Computational Models as Aids to Better Reasoning in Psychology

Psychológovia tradične používajú kvantitatívne metódy pri vyhodnocovaní a analýze dát. Oblasť teoretizovania však v psychológii dominovali a dominujú príbehy písané formou prózy. Napríklad Freudov príbeh (explicit version): Jožko chce pošukať mamu, ale bojí sa, že ak to otec zistí tak mu utrhne penis. Preto svoju vášeň k matke skrýva a strach z otca odbúrava cez identifikáciu s agresorom a rozhodne sa, tak ako jeho otec, pre kariéru rušňovodiča. Vedľajším produktom je v dospelosti Jozefova začínajúca neuróza. Ani keď sa pozrieme do súčasnosti situácia sa moc nemení. Psychologické teórie už nie sú také akčné ako za čias Freuda (predsa len empíria nepustí), ale stále sú podávané vo forme beletrie (biológovia by ich nazvali just-so-stories).

Za posledných pár rokov uzrelo svetlo sveta zopár knižných publikácii, ktoré naznačujú, že spôsob teoretizovania u psychológov sa mení. Tradičným spôsobom teoretizovania v prírodných vedách je formulovanie kvantitatívnych modelov, ktoré poskytujú kvantitatívne predpovede. V 2008 vyšla príručka komputačnej psychológie. 2010 a 2011 vyšli knihy, Computational Modeling in CognitionCognitive Modeling. Tieto sú koncipované ako učebnice pre kurzy s pokročilejšími študentami. K tomu sa pridala tento rok aj Matlab for Psychologists, ktorá sprostredkuje psychológom programovanie v Matlabe.

Treba dodať, že matematické modely boli v podstate vždy súčasťou psychológie. Akurát, boli obmedzené na zopár nadšencov (, ktorí väčšinou aj tak vyštudovali matematiku alebo informatiku a do psychológie presedlali až neskôr) a ich vzájomné diskusie v špecializovaných časopisoch (napr. JMP). Ďalej, konkrétne modely boli naviazané na určité teoretické pozície. Empiristicky naklonení výskumníci používali neurónové siete. Tí, ktorí nechceli aby ich modely oplývali reprezentáciami používali dynamické systémy. Ďalší používali logické programovanie alebo bayesiánske modeli. Títo výskumníci existovali akoby v paralélnych svetoch. Každý si myslí, že jeho technika je tá najsamlepšia a tým ostatným technikám ani veľmi nerozumie ani ho nezaujímajú. Z časti ešte takéto partizánske delenie pretrváva a je ho vidieť aj v spomínanej príručke. Pokrok dvoch novších kníh spočíva práve v ich orientácii na objekt a tému výskumu a nie na konkrétnu techniku alebo teoretickú pozíciu. Matematické modelovanie by malo byť nástrojom a nie obmedzovať priestor potenciálnych teórii. Konkrétne obsahy týchto kníh tu nechcem rozoberať. Samotné témy je asi najlepšie časom vyskúšať v praxi a uvidí sa ktoré obsahy, nástroje a techniky sa študentom zídu a ktoré menej.   V tomto príspevku chcem motivovať aplikáciu kvantitatívnych modelov v psychológii.

Viaceré argumenty sme už videli. Ľudská myseľ je komplexný systém. Aby sme pochopili komplexné systémy potrebujeme komplexné modely. Tieto modely neskompilujeme so svojim mozgom primáta. Preto musíme používať formálne matematické modely, simulované na počítačoch. Tieto modely nútia k exaktnosti a umožňujú lepší kontakt so samotnými dátami. To platí hlavne v prípade objemných datasetov získanými pomocou neurobehaviorálnych metód ako sú EEG, Eyetracking alebo fMRI. Tradične sa vedci snažia rozsekať a skomprimovať tieto dáta do binárnej otázky/odpovede. Komplexné modeli nám lepšie umožnia popísať skryté vzorce v týchto dátach a tým pádom vyťažiť z nich viacej informácii. Toto sú argumenty, ktoré by som zvolil ja. Lewandowsky a Farell (2010) zhrnuli pri príležitosti vydania ich knihy svoje argumenty do článku pre Current Directions in Psychological Science. Tu sú.

Lewandowsky a Farell poukazujú na zaujímavý vývin na poli psychológie. Problémom experimentálnej psychológie na prelome 19. a 20. storočia bola neschopnosť replikovať experimenty kolegov. Vinníkom bola introspekcia. Psychológovia v Európe usadený v kresle merali dĺžku myšlienok a vychádzali im iné výsledky ako kolegom v Amerike. Riešením bolo zavedenie objektívnych a transparentných experimentálnych štandardov v psychológii (a nástup behavioristov). Logika bola jasná – ak experiment nie je možné zopakovať, tak bol tento experiment stratou času a investovaných prostriedkov, lebo jeho výsledky nie je možné verifikovať. Predstavte si, že experimentátor nepopíše svoj experiment jasne a jeho kolega sa pokúsi o replikáciu pričom si chýbajúce údaje doplní. Ak doplní tie chýbajúce údaje nesprávne (oproti pôvodnej štúdii) a získa odlišné výsledky tak nie je možné nejak posúdiť pôvodný experiment. Prvý vedec sa totiž môže ohradiť, že prevedenie experimentu nezodpovedalo originálu a že získané výsledky sú dôsledkom odlišného prevedenia. Kolega teda musí vylepšiť a opakovať experiment až kým sa netrafí do tej originálnej verzie. Tento proces si môžeme ušetriť ak budeme požadovať spomínanú objektivitu a transparentnosť experimentov.

Teraz sa presuňme do teoretickej domény. Tu to funguje analogicky. Vedec A formuluje teóriu T. Vedec B si ju prečíta a pochopí teóriu X. Následne vedec B spraví experiment, ktorý falzifikuje teóriu X a vedec A sa ohradí, že on tvrdil Y. Ako dôvody týchto nedorozumení možno uviesť biasy a chyby v myslení, ktoré postihujú rovnako vedcov ako laikov.

  • Vedci držia určité implicitné názory, ktorých si nie sú vedomí a o ktorých teda nepíšu. Tieto však tvoria kontext v ktorom je teória vnímaná. A tak vedec A a B vnímajú teóriu inak keďže o nej uvažujú v inom kontexte.
  • Vedci používajú často metafory a analógie kognitívnych procesov napr. k počítačom alebo k fyzikálnym procesom ako je gravitácia. Psychológovia však často chápu tieto analógie v rámci svojich intuitívnych teórii a nie ako informatici a fyzici. V tomto zmysle vedú takéto analógie len k omylom.
  • Mnohé psychologické teórie sú vágne a v podstate len poskytujú post-hoc deskripciu dát. Takéto teórie je ťažké falzifikovať. Ak si vedec A doplní konkrétnejšie detaily teórie, vedec B sa môže vždy ohradiť: “tak som to nemyslel”.

Nepresnosť v popise teórii vedie k podobným stratám a plytvaniu ako nepresnosti v popise experimentálnej metodológie. Psychologické experimenty sú replikovatelné ale psychologické teórie nie sú. Paradoxne sa zdá, že to nikoho netrápi. Práve naopak stránky časopisov sú prehýbajú pod teoretickými kontroverziami, kde sa psychológovia predháňajú v najnovšom kole hry telefón.

Riešenie je jednoduché. Formálne komputačné modely nútia psychológov formulovať svoje teórie do detailov (minimálne tak, aby mohol model simuloval dáta). Vedci nemusia dešifrovať intencie svojich kolegov. Stačí im si stiahnuť/vyžiadať implementáciu modelu svojich kolegov a môžu ho analyzovať a simulovať koľko sa im zachce a do akej hĺbky sa im zapáči. No a nakoniec počítače netrpia biasmi a pamäťovými obmedzeniami a v tomto zmysle ich je možné používať ako kognitívne protézy/barle aby sme preklenuli obmedzenia dané evolučne našou (z hľadiska vedy) nevhodnou kognitívnou výbavou.

Ad1: V tomto ohľade je zaujímavá kritika evolučnej psychológie, že ich teórie sú just-so-stories a mali by spĺňať štandardy biologických teórii. Jedno možné alibi je tvrdiť, že to je nefér a EvoPsy má byť hodnotená v kontexte ostatných psychologických teórii. To len diagnostikuje širší problém a nechuť EvoPsy podujať sa na trochu samostatnej pokrokovej práce.  Ďalší argument je, že kognícia nezanecháva fosílie a tak vlastne ani detailné fylogenetické modely nebudeme môcť overiť a môžeme si ich rovno odpustiť. Myslím, že metódy evolučnej biológie sú chápané takto veľmi úzko. Tieto nezahŕňajú len modelovanie fylogenetických stromov. Pomocou neurobiologických metód by bolo možné preskúmať proximátnu evidenciu pre evolučné teórie. Z časti sa už tak aj deje. Či už pri výskume vizuomotorického systému alebo emócii sa viacerí vedci explicitne hlásia k evolučnej perspektíve. Ich výskum však beží paralelne a v izolácii k EvoPsy. Myslím, že je to v prvom rade na evolučných psychológoch aby sa snažili naviazať kontakty medzi týmito paralelnými tradíciami. Na to budú musieť začať pracovať aj s kvantitatívnymi modelmi.

Ad2: Na tomto mieste, sa vrátim k mojej diskusii s filozofmi, ktorá prebieha v komentároch pod článkami. Filozofia aj v tomto ohľade napĺňa negatívny ideál. Nielenže teoretizovanie a argumentácia prebieha vo forme just-so-stories, ani experimenty (myšlienkové experimenty, introspekcia) nie sú objektívne, transparentné a kvantifikovateľné. Počujem kričať zástup filozofov, že ale logika… Lenže (deduktívna) logika sama osebe je pre argumentáciu nepoužiteľná. Táto nám akurát umožní z určitých premís odvodiť určité závery. Ak sa teda logicky niekto dopracuje k inému záveru ako ja, najskôr to znamená, že vychádza z iných premís a NIE že jeho záver je správny. Umenie argumentácie tak spočíva v schopnosti ukryť kontroverzné premisy v argumentácii, tak aby to publikum nezbadalo. Najlepšie je ich ukryť tak, že ich ani samotný autor argumentácie nezbadá. Príkladom môžu byť dôkazy, že evolúcia je logicky nezmyselná alebo že boh existuje. Z kognitívnych vied si stačí pripomenúť prácu Jerryho Fodora, ktorý postupne dokázal, že ekologická psychológia, neurónové siete, evolučná psychológia a evolučná teória sú mylné. K samotným premisám sa dá dojsť len na základe dát. To nás vedie k probabilistickým modelom, ktoré predstavujú lepší obraz kognitívnych systémov a reality v kontexte inherentnej neistoty nášho poznania vyplývajúcej z konečnosti našich vzoriek a dát.

Chcem dodať, že ako niektorí filozofi nevidím zásadný rozdiel medzi teoretickou a empirickou prácou. Ideálne by mali napredovať oboje ruka v ruke. Koniec koncov simuláciu alebo aj debugovanie modelu je možné chápať ako empirický výskum. Problém filozofie teda nevidím ani tak veľmi v tom, že filozofi nepracujú empiricky, ale že nepoužívajú kvantitatívne metódy, ktoré by zabezpečili intersubjektivitu a reprodukovateľnosť experimentov a teórii. Ak chcú filozofi prispieť svojou teoretickou prácou k vedeckému poznaniu musia svoj repertoár značne rozšíriť o modely užívané v súčasnosti vo fyzike, informatike, biológii a štatistike. Psychológovia sa už týmto smerom vybrali.

Farrell, S., & Lewandowsky, S. (2010). Computational models as aids to better reasoning in psychology. Current Directions in Psychological Science, 19, 329–335.

Pridaj komentár

Zadajte svoje údaje, alebo kliknite na ikonu pre prihlásenie:

WordPress.com Logo

Na komentovanie používate váš WordPress.com účet. Log Out / Zmeniť )

Twitter picture

Na komentovanie používate váš Twitter účet. Log Out / Zmeniť )

Facebook photo

Na komentovanie používate váš Facebook účet. Log Out / Zmeniť )

Google+ photo

Na komentovanie používate váš Google+ účet. Log Out / Zmeniť )

Connecting to %s