인지 과학 학습의 의미는 무엇입니까?

인지 과학의 해석:

인간의 인지 과정을 연구하는 최전방학과.

그것은 사고과학, 심리학, 컴퓨터과학, 인류학, 철학이 서로 침투하고 상호 영향을 받아 형성된 것이다.

그것은 주로 지식의 성격, 획득, 구조를 연구한다.

인지과학의 범위에 대한 이해는 인지과학의 내용에서도 볼 수 있다. 지금까지 인지과학과 관련된 주요 내용은 감각 인식 (패턴 인식 포함), 주의, 기억, 언어, 사고와 표상, 의식 등이다. 심리학자의 관심사인 것 같지만 철학자, 언어학자, 컴퓨터 과학자, 신경생리학자, 인류학자들의 관심사이기도 하다. 다만 전문적인 배경이 다른 연구자들은 이런 같은 문제에 대해 서로 다른 구체적인 연구 방법을 취했다. 중국 학자 이백악은 인공지능, 인지심리학, 심리언어학이 인지과학의 핵심 학과이며 신경과학, 인류학, 철학은 인지과학의 외곽학과라고 지적했다.

인지 시스템의 복잡성으로 인해 다차원 연구가 필요하고, 인지 과학은 다학과에서 사용되는 도구와 방법을 활용해 인지 시스템에 대한 완전한 의미의 종합 연구가 필요하다. 인지과학이 지금까지 이룬 성과는 학제 간 연구 방법과 밀접한 관련이 있다고 할 수 있다. 그러나, 학제 간 연구 방법도 인지과학에 많은 문제와 도전을 가져왔다.

인지과학은 인간의 인식과 사고의 정보 처리 과정을 연구하는 과학으로, 복잡한 문제 해결에 대한 감정의 입력, 인간 개체에서 인간 사회로의 지능 활동, 인간 지능과 기계 지능의 본질을 포함한다. 인지과학은 현대심리학, 정보과학, 신경과학, 수학, 과학언어학, 인류학, 자연철학의 교차 발전의 결과이다.

인지과학의 부상과 발전은 사람 중심의 인지와 지능 활동에 대한 연구가 새로운 단계에 들어섰다는 것을 상징한다. 인지과학의 연구는 인류가 자신을 인식하고 통제하고 자신의 지식과 지능을 전례 없는 수준으로 끌어올릴 수 있게 해 줄 것이다. (존 F. 케네디, 지식명언) 생활현상은 복잡하다. 많은 문제들이 아직 잘 해석되지 않았다. 배울 것이 많다. 가장 중요하고 중요한 문제와 그에 상응하는 기술을 어떻게 추출할 것인가는 많은 과학자들이 오랫동안 추구해 온 목표이다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 2 1 세기 인류가 직면한 많은 어려움 (예: 에너지의 대량 수요, 환경오염, 자원 고갈, 인구 팽창 등) 을 해결하기 위해 기존의 과학적 성과에만 의존하는 것만으로는 충분하지 않다. 우리는 생물학에서 배워서 과학기술을 발전시키는 새로운 방법을 찾아야 한다. 지각 정보의 표현은 지각 연구의 기본 문제이자 다른 모든 수준의 인지 과정을 연구하는 기초이다. 지각 과정은 어디에서 시작됩니까? 외부 물리 세계에서 어떤 변수가 심리적 인식의 의미를 가지고 있습니까? 인식된 계산 모델로 계산된 개체는 무엇입니까? 인식 정보 표현에 대한 이러한 질문은 인식과 관련된 이론과 이론을 모델링할 때 사람이든 컴퓨터든 먼저 대답해야 하는 질문입니다. 지각 정보 표현에 대한 연구에는 지각 조직, 지각 학습, 지각 동적 기억, 얼굴 인식 등 다양한 수준의 문제가 있을 수 있다.

인지신경과학의 실험연구와 컴퓨터시각의 계산이론 차원의 연구를 결합하면 뇌의 지식표현과 컴퓨터 구현이 상술한 과학문제에 대해 새로운 이론 (또는 사고) 과 해결책을 제시할 것이다. 학습은 기본적인 인지활동이다. 경험과 지식을 축적하는 과정이며, 시스템 행동의 표현을 향상시키기 위해 외부 사물을 파악하고 이해하는 과정이다.

학습의 신경생물학의 기초는 신경세포 간 연결 구조와 시냅스의 가소성 변화이며, 이는 당대 신경과학에서 매우 활발한 연구 분야가 되었다. 시냅스 가소성의 조건은 시냅스 전 섬유와 관련 시냅스 후 세포가 동시에 흥분할 때 시냅스 연결이 강화된다는 것이다. 1949 년 캐나다 심리학자 Hebb 는 Hebb 의 학습 법칙을 제시했다. 그는 관련 시냅스가 학습 과정에서 변화해 시냅스 연결의 강화와 전달 효율을 높였다고 가정했다. 허브 학습 규칙은 연결 학습의 기초가되었습니다. 신경 네트워크는 적응력이 있는 단순한 세포로 구성된 광범위하게 병행되는 인터넷 네트워크이다. Kohonen 은 자체 조직 매핑 네트워크를 제안했습니다. 협동이 구조를 형성하고 경쟁이 발전을 촉진하는 법칙에 따라 하켄은 협동 비선형 역학 이론과 신경망을 유기적으로 결합해 공동 연상 메모리 네트워크를 제시했다. Amari 는 미분 다양체와 통계적 추리를 이용하여 신경망을 연구할 것을 제안했다. Amari 이론을 바탕으로 석중지 등은 필드 조직 모델과 전계 효과 모델로 구성된 신경장 모델을 제시했다.

지각 학습은 저층 센서가 입력한 원시 데이터에서 관련 추상 데이터를 얻는 방법을 주로 연구하는 지각 수준의 학습입니다. 인식 학습은 주로 시각 및 청각 학습을 통해 구조화되지 않은 정보와 반정형 정보를 구조화된 정보로 변환하는 방법, 이미지의 의미 설명 및 빠른 추출 기술, 인식 학습의 주의 메커니즘 및 메타인지로 전환하는 방법을 고려합니다.

인지 학습 이론은 사람의 행동 뒤에 상응하는 사고 과정이 있어 행동의 변화를 관찰할 수 있고, 행동의 변화를 통해 학습자의 내면활동을 추론할 수 있다고 생각한다. 오수벨의 의미 있는 학습 이론 (동화이론이라고도 함) 과 같은 인지 학습 이론에서, 그 핵심 사상은 새로운 정보를 얻는 것이 주로 인지 구조에 이미 있는 개념에 의존한다는 것이다. 의미 학습은 새로운 정보와 학습자 인지 구조에 이미 있는 개념의 상호 작용을 통해서만 발생할 수 있습니다. 이런 상호 작용으로 신구지식의 의의가 동화되었다. 가네의 정보 처리 학습 이론은 학습 과정을 컴퓨터의 정보 처리 과정과 비유한다. 학습 구조는 감각 레지스터, 단기 메모리, 장기 메모리, 컨트롤러 및 출력 시스템으로 구성됩니다. 인지 과정은 선택적 수락, 모니터링, 조정, 반복 및 재건으로 나눌 수 있습니다. 이 정보 처리 과정에서 중요한 부분은 통제와 기대를 구현하는 것이다. 집행 통제는 기존 학습 경험이 현재 학습 프로세스에 미치는 영향이며, 기대는 동기 부여 시스템이 학습 프로세스에 미치는 영향입니다. 전체 학습 과정은 이 두 부분의 작용으로 진행된다.

내성학습은 일종의 자기반성, 자기관찰, 자기인식의 학습 과정이다. 도메인 지식 및 사례 라이브러리의 지원을 통해 시스템은 기계 학습 알고리즘을 자동으로 선택하고 계획하여 방대한 정보의 지식을 더 잘 찾을 수 있습니다.

내은학습은 무의식적으로 환경을 자극하는 복잡한 지식을 얻는 과정이다. 내은학습에서 사람들은 자신의 행동을 통제하는 규칙을 의식하거나 진술하지 않지만, 그들은 이러한 규칙을 배울 것이다. 1980 년대 중반 이후 내은학습이 심리학 분야, 특히 학습과 인지심리학 분야에서 가장 핫하고 주목받는 화제로 인지심리학의 발전에 큰 영향을 미칠 가장 중요한 과제 중 하나가 됐다. 암묵적 학습에는 다음과 같은 세 가지 특징이 있습니다.

암묵적 지식은 작업 작업의 명시적 규칙을 의식적으로 찾을 필요 없이 자동으로 생성될 수 있습니다.

내은학습은 보편적이며, 서로 다른 기호세트로 쉽게 확장될 수 있다.

내은학습은 무의식이고, 내은학습이 얻은 지식은 언어시스템이 표현할 수 없는 것이다. 인간의 진화 과정에서 언어의 사용은 뇌의 두 반구의 기능을 나누었다. 언어 반구의 출현은 인간을 다른 영장류와 뚜렷하게 구별한다. 인간의 뇌의 왼쪽 반구는 직렬, 순서 및 논리 정보 처리와 관련이 있고, 오른쪽 반구는 병렬, 시각 및 순서가 아닌 정보 처리와 관련이 있다는 연구결과가 나왔다.

언어는 음성을 껍데기로, 어휘를 소재로, 문법을 규칙으로 하는 시스템이다. 언어는 보통 구어와 문어로 나뉜다. 구어의 표현 형식은 소리이고, 문자의 표현 형식은 이미지이다. 구어는 문어보다 훨씬 오래되었고, 개인은 먼저 구어를 배우고, 그 다음에 문어를 배운다.

언어는 가장 복잡하고, 가장 체계적이며, 가장 널리 사용되는 기호 시스템이다. 언어 기호는 구체적인 사물, 상태 또는 동작뿐만 아니라 추상적인 개념도 대표한다. 중국어는 독특한 어휘 구문 시스템, 쓰기 시스템, 음성 성조 시스템으로 인해 인도 유럽어계와 확연히 다르며, 음, 모양, 의의가 밀접하게 결합된 독특한 풍격을 가지고 있다. 개념은 사물 특유의 속성을 반영하는 사고 형태이며, 개념은 단어와 밀접한 관련이 있다. 개념의 출현과 존재는 반드시 문자에 첨부해야 한다. 글이 다른 것을 표현할 수 있는 이유는 사람의 머릿속에 상응하는 개념이 있기 때문이다. 따라서 단어는 개념의 언어 형식이고, 개념은 단어의 사상 내용이다.

신경, 인지, 계산의 세 가지 수준에서 국어를 배우는 것은 우리에게 지능의 대문을 열 수 있는 절호의 기회를 주었다. 중국인지심리학 연구는 이미 여러 해 동안 역사를 가지고 있으며 세계적 수준의 연구 성과를 거두었다. 그러나 이러한 연구의 대부분은 한자와 어휘 방면에 집중되어 있으며, 더 높은 수준의 구문과 문장 처리 방면에 더 많은 논의가 필요하다. 전체 언어 사슬에 대한 연구는 아직 체계적이지 않다. 특히 뇌의 언어 처리 메커니즘은 아직 잘 알려지지 않았다. 지능 시스템 분야에서 중국은 중국어 컴퓨터 정보 처리를 중시하고 전산언어학, 기계번역, 자연어이해 시스템 개발에 막대한 자금을 투입해 많은 중요한 성과를 거두었다. 그러나 전반적으로 언어 정보의 지능형 처리에는 아직 해결되지 않은 많은 문제가 있으며, 그 해결은 인지과학 연구에 기반을 두고 새로운 이론을 지도해야 돌파구를 얻을 수 있다.

199 1 에서 Mayeux 와 Kandel 은 Wernicke-Geschwind 모델을 기반으로 새로운 언어 정보 처리 모델을 제안했습니다. 청각이 입력한 언어 정보는 청각 피질에서 각회까지, 베닉 지역, 브로카 지역으로 전달된다. 시각적으로 입력된 언어 정보는 시각적 연합 피질에서 Broca 영역으로 직접 전달됩니다. 한 단어에 대한 시각적 인식과 청각 인식은 서로 다른 감각 패턴을 가진 채널이 서로 독립적으로 처리한다. 이러한 채널은 Broca 영역과 언어 의미 및 표현과 관련된 고급 영역에 독립적으로 도달합니다. 뇌의 언어 처리 경로의 각 단계에 대한 작동 메커니즘은 더 연구해야 한다.

수학 방법으로 언어를 연구하고, 언어 구조의 형식, 패턴 및 공식을 찾아 언어의 문법 규칙을 수학 기호 및 공식처럼 체계화하고 형식화하여 무한한 문장을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 미국의 저명한 언어학자인 촘스키는 1956 에서 언어의 형식 문법을 제시하여 언어 정보 처리를 위한 이론적 토대를 마련했다. 1996 에서 Yip 와 Sussman 은 음성학 규칙에서 양방향 제약 전파 메커니즘을 사용하여 신경 수준의 청각 신호가 사고 수준의 기호에 어떻게 대응하는지 설명합니다.

흥미롭게도 기계 번역은 언어학, 컴퓨터 과학, 인지과학, 수학 등의 학과와 관련되어 있으며, 최전선 교차 학과이다. 이 매우 도전적인 연구 분야는 2 1 세기 세계 10 대 과학기술 난제 중 1 위에 올랐다. 그러나 성취한 성적에 비추어 볼 때 기계 번역 시스템의 번역 품질은 최종 목표와는 거리가 멀다. 기계 번역의 품질은 기계 번역 시스템의 성공의 관건이다.

우리나라 수학자, 언어학자 주해중 교수는' 기계 번역 50 년' 이라는 글에서 기계 번역의 질을 높이기 위해서는 프로그래밍 문제가 아닌 언어 자체를 먼저 해결해야 한다고 지적했다. 몇 가지 프로그램에 의지하여 기계 번역 시스템을 만드는 것은 당연히 기계 번역의 질을 높일 수 없다. 또한 인간이 인간의 뇌가 어떻게 언어를 모호하게 인식하고 논리적으로 판단할 수 있는지를 이해할 때까지는 기계 번역이' 신다야' 수준에 도달할 수 없다. 이것들은 모두 기계 번역의 품질 향상을 제한하는 병목 현상이다. 기억은 과거 경험에서 발생한 일에 대한 반영이며 새로 얻은 행동에 대한 유지이다. 기억 때문에, 사람들은 과거에 대한 반성을 유지하고, 이전의 반성을 바탕으로 현재의 반성을 하고, 반성을 더욱 포괄적이고 깊이 있게 할 수 있다. 즉, 기억이 있으면 사람은 경험을 쌓고 경험을 넓힐 수 있다.

인간의 기억에는 감각 기억, 단기 기억, 장기 기억의 세 가지 유형이 있다. 자극이 멈춘 후, 그 영향은 즉시 사라지지 않고, 후상도 형성될 수 있다. 시각적 후상이 가장 뚜렷하다. 뒷모습은 가장 직접적이고 원시적인 기억이라고 할 수 있다. 뒷모습은 아주 짧은 시간밖에 존재할 수 없다. 예를 들어 가장 생동감 있는 시각은 수십 초밖에 지속되지 않는 것 같다. 이것이 바로 감각기억이다. 단시간 기억의 시간 간격은 기억을 느끼는 시간 간격보다 길다. 자료를 저장하는 시간은 1 분 정도, 심지어 더 짧습니다. 장기 기억이란 1 분 이상 지속되는 정보 저장이다. 사람의 기억은 과정기억과 명제기억으로 나눌 수 있다. 과정 기억은 관련 조작을 유지하는 기술이며, 주로 지각 운동 기술과 인지 기술로 구성되어 있다. 명제 기억은 기호로 표현된 지식을 저장하여 사물의 본질을 반영하는 것이다. 명제 기억은 또 상황 기억과 의미 기억으로 나뉜다. 전자는 개인 사건과 경험을 저장하는 기억의 한 형태이다. 후자는 개인이 이해하는 사건의 본질을 저장하는 지식, 즉 세계에 대한 지식을 기억하는 지식이다.

1974 년 Baddeley 와 Hitch 는 단시간 기억 장애를 시뮬레이션하는 실험을 바탕으로 작업기억의 3 시스템 개념을 제시하며 원래의 단시간 기억 개념을' 작업기억' 으로 대체했다. Baddeley 는 작업 기억이 음성 이해, 학습, 추리와 같은 복잡한 작업에 임시 저장 공간과 처리에 필요한 정보를 제공하는 시스템이라고 생각합니다. 작업 메모리 시스템은 스토리지 기능만 강조하는 단기 메모리 개념과는 달리 정보를 동시에 저장하고 처리할 수 있습니다. 작업 메모리는 중앙 실행 시스템, 시각적 공간 예비 처리 시스템 및 음성 회로의 세 가지 하위 구성 요소로 나뉩니다. 행동 연구와 신경심리학에서 나온 대량의 증거는 세 가지 하위 성분의 존재를 보여 주며, 작업 기억의 구조와 기능 형식에 대한 인식도 끊임없이 풍부하고 보완되고 있다. 사람들은 업무 기억이 언어 이해, 주의력, 추리와 밀접한 관련이 있다는 것을 발견했는데, 그것은 지능의 신비를 담고 있다. 1950 년대 중반 이후 인지심리학이 발달하면서 인뇌 정보 처리에서의 중요성을 다시 인식하고 몇 가지 주의모델을 제시했다. 여기서 주의력의 필터링 모델과 감쇠 모델은 대표적이며 지각 선택 모델에 속합니다. 이 두 모델은 인식 전 정보 선택을 위해 정보 처리의 인식 단계에 주의 메커니즘을 배치합니다. 지각 선택 모델과 달리 반응 선택 모델은 주의를 기울이는 기능이 자극을 선택하는 것이 아니라 자극에 대한 반응을 선택한다고 생각한다. 이 모델은 모든 정보가 고급 가공 단계에 들어갈 수 있다고 생각하지만 가장 중요한 정보만 허브 시스템의 반응을 일으킬 수 있습니다. 이 두 모델의 중점은 다르다. 지각 선택 모델은 집중주의를 강조하고 반응 선택 모델은 분산주의를 강조한다. 그들의 논쟁의 초점은 정보 처리에서 메커니즘의 지위에 주의를 기울이는 것이다. 주의력의 중심 에너지 모델은 바로 이런 맥락에서 생긴 것이다. 이 모델의 이론적 기초는 정보 시스템의 제한된 처리 능력이다. 정보 처리에서 매커니즘 위치에 주의를 기울이는 문제를 피하고 지각 선택 모델과 반응 선택 모델의 실험 결과를 형식적으로 통일시킵니다. 그러나 단점은 주의와 관련된 정보 처리 과정을 밝히지 않았다는 것이다.

뇌영상 기술과 신경생리학 연구가 급속히 발전하면서 주의력 네트워크를 다른 정보 처리 시스템에서 분리하는 것이 현실화되었다. 양전자 방출 단층 스캔 (PET) 과 기능 자기공명영상 (fMRI) 기술을 이용하여 특정 주의 임무를 완수할 때 뇌의 각 영역에서 뇌혈류 (rCBF) 변화를 정확하게 측정하여 각 주의 서브넷의 기능 구조와 해부 위치를 결정할 수 있다. 1980 년대 초, 테레스만의 특징 통합 모델은 주의와 지각 가공의 내부 과정을 밀접하게 결합시켜 눈에 띄는 공간 선택성을' 스포트라이트' 와 시각적으로 비교했다. 이 모델에 따라 시각적 머시닝 프로세스는 사전 주의 단계와 집중 주의 단계의 두 단계로 나뉩니다. 전자는 시각 자극의 색상, 방향, 운동 등 간단한 특징을 빠르고 자동으로 병행하는 것으로, 각종 특징을 뇌에 각각 코딩하여 상응하는' 특징도' 를 만들어 낸다. 피쳐 다이어그램의 각 피쳐는 사전 주의 표상을 구성합니다. 사전 주의 머시닝은 "상향식" 정보 처리 프로세스이므로 집중할 필요가 없습니다. 피쳐에서의 각 피쳐의 위치는 불확실합니다. 물체 인식을 얻기 위해서는 집중력에 의존해야 하고,' 스포트라이트' 를 통해' 위치도' 를 스캔하고, 검색 대상에 속하는 모든 특징을 유기적으로 통합하여 특징의 동적 조립을 실현해야 한다. 1989 에서 Gray 는 집중력이 관찰된 사건과 관련된 뉴런의 동시 방전을 일으킬 수 있으며, 보통 40 주 정도의 동시 진동으로 나타난다고 지적했다. 이 발견은 주의적인 특징 통합 모델을 위한 신경생리학 증거를 제공한다.

기존 연구 결과에 따르면 Posner 는 주의 네트워크를 사전 주의 시스템, 사후 주의 시스템, 경보 시스템의 세 가지 하위 시스템으로 나눕니다. 전주의 시스템은 주로 전두엽 피질, 앞쪽 버클, 기저신경절을 포함한다. 후주의 시스템은 주로 정엽 피질, 시상 후두핵, 상구를 포함한다. 경계 시스템은 주로 뇌의 오른쪽 전두엽 파란 반점의 아드레날린이 피질에 입력되는 것을 포함한다. 이 세 하위 시스템의 기능은 각각 방향 제어, 안내 검색 및 경계 유지로 요약할 수 있습니다. 의식은 아마도 인간의 뇌에서 가장 큰 수수께끼이자 가장 높은 업적 중 하나일 것이다. 1879 현대심리학이 설립된 이후 의식은 심리학의 주요 연구 대상이 되었다. 제임스는 심리학이 의식을 연구하는 과학이라고 생각한다. 그러나 방법론 문제로 의식에 대한 구체적인 과학 연구를 할 수 없다. 1920 년대에 일어난 행동심리학은 의식의 존재를 부인했다. 1950 년대에 나타난 인지심리학은 다시 한 번 의식 문제를 제기하고 지각과 의식의 관점에서 의식을 연구했다. 지각 연구는 이미 큰 진전을 이루었지만 의식 등에 대한 연구는 아직 초기 단계에 있다.

의식에 통일되고 정확한 과학적 정의를 주기 어렵다. 분야마다 의식에 대한 이해가 다르다. 노벨상 수상자 크릭은 의식에는 주의력과 단기 기억이 결합된 신경 메커니즘이 포함되며 과학적 방법으로 연구할 수 있다고 생각한다 [4]. 의식에 대한 크릭의 놀라운 가설과 시각주의와 단시간 기억을 통해 시각의식을 연구하는 구체적인 건의는 인지심리학자, 신경과학자, 전산 신경과학자들의 광범위한 관심을 불러일으켰다.

1980 년대 말 90 년대 초, 시각생리학 연구에서 중요한 발견이 있었다. 서로 다른 뉴런의 방출에서 싱크로트론 진동으로 기록되어 있는데, 이 약 40Hz 의 싱크로트론 진동 현상은 서로 다른 이미지 특징을 연결하는 신경 신호로 여겨진다. 크릭과 코흐는 시각적 주의력의 40Hz 진동 모델을 제시했다. 뉴런의 40Hz 동기 진동은 시각에서 다른 특징의' 묶음' 형태일 것으로 추정된다. "자유 의지" 에 관해서는, 크릭은 의식과 관련이 있으며, 행동과 계획의 집행과 관련이 있다고 생각한다. 또 다른 노벨상 수상자인 에클스는 의식 연구에 열중하고 있다. 그는 철학자 포플과 공동 저술한' 자아와 뇌' 라는 책에서' 세 세계' 라는 철학관을 발표했다. 세계 1 모든 물질 세계 (뇌 포함), 세계 2 에는 인류의 정신세계, 세계 3 에는 인류의 사회, 언어, 과학, 문화 활동이 포함된다고 생각한다. 그의 후기 저서에서 신경계의 구조와 기능에 따라' 나무돌기' 가설을 제시했는데, 나무돌기는 신경계의 기본 구조와 기능 단위로서 약 100 개의 최상위 나무돌기로 구성되어 있다. 인간의 뇌에는 40 만 개의 나무돌기가 있는 것으로 추산된다. 그는 세계 2 의 심리아이가 세계 1 의 트리아이인' 심리아이' 가설을 더 제시했다. 수상 돌기의 미세 구조가 양자 척도에 가깝기 때문에 양자 물리학은 의식 문제에 사용될 수 있습니다.

의식은 복잡한 문제이므로 진입 점을 찾아 현재 사용할 수 있는 기술적 수단과 결합해 더 연구해야 한다. 의식의 연구는 의식과 무의식을 출발점으로 하여 뇌 활동 중 신경 관련 물질의 차이를 찾아낼 수 있다.

사실, 최근 몇 년 동안 활발한 연구 추세를 보이고 있는 정서 시스템도 있다. 면역체계도 지능과 밀접한 관련이 있어 편폭으로 제한되어 있으니 여기서는 논의하지 않겠습니다.