Zápalková aritmetika

Posledný príspevok som ukončil povzdychom, že hľadáme jednoduché a ekologicky validné úlohy, ktoré by nám pomohli navodiť aha zážitok. Günther Knoblich s kolegami (1999) prišli s novou paradigmou, ktorá umožňuje vytvárať takéto problémy. Zápalková aritmetika pozostáva z rímskych číslic (I,II,III,IV, …) a znamienka (+,-,=) pomocou ktorých je možné zostaviť rovnice (I+II=III). Čísla aj znamienka sú zložené z jednoduchých čiarok (zápaliek), ktoré možno premiestniť. Knoblich a co. využili túto možnosť premiestňovania, aby vytvorili syntakticky korektné ale významovo nesprávne rovnice (I+III=II), ktorých odkaz pomocou premiestnenia jednej zápalky možno uviesť na pravú mieru (I+II=III).

Experiment si môžete vyskúšať pomocou nižšie uvedených problémov. Pravidlá sú:
– môžete presunúť vždy len jednu jedinú zápalku
– túto zápalku musíte niekam položiť, nemôžete ju len jednoducho odstrániť
– výsledok musí tvoriť korektný a správny aritmetický výraz
– šikmé I, napr. ako zostatok po rozdelení V nie je možné interpretovať ako I a teda nie je prípustné

Nasledujú problémy sú z prvého bloku prvého experimentu. Nezabudnite pri každom probléme stopnúť čas, ktorý ste potrebovali na vyriešenie!

P1: VI = VII + I
P2: IV = III + III
P3: I = II + II
P4: IV = III – I
P5: III = III + III
P6: XI = III + III


Ok, teraz nasleduje komentár k logike tých úloh. Autori vychádzajú z Ohlssonovej teórie vzhľadu podľa, ktorej vhľadu predchádzajú fázy bezradnosti. Tieto fázy sú spôsobené nesprávnou reprezentáciou problému. Vyššie uvedené úlohy sa snažia takéto nesprávne reprezentácie vychytať. P1 a P2 sú štandardnými, kontrolnými úlohami, ktoré by mal vyriešiť každý. U P3 a P4 si treba uvedomiť, že je možné manipulovať aj znamienka nielen číslice. Riešením sú I = III – II a IV – III = I. U P5 si dodatočne treba uvedomiť, že tautológia III = III = III je tiež syntakticky, ale aj semanticky platným výrazom. Nakoniec v prípade P6, treba dojsť na to, že X je možné transformovať a síce na V. Riešením je teda VI = III + III. Výsledky experimentu ukázali, že P5 je ťažšie ako P6 a to je ťažšie ako P3, P4 a tie sú zase ťažšie ako P1,P2. Okrem toho dali autori probandom aj druhý blok podobných úloh, kde sa ukázalo, že ak probandi raz pochopili v čom je trik a aká je správna reprezentácia tak im riešenie ďalších podobných úloh nerobí problémy.

Autori prezentujú aj ďalšie experimenty s inými variantami aritmetických problémov a v rozličnom poradí. Ich výsledky však nie sú nijak neočakávané, takže si ich na tomto mieste odpustím. Čo štúdii chýba je nejaká priama kvantifikácia aha momentu alebo výskytu a trvania fázy bezradnosti (o tejto sa dozvedáme len nepriamo cez celkové trvanie riešenia úlohy). Zápalkovú aritmetiku však stretneme v ďalších nadväzujúcich štúdiách, takže je dobré ju poznať.

Knoblich, G., Ohlsson, S., Haider, H.,& Rhenius, D. (1999). Constraint relaxation and chunk decomposition in insight problem solving. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory and Cognition, 25, 1534–1555.

Reklamy

Úloha vhľadu pri riešení problémov

Kedže moja dizertačka momentálne trochu stagnuje, s Michaelom Öllingerom z Parmenides Foundation sme sa rozhodli znovu obnoviť spoluprácu z mojich študentských čias. Cieľom by mal byť bayesiánsky model toho čomu sa Michael dlhodobo výskumne venuje a to je rola vhľadu pri riešení problémov. Nasledujúcu sériu článkov tak budú tvoriť moje poznámky k niektorým štúdiám, ktoré potrebujem prejsť. Priznám sa, že slovenské slovo vhľad mi pripadá dosť ťažkopádne. Angličania volajú fenomén “insight”, nemci “Einsicht” a Gestaltisti písali aj o Aha momente. Je tým myslený okamih pri riešení problémov, keď človeku z ničoho nič spontánne príde na um riešenie. Žiarovka zažne. Svetielko zasvieti.

Gestaltisti boli medzi prvými, ktorí sa týmto fenoménom zaoberali. Wolfgang Kohler napríklad pozoroval ako šimpanz Sultán po dlhom rozjímaní zrazu zobral dve tyče zasunul ich do seba a pomocou predĺženej palice si zhodil visiaci banán. Gestaltisti používali vhľad ako zbraň proti behavioristom. Učenie pri problémoch, ktoré riešili myši a holuby bolo pomalé a ťažkopádne. Naproti tomu vhľad poskytoval instantnú a s predchádzajúcou skúsenosťou zjavne nesúvisiacu možnosť ako riešiť problémy.

Sultánove Aha

Výskum riešiteľských schopností u ľudí bol veľmi populárny v začiatkoch kognitívnych vied a takisto u výskumníkov GOFAI. Vhľad bol naopak tak trochu bolehlavom. Riešenie problémov bolo koncipované ako vedomé prevedenie určitých algoritmov. Ako potom vysvetliť takýto instantný, intuitívny a zjavne iracionálny fenomén akým je na prvý pohľad aha moment?

Ak sa chceme pohnúť k vedeckej definícii vhľadu musíme tento fenomén operacionalizovať. Ako možno vhľad rozoznať pomocou dát? Ohlsson (1992) definuje vhľad cez vhľadu predchádzajúcu fázu bezradnosti. V tejto fáze sa zdá, že všetky možnosti boli už vyčerpané, všetky stratégie vyskúšané, všetky zdroje vyčerpané. Myseľ je prázdna a pohár tiež. Fáze bezradnosti môže nasledovať vhľad, teda moment keď nám svitne riešenie (, ktoré môže byť aj nesprávne) alebo aspoň možnosť ako ďalej pri riešení problému napredovať.

Psychológovia skúmajú vhľad cez špeciálne problémy. Riešenie týchto problémov je jednoduché a očividné ak sme na neho prišli, no skôr než sa k nemu dopracujeme vyzerá byť problém nesmierne ťažký až neriešiteľný. Príklady problémov sú:

1. Problém urezanej šachovnice. Šachovnica má urezané dve políčka v diagonálne oproti ležiacich rohoch. Je možné povykladať celú šachovnicu pomocou domino kameňov (veľkosť 2×1 políčka) a ako by takéto riešenie vyzeralo?

2. Problém dvoch povrazov: zo stropu visia dva povrazy a vy sa k obom potrebujete dostať no vaše rozpaženie rúk nie je dostatočné.

3. Dunckerov problem horiacej sviečky. Horiacu sviečku musíte upevniť na stenu a k dispozícii máte škatuľku pripináčikov a zápalky.

4. Problém deviatich bodov. Deväť bodov musíte spojiť pomocou štyroch rovných čiar bez zdvihnutia pera (jedným ťahom).

5. Problém šiestych zápaliek. Pomocou šiestich zápaliek musíte postaviť štyri rovnostranné trojuholníky

Ohlsson si kladie tri otázky, ktoré musí podľa neho psychologická teória vhľadu zodpovedať. Prečo dochádza k fázam bezradnosti, ako ľudia tieto fázy dokážu prekonať a čo sa následne deje. Pri hľadaní odpovedí na tieto otázky vychádza Ohlsson z klasických modelov riešenia problémov vyvinutými zástupcami GOFAI a zakladateľmi kognitívnych vied. Základným predpokladom je, že riešitelia reprezentujú momentálny resp. počiatočný stav problému + želateľný výsledok. Ľudia majú takisto istú predstavu o tom pomocou akých operácii takýto problém riešiť – aké ťahy aplikovať, aby sme sa dopracovali k výsledku. Tieto operácie sú aplikované na danú situáciu, čim sa stav problému mení. Množina operácii môže byť veľmi veľká a keďže pamäť je obmedzená nie všetky operácie sú prístupné. Na ktoré operácie si proband spomenieme bude závisieť od našich predchádzajúcich skúseností s riešením problémov, od kontextu a takisto od inštrukcii.

Pri problémoch, ktoré vedú k bezradnosti a teda vyžadujú vhľad, probandi nesprávne problém reprezentujú. Nesprávna reprezentácia vedie k tomu, že potrebné operácie sú nedostupné, alebo cieľ komplikovanejší než úloha vyžaduje. K vhľadu dochádza tým, že probandi zmenia reprezentáciu problému, priberú ďalšie operácie alebo odstránia nadbytočné obmedzenia. Príklady: 1. Probandi reprezentujú priestorové rozloženie políčok a potenciálne rozloženie kameňov na nich. V skutočnosti však treba zvážiť farbu políčok. 32 políčok je bielych a 30 čiernych aby sme dokázali rozložiť domino na šachovnici musí byť počet bielych a čiernych políčok rovnaký. Úloha teda nemá riešenie. 2. Probandi reprezentujú druhé lano ako pasívny nehybný objekt, ktorý sa treba dosiahnúť pomocou nejakého nástroja. Úlohu vyriešia ak koncipujú druhé lano ako aktívny objekt, zavesia na neho nejaký ťažší predmet a rozhúpu ho tak, že sa cestou naspäť lano priblíži na dosah ruky. 3. V tomto probléme musia probandi zmeniť reprezentáciu škatuľky na klinčeky ako nádoby a predstaviť si ju namiesto toho ako podstavec. Škatuľku prišpendlia na stenu a pomocou trochy tekutého vosku v nej upevnia sviečku. 4. Probandi väčšinou priberú dodatočné obmedzenie, že čiary nesmú siahať pomimo mriežky (tvorenej deviatimi bodmi). Toto obmedzenie robí úlohu neriešiteľnou. 5. Treba si uvedomiť, že zápalky nemusíme skladať len smerom doľava-doprava, dopredu-dozadu ale aj smerom do výšky. Riešením je 3D pyramída, ktorej štyri strany tvoria štyri rovnostranné trojuholníky.

Všetky vyššie uvedené problémy možno vyriešiť a uniknúť z fázy bezradnosti ak zmeníme ich reprezentáciu. Čo sa po zmene reprezentácie udeje závisí podľa Ohlssona od toho ako ďaleko sme od finálneho riešenia. Ak je finálne riešenie v dosahu nášho mentálneho plánovania a predstavivosti tak prídeme na riešenie okamžite a zažijeme plnohodnotné aha. Ak riešenie nie je v dosahu, potrebné sú ďalšie kroky a vhľad je len čiastočný.

Ohlsson rozoberá ďalšie fenomény podobné Aha. Počas inkubácie je problém postavený bokom a keď sa človek k nemu vráti tak sa mu ho podarí lahšie vyriešiť. V tomto prípade ale nemusí existovať fáza bezradnosti. Ak existuje riešenie môže byť urýchlené tým, že proband zabudne na pôvodnú (nesprávnu) reprezentáciu problému. Pri iluminácii prídeme na riešenie problému ktorý sme odložili z ničoho pri venovaní sa nejakej inej aktivite. Ohlsson poznamenáva, že pre tento fenomén existuje len anekdotická o evidencia o prípadoch vedcov, ktorý zažili heuréka. Dôležitým faktorom sú aj nápovedy a nápady, ktoré môžu byť inšpirované na prvý pohľad nesúvisiacimi udalosťami. Vplyv nápovedy bol experimentálne preukázaný (na probandom pri probléme deviatich bodov pomôže ak im poradíte že môžu kresliť aj mimo mriežky) a je pravdepodobné, že pri iluminácii a inkubácii zohráva rolu.

V závere sa Ohlsson dostáva k dôležitému metodologickému problému výskumu aha. Je ním ekologická validita. Aha je už podľa definície ťažko predvídateľné a pomerne zriedkavé. Ako navodiť tento fenomén v laboratórnych podmienkach? Sú vyššie uvedené úlohy v tomto ohľade úspešné? Niektorí probandi vnímajú preddefinované riešenie ako o ničom trik. Skutočné aha problémy by nemali mať preddefinované riešenie ani nejak obmedzený repertoár operácii a probandom by malo byť umožnené nájsť svoju vlastnú formuláciu riešenia. Ohlsson uvádza Darwinovu evolučnú teóriu. Mal Darwin aha momenty? V akých situáciach? Takisto aké sú naše každodenné situácie v ktorých zažívame aha? Ako uvidíme v ďalších článkoch, problém vytvorenia jednoduchých a ekologicky validných úloh sprevádza výskum vhľadu dodnes.

Ohlsson, S. (1992). Information-processing explanations of insight and related phenomena. In M. Keane & K. Gilhooly (Eds.), Advances in the psychology of thinking (pp. 1–44). London, UK: Harvester-Wheatsheaf.

Tony Chemero: Radical Embodied Cognitive Science

Aby som nehromadil len kritiku na plecia filozofov, predstavím aj zopár pozitívnych príkladov filozofov, ktorých práca je vedecky produktívna. Tony Chemero je profesorom na Franklin and Marshall College v Lancaster, USA. Chemero študoval u Dennetta na Tufts. Svoj doktorát robil pod taktovkou Tima Van Geldera na Indiana University. Praktické skúsenosti s vedeckým výskumom nazbieral na stáži u ekologických psychológov v Connecticute. Ak existuje nejaká dogma kognitívnych vied, tak je ňou tvrdenie, že sémantika signálov je dôležitou súčasťou popisu systémov. Koniec-koncov boli to behavioristi, čo upierali signálom ich významy a sústredili sa len na pozorovateľné správanie. Chemero hereticky s dominantným pohľadom nesúhlasí. Jeho alternatívou však nie je behaviorizmus, ale ekologická psychológia J.J. Gibsona, teória dynamických systémov a v posledných rokoch populárny program stelesnenej mysle (Embodied Mind). Svoj pohľad zhrnul v knihe Radical Embodied Cognitive Science (Chemero, 2009), na ktorú sa vzťahuje tento článok.

Začnime výpočet Chemerových herézii jeho pohľadom na filozofiu. Zacitujem obšírnejšie, keďže predpokladám, že viacerí čitatelia si budú chcieť citáty skopírovať a vytlačiť aby ich mohli v noci potajme vyryť na múr najbližšej filozofickej fakulty (s. 165-166):

Before I start in on this spurt of philosophizing, it is worth pausing to comment on the character of the arguments I will be making. My attempts to develop positions on these classical philosophical problems [vedomie, sémantika, m.s.] will not be based on distinction mongering, thought experiments, or fanciful case studies. I will not be talking about Martians, varieties of supervenience, or zombies. I take it that it is an obsession with things like this that causes (many) cognitive scientists to view philosophers as boring know-it-alls who are out of touch with reality. It also leads (many) philosophers to view cognitive scientists as failing to address ‘‘the real problems.’’ This situation is especially dangerous to philosophers, who seem increasingly irrelevant to colleagues outside their departments. Indeed, even some philosophers view their own colleagues as irrelevant. To take two recent examples, Churchland (2002) mocks those who do not apply findings in neuroscience to philosophical problems as ‘‘no-brainers’’; Bickle (2003) mocks anyone with traditional philosophical concerns, including ‘‘naturalistic philosophers of mind.’’ Though (in most moods) I do not endorse the name calling, I do think that Churchland and Bickle are on the right track about the kinds of arguments that philosophers ought to be making. So in what follows, I will address philosophical problems and develop philosophical positions using experiments and data, as opposed to trying to imagine the properties of the c-fibers of Martian zombies.

V poznámkach k prvej kapitole sa objaví aj obligatórne varovanie pre kolegov (s. 209):

A warning for those readers who are professional philosophers. My experience suggests that the material in this chapter tends to make some professional philosophers angry: some philosophers seem to view the arguments made as not just mistaken, but also somehow evil. To head off any misinterpretations, I will point out that I do not, as one former teacher worried, hate philosophy. Indeed, I hope that this book will be taken as exemplifying a way that philosophers of science can play a role that is genuinely philosophical, constructive, and actually valuable to practicing scientists.

Ako by mal tento prínos vyzerať zhŕňa Chemero na konci knihy (s. 207) nasledovne:

[…] this book is an implicit argument concerning what philosophers can do for the sciences: show that something is possible by clearing up conceptual muddles, show that views are coherent, place current concerns in historical perspective, and show how research bears on philosophical issues. Whenever possible, philosophers of science should participate in the science itself. This is the only way to really understand what’s going on.

Tak sa pozrime na výsledky Chemerovej práce.

Kapitola 1

V prvej kapitole si Chemero pripravuje pôdu. Popisuje tzv. hegeliánske argumenty, ktoré konceptuálne “definujú skupinu systémov, tvrdia, že systémy majú určité vlastnosti a potom (proti empirickej evidencii) tvrdia, že určité systémy sú členom tejto skupiny. Sem zaraďuje Chemero Hegelov argument, že nemôže existovať ôsma planéta, argument kreacionistu Beheho, že evolúcia nemôže fungovať, lebo organizmy sú neredukovateľne komplexné, Chomskeho “poverty of stimulus” argument proti behavioristom a Fodorove a Pylyshynove argumenty proti konekcionistom. V Chomskeho a Fodorovom prípade pripisuje prevalenciu týchto argumentov nezrelosti výskumnej oblasti – kognitívnych vied. Kognitívne vedy zatiaľ neboli schopné vyprodukovať dominantnú rigoróznu teoretickú paradigmu. Namiesto toho sa snažia individua odpísať určité prístupy. Chemero preto argumentuje pre dočasnú teoretickú pluralitu v kognitívnych vedách až kým sa neposunie výskum dostatočne ďaleko aby podložil určitú teoretickú pozíciu. Tým sa Chemerova menšinová pozícia stáva zaujímavou. Zároveň tým Chemero naznačuje spôsob akým chce argumentovať pre svoj radikálne stelesnený prístup. Miesto negatívnych argumentov očierňujúcich všetky ostatné nápady ako je to typické vo filozofii, chce poukázať na pozitívne stránky a prínos svojho prístupu.

Kapitola 2

Chemero sleduje vývin teoretických pozícii v psychológii. Okrem komputacionizmu a reprezentacionizmu, tu je aj vetva empirikov od ktorej sa odštiepila Ekologická psychológia J.J.Gibsona. Jej teoretický základ v súčasnosti reprezentujú hlavne prívrženci stelesnenej mysle. Andy Clark sa vymedzuje od skoršej ekologickej psychológie a zhŕňa ju aj s ostatnými podobnými prístupmi pod hlavičku radikálnej stelesnenej kognície, ktorú popisuje nasledovne (Chemero, 2009, s. 28-29, preklad M.S.): “Štrukturované symbolické a reprezentačné pohľady sú myľné. Stelesnenú kogníciu je možné najlepšie študovať pomocou nekomputačných a nereprezentačných modelov, ktoré zahŕňajú napr. nástroje teórie dynamických systémov.” A to je aj Chemerova definícia. Chemero sa chce vrátiť naspäť ku koreňom stelesnenej mysle. Vo zvyšku kapitoly uvádza prvé dva príklady výskumu radikálnej stelesnenej mysle, ktorý nepotrebuje reprezentácie na to aby vysvetlil kognitívne fenomény.

Kognícia bez reprezentácii

Kogníciu bez reprezentácii si môžeme predstaviť nasledovne. Keď sa bejzbolový hráč snaží chytiť vysoko odpálenú loptičku, má v zásade dve možnosti. Buď sa pokúsi na základe trajektórie – rýchlosti a smeru letu loptičky, zistiť miesto kam loptička dopadne a beží na toto miesto. Druhá možnosť je pokúsiť sa minimalizovať horizontálnu vzdialenosť medzi svojím postavením a postavením loptičky vo vzduchu. V tomto prípade nemusím vykonať žiadnu inferenciu ani nič reprezentovať. Úplne postačí sústrediť sa na perceptuálne signály ako je pozícia loptičky vzhľadom k vlastnému telu (získaná na základe pozície loptičky na sietnici, oka v hlave a hlavy na krku) a úmerne prispôsobiť pohyb.

Myslím, že je zaujímavé si ilustrovať tento prípad pomocou Bischofovej sémantiky. Pozrime sa najprv na prvý prípad, hráča, ktorý inferuje konečnú pozíciu loptičky na základe jej letovej dráhy. Tento hráč musí zistiť rýchlosť a smer a na to potrebuje poznať viaceré po sebe nasledujúce pozície. Pozícia lopty (L0) je zálohovaná v pamäti a neskôr na základ novej pozície (L1) a pozície predchádzajúcej (L0) hráč určí miesto dopadu, resp. smer svojho pohybu (P). Tento príbeh slúži na ilustráciu, nie je myslený ako plauzibilný model. Každopádne systém bude potrebovať určitý druh pamäte a tým pádom vnútorný feedback. Vnútorný okruh kvalifikuje podľa Bischofa na to, aby sme systému prisúdili sémantiku. Hráč sa snaží chytiť loptu (intencia) a lopta miery prudko pred neho (kognícia).

Vyššie je uvedený prípad hráča, ktorý interaktívne sleduje loptičku a minimalizuje vzdialenosť. Vstupom do systému je pozícia lopty (L) a hráča (P0) a na základe nej hráč zistí ako a kam sa musí pohnúť (P1). Žiadna forma pamäte a inferencie nie je potrebná, systému chýba vnútorný okruh a týmto sa vstupné a výstupné signály nekvalifikujú na to aby sme im udelili význam. Hranice systému však môžeme zvoliť inak, aby zahrnuli aj interakciu s loptou.

Vstupom do systému je počiatočná pozícia hráča a lopty a výstupom je východisková pozícia hráča. Hráč prispôsobuje svoju pozíciu pohybu lopty a tým aj mení egocentrickú pozíciu lopty. Takýto model vyzerá ako pokrok, problém je akurát v tom, že systém nie je totožný s organizmom, ale zahŕňa aj istý výsek prostredia. Tým pádom kognície a intencie neprisudzujeme organizmu, ale zmiešanému systému. V rámci Bischofovej koncepcie je takýto prístup platný – systém sme definovali ako ľubovoľný výsek z fyzikálnej reality. V rámci filozofie a každodenných intuícii samozrejme vedú takéto kombinované systémy k nekonečným zmätkom. Zrazu majú ajfóny vedomie alebo sémantika je takýmto systémom úplne upieraná.

Kapitoly 3,4,5

Chemero a ekologickí psychológovia sa museli s vyššie uvedenými problémami vysporiadať. Táto diskusia sa vedie pod už spomenutým pojmom reprezentácii, ktoré sú v Bischofovej terminológii rovnocenné s kogníciami. V tretej kapitole Chemero uvádza a diskutuje teórie reprezentácie, hlavne od Ruth Milikan. Tieto testuje pomocou elementárnych modelov ako sú oscilátory, emulátory alebo fitzugh-nagumo model neurónu. Nakoniec akceptuje tradičnú definíciu od Ruth Milikan. Táto definícia na jednej strane identifikuje dôležitosť pamäte systému, na druhej strane však upiera reprezentácie vyššie uvedeným zmiešaným systémom. Reprezentácie môžu takto vykazovať len aktéry, čo sa Chemerovi tiež moc nepozdáva.

V štvrtej kapitole Chemero predstavuje teóriu dynamických systémov. Chemero uvádza viacero zaujímavých prípadov vrátane simulácii z oblasti evolučnej robotiky. Čo sa týka svojej filozofie, Chemero predstavuje dynamický prístup (dynamical stance) v analógii k Dennetovmu intencionálnemu prístupu (intentional stance). Dennett by zrejme zahrnul Chemerov dynamický prístup, pod to čo volá fyzikálny prístup. Chemero sa formuláciou takéhoto analogického postupu snaží zvýrazniť, že ho nezaujíma ako to naozaj je, že či niekde medzi neurónmi v mitochondriálnom prachu naozaj sú ukryté reprezentácie. Chemero ponúka dynamické systémy ako metaforu, prístup, ktorý má vedcov inšpirovať pri vymýšľaní experimentov a teórii. V piatej kapitole Chemero uvádza príklady ako dynamické systémy môžu ponúknuť zaujímavé testovateľné predpovede a vedú k vedeckým objavom.

Kapitola 6, 7
V týchto dvoch kapitolách Chemero uvádza ekologickú psychológiu rozvinutú J.J. Gibsonom v 50. a 60. rokoch minulého storočia. Ekologická psychológia predpokladá, že pre fungovanie organizmov nie sú potrebné komplexné inferencie a reprezentácie. Organizmy nepotrebujú informácie (, ktoré sú perceptuálne dostupné) reprezentovať, ale vnímajú tieto signály priamo ako v príklade s bejzbalovým hráčom. Ekopsychológia bola a je tradične aplikovaná hlavne na vnímanie a motoriku. Chemero ilustruje, že môže byť rozšírená aj na fenomény ako sú objavy pri riešení komplexných kognitívnych problémov.
V siedmej kapitole sa konečne dostávame k otázke sémantiky kombinovaných systémov. Ekopsychológovia vytvorili inventár pojmov, ktoré sa snažia bližšie popísať význam signálov. Najdôležitejším sú afordancie (affordance), ktoré vyjadrujú vlastnosť objektov. Určité objekty umožňujú organizmu pribrať ich do interakcie a vytvoriť tak systém so sémantikou. Naopak organizmy majú určité dispozície – schopnosti, ktoré im umožňujú pribrať objekt do interakcie. Pohár vody má afordanciu byť vypitý. Smädný jedinec má zasa zodpovedajúcu dispozíciu. Vo vyššie uvedenej schéme bejzbalového hráča možno považovať počiatočnú pozíciu loptičky za afordanciu a počiatočnú pozíciu hráča za dispozíciu. Oboje sú dôležité pre vznik interakcie. Prudká loptička je doslova nechytateľná, teda neumožňuje afordanciu chytateľnosti. Naopak loptička môže byť chytateľná, ale hráč je od nej moc ďaleko a teda nemá dispozíciu ju chytiť.

Treba dodať, že samotné definície resp. pokusy ekopsychológov o definíciu afordancie a ďalších pojmov sú dosť nejasné. Chemero diskutuje Gibsonovu definíciu. Následne diskutuje pohľad ekopsychológov z Connecticutu. Nakoniec prezentuje svoje – hneď rovno dve definície, z ktorých neskoršia sa mu pozdáva lepšie. Tieto definície šipia, že afordancie akosi závisia aj od objektu, aj od subjektu a od ich spoločnej interakcie. Problém vidím v tom, že nerozlišujú štandardné a kombinované systémy ako som ich ja uviedol vyššie. Tým pádom často pripisujú afordancie aj štandardným systémom a pojem teda splýva s kogníciami. Tým vzniká podozrenie, že ekopsychológovia v skutočnosti hovoria o reprezentáciach len ich volajú inak.

Kapitola 8, 9

Posledné dve kapitoly sú venované filozofickým problémom, hlavne problému vedomia a vzťahu Chemerovho prístupu k neurovedám. Priznám sa, že tieto dve kapitoly na mňa pôsobia dosť rozpačito. Neuvádzajú nič nové a skôr ide Chemerovi o to splniť si svoje filozofické povinnosti, keďže v predchádzajúcich kapitolách sme toho z filozofie v tom klasickom zmysle slova moc nevideli. Chemero nemá problém s neurovedami, čo sa aj dalo čakať, keďže teória dynamických systémov je dôležitým nastrojom formálneho modelovania v biológii. Chemero akurát varuje nad prílišnou koncentráciou na vlastnosti mozgu. Periferálne nervy, telo a interakcia s okolím môžu prebrať dôležité komputačné úlohy. Hladať ich riešenia v mozgu je následne mylné. V poslednej kapitole sa Chemero hlási k realizmu v otázke vedomia. Ako Dennetova Heterofenomenológia aj Chemerov radikálne stelesnený prístup skúma vedomie na základe pozorovateľných fenoménov (napr. správania, s. 205):

In radical embodied cognitive science, using information to perceive affordances and guide behavior in real time just is having conscious experiences. When we have explained how animals use information to directly perceive and act in their niches, we will also have explained their conscious experience. We are, of course, miles away from having satisfactorily explained how information is used to perceive and act, but the headway that has been made is also headway toward explaining consciousness.

Hodnotenie

Celkovo mi je Chemerov prístup sympatický. Definície afordancii a programu radikálnej stelesnenej kognície bude musieť Chemero ešte prečistiť, ale ako som sa snažil ukázať vyššie, takéto definície majú svoj opodstatnený cieľ. Nesúhlasím s tým, že všetky systémy by bolo možné vysvetliť pomocou dynamického prístupu a pomocou konceptuálneho inventáru ekopsychológov. Tento prístup môže fungovať pri jednoduchých systémoch napr. na periférii – pri vnímaní a motorike, ale bude mať problémy s komplexnejšími systémami, ktoré nevyhnutné vyžadujú feedback, flexibilitu a tým pádom umožňujú aplikáciu sémantiky. Samozrejme aj v tomto prípade je možné vzdať sa sémantiky a aplikovať dynamický prístup. Akurát si myslím, že vedci si tým uprú dôležitý výskumný nástroj. Napriek tomu si myslím, že radikálna stelesnená myseľ by mala figurovať voči svojim reprezentačným konkurentom ako nulová hypotéza. Ako sme videli kombinované systémy sú, čo sa týka štruktúry organizmu jednoduchšie a jednoduchšie modely chceme uprednostniť. V kognitívnych vedách je naopak praxou prijsť s komplikovaným ad-hoc modelom, ktorý často rieši neexistujúce problémy. Takéto pseudoproblémy môžu vzniknúť nesprávnym ohraničením systému ako napríklad izoláciou organizmy od jeho interakcii s prostredím. Chemerova kniha je v tomto ohľade vítaným príspevkom.

Čo sa týka filozofie tu treba Chemerovi určite zatlieskať. Vo vzduchu samozrejme vysí otázka na koľko sa jedná ešte o filozofiu a jej genuíny prínos. Na jednej strane Chemero nerobí nič, čo by snáď psychológ nezvládol. Na druhej strane kopa filozofov by s jeho prístupom nesúhlasili. Ako som už viackrát pripomenul, myslím, že prvý problémom sa nemusia filozofi trápiť, filozofiu treba vymedziť obsahovo a nie metodologicky. Čo sa týka druhého problému, filozofiu treba jednoducho predefinovať. Ak Chemerov filozofický prístup nie je prístupom filozofie, musí filozofia a nie Chemero zmeniť svoje spôsoby.

Kniha je dobre čitateľná. Chemero argumentuje efektívne a ani v občasných odbočeniach nestráca zo zreteľa svoj celkový argumentačný cieľ. Kniha obsahuje množstvo príkladov zaujímavého empirického výskumu vrátane simulácii rôznych mozgostrojov, ktoré Chemero používa namiesto myšlienkových experimentov na to aby otestoval definície a filozofické tvrdenia. K niektorým týmto prípadovým štúdiam sa ešte vrátim v samostatných článkoch na tomto blogu.

Pri príležitosti novovzniknutého časopisu americkej akadémie kognitívnych vied Topics  (, ktorý je určený teoretickým, reflektívnym a filozofickým debatám) sa diskutovala pozícia rôznych vedných oborov v rámci kognitívnych. O roli filozofie sa diskutovalo v druhom a treťom čísle (dostupné online). Chemero s kolegami (Stepp et al.) zareagovali na príspevok Billa Bechtela o filozofii kognitívnych vied. Nesúhlasili s jeho dôrazom na reprezentácie. Tento článok v podstate zhŕňa Chemerovu pozíciu a možno ho alternatívne použiť ako úvod namiesto knihy.

Chemero, A. (2009). Radical Embodied Cognitive Science. MIT Press, Cambridge, MA.

Stepp, N., Chemero, A., Turvey, M., T. (2011). Philosophy for the Rest of Cognitive Science. Topics in Cognitive Science, 3, 425–437.

Jürgen Schmidhuber a teória všetkého

V mojom úvodnom príspevku o strojovom učení som tvrdil, že hlavný rozdiel v porovnaní so štatistikou spočíva v snahe výskumníka inferenčný proces plne automatizovať. V tomto článku by som rád uviedol príklad výskumníka, ktorého práca tento cieľ ilustruje. Jürgen Schmidhuber bol profesorom na katedre strojového učenia na Technickej Univerzite v Mníchove počas môjho štúdia na LMU. O svojich cieľoch píše Schmidhuber na svojej webstránke: “Since age 15 or so his main scientific ambition has been to build an optimal scientist, then retire.” Tento cieľ sa snaží dosiahnuť pomocou kombinácie strojového učenia s teoretickou informatikou. Schmidhuber vníma pozorovateľný vesmír ako výsledok bežiaceho programu (, ktorý z časti tvoria nám známe fyzikálne zákony). Zatiaľčo výsledok tohoto programu je nekonečný, nepočítateľný a inak nemožný, program samotný môže byť prekvapivo jednoduchý. Nasledujúci teaser prezentuje Schmidhuberov pohľad:

Schmidhuber (2010) sa snaží pomocou teórie komplexity zistiť aký komplexný tento kozmický program je, aký optimálny algoritmus, by ho našiel a ako dlho by mu to prinajhoršom trvalo. Schmidhuber formuluje program ako sadu inštrukcií spracovávaných Turingovým strojom. (Používanie Turingových strojov je v teoretickej informatike klasická stratégia ako abstraktne uvažovať o programoch.) Výsledkom programu je náš vesmír. Ako nájdeme optimálny popis vesmíru? Ako predpovedáme budúce znaky z tých predchádzajúcich? Schmidhuber používa Bayesovu vetu:

p(xy|x)=\frac{p(x|xy)p(xy)}{p(x)} \propto p(xy) ,

pričom x je doteraz pozorovaný vesmír, y je budúci vesmír a xy je ich konkatenácia, teda výsledok programu. Schmidhuber sa zamýšla nad apriori pravdepodobnosťou rôznych vesmírov p(xy). Túto pravdepodobnosť možno definovať cez rôzne formy Occamovej britvy. Jednoduchšie vesmíry sú pravdepodobnejšie. Čo však znamená jednoduchosť? Schmidhuber zvažuje viacero formálnych definícii, napr. jednoduchosť programov, ktoré tieto vesmíry vypočítavajú alebo rýchlosť s akou môžeme validovať daný vesmír na základe pozorovaných dát. Schmidhuber ukazuje, že rýchlosť validácie nám umožňuje efektívne zoradiť vesmíry, tak že celková rýchlosť prešetrenia všetkých možných vesmírov (resp. ich algoritmov) je optimálna. Začneme najjednoduchším vesmírom a testujeme postupne tie komplexnejšie. Keďže niektoré vesmíry tvoria podmnožinu komplexnejších vesmírov, pomocou rekurzívneho hľadania možno tento proces ďalej zrýchliť.

Výsledná konvergencia vyhľadávania je zaujímavá. Ak T je čas, ktorý trvá otestovanie optimálneho vesmíru (t.j. teórie všetkého) tak kT je dĺžka hľadania optimálneho vesmíru. Samozrejme multiplikačná konštanta k môže byť neúmerné vysoká. Tu Schmidhuber navrhuje adaptívnu aktualizáciu rozdelenia pravdepodobnosti vesmírov na základe už testovaných vesmírov, čo umožňuje zrýchliť hľadanie. Schmidhuber sa ďalej snaží vytvoriť formálnu teóriu zvedavosti a kreativity. Táto by pomohla systému optimálne rozdeliť dĺžku testovania medzi rôznymi hypotézami. Potrebuje systém testovať daný vesmír, alebo mal by začať testovať nový vesmír? A ktorý nový vesmír by mal systém testovať?

Schmidhuberove nápady je samozrejme možné aplikovať aj na ohraničenejšie problémy než je hľadanie teórie všetkého a vskutku v týchto oblastiach má Schmidhuberov tím za sebou viaceré úspechy v celosvetových súťažiach učiacich sa strojov. Ak sa chcete dozvedieť viac o Schmidhuberovom výskume nedá mi neodporučiť Schmidhuberove prednášky (napr. túto). Okrem toho že sú zaujímavé sú aj vtipné a zábavné.

Zaujímavosťou je, že Schmidhuber začínal svoju vedeckú kariéru v oblasti genetického programovania. (Jeho dizertačka bola jednou z prvých štúdii ak nie tou prvou.) Tejto témé sa okrajovo stále venuje. Floreano a Nolfi (1998) pracovali na svojej evolučnej robotike v IDSIA v Lugane, kde pôsobí Schmidhuber ako riaditeľ. Najnovšie si vyslúžil pozornosť médii ich projekt Swarmbotov – umelého mravenisko, ktoré rieši problémy cez kolektívne úsilie.

Ak koncept Swarmbotov ešte nepoznáte odporúčam nasledujúce demo. IDSIA so Schmidhuberom sa na tomto projekte tiež podieľali.

Floreano, D. a Nolfi, S.(1998). Evolutionary robotics. MIT Press, Cambridge, MA.

Schmidhuber, J. (2010). The new AI is general and mathematically rigorous.
Front. Electr. Electron. Eng. China.

E.T. Jaynes: Probability Theory, Kapitola 1 a 2

Práve som začal lúskať knihu Probability Theory: The Logic of Science od Edwina Jaynesa. Na Mozgostrojoch prejdem knihu v sérii článkov, ktoré tvoria moje poznámky k jednotlivým kapitolám.

Edwin Jaynes bol fyzikom, ktorý sa zaoberal teóriou pravdepodobnosti a bayesiánskou štatistikou. Jeho hlavným dielom je kniha Probability Theory: The Logic of Science. Táto je založená na sérii prednášok a kurzov zo 60. a 70. rokov. Jaynes rozpracoval svoje poznámky do knižného formátu v 90. rokoch. Knihu však kvôli úmrtiu v 1998 nestihol dokončiť. Kniha vyšla v roku 2003, pričom niektoré plánované kapitoly chýbajú a ďalšie tvoria len hrubé náčrty a nie sú až tak upratané a uhladené ako by mohli byť. Okrem toho, že Jaynes zastáva bayesiánsky pohľad na štatistiku, vníma teóriu pravdepodobnosti ako rozšírenie logiky. Prvé dve kapitoly sa zaoberajú práve tým ako odvodiť teóriu pravdepodobnosti z logiky.

Myslím, že každá ambiciózna vedecká kniha musí skôr či neskôr konfrontovať dve veci. A to, že deduktívna, logická inferencia je na nič. A takisto sa musí dištancovať od pseudoproblémov, ktoré riešia a šíria filozofi. Ohľadom filozofie píše Jaynes:

Finally, some readers should be warned not to look for hidden subtleties of meaning which are not present. We shall, of course, explain and use all the standard technical jargon of probability and statistics, because that is our topic. But although our concern with the nature of logical inference leads us to discuss many of the same issues, our language diff ers greatly from the stilted jargon of logicians and philosophers. There are no linguistic tricks and there is no  meta-language gobbledygook; only plain English. We think that this will convey our message clearly enough to anyone who seriously wants to understand it. In any event, we feel sure that no further clarity would be achieved by taking the 1st few steps down that in finite regress that starts with: What do you mean by ‘exists’?

Prvá kapitola začína kritikou deduktívnej logiky. Jaynes poukazuje na to, že deduktívna logika hrá pri výskume bezvýznamnú rolu. Ešte aj “čistá” matematika používa pri svojich objavoch probabilistickú inferenciu aj keď v publikáciach ju nahradzujú logickými dôkazmi. Jaynesovým cieľom je rozšíriť výrokovú logiku. Namiesto dichotomických hodnôt pravda, nepravda Jaynes uvažuje o plauzibilite výrokov vyjadrenými kontinuálnymi hodnotami. Jaynes formuluje svoj cieľ aj nasledovne: “How could we build a machine which would carry out useful plausible reasoning, following clearly de fined principles expressing an idealized common sense?” (s. 105). Idealizovaný zdravý rozum, znamená, že robot implementuje základné pravidlá ľudského rozumovania bez kognitívnych obmedzení ako obmedzená selektívna pamäť alebo rôzne biasy. Jaynes formuluje nasledujúce axiómy:

  1. Hodnovernosť výrokov je vyjadrená číselne.
  2. Rozšírená logika musí kvalitatívne zohľadniť pravidlá zdravého rozumu.
  3. Konzistencia. Ak odvodíme určitú hodnovernosť výroku jedným validným spôsobom, musíme sa k rovnakej hodnote dopracovať aj všetkými ostatnými validnými spôsobmi.
  4. Všetká dostupná evidencia musí byť zohľadnená pri odvádzaní hodnovernosti výrokov.
  5. Pri rovnakom stave evidencie, musíme dospieť k rovnakým záverom – k rovnakej hodnovernosti výrokov.

Axióm 2 je formulovaný dosť abstraktne ale vyjadruje nasledujúce pozorovanie. Vo výrokovej logike platí sylogizmus “ak A implikuje B a A je pravda tak aj B je pravda”. Opačne však už neplatí “ak A implikuje B a B je pravda tak A je pravda” Pointa je v tom, že aj keď druhý sylogizmus neplatí nevyhnutne, mnohokrát naozaj platí a môže byť užitočný. Jaynes tento sylogizmus preformuluje nasledovne: “ak A implikuje B a B je pravda tak A je hodnoverné”.

Z vyššie uvedených axiómov Je možné odvodiť základnú definíciu hodnovernosti. Hodnovernosť je monotónna funkcia. Či stúpa alebo klesá táto funkcia a na akom intervale toto axiómy neurčujú. Arbitrárne sa rozhodneme pre stúpajúcu funkciu v intervale 0 až 1. Mohli by sme definovať iné intervaly (napr. klesajúcu funkciu na intervale nekonečno až 1), v zásade by sme sa dopracovali k rovnakej teórii vierohodnosti akurát by odvodené pravidlá vyzerali trochu krkolomnejšie. Dve základné pravidlá sú

  • Pravidlo násobenia: p(AB|C)=p(A|BC)p(B|C)=p(B|AC)p(A|C)
  • Pravidlo sumy: p(A|B)+p(\bar{A}|B)=1

Tieto pravidlá sú koncipované analogicky k pravidlám výrokovej logiky. Pravidlo sumy je odvodené z negácie. Ak A je pravda, tak \bar{A} je nepravda. Ak A je nepravda, tak \bar{A} je pravda. Ak pravdu reprezentujeme ako 1 a nepravdu ako 0, v oboch prípadoch získame ako sumu výroku a jeho negácie 1. Následne nám už stačí “zabaliť” výroky do pravdepodobností pomocou funkcie p(.) a získame pravidlo sumy. A|B je podmienkou – A je pravda ak B platí. Jaynes explicitne podmieňuje výrok A a jeho negáciu premennou B čo je množina všetkých ostatných hypotéz, ktorých vplyv na  pravdepodobnosti tiež treba zohľadniť. (Písal som, že cieľom filozofickej logickej argumentácie je ukryť kontroverzné premisy v argumentácii tak aby ich oponent nezbadal. Tieto sú ukryté práve v množine B.) Ak je B na pravej a ľavej strane iné, naše závery nemusia nevyhnutne platiť. To zodpovedá snahe experimentátorov pri manipulácii izolovať a vylúčiť faktory, ktoré by mohli ovplyvniť priebeh experimentu. V argumentácii to zodpovedá formulácii ceteris paribus.

Pravidlo násobenia je odvodené z konjunkcie. Ak A aj B sú pravda tak aj ich konjunkcia AB je tiež pravda a nepravda v opačných prípadoch. Ak pravdu reprezentujeme ako 1 ako nepravdu ako 0, hodnoty výrokov A a B môžeme vynásobiť a získame AB. Problémy nastanú ak začneme posudzovať výroky predikátovej logiky. Napr. “Existuje človek, ktorý má ľavé oko zelené” je pravda a  “Existuje človek, ktorý má pravé oko modré” je tiež pravda. Výrok “Existuje človek, ktorý má ľavé oko zelené a pravé oko modré” však pravdou nie je, vyššie uvedené pravidlo multiplikácie ho však za pravdivý označí. Ak chceme použiť takýto typ konjunkcie, musíme multiplikovať pravdivosť výrokov A|B a B (alebo alternatívne B|A a A). A|B znamená, že “Existuje človek, ktorý má pravé oko modré” ak platí, že tento človek má druhé oko zelené.  Následne nám už stačí zabaliť výroky do pravdepodobností pomocou funkcie p(.) a získame pravidlo násobenia. Rovnako ako pri pravidle sumy aj pri pravidle násobenia je množina všetkých ostatných hypotéz C explicitne uvedená.

Pomocou dvoch vyššie uvedených pravidiel možno odvodiť iné pravidlá, napr. dizjunkciu:

p(A+B|C)=p(A|C)+p(B|C)-p(AB|C)

Pointa je v tom, že tak ako v logike je možné všetky zložené výroky a pravidlá vyjadriť pomocou konjunkcie a negácie, tak je možné aj v rozšírenej logike pomocou pravidla násobenia a pravidla sumy odvodiť pravdepodobnosť všetkých ostatných výrokov.

Myslím, že Jaynesov most medzi logikou a pravdepodobnosťami je veľmi zaujímavý a viacero logických problémov a paradoxov možno riešiť ak akceptujeme, že výroky nie sú len pravdivé a nepravdivé ale pravdepodobné. V komentároch a prílohe ku kapitole Jaynes okrem iného diskutuje Gödelovu vetu a Kolmogorove axiómy. Kolmogorove axiómy definujú pravdepodobnosti pomocou množín. Jaynes argumentuje, že formulácia základných pravidiel je všeobecnejšia a na rozdiel od Kolmogorova ich odvádza z axiómov, ktoré by nemali byť kontroverzné.

Jaynes, E.T. (2003). Probability Theory: The Logic of Science. Cambridge University Press.

Norbert Bischof: Sémantika

V užšom zmysle slova označuje Sémantika náuku o význame slov, či už v prirodzenom alebo programovacom jazyku. Organizmy sa však nedorozumievajú len pomocou jazykov, ale aj pomocou gest. Teda správaniu všeobecne možno prisúdiť určitý význam. Preto sa v širšom zmysle slova môžeme pýtať ako signály získavajú svoj význam.

Keďže správanie organizmov je často teleologické a sleduje nejaký zámer, obzvlášť vo filozofií, sa otázka sémantiky často prelína s otázkou intencionality. Tu je súčasťou bojov filozofie mysle proti redukcionistickej vede. Ak je vedomie prvý zákop, o ktorý sa najurputnejšie bojuje, tak je intencionalita a tým aj sémantika zákopom posledným, ktorý treba poriadne obrniť, lebo za ním už nie je nič. Len bozóny a fermióny.

Bischofov prístup k sémantike je inštrumentálny. Snaží sa nám ponúknuť nástroj, ktorý by umožnil psychológom rigorózne prisúdiť signálom význam. Folkové teórie intencionality v tomto prípade hrajú len vedľajšiu rolu. Môžu byť smerodajné avšak musíme ich overiť a ak nie sú vhodné zavrhnúť a ponúknuť teórie lepšie. Bischofova sémantika vychádza z teórie informácii. Samotný pojem sémantika Bischof skoro nepoužíva. Hovorí o systémoch, signáloch a ich význame. Tieto pojmy sú definovan0 relatívne voľne. Systémom je ľubovoľný výsek z reality, pričom abstrahujeme od kvalít a snažíme sa vyjadriť kvantitatívne súvislosti. Ak ste čítali predchádzajúci príspevok o Bischofových názoroch na spôsob abstrakcie, aký by mala psychológia aplikovať, tak by sa vám pri systéme mala vybaviť bloková schéma. Signálmi sú kvantitatívne fyzikálne veličiny, v blokových schémach indikované šípkami, spájajúcimi bloky. Bloky, následne signály spracovávajú. Signály teda tvoria vstupy a výstupy blokových jednotiek ale aj vstupy a výstupy celkového systému. Pri organizmoch sú vnútorné signály skryté a najčastejšie teda analyzujeme signály vstupujúce a vystupujúce zo systému, či už pomocou cielenej stimulácie vnemov, alebo analýzy správania. Týmto vstupným a výstupným signálom môžeme prisúdiť význam, a Bischof v tomto kontexte rozlišuje kognície a intencie. Kognícia označuje význam vnemových signálov. Intencia naopak označuje význam signálov, ktoré produkuje systém sám, teda jeho správanie. Posvieťme si najprv na kognície.

Podľa Bischofa inferujeme kognície na základe správania organizmu a na základe predpokladu optimálneho správania. Optimálne správanie je definované u Bischofa cez evolučnú teóriu a teda cez fitness (výnimky môžu tvoriť ľudské artefakty, kde je optimalita definovaná dizajnerom). Evolúcia optimalizuje správanie organizmov tak, že určitým vstupným signálom sú priraďované určité výstupy. Aby sme pochopili význam ktorý systém prideľuje vstupným signálom musíme skúmať ako sa systém zachová pri prítomnosti alebo neprítomnosti signálu. Ak napríklad šimpanz (systém) ujde (výstup) pred tmavým hadom ale neuteká pred bielym hadom, môžeme skonštatovať že tmavý odtieň hada znamená pre šimpanza nebezpečenstvo (kognícia). Význam nemusí byť veridikálny. Šimpanz môže prideliť význam nebezpečenstvo aj tmavej vetvičke. Takéto chyby sú dané tým že systémy smerom k optimalnemu správaniu konvergujú avšak ťažko ho niekedy pri dynamicky meniacom sa prostredí dosiahnú (napr. prostredie zahŕňa aj iné systémy). Takisto veridikálne vnímanie nemusí byť optimálne pre systém. Pridelený význam sa takisto môže líšiť u rôznych organizmov aj keď ide o “syntakticky” podobné signáli. Napríklad domorodec môže vnímať hada ako delikatesu a miesto úteku sa pokúsi hada uloviť. Atraktor optimality teda dáva semantike jej objektívne komponentu, zatialčo konkrétna suboptimálna phylogenetická trajektória systémov pridáva subjektívnu komponentu.

Obdobne môžeme inferovať význam výstupov na základe vstupných signálov. Ak človek zbadal oheň a prikladá mobil k uchu môžeme inferovať, že jeho intenciou je zavolať hasičov. Aby sme prisúdili význam musíme poznať vnemy, vstupy systému a predpoklad optimality správania musí byť splnený. Ako som už spomenul, okrem vstupov a výstupov môžeme pripísať význam aj signálom vnútri systému – napr. neuronálnym signálom v mozgu. Sémantika týchto signálov je zmiešaná, keďže každý signál možno interpretovať v zmysle kognície ako aj v zmysle intencie. Pri optimálnom systéme by sa mali tieto významy prekrývať. Na druhej strane stále platí, že signáli subsystémov na periféri napr. signáli neurónov vo V1 alebo v motorickom kortexe budú mať silnejšiu kognitívnu resp. intencionálnu komponentu.

Bischofova semantika je podobná Dennetovmu (1987) intentional stance. Ako u Dennetta aj u Bischofa majú termostaty kognície a intencie. Bischofova koncepcia je však v mnohých ohľadoch exaktnejšia. To je hlavne tým že zatiaľčo Dennett vníma intentional stance ako ľudovú heuristiku, ktorú sa oplatí použiť aj vedcom, Bischof vníma svoj koncept ako vedeckú teóriu. Bischof vymedzuje presne minimálny systém ktorému môžeme pripísať sémantiku. Takýto systém musí obsahovať minimálne jeden uzavretý okruh, ktorý dáva systému behaviorálnu flexibilitu. (Formálne vyžadujeme pre flexibilitu, že identické hodnoty vstupov môžu viesť k odlišným výstupom.) Ďalej, musí byť daná optimalita systému. Systém musí byť súčasťou minimálne jedného väčšieho okruhu – u organizmov je ním evolučný algoritmus. Bischofova sémanitika týmto na rozdiel od Dennetta nepripisuje blesku intencie (“cieľ udrieť do osamelého stromu”,”boží hnev”), keďže blesk nepodlieha selekčným tlakom. Z obdobných dôvodov je podla Bischofa omyl hľadať význam vesmíru a u iných fyzikálnych konceptov.

Na druhej strane evolučný algoritmus nie je dostatočnou podmienkou pre sémantiku. Systém musí mať možnosť meniť svoje správanie. Napríklad sochárove výtvory nemajú kognície ani intencie aj keď podliehajú selekčným tlakom (napr. na trhu s umením), nemajú možnosť flexibilného správania. Najjednoduchší systém, ktorému možno prisúdiť podľa Bischofa semantiku obsahuje jeden uzavretý okruh a musí byť produktom okruhu, ktorý určuje optimalitu systému. Tak je tomu napríklad v prípade termostatu. Toľko k Bischofovej predstave ako rigorózne prideliť signálom význam. V ďalšom príspevku uvediem ako Bischofovu sémantiku aplikovať vo výskume.

Bishof, N. (2008). Psychologie – Ein Grundkurs für Anspruchsvolle. Kap. 2-5. Kohlhammer, Stuttgart.

Prevalencia nesprávnych výskumných stratégii medzi psychológmi

K štúdii od Simmonsohna (Simmons et al., 2011) a kolegov som sa už viackrát vracal. Čo trochu ostalo vo vzduchu je rozšírenie nesprávnych vedeckých stratégii spomínaných v tom článku. Zjavne hrá veľkú rolu, aká proporcia vedcov tieto stratégie aplikuje. Týka sa problém len úzkej skupinky výskumníkov (napr. v poslednom článku som citoval Dennyho Borsbooma, ktorý lokalizoval problémy hlavne medzi sociálnymi psychológmi), alebo sú prípady Hausera, Stapela a Smeestersa len vrcholom ľadovca?

Na tomto mieste sa nemusím odvolávať na anekdotickú evidenciu – ako to v tých 3,5 labáku, s ktorými mám skúsenosť bolo. Lesilie John a kolegovia z Harvardskej Business School (John et al. 2012) rozposlali ca. 6000 psychológom na amerických univerzitách dotazník, ktorých sa pýtal na ich výskumné stratégie. Okrem výskumných stratégii sa na záver pýtali, či už niekedy falšovali dáta. Posledná otázka poukazuje na problém dotazníkov. Respondenti sú motivovaní nepriznať praktiky keďže tieto sú sociálne nežiadúce. No a v tomto sa John a kolegovia špecializujú. Ako získať objektívne výsledky ak sú respondenti motivovaní klamať? Autori použili dva triky.

Po prvé, oznámili autorom, že výsledky sú anonymné, ale budú vyhodnotené pomocou algoritmu, ktorý dokáže odhaliť vzorce odpovedí, ktoré indikujú neúprimné informácie. Autori majú k dispozícii istú sumu peňazí, ktorú po vyhodnotení dotazníkov prevedú na charitu. Konkrétna výška sumy bude závisieť od toho koľko autorov bude pri vypĺňaní dotazníka podvádzať. Čím menej respondentov bude podvádzať tým vyššia bude suma peňazí určená pre charitu.

Po druhé, autori kládli otázky v rôznych modalitách v pevnom poradí. Najprv sa pýtali, koľko percent psychológov danú stratégiu aplikuje. Potom sa pýtali koľko percent by sa priznalo a nakoniec sa pýtali, či dotyčný danú stratégiu už niekedy použil. Autori potom pomocou odpovede na druhú a tretiu otázku vypočítali odhad skutočnej hodnoty. Odpoveď na prvú otázku slúžila ako kontrola. Príklad: 2 % priznajú falšovanie dát a uvedú, že 7 percent by sa priznalo, potom 2/0.07=28.6 % už niekedy falšovalo dáta.

Dotazníky vyplnilo ca. 2000 respondentov a výsledky sú nasledovné:

Na horizontálnej osy sú uvedené stratégie/otázky. Stĺpčeky znázorňujú percentuálne hodnoty. Čierny stĺpček ukazuje pomer psychológov, ktorí sa priznali (tretia otázka). Biely stĺpec sú ich odhady prevalencie (odpoveď na prvú otázku) a šedý stĺpec ukazuje odhady autorov štúdie (vypočítané na základe druhej a tretej otázky). V podstate vidieť, že stratégie spomenuté v Simmons et al. (2011, hlavne prvá a druhá stratégia vyššie v grafe vyššie) používa virtuálne každý. Takisto vidieť niektoré stratégie, motivované súčasným publikačným systémom. Keďže časopisy nepublikujú štúdie s hodnotou p nad 0.05 – ani o desatinku nad – viacerí vedci “zaokrúhľujú” p aby získali signifikantné výsledky. Takisto, vďaka deduktivistickej paradigme musíme sformulovať na začiatku každej štúdie hypotézy aj v prípadoch keď nemáme najmenšie potuchu aké výsledky by sme mohli získať. Tradičným riešením je sformulovať hypotézy post-hoc – na základe získaných dát. Čerešničkou na torte je posledná otázka. Podľa odhadu autorov ca. 30 % psychológov už niekedy falšovalo dáta.

Treba však dodať, že otázky sa pýtajú, či dotyčný vôbec niekedy použil danú stratégiu. Ak výskumníci zahrnú ako súčasť svojej výskumnej kariéry aj rôzne experimentálne praktiká a metodologické semináre počas štúdia (, ktorých cieľom je z časti učiť sa na vlastných chybách), potom výsledky nemusia byť až tak znepokojujúce. Preto John et al. spravili follow-up štúdiu, kde sa pýtali na frekvenciu daných prehreškov. Vskutku, väčšinou jedná o jednorázové prehrešky, aj keď nie výlučne. John et al. sa pýtali aj na frekvenciu prehreškov v iných labákoch. Výsledky sú nasledovné.

Ak pravidelne čítate Mozgostroje mali by sa vám pri uvedenom grafe vybaviť asociácie so skorším príspevkom.

Nakoniec, John a kolegovia analyzovali prevalenciu stratégii v závislosti od oblasti psychológie, v ktorej výskumníci pôsobia. Najlepšie je na tom klinická psychológia. Najhoršie dopadla sociálna a kognitívna psychológia, čo podporuje stereotyp spomenutý v úvode. Celkovo sú teda problémy spomenuté v Simmons et al. (2011) reálne a väčšina výskumníkov už niekedy podľahla tlaku a podvádzali. Zaujímavé bude pomocou takýchto dotazníkov sledovať ako sa prevalencia a vnímanie týchto stratégii bude časom meniť. Obzvlášť sociálni psychológovia sa majú nad čím zamyslieť.

John, L., K., Loewenstein, G. and Prelec, D. (2012). Measuring the Prevalence of Questionable Research Practices with Incentives for Truth-telling. Psychological Science 23, no. 5

Simmons, J.P., Nelson, L.D. and Simonsohn, U. (2011). False Positove Psychology: Undisclosed Flexibility in Data Collection and Analysis Allows Presenting Anything as Significant. Psychological Science November 2011 vol. 22 no. 11 1359-1366