takie zachowanie na poziomie biochemicznym? Stoją za tym pobudzenia płynące przez miliardy synaps i niezliczone procesy biochemiczne, ale mierząc reakcje fizjologiczne można określić prawdopodobieństwo pewnych zachowań.
Jakie mamy przykłady emergentnych zjawisk? Jak wyglądają wzajemne wpływy bardziej złożonych zjawisk na mniej złożone i odwrotnie? Nietrudno jest samemu to zacząć zauważać.

Widzimy tylko to, co potrafimy zauważyć, do czego jesteśmy przygotowani ewolucyjnie ... Ten problem zauważony został przez Immanuela Kanta.
Kopyto jest odbiciem płaskiego terenu stepowego, oko odbiciem światła, skrzydło odbiciem powietrza a płetwa ryby obiciem wody (jak sformułował to Konrad Lorenz).
Struktury organizmów dopasowane są do warunków, w których powstawały. Przystosowanie jest poznaniem środowiska przez organizm.
Kant prowadząc rozważania filozoficzne odkrył, że istnieją wrodzone (aprioryczne) struktury poznania u człowieka.
Wniosek: świat jest niepoznawalny, bo odnajdujemy w nim wrodzone nam struktury myślenia, postrzegania, wyobrażenia. Obserwując świat widzimy jedynie siebie! (lub bardziej precyzyjnie, widzimy to co jest w naszym interesie).
Nie możemy więc poznać rzeczywistości, tylko konstruować jej niedoskonały model. Zgodnie z ewolucyjnym punktem widzenia postrzegamy tylko to, co daje nam jakieś korzyści, a więc zwiększa szanse przeżycia, zdobycia pożywienia, pozostawienia potomstwa.

Epistemologia konstruktywistyczna uznaje wszelką wiedzę za próbę wyjaśnienia rezultatów pomiarów i bezpośrednich obserwacji za pomocą zmysłów przez konstruowanie modeli świata. Radykalny konstruktywizm to teoria poznania rozwijana przez von Glasersfelda i innych, podkreślająca, że wiedza jest wynikiem dynamicznej adaptacji układu poznawczego tak, by osiągnąć sensowną interpretację przeżywanych doświadczeń. Na poziomie świadomym doznajemy tylko stanów swojego mózgu, postrzegamy czy odczuwamy tylko to, na co mózg nauczył się reagować.
Neurosocjologia jest stosunkowo nową dziedziną, która bada wpływ wzajemnych relacji pomiędzy neurobiologią i możliwościami adaptacyjnymi mózgu a społecznymi formami życia, wymuszającymi te adaptacje dla sprawnej komunikacji i kooperacji.

Twierdzenie, że poznanie jest z tego powodu niemożliwe jest jednak przesadne.
To oznacza jedynie, że aby naprawdę coś zrozumieć, trzeba przede wszystkim znać możliwości i ograniczenia własnego aparatu poznawczego i nauczyć się poza nie wychodzić, jeśli to tylko możliwe.
Więcej na temat zrozumienia pojęcia znaczenia, sensu zagnieżdżonego znacznie głębiej niż słowa, można przeczytać w książce Marka Johnson "Znaczenie ciała, Estetyka rozumienia ludzkiego" (2015). Głęboki sens wyrasta z reakcji całego naszego jestestwa na zdarzenia i obserwacje, wynika więc z naszych cielesnych uwarunkowań.

Jaka jest rola matematyki w poznaniu naukowym?
Matematyka oferuje nam bardziej ogólny język, niż tylko opis słowny.
Wszystko, o czym da się mówić, można ująć w pewien model matematyczny.
Nie wszystkie modele matematyczne dają się wyrazić przy pomocy słów języka potocznego.
Matematyka oferuje większe możliwości opisu rzeczywistości, w szczególności procesów ciągłych.
Model matematyczny burzy nie jest burzą, ale czy model umysłu jest umysłem? To już bardziej subtelne pytanie.

Heinz von Foerster zadał to pytanie w ramach cybernetyki, nauki o sterowaniu i przepływie informacji: jak można wykorzystać umysł do zrozumienia umysłu?
Prowadzi to do analizy systemów, które oddziałują same ze sobą, adaptujących się do zmiennych warunków tworzonych częściowo przez własne działania, samo-organizujących się i autonomicznych.
Badania w tej dziedzinie są obecnie intensywnie prowadzone (np. Humberto Maturana, Gordon Pask, Francisco Varela), część z nich jest na pograniczu biologii i nauk o życiu, część nauk społecznych i psychologii.

Czy istnieje alternatywny język pozwalający na zdobywanie wiedzy?
Ruchy “New Age” głoszą, że głęboka wiedza o naturze umysłu objawia się w stanach świadomości osiąganych na drodze medytacji.
Wykrywają w ten sposób np. świadomość w roślinach, telepatię u królików itp. rewelacje, powołując się często na te same rezultaty zdyskredytowanych eksperymentów sprzed pół wieku.
Niestety, to tylko złudzenia wynikające z naiwnej interpretacji eksperymentów, samooszukiwania się, nie jest to nowa wiedza, tylko wynik bezwładności myślenia, trzymania się "starożytnych mądrości".
Czy fakt, że w różnych kulturach ludzie praktykujący medytację osiągają podobne stany świadomości oznacza, że docierają do innych poziomów rzeczywistości?
Ken Wilber napisał na ten temat wiele książek, zachęcając do rozwijania "nauki translogicznej", uwzględniającej stany mistyczne.
Nauka to systematyczna weryfikacja hipotez, próba ich falsyfikacji. Alternatywą mogą być tylko przesądy ...
W przypadku stanów mistycznych można prowadzić eksperymenty z osobami, które poprzez systematyczną praktykę medytacji osiągają mistyczne stany świadomości.
Najprostszym wyjaśnieniem podobieństwa tych stanów w różnych kulturach nie jest zakładanie istnienia innych poziomów rzeczywistości, tylko powstania specyficznych stanów mózgu, wynikających z wspólnej neurobiologii, ale podlegających różnej interpretacji w różnych kulturach.
Wiele eksperymentów z użyciem neuroobrazowania pozwala na badanie procesów zachodzących w mózgu w czasie przeżywania takich stanów, jest to temat ciekawych prac, prowadzonych np. przez Mind and Life Institute.

Język używa dyskretnych symboli, a świat nie jest dyskretny.
Jeśli mówimy, że A wpływa na B, to jak silnie i w jakich warunkach? Czy to znaczy, że A jest przyczyną B?
Co oznacza np. stwierdzenie: prognozy pogody w Polsce sprawdziły się w 80%?
Ile razy? Ale jest wiele innych czynników: W ilu miejscach? Pod jakim względem? Jaka była tolerancja? Jeśli temperatura różni się o 1 stopni to rzadko się to sprawdza, jeśli o 10 to prawie zawsze.

Czy nauka może się całkowicie mylić? Systematycznie podważając swoje założenia usuwa błędy dość szybko.
W przeszłości przyjmowano za prawdziwe wiele przypadkowych, jednostkowych obserwacji, bez rozumienia kontekstu i systematycznej weryfikacji.
Czy naprawdę wiemy, czy tylko się nam wydaje? Liczba przypadkowych odkryć na początku 20 wieku bardzo zmalała, za to liczba odkryć wynikających ze zrozumienia zjawisk, z mechaniki kwantowej i innych teorii wzrosła, prowadząc do rozwoju elektroniki. Czy bez rzeczywistej wiedzy byłoby to możliwe?
Nie należy mylić nauki z praktyką medyczna, np. nadużywaniem antybiotyków przez lekarzy.
Może robimy jakieś błędy w ocenach, zwłaszcza skutków działania na dłuższą metę, ale mamy systematyczną metodologię, nieustanne sprawdzanie skutków, wyrafinowaną statystykę pozwalająca na weryfikację co jest przypadkiem a co istotną przyczyną.
Odkrywanie faktów jest główną funkcją nauki, przewidywanie przyszłości trudno nazwać odkrywaniem faktów, ale można się starać wykorzystać naukowe metody do przewidywań dokonując odpowiednich założeń i weryfikując je na dostępnych danych. Futurologia to jednak nie taka sama nauka jak biologia molekularna czy fizyka.

Może przeszkodą jest zbyt wielka złożoność mózgu, której nie da się zrozumieć?
Czy pełne zrozumienie umysłu jest konieczne do budowy podobnie działających systemów?
Ogólne zasady działania układu nerwowego mogą wystarczyć.
Samoloty to nie ptaki i przed ich budową niewielu ludzi wierzyło, że latanie jest możliwe (lord Kelvin jednoznacznie stwierdził, że nie jest to możliwe), a teraz wszystko lata, wystarczyło zrozumieć ogólne zasady.
Rower, motocykl i samochód zastąpiły konie, nie trzeba było tworzyć pojazdów kroczących.


Szóste: Czego możemy się spodziewać po kognitywistyce?

Umysł może zrozumieć siebie na poziomie ogólnych zasad, nie należy się jednak spodziewać prostych, jednoznacznych szczegółowych odpowiedzi.
Za zachowanie odpowiedzialne są stany mózgu, które zmieniają się zarówno w sposób stopniowy jak i gwałtowny, w zależności od całego stanu mózgu (wewnętrznego kontekstu) - czy można to opisać werbalnie, czy możliwa jest konceptualizacja takich procesów?
Potrzebujemy modelu pozwalającego na zrozumienie mechanizmów, formułowanie nowych pytań i stawianie hipotez.
Model ten wyjaśni nam jak funkcjonuje osoba np. odczuwająca synestezje, ale to nie znaczy, że będziemy wiedzieli jak się czuje; trzeba odróżnić wyjaśnienie intelektualne, opis zjawiska, od jego wewnętrznej struktury i własnego przeżycia pewnych stanów.

Czy model wyjaśniający świadomość, uczucia, reakcje człowieka doprowadzi do degradacji ludzkiego ducha?
To nieuzasadnione obawy, choć często dajemy sobie je wmówić przez ludzi, którzy sądzą, że tylko ich przekonania mogą być podstawą moralną dla życia społecznego.
Nasz stosunek do świata kształtuje się znacznie wcześniej niż zdolności do rozumienia procesów umysłowych i studia kognitywistyki, abstrakcyjne zrozumienie niewiele tu zmieni.
Zrozumienie relacji pomiędzy DNA a życiem zbiegło się w czasie z rozwojem ekologii i docenianiem bioróżnorodności.
Są liczne inne niebezpieczeństwa związane z rozwojem nauki i technologii: możliwości lepszej manipulacji ludźmi (np. neuromarketing, lub badanie politycznych preferencji).
Pełne zrozumienie umysłu powinno nam pomóc zrozumieć, gdzie mamy szukać prawdziwego szczęścia, a nie tylko uzależnień od nawyków i rozrywki.

Intuicje są zawodne, nie mówią nam nic o szczegółach działania naszego organizmu, a zwłaszcza mózgu.
Jest coraz więcej do poznania, każde nowe odkrycie prowadzi do wielu nowych pytań, ale możemy poznać ogólne zasady działania umysłu. Nie ma sensu mówić o poznaniu świata, jakim on naprawdę jest. Świat jest różny dla różnych organizmów, różnych umysłów mających odmienny aparat poznawczy.

Rożne dziedziny nauki wnoszą nową wiedzę do rozumienia umysłu.
Psychologia próbuje ustalić reguły, dostarcza wiedzy opisowej, ale nie sięga głębszych ukrytych mechanizmów.
Neurodynamika procesów zachodzących w mózgu może być zbyt skomplikowana by dała się opisać za pomocą prostych reguł, których szuka psychologia.
Te dziedziny nawzajem się uzupełniają; każda mówi nam o innym aspekcie działania umysłu, opisuje go na innym poziomie operując specyficznym językiem, dając w sumie pełniejszy opis.
Żaden model naukowy nie zastąpi ani nie wyczerpie rzeczywistości, ale może pomóc w podejmowaniu racjonalnych decyzji.

Czy zrozumienie swojego umysłu nie popsuje nam radości życia?
Czy wiedza, że na ekranie są tylko rozbłyski, psuje nam przyjemność oglądania filmu? Czy wiedza o technicznych aspektach robienia zdjęć zmniejsza przyjemność oglądania zdjęć zrobionych dobrego fotografa?
Czy wiedza o tym, jak dochodzi do zapłodnienia i jak dzielą się komórki popsuła komuś radość macierzyństwa?
Czy żeby się cieszyć życiem musimy pozostać całkowitymi ignorantami, czy też radość rozumienia pomoże nam docenić rzeczywistość taką, jak widzi nią nauka?
Trzeba rozróżnić perspektywę wewnętrzną od zewnętrznego, obiektywnego opisu zjawisk.
Większość z nas wyrasta z wiary w bociany i świętego Mikołaja, ale wiara w dusze wędrujące do nieba utrzymuje się znacznie dłużej. Wiedza o tym, jak mózgi tworzą umysły i jakie są konsekwencje uszkodzeń mózgu, może być dla nich szokująca.


Kognitywistyka: skąd się wzięła?

Wiele wątków doprowadziło do rozwinięcia się kognitywistyki.
Szybki rozwój nauki: wprowadzenie metod eksperymentalnych przez Galileusza (XVII wiek).
Panowało przekonanie, że umysłu nie można badać naukowymi metodami.
Laboratoria psychologiczne zaczęły się rozwijać dopiero w drugiej połowie XIX wieku.

Wiek XVII i XVIII zajęły dyskusje filozoficzne, rozpoczęte przez Kartezjusza.
Angielski lekarz David Hartley (1749) w swojej książce uznał umysł jako funkcje mózgu, a za przyczynę wrażeń umysłowych wibracje nerwów. Uczenie się jest asocjacją tych wibracji.

Frenologia: Josef Gall i Johan Spurzheim, medycy i anatomowie, opracowali (1790-1810) szczegółową teorię lokalizacji funkcji mózgu.
Gall wniósł znaczny wkład do anatomii mózgu.
Frenologia łączyła rozwój struktur kory mózgu z wypukłościami i wklęsłościami czaszki.
Kranioskopia, pomiary kształtu czaszki, decydowały o cechach umysłu i charakteru; testy przydatności zawodowej.
27 obszarów związanych ze skłonnościami do stałości, ostrożności, duchowością, kochliwością, opiekuńczością, zdolnościami językowymi i wieloma innymi. Tysiące obserwacji potwierdzały ich system.
Kształt czaszki nie ma wiele wspólnego z kształtem mózgu! Frenologia była całkowicie błędna.
Została jednak wyśmiana z niewłaściwego powodu: głoszenia częściowo prawdziwych poglądów - możliwa jest lokalizacja funkcji, chociaż nie taka, jak sądzili frenolodzy!
Umysł jest wynikiem działania mózgu, wiele cech charakteru to cechy wrodzone a mózg składa się z lokalnych obszarów pełniących wyróżnione funkcje - w XIX wieku sądzono, że pod czaszką kryje się jakiś duch, substancja nie mająca cześci, która ożywia człowieka.

Introspekcja jako metoda badania świadomości była początkowo powszechnie stosowana w psychologii.
Czy każdy najlepiej wie, co się w jego umyśle dzieje?
Niestety, to tylko teoria (własnego umysłu). Wyniki były zgodne z lokalnie przyjętymi założeniami i każdy dowodził to, co chciał.
Laboratorium eksperymentalne Wilhelma Wundta, Lipsk 1879.
Badania skojarzeń i mierzenie czasów reakcji.

W USA pragmatyzm w psychologii i edukacji.
Edward Thorndike - teoria uczenia się, efektywności kary i nagrody.
Koncepcja istnienia świadomości stała się bardzo podejrzana.
Szkoła behawiorystów ok.1920 roku uznała “subiektywne pojęcia” (wrażenia, myślenie, uczucia) za nienaukowe.
Behawioryzm badał tylko obiektywnie mierzalne reakcje. Szczur w labiryncie to najlepszy obiekt badań.
Według behawiorystów nie ma wrodzonych predyspozycji, umysł to tabula rasa, są tylko wyuczone reakcje.

Introspekcja nie doprowadziła do zrozumienia umysłu.
Behawioryzm uznał umysł za źle określoną koncepcję, podobnie jak koncepcja duszy.
Dlaczego behawioryzm tak długo zdominował psychologię?
Dopiero rozwój komputerów to zmienił - modele obliczeniowe pokazały jasno, że pomiędzy percepcją a działaniem musi być wiele nieobserwowalnych (z zewnętrznego punktu widzenia) procesów.
Fizycy stworzyli abstrakcyjne modele atomów i molekuł zakładając istnienie nieobserwowalnych struktur (np. funkcji falowej). Nie da się bez abstrakcyjnych pojęć stworzyć dobrego modelu rzeczywistości.

By szukać, trzeba najpierw znaleźć. Paradoksalne?
Zwykle ogólne zasady zmieniają się rzadko, paradygmaty trwają długo, szczegółów przybywa aż paradygmat ich nie pomieści i musi się zmienić.
Coś już rozumiemy, stawiamy hipotezy, sprawdzamy czy nowe modele działają (wyjasniają zjawiska) lepiej niż poprzednie, czy przewidują nowe zjawiska, porównujemy z eksperymentem.
W końcu znajdujemy nową hipotezę, dzięki której możemy rozpocząć nowy proces poszukiwań lepszego modelu.

Sztuczna inteligencja powstała w połowie lat 50.
Projekt Allena Newella i Herberta Simona General Problem Solver” (1957-1969) pomógł zrozumieć złożoność zagadnienia.
Logika i rozumowanie nie doprowadziły do sformułowania “algorytmu myślenia”.
Kosztowna lekcja: japońskie komputery 5 generacji z lat 1982-1994, oparte o wnioskowanie logiczne, w niewielkim stopniu przyczyniły się do postępu w sztucznej inteligencji.

Wiedza oparta na ogólnych zasadach nie wystarczy, potrzebna jest wiedza specyficzna dla danej dziedziny czy problemu.
Nie znamy metody "uczenia myślenia", ale są liczne próby w tym kierunku, np. za pomocą szachów.
Ministerstwo Rozwoju Ludzkiej Inteligencji”, Wenezuela 1979-1983, Projekt Intelligence Overview, Harvard University 1984.
Ogólna inteligencja Wenezueli chyba nie wzrosła ...

Sztuczna inteligencja: umysł to maszyneria do przetwarzania informacji.
Jest to podstawa filozofii i psychologii kognitywnej. Proste procesy przetwarzania informacji tworzą procesy złożone, inteligentne działanie.
Symbole + reguły manipulacji => nieskończenie wiele kombinacji.
Algorytmy manipulowania symbolami => nieskończenie złożone zachowanie.
Algorytmy + reprezentacje wiedzy pozwolą zrozumieć umysł.
Przetwarzanie informacji nie musi zachodzić w białkowych mózgach, może też zachodzić w komputerach, pozwalających odtworzyć analogiczne procesy.

Noam Chomski (1959): rozumienie języka to nie kwestia odruchów!
Konieczne są modele opartego na przetwarzaniu informacji.
Musza istnieć uniwersalne reguły ukrytej, głębokiej gramatyki; "instynkt języka".

1967, Ulric Neisser wydał podręcznik "Psychologia poznawcza".
1976, zaczęto wydawać pismo "Cognitive science".
1976, A. Newell i H. Simon napisali artykuł "Informatyka jako badania empiryczne", formułując program badawczy kognitywistyki.
W tym artykule zawarte zostało klasyczne ujęcie kognitywistyki, dominujące przez 20 lat.

Umysł jest systemem kontrolnym posiadającym cele i wykorzystującym wiedzę.
Działanie jest celowe, wymaga posiadania wiedzy.
Intencje, cele, wiedza - wymagają opisu na poziomie funkcjonalnym, intencjonalnym.
Poziom intencjonalny to poziomów opisu systemów działających w oparciu o wiedzę.
Aproksymacją modelującą zachowanie takich systemów są fizyczne systemy symboliczne.
Jeśli przez symbole rozumieć prototypy aktywacji neuronalnej to jest to nadal słuszne podejście.

Rola rzeczywistych procesów w mózgu jest w tym ujęciu nieistotna.
Niestety nawet zagadnienia analizy języka naturalnego na poziomie symbolicznym okazały się zbyt trudne.
Mózg i całe ciało odpowiedzialne są za algorytmy zachowania.
Sens zdań wynika z posiadania ciała, relacji czasoprzestrzennych, zdolności do działania i imitacji.
Rozumiem to, co potrafię zrobić, choćby w niewielkiej części.
Reprezentacje, nadające sens symbolom wynikają z budowy biologicznej.

Jeszcze w 1873 roku Sir John Eric Ericksen, brytyjski chirurg królewski, twierdził:

“Żołądek, klatka piersiowa i mózg będą na zawsze zamknięte przed penetracją mądrego chirurga”.

Badania odruchów: szkoła Pawłowa, amerykańscy behawioryści.
W Polsce: Jerzy Konorski, współpracownik Pawłowa, mamy instytut neurobiologii PAN jego imienia.
Adolf Beck w pracy doktorskiej z 1890 roku opisał EEG.

Kongres USA ogłosił ostatnią dekadę XX wieku Dekadą Mózgu.
Prezydent G. Bush (senior) odczytał proklamację zaczynającą się od słów:

Trzyfuntowa masa komórek nerwowych i ich wypustek, kierująca naszymi działaniami, jest najwspanialszym, a zarazem najbardziej tajemniczym, produktem aktu stworzenia.

Czy to doprowadziło do zrozumienia umysłu? Nastąpił wielki postęp i przyspieszenie badań.
Neurofizjolodzy opisują “hardware poznawczy” na niskim poziomie.
Prof. Żernicki, neurofizjolog, 1988:

Czynności psychiczne, które niewątpliwie są związane z pracą mózgu, stanowią dla fizjologa do tej pory całkowitą zagadkę. Nie potrafimy w tej chwili nawet wyobrazić sobie mechanizmu ich powstawania. ... osiągnięcie celu ostatecznego jest mało prawdopodobne.

Ogromne postępy neurobiologii w ostatnich latach, połączenie jej metod z genetyką i neurochemią, psychofarmakologią, psycho-neuro-immunologią i innymi dziedzinami, zmieniło sytuację, chociaż nie wszyscy neurofizjolodzy to dostrzegli.
Badanie telewizora metodami neurofizjologii niewiele nam powie o jego konstrukcji i działaniu. Próba zbudowania działającego urządzenia przekona nas, że poznaliśmy zasady jego działania, nawet jeśli nie znamy wszystkich szczegółów konkretnego rozwiązania.
Zrozumieć = modelować, projektować, zbudować, sprawdzić czy działa; to podejście inżyniera. Nie da się w przypadkowy sposób skonstruować obwodu scalonego, trzeba naprawdę rozumieć jak i czemu to działa.
Komputerowe podejście do modelowania pracy mózgu: “computational cognitive neuroscience”, czyli “obliczeniowe neuronauki kognitywne”, to dziedzina nowa, pierwsza konferencja odbyła się w 2005 roku.
Daje to nadzieję na zrozumienie planu całości, nowej jakości wynikającej z organizacji sieci neuronów.
Rozumiemy, że ptaki latają dzięki powstawaniu siły nośnej, ale nie potrafimy zbudować sztucznego wróbla, chociaż budujemy wiele latających urządzeń, od latawców, dronów, szybowców, odrzutowców po rakiety. Rozumiemy, że mózgi działają w oparciu o mechanizmy neuroplastyczności, ale do budowy i weryfikacji działania sztucznego mózgu jest jeszcze długa droga. Budujemy wiele urządzeń wykonujących podobne funkcje jak mózgi: pamiętających, obserwujących, wnioskujących, podejmujących decyzję, sterujących. Czy powinniśmy więc twierdzić, że nie rozumiemy?

6 dziedzin nauki o podstawowym znaczeniu dla zrozumienia umysłu to:

Przydatne nauki dodatkowe to: antropologia, psychofizyka, lingwistyka komputerową, sztuczne życie (artificial life), sieci neuronowe, algorytmy ewolucyjne, komputerowe widzenie (computer vision) i wiele, wiele innych ...

Czy kognitywistyka jest tylko zbiorem wiadomości z różnych dziedzin?
Powinna to być synteza, a nawet syntopia (scalenie) wiadomości z różnych dziedzin.
Najlepsze ośrodki naukowe są w USA i Wielkiej Brytanii, najwcześniej się rozwinęły.


Siódme: Kognitywistyka: podstawowe problemy.

Kognitywistyka to najbardziej transdyscyplinarne i trudne przedsięwzięcie, największe wyzwanie nauki.
Jest to wielka integracja wyników badań z wielu niezależnych dziedzin odnoszących się do umysłu.
Co powinna wyjaśnić empiryczna teoria umysłu?

Filozofów umysłu najbardziej interesują wielkie problemy podstawowe:

  1. Problem ciała i umysłu: jaki jest stosunek materii do świata ducha?
  2. Problem "jakości" wrażeń (qualia): kolor czerwony i zielony różnią się czymś więcej, niż tylko długością fali świetlnej.
  3. Centralny Paradoks Poznania: jeśli teoria uznająca umysł za funkcję mózgu jest słuszna, to w jaki sposób symbole, idee, znaczenie, cały świat umysłu wyłonić się może z procesów obliczeniowych wykonywanych przez mózg?
  4. Problem nabierania znaczenia przez symbole w systemach formalnych: symbole definiowane są przez inne symbole, skąd się bierze prawdziwe rozumienie (John Searle)?
  5. Czym jest świadomość? Jak ją zdefiniować?
  6. Czy istnieje "wolna wola" czy też jesteśmy w swoich wyborach w pełni zdeterminowani przez mechanizmy działania mózgu?
  7. Trudności techniczne: symboliczne modele rozumowania w sztucznej inteligencji nie mają nic wspólnego z neurobiologią i nie nadają się do rozpoznawania wzorców (np. obrazów), asocjacji, generalizacji wiedzy. Modele neuronowe trudno zmusić do logicznego działania i wyjścia poza asocjacjonizm.
  8. W mózgu nie ma określonego miejsca, które można uznać za siedlisko umysłu, różne sygnały zmysłowe przetwarzane są przez różne, fizycznie odrębne, struktury mózgu, świadoma percepcja jest jednak spójna (the binding problem). Jak to możliwe?

Czy teoria umysłu jest możliwa? Wielu ludzi nie chce o niej słyszeć!


Kognitywistyka nie przejmuje się zbytnio pytaniami filozoficznymi, zmierzając w kierunku Empirycznej Teorii Umysłu, która powinna wyjaśnić:

  1. Fakty dotyczące percepcji, np. zależności psychofizyczne, widzenie stereoskopowe, segmentacja obrazu, percepcja czasu. "Interakcje Człowiek-Komputer" (Human-Computer Interaction, lub w skrócie HCI) oraz "komputerowe widzenie" (computer vision) to praktyczne dziedziny wykorzystujące rezultaty tych badań.
  2. Złudzenia optyczne: maskowanie bodźców, metakontrast, interferencję Stroop'a, odtwarzanie trójwymiarowej informacji z rysunków, magiczne oko, kolorowy efekt Phi.
  3. Iluzje akustyczne, dotyczące dźwięków i mowy. Zdanie: "It was found that the ...eel is on the ...", w którym ostanie słowo to orange, wagon, shoe, meal słyszany jest jako: "peel is on the orange", "wheel is on the wagon", "heel is on the shoe" "meel is on the table".
  4. Tysiące obserwacji z psychologii poznawczej, np. dotyczących pisania na maszynie czy praw uczenia się.
  5. Różne rodzaje pamięci: krótkotrwałą, semantyczną, epizodyczną, regułę 7±2, różne rodzaje amnezji i problemów z pamięcią.
  6. Stadia rozwoju, od umysłu niemowlęcia do dorosłego: nauka chodzenia, nauka podstawowych kategorii i struktur wiedzy.
  7. Stany świadomości: różne stany snu, marzenia na jawie, stan hipnotyczny i inne stany umysłu.
  8. Postrzeganie świadome i nieświadoma recepcja, ewolucyjne zalety świadomego postrzegania, związek z procesami w mózgu; znaczenie słów, jakości wrażeń zmysłowych, subiektywność i intencjonalność świadomości.
  9. Powstanie ego, rozwój osobowości, problemy z osobowością, np. rozczepienie jaźni.
  10. Intuicja i zachowania impulsywne, działanie "bez namysłu".
  11. Zdolności lingwistyczne, rozumienie i uczenie się języka naturalnego.
  12. Myślenie, systematyczne rozumowanie, rozwiązywanie problemów przez ekspertów.
  13. Uczucia, nastroje, emocje, ból, przyjemność, radość ...
  14. Czym jest humor? Jak zrobić maszynę obdarzoną poczuciem humoru?
  15. Choroby psychiatryczne i syndromy neuropsychologiczne: od dysleksji, stanów lękowych, ślepoty histerycznej, do schizofrenii.
  16. Zagadnienie "wolnej woli" i wiążące się z tym kwestie moralne.
  17. Percepcję estetyczną muzyki i sztuki.
  18. Wyjątkowe zdolności, np: sawantów, osób cierpiących na ogólny niedorozwój, które rozwinęły w sobie jakąś wybitną zdolność, np. matematyczną, ruchową, pamięć.
  19. Zdolności parapsychiczne? Zadziwiająco wiele osób wiąże to zagadnienie z umysłem mając nadzieję, że jednak mózg jest im niepotrzebny.

W tym wykładzie staram się nakreślić szerokie tło. W drugim semestrze skupimy się głównie nad zagadnieniami związanymi z działaniem mózgu, ale warto pamiętać o szerszym kontekście, rozumieć podstawowe problemy i poznać historię i przyczyny rozwoju kognitywistyki.

Przykładowe pytania.

  1. Z czego wynikają ograniczenia w poznawaniu świata?
  2. Podaj przykłady pozornych wyjaśnień, które wydają się zadowalające i hamują zadawanie dalszych pytań.
  3. Czy umysł może zrozumieć sam siebie? Podaj argumenty za i przeciw.
  4. Co oznacza "zrozumieć"?
  5. Kto pierwszy wpadł na to, że mózg tworzy umysł?
  6. Jak to możliwe, by liczba większa dzielona przez mniejszą dała to samo co większa przez mniejszą? Dlaczego jest to dziwne?
  7. Dlaczego Leibniz miał problem ze zrozumieniem dzielenia liczb a my go nie mamy?
  8. Czy ilość może przejść w jakość, a jeśli tak to jak?
  9. Co według Kanta wynika z istnienia apriorycznych form poznania?
  10. Czy możliwy jest alternatywny język pozwalający na zdobywanie wiedzy? Jakiego rodzaju?
  11. Dlaczego nie wystarczy wiedzieć wszystkiego o mózgu by zrozumieć działanie umysłu?
  12. Podaj 3 przykłady wiedzy niepewnej i 3 przykłady wiedzy, w którą nie należy wątpić.
  13. Z czego wynikają ograniczenia w poznawaniu świata?
  14. Czego możemy się spodziewać po kognitywistyce?
  15. Jakie wnioski płyną z historii frenologii?
  16. Jakie założenia frenologii były błędne a jakie prawdziwe?
  17. Jak zdefiniowano umysł w sztucznej inteligencji?
  18. Czy twierdzenie Gödla stawia jakieś istotne ograniczenia dla zrozumienia umysłu? Dlaczego?
  19. Wymień 5 dziedzin stanowiących filary kognitywistyki.
  20. Na czym polega klasyczne podejście kognitywistyczne?
  21. W jakim sensie opracowanie modelu działania umysłu oznaczać będzie jego zrozumienie?
  22. Czy pytanie "dlaczego ja urodziłem się w Polsce, a nie w Chinach" ma sens? Wyjaśnij swój punkt widzenia.
  23. Czy ja mogłem się urodzić w 15 wieku? Czy ja mogłem się urodzić w Indiach?


Jak działa mózg - spis treści.

Polecam swoje linki na stronach Wiki na których zebrałem odnośniki do wszelkich zagadnień związanych z kognitywistyką i neuronaukami:
AI in Information Retrieval and Language Processing, AI & Machine Learning, Cognitive Architectures, Computational Intelligence, Cognitive Science - all aspects, Neuroscience and the Brain, General Science and its para, trans, religion and futurology fringes ..

Inne ciekawe strony: Being human. Towards a clearer view of human nature.

Literatura

Różne dowiązania do nauk o poznaniu | HCI resources | The Brain Project (Stephen Jones): historia, filozofia, neuronauki, modele ...
Peryferia: sztuczne życie i ewolucyjna robotyka |

Historia nauk kognitywnych:
Prehistoria nauk kognitywnych |
G.A. Miller, The cognitive revolution: a historical perspective. TCS 7, 141-144, 2003

Podstawowe książki i artykuły:

Rozrywkowe/pomocnicze:

Angielskojęzyczne:


Następny wykład | Strony komentarzy do wykładu | W. Duch, Wstęp do kognitywistyki - spis treści | mapa wykładów.