CC BY
86
исследовательских данных - это методология, делающая исследование более определенным, чем некоторые другие схожие подходы.
Понятие «визуализация» относится к когнитивной активности - ментальному моделированию. Сам акт визуализации посредством АСТДА, собственно, и творит содержание в виде зрительного образа, дает ему реальность и жизнь. Но в этом заключается известная опасность - риск воспринимать выставленные зрительные образы-диаграммы как если бы они были одной-единственной истиной, отрицающей любой иной выбор. В отношении методологии АСТДА, считает автор, нужно следовать рекомендации К. Кнорр-Цетины, которая заключается в том, что «образы обеспечивают бесконечные возможности для визуальных толкований, поэтому дискуссии здесь всегда открыты» (цит. по: с. 129).
А.А. Али-заде
2017.04.008. ХОХВИ Я. ГИПОТЕЗА ПРЕДСКАЗЫВАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ И ПОЗНАНИЕ 4 E.
HOHWY J. The predictive processing hypothesis and 4 e cognition: Draft. - September, 2015 // Final version to appear: Oxford handbook of cognition: Embodied, enactive, extended / Newen A., De Bruin L., Gallagher S. (eds.) (under contact / in progress). - Oxford: Oxford univ. press, 2015. - September. - Mode of access: https://www.dropbox.com/ s/phigjdgsxegcd8a/Hohwy%20Web%20Draft%20The%20predictive% 20processing%20hypothesis%20and%204E.pdf?dl=0
Ключевые слова: предсказывающая обработка; репрезентация; вывод; действие; ситуативное познание; расширенное познание.
Заместитель декана факультета искусств Университета Мо-наша (Австралия), специалист в области философии когнитивной науки Якоб Хохви обсуждает актуальный для современной когнитивной науки вопрос отношения двух ведущих программ исследования восприятия, разума и познания.
Первая программа, к лагерю активных сторонников которой принадлежит сам автор, рассматривает процессы восприятия и познания сквозь призму понятийного аппарата байесовской теории вероятности, а также новых подходов в теоретической нейронауке и исследованиях искусственного интеллекта. Данная идея восходит
к взглядам на восприятие арабского ученого-энциклопедиста XI в. Ибн аль-Хайсама (Альхазена), который считал, что «многие видимые свойства воспринимаются посредством суждения и вывода» (с. 1). Уже в XIX в. Гельмгольц ввел понятие «бессознательных умозаключений» для описания способа, посредством которого нервная система устанавливает причины воздействия на органы чувств, т.е. причины восприятий. С этой точки зрения мозг и нервная система не имеют непосредственного доступа к внешнему миру, который всегда оказывается скрытым за завесой сенсорного входа. Мозг и нервная система могут иметь дело только с весьма несовершенными данными, поставляемыми сенсорным аппаратом. Соответственно, фундаментальная проблема восприятия, отмечает автор, заключается в том, каким образом мозг на основе известных ему отрывочных и несовершенных сведений создает привычный перцептивный опыт и дает нам определенные представления о том, что является причиной восприятий.
«В последнее время, - пишет автор, - понятие бессознательного перцептивного вывода было включено в рамки обширной теоретической платформы, охватывающей когнитивную науку, теоретическую нейробиологию и машинное обучение. Базовая идея заключается в том, что бессознательный перцептивный вывод является делом байесовского вывода так, что мозг определенным образом следует правилу Байеса и тем самым может преодолеть проблему восприятия» (с. 2). Автор предпочитает обозначать возникшее поле исследований как подход «минимизации ошибки в предсказании» (МОВП); среди прочего, данное направление известно как «предсказывающая обработка / предсказывающее кодирование».
Между тем в последние десятилетия влиятельные позиции в когнитивной науке занимало движение, возникшее во многом в качестве реакции на более ранние упрощенческие вычислительные модели познания. В разных своих обличиях, которые автор собирательно именует «познание 4 e» (enactive, embedded, embodied and extended (4 e) cognition), данная программа подчеркивала первостепенную значимость исследования вопросов телесной организации агентов, их взаимодействия со средой, а также соотношение способностей восприятия и действия. Для этой точки зрения многие аспекты идеи бессознательных перцептивных выводов могут показаться неприемлемыми, представляющими познание как пассив-
ный, излишне интеллектуалистский и «нейроцентрический» феномен, для которого не представляет интереса телесность агентов или динамика их взаимодействия со средой.
Таким образом, с учетом сказанного, полагает автор, можно выделить три варианта соотношения этих исследовательских программ. Первая возможность (1) заключается в том, что данные теории являются несовместимыми, а значит, лишь одна из них должна быть верной. Данный вариант не представляется автору заманчивым, потому что обе программы, как он отмечает, содержат в себе важные и необходимые для понимания процессов познания положения. Из этого следует, что две теории могут быть объединены, но в этом случае одна из них должна рассматриваться как приоритетная, а вторая будет просто переформулирована в терминах первой. Так, (2) идеи перспективы бессознательного перцептивного вывода могут быть представлены в терминах программы «4 е». И наоборот, (3) существует возможность, что принципы корректно понимаемого «познания 4 е» представляют собой не что иное, как вывод и репрезентацию.
В своей работе автор отстаивает верность третьей возможности, полагая, что концептуальные ресурсы программы МОВП являются достаточно мощными и позволяют включить в нее основные идеи «познания 4 е». Автор разъясняет основные положения программы МОВП, развитое в ее рамках понимание действия, а также роли репрезентации в перцептивно-моторных процессах.
В основании доктрины МОВП лежат понятия репрезентации и вывода. Между тем во многих концепциях бессознательного перцептивного вывода само понятие вывода не получает должного определения. В современных подходах, замечает автор, оно приобретает ясные очертания в терминах идеи байесовского вывода. Утверждается, что для определения скрытых причин сенсорного входа конкретная система МОВП (например, мозг человека) приближенно следует правилу Байеса - одной из основных теорем математической теории вероятностей, используемой для нахождения условных вероятностей (т.е. вероятности события А при условии наступления события Б). В данном случае правило Байеса помогает оценить вероятность восприятия чего-либо с учетом уже имеющегося у системы знания о принципиальной вероятности восприятия подобного рода объектов и ситуаций (выражаемого при помощи
понятия априорных или первичных ожиданий) и вероятности воспринятого сенсорного входа с учетом выбранной гипотезы (в формальном отношении этот компонент известен как функция правдоподобия).
В общем виде автор исходит из следующего представления об организации и работе механизма МОВП. На основе своей многоуровневой внутренней модели мира система генерирует предсказания относительно того, что она может воспринять в следующий момент времени. В случае если входящий сенсорный сигнал не был учтен предсказанием, возникает так называемая ошибка в предсказании, которая поднимается вверх по «ступеням» иерархически организованной системы вплоть до верхнего уровня внутренней модели мира. Затем во внутреннюю модель мира вносятся соответствующие коррективы, и цикл повторяется заново.
Чтобы иметь возможность отличать подлинные сигналы об ошибке от несущественных сигналов или просто шума, система также должна располагать определенным механизмом для оценки точности того, что поступает на сенсорный вход. Только сигналам с высокой точностью дозволяется распространяться вверх с целью внесения корректив в модель мира. В связи с этим, согласно автору, система МОВП будет генерировать определенные ожидания и об оценках точности (precisions) сигналов об ошибке. Система, оперирующая в сложной динамической среде, будет строить богатую внутреннюю модель со сложной иерархией уровней, взаимодействующих друг с другом с целью минимизации ошибки в предсказании с течением времени. Автор пишет: «Репрезентационная природа системы МОВП не является необязательной (optional). Способность системы минимизировать ошибку в предсказании с течением времени зависит от построения все более совершенных репрезентаций причин сенсорного входа» (с. 6).
Подобного рода репрезентационный и вычислительный подход к познанию может казаться оторванным от исследования способов взаимодействия реальных агентов с их средой. Между тем, как стремится продемонстрировать автор, ключевая в этом контексте способность действия может без особых затруднений получить объяснение с позиций доктрины байесовского перцептивного вывода. С этой точки зрения минимизация ошибки в предсказании происходит не только путем обновления внутренней модели мира
вследствие неучтенных предсказаниями сенсорных сигналов (что получило именование перцептивного вывода). Система также может минимизировать ошибки в предсказании, изменяя непосредственно сам сенсорный вход при помощи своих действий и двигательной активности (иначе говоря, приводя его в соответствие со своими предсказаниями). А поскольку минимизация ошибки в предсказании является выводом, то действие, понимаемое таким образом, замечает автор, может быть обозначено активным выводом.
В рамках концепции активного вывода репрезентациям отводится центральная роль, поскольку действие становится возможным только после того, как была выбрана определенная гипотеза и стали появляться связанные с ней ошибки в предсказании. Как и для процессов перцептивного вывода, для действия и активного вывода первостепенной значимостью обладает способность надлежащим образом оценивать точность сигналов, чтобы система могла инициировать адекватные действия и эффективно минимизировать ошибки в предсказаниях с течением времени. Именно благодаря механизму оптимизации оценки точности сигналов, утверждает автор, становится возможным чередование процессов перцептивного и активного выводов, т.е. процессов восприятия и действия. Определяя наиболее вероятный сигнал, который может быть связан как с восприятием, так и с действием, механизм оценки точности ставит для системы необходимость либо обновления внутренней модели мира (перцептивный вывод), либо изменения сенсорного входа путем действия (активный вывод).
С учетом основных особенностей, полагает автор, доктрина МОВП способна не только учесть основные уроки развития движения «познания 4 е», но и представить более гибкое и в целом предпочтительное понимание работы процессов познания. Так, например, многие адепты «познания 4 е» и ситуативного познания в противоположность классическим рационалистским вычислительным моделям, сталкивавшимся с так называемой проблемой «вычислительного затора» (computational bottleneck), указывали на «быстрый и грубый характер» работы когнитивных процессов. Ориентирующемуся в реальном мире организму, заявляли они, некогда воссоздавать детальные внутренние копии воспринимаемых
объектов и сцен, поскольку мир во многих отношениях может служить своей собственной моделью1.
Впрочем, по мнению автора, для программы МОВП указанной проблемы «вычислительного затора» не существует вовсе, так как с этих позиций для конкретной реализующей механизм МОВП системы нет необходимости с нуля строить детальные копии воспринимаемого мира. Система полагается на уже существующую многоуровневую модель мира, на основе которой строятся предсказания о том, что она может воспринимать в следующий момент времени. Поэтому «система, - пишет автор, - полагается на медленное и чистое обучение, чтобы облегчить быстрое и плавное восприятие и взаимодействие с миром» (с. 11). Возможно, в процессе обучения мозг изначально строит богатую и объемлющую модель мира, которая затем постепенно заменяется более простыми, направленными на взаимодействие с миром, репрезентациями.
Автор считает, что данное видение работы когнитивных процессов является более гибким и предпочтительным в сравнении с конкурирующими идеями ситуативного познания. Так, например, если исходить из положений последнего, может быть не ясно, как действующие в реальном мире агенты ввиду постулируемой тесной связи с их средой способны завершить текущий набор действий и перейти к следующему виду активности (например, в другом сре-довом окружении). Согласно же принципам программы МОВП, любые перцептивные ожидания и гипотезы, отбираемые системой, изначально будут уместными в течение ограниченного срока - система будет знать, что проезжающий мимо автомобиль скоро может исчезнуть за углом, и будет вынуждена выбрать иную гипотезу для восприятия.
С точки зрения автора, программа МОВП в философском отношении предполагает принципиальное очерчивание границ между конкретной системой (нервной системой и ее внутренней моделью) и внешним миром. Эта граница, указывает он, может быть описана в терминах каузальных сетей при помощи возникшего в области современного искусственного интеллекта понятия «покрытие Маркова». Это означает, что внутренние состояния мозга включают в
1 Brooks R.A. Intelligence without representation // Artificial intelligence. -1991. - Vol. 47, N 1-3. - P. 140.
себя их родителей (т.е. побудивший их сенсорный вход), детей и других родителей детей (руководящие действием и активным выводом состояния). Состояния «покрытие Маркова» определяются исключительно активностью компонентов в его границах. Из этого может следовать, что «в принципе требуются только состояния сенсорных органов, чтобы знать все, что делает разум» (с. 14).
Такого рода понимание границы между разумом и миром влечет определенные следствия для еще одного компонента «познания 4 e» - гипотезы расширенного познания. Согласно этой гипотезе, регулярно используемые и доступные субъектам в большинстве ситуаций интеллектуальные артефакты наподобие записных книжек и мобильных компьютеров могут рассматриваться в качестве внешней когнитивной подсистемы этих субъектов. Между тем, с точки зрения автора, наиболее предпочтительная для программы МОВП посылка заключается в том, что ключевые механизмы агента, осуществляющие вывод, находятся в пределах его нервной системы. Артефакты в этом случае составляют часть внешнего мира и находятся по другую сторону сенсорной границы, что подразумевает невозможность расширенного познания.
Существование сенсорной границы предполагает, что механизмы восприятия и действия связаны и ограничены внутренними состояниями системы. Эти состояния в процессе перцептивного вывода репрезентируют то, что выступило причиной восприятий по ту сторону сенсорной границы, а в процессе активного вывода они приводят в соответствие состояния в мире с внутренними гипотезами системы. Программа МОВП «в состоянии пролить свет на воплощенных агентов, динамически взаимодействующих со средой, в которую они встроены. Хорошее соответствие с познанием 4 e, однако, возможно в точности потому, что [программа] МОВП является основанной на выводе (inferential) и репрезентации» (с. 15).
М.А. Сущин
2017.04.009. ДЕ БРЮН Л., МАЙКЛ Дж. МИНИМИЗАЦИЯ ОШИБКИ В ПРЕДСКАЗАНИИ: СЛЕДСТВИЯ ДЛЯ ВОПЛОЩЕННОГО ПОЗНАНИЯ И ГИПОТЕЗЫ РАСШИРЕННОГО РАЗУМА. DE BRUIN L., MICHAEL J. Prediction error minimization: Implications for embodied cognition and the extended mind hypothesis // Brain
