UNIVERSITATEA “BABES-BOLYAI” CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE PSIHOLOGIE SI STIINTELE EDUCATIEI
PSIHOLOGIE COGNITIVA - SEMESTRUL I -
Prof. univ. dr. Mircea MICLEA CUPRINS
Obiective operationale Dupa parcurgerea acestui capitol veti putea sa prezentati caracteristicile esentiale ale abordarii cognitive in psihologie 49351mse77ryg7q integrati psihologia cognitiva in randul stiintelor cognitive caracterizati paradigma clasic simbolica si neoconexionista. Cuvinte cheie: psihologie cognitiva, stiinte cognitive, paradigma neoconexionista, paradigma clasic simbolica. PSIHOLOGIA SI STIINTELE COGNITIVE 1.1 PSIHOLOGIA COGNITIVÃ Sintagma de psihologie cognitiva are doua sensuri. Mai intai, ea semnifica studiul detaliat al sistemului cognitiv uman si a subsistemelor sale ("memoria", "gandirea", "limbajul", "perceptia" etc.). Considerandu-se sistemul cognitiv ca sistem de prelucrare (procesare) a informatiei, aceasta revine la a spune ca psihologia cognitiva studiaza procesarile la care este supusa informatia intre inputul senzorial si outputul motor sau comportamental. Urmand fluxul prelucrarilor de informatie, psihologia cognitiva isi elaboreaza un limbaj propriu, ce face adesea caduca utilizarea termenilor traditionali din psihologie si utilizeaza o metodologie specifica (ex: analiza de protocol, simularea pe calculator a proceselor cognitive, recursul la formalisme logico-matematice etc.) care ii confera un statut distinct in ansamblul stiintelor contemporane. Sub raport tematic ea se dovedeste a fi o continuare a psihologiei gestaltiste si asociationiste de la care preia multe teme de cercetare pe care le trateaza insa cu o metodologie mult mai riguroasa scufundata in paradigma conceptuala a teoriei informatiei. In al doilea rand, sintagma psihologie cognitiva desemneaza o anumita abordare a tuturor fenomenelor psihice si comportamentale din perspectiva mecanismelor informationale subiacente. Rezulta "teorii cognitive ale emotiilor sau stresului" - care incearca sa stabileasca modul in care procesele cognitive determina emotiile sau reactia de stres, "teorii cognitive ale motivatiei" - centrate pe detectarea prelucrarilor de informatie in motivatie, "psihologia sociala cognitiva" - tentata sa explice comportamentul social prin prisma factorilor cognitivi intricati etc. Initial, orgolioasa si imperialista - cu tendinta de a reduce toate fenomenele psihice la secvente de procesari de informatie - abordarea cognitivista s-a maturizat ulterior, prin reconsiderarea caracterului ireductibil al altor factori implicati in dinamica comportamentului uman (Richard, Bonet & Ghiglione, vol. III, 1990). Pe scurt, dintr-o abordare cognitivista, a devenit o abordare cognitiva. Este psihologia cognitiva o moda, un curent care va sfarsi mai mult sau mai putin lamentabil precum alte curente psihologice (asociationismul, introspectionismul, gestaltismul, behaviorismul etc.)? Raspunsul este negativ. In masura in care sistemul bio-psihic uman este un sistem deschis, realizand cu mediul sau nu numai un schimb substantial si energetic ci si unul informational, psihologia cognitiva isi are si va avea permanent propriul sau obiect de studiu. Recunoscand natura informationala a fenomenelor psihice (sau a majoritatii acestora), fenomene ireductibile la structurile neurobiologice care realizeaza sau implementeaza prelucrarile de informatie (neurostiintele) sau la jocul contingentelor ce actioneaza asupra comportamentului (behaviorismul), recunoastem implicit perenitatea psihologiei cognitive. A spune ca psihologia cognitiva este un curent psihologic caduc inseamna a sustine ca abordarea fenomenelor psihice ca procese informationale este ea insasi o chestiune de moda, vremelnica. Daca insa suntem de acord cu ideea ca sistemul bio-psihic uman este un sistem de procesare a informatiei atunci psihologia cognitiva este stiinta care studiaza mecanismele acestor prelucrari, modul in care un anumit input induce un output specific. Viabilitatea psihologiei cognitive este sustinuta si de caracterul cumulativ, integrationist al acesteia. Ea a preluat nu numai rezultatele viabile din curentele psihologice anterioare ci si sugestiile vagi dar fertile ale acestora pe care le-a supus apoi unui examen experimental si metodologic riguros. De exemplu, si-a apropriat principiile gestaltiste (ex: principiile proximitatii, similaritatii, inchiderii etc.) dar le-a integrat in canavaua mai generala a procesarilor vizuale secundare (2.3.1.). La fel, ideea de baza a asociationismului potrivit careia continuturile psihice formeaza lanturi asociative organizate ierarhic, a fost concretizata in cateva modalitati specifice de reprezentare a cunostintelor precum retelele semantice sau scenariile cognitive (7.3-7.5). Desenul general al dezvoltarii intelectuale continut in creoda piagetiana a fost asimilat si dezvoltat prin cercetarile realizate asupra strategiilor rezolutive, proceselor metacognitive sau memoriei de lucru (6.26). Cat priveste behaviorismul, desi initial psihologii cognitivisti l-au atacat belicos, ulterior au admis viabilitatea multora dintre rezultatele acestui curent, relevand insa si aspectul informational al relatiilor dintre comportamentul uman si contingentele externe. Pe de alta parte, numerosi psihologi cu angajament behaviorist isi recunosc pozitiile in modelele cognitive neoconexioniste, retelele neuromimetice fiind considerate un "behaviorism mascat sau un behaviorism in haine computationale" (Papert, 1988, p.9). Pe scurt, studierea psihologiei cognitive iti da sentimentul optimist si tonifiant al dezvoltarii cumulative a psihologiei. Ea explica tot ceea ce a putut fi explicat pe baza teoriilor anterioare dar, in plus, explica si ceea ce acestea nu au putut explica. Minimalizarea psihologiei cognitive, asocierea ei cu avatarurile unui soi de moda stiintifica, e facuta de trei categorii de critici. In prima categorie intra acele persoane care desi clameaza natura informationala a psihicului atribuie psihologiei cognitive statutul de curent psihologic contemporan, alaturi de altele, harazit disparitiei, interesant mai degraba din punctul de vedere al istoriei psihologiei decat al problematicii psihologice fundamentale. Or, asa cum am aratat anterior, recunoasterea faptului ca prelucrarile de informatie sunt esentiale pentru personalitatea umana, implica automat admiterea psihologiei cognitive ca demers stiintific peren. Bazandu-se pe neintelegere si inconsecventa logica, critica lor se autodistruge, de aceea nu merita o atentie speciala. A doua categorie de critici invoca lipsa de plauzibilitate neuronala a modelelor cognitive (ex: Bunge & Ardila, 1987). De exemplu, se invoca imposibilitatea gasirii unui corespondent neurofiziologic pentru regulile de producere (= perechi de tipul daca ... atunci ..., in care in antecedent este o conditie iar in consecvent o actiune sau operatie care se executa daca conditia respectiva este indeplinita). Regulile de producere sau sistemele de producere stau la baza unor modelari ale sistemului cognitiv de genul celor prezentate de J.R. Anderson - ACT* sau A. Newell - SOAR (10.2). In afara de faptul ca aceste critici confunda nivelurile de analiza ale sistemului cognitiv (1.3.2), in cea mai mare masura ele sunt o lovitura data in vant deoarece majoritatea modelelor cognitive iau in considerare datele oferite de neurostiinte, asa cum se va vedea pe parcursul acestui volum. In plus, modelarile neoconexioniste sunt de inspiratie neuronala evidenta, plauzibilitatea neurofiziologica fiind unul dintre atuurile lor fundamentale. Totusi, relatiile dintre sistemul cognitiv si structurile neuro-cerebrale sunt prea complexe pentru a fi expediate printr-o analiza lapidara in contextul de fata. Vom relua aceasta problematica in capitolul final, dupa analiza mai multor componente ale sistemului cognitiv, evitand caracterul scolastic al unor discutii de acest gen in absenta unor cunostinte fundamentale. Deocamdata, parafrazandu-l pe D. Marr, vom spune ca asa cum teoria zborului nu se poate deduce din anatomia aripilor de pasare, nici mecanismele cognitive nu se pot deduce din biochimia sistemului nervos. Informatia procesata si structurile anatomice care o realizeaza sunt lucruri diferite chiar daca, la un anumit nivel, ele pot fi solidare. In fine, al treilea gen de critici vine dinspre behaviorism (ex: Skinner, 1977, Bandura, 1984). Fara sa mai nege existenta unor prelucrari interne a stimulilor, behavioristii actuali neaga posibilitatea cunoasterii lor prin instrumentarul metodologic utilizat de cognitivisti sau neaga rolul cauzal al factorilor cognitivi in inducerea unor comportamente. Asprimea acestor critici a scazut considerabil in ultimii ani pe masura ce, pe de o parte, tot mai multi behavioristi s-au recunoscut in noile modelari conexioniste ale proceselor cognitive, iar pe de alta parte psihologia cognitiva a asimilat tot mai multe din rezultatele experimentale ale behaviorismului. Cu titlu de exemplu, vom prezenta rezultatele unor cercetari mai noi asupra relatiilor dintre factorii cognitivi si cei comportamentali intricati in nevrozele fobice (Davey, 1987, Hout & Merkelbach, 1991, Kent, 1991). Este cunoscut faptul ca, din punctul de vedere al behavioristilor, la baza comportamentului de tip fobic se afla conditionarea clasica (CC). Conditionarea clasica consta in asocierea unui stimul conditionat (SC) cu un stimul neconditionat (SN) care produce un anumit raspuns neconditionat (RN). Dupa asocieri repetate SC/SN --> RN, se ajunge ca prezentarea exclusiva a SC sa induca un raspuns, similar cu raspunsul neconditionat, pe care il numim raspuns conditionat (RC). Schema acestei conditionari este prezentata in figura 1.1.A. Patratele albe si negre desemneaza SC, respectiv SN, asociati prin contiguitate temporala. Daca sunetul clopotelului (SC) este urmat imediat, in ordine temporala, de prezentarea hranei (SN), se produce salivatia (RN). Prin asociere repetata SC/SN, simpla prezentare a SC (= sunetul clopotelului) produce salivatia (RC). In mod similar, asocierea repetata a medicului (SC) cu o interventie medicala (SN) care produce o reactie dureroasa sau discomfortanta (RN), va face ca simpla proximitate a medicului (SC) sa produca o reactie fobica (RC). Ulterior, prin generalizare latenta sau invatare vicarianta, mediul spitalicesc insusi poate produce reactia fobica. Daca comportamentul fobic este rezultatul unei invatari, atunci interventia psihoterapeutica consta intr-o dezinvatare sau in constructia unei noi asociatii SC-RC. Metodele de desensibilizare (Wolpe) sau flooding (Meichembaum) realizeaza tocmai acest lucru: situatia fobogena (SC) este asociata cu un raspuns de relaxare din partea organismului (RC). Initial confruntarea cu situatia fobogena se realizeaza prin traire imaginativa, ulterior prin confruntarea directa cu aceasta (durata expunerii in vivo variaza in cazul celor doua metode). Fig. 1.1. Conditionarea clasica: 1A - stimulul conditionat (SC) este urmat, in mod regulat de stimulul neconditionat (SN), producand conditionarea. 1B si 1C - SC nu mai prezice SN, deoarece asocierea este aleatorie, deci conditionarea nu se realizeaza. Prin simplitatea, eleganta si eficacitatea lor terapeutica aceste idei au cucerit un loc bine definit in practica si cercetarea psihologica fiind considerate ca unul dintre succesele remarcabile ale behaviorismului. O serie de investigatii mai recente, dezvoltate in sanul aceleiasi paradigme behavioriste, au reliefat importanta valorii informationale a stimulului conditionat in invatarea unui nou comportament. S-a constatat in mod repetat ca simpla contiguitate temporala a SC si SN nu sunt suficiente pentru realizarea conditionarii asa cum s-a crezut anterior. Daca ocurentele SC si SN sunt aleatoare - chiar daca sunt in contiguitate temporala - nu produc efectul dorit. Acest lucru se poate observa in figura 1.1. B: SN apare in momente diferite; fie imediat anterior, fie concomitent, fie subsecvent cu SC. Pe scurt, SC nu are valoare predictiva pentru SN si ca atare nu se poate dobandi raspunsul conditionat. O situatie asemanatoare este prezentata in figura 1.1. C. Prezenta repetata a stimulului conditionat fara asocierea lui cu stimulul neconditionat face dificila sau imposibila realizarea ulterioara a conditionarii clasice. De pilda, daca am mers de foarte multe ori la dentist (SC) fara sa traim o interventie stomatologica traumatica (SN), este mult mai putin probabil ca experientele dureroase ulterioare, asociate cu interventia stomatologica sa duca la reactie fobica (1C). Asadar, atat prin studii clinice cat si experimentale s-a aratat ca nu simpla asociere prin contiguitate temporala ci informatia pe care o contine SC (= faptul ca el poate prezice aparitia SN) sta la baza conditionarii clasice si, deci, implicit a comportamentului fobic. In acest fel "conditionarea clasica a devenit compatibila cu notiunile din psihologia cognitiva" (Hout & Markelbach, 1991, p. 60). Un alt mecanism cognitiv implicat in etiologia fobica este cel de atribuire. La debutul reactiei fobice pacientul respira adanc, avand senzatia ca se simte mai bine astfel si ca isi controleaza comportamentul. Aproape concomitent el traieste experienta unei tahicardii paroxiste sau extrasistole care le atribuie, in majoritatea cazurilor, in mod eronat, unei tulburari cardiace grave. O astfel de atributie intensifica reactia fobica, aceasta, la randul ei, marind durata sau frecventa tahicardiilor s.a.m.d. Una dintre tehnicile utilizate in reducerea acestei simptomatologii consta in a invata pe pacient sa faca atributii corecte. Tahicardia trebuie atribuita hiperventilatiei produsa de respiratiile adanci si sacadate ale subiectului, nu unui morb ingrozitor si necunoscut. De indata ce pacientul isi atribuie tahicardia sau extrasistolele felului sau de a respira, se constata o reducere semnificativa a duratei si incidentei acestora (Brewin, 1988). Fara a mai insista asupra acestui exemplu ilustrativ de asimilare reciproca a behaviorismului si psihologiei cognitive, putem conchide ca disputa dintre cele doua orientari este de domeniul trecutului, apartine unui timp revolut al confruntarilor orgolioase de la mijlocul secolului nostru. Actualmente, critica lasa locul sintezei, complementaritatii si asimilarilor reciproce. In rezumat, vom retine ca psihologia cognitiva studiaza mecanismele de prelucrare a informatiei si impactul lor asupra ansamblului personalitatii. Ea are un limbaj propriu si o metodologie specifica care se va releva treptat, parcurgand aceasta lucrare. Initial orgolioasa si imperialista , tinzand sa reduca complexitatea fenomenelor psihice la procese strict informationale, odata cu maturizarea ei psihologia cognitiva si-a temperat orgoliile. Ea preia si dezvolta temele paradigmelor anterioare, inclusiv behaviorismul pe care initial l-a criticat cu severitate. Studiul psihologiei cognitive pune in evidenta caracterul cumulativ al dezvoltarii psihologiei insasi. Dupa aceasta schita de portret, ne putem intreba care sunt relatiile psihologiei cognitive cu celelalte ramuri ale psihologiei? Raspunsul la aceasta chestiune presupune luarea in considerare a ceea ce s-ar putea numi caracterul bipolar al psihologiei cognitive, adica a faptului ca ea este, in acelasi timp: a) o disciplina specifica din cadrul stiintelor cognitive si b) o ramura sau directie de specializare a psihologiei insasi. Pentru a intelege mai bine acest lucru, vom proceda la un scurt excurs istoric legat de constituirea stiintelor cognitive. 1.2. PSIHOLOGIA COGNITIVÃ SI STIINTELE COGNITIVE
Desi nu avem inca de-a face cu o stiinta cognitiva unificata ci cu un corp de discipline care interactioneaza si se penetreaza reciproc, apar tot mai vadite tendinte de unificare. Chiar la nivel terminologic se utilizeaza tot mai mult singularul - stiinta cognitiva - in loc de stiinte cognitive (ex: Posner, 1990, Osherson, Kosslyn & Hollerbach,1990). Ca stiinta cognitiva ea insasi sau ca o componenta a unei viitoare stiinte cognitive unificate, psihologia cognitiva a fost puternic contaminata de interactiunea cu celelalte stiinte cognitive. Impactul acestor interactiuni este vizibil sub cel putin trei aspecte: a) nivelul de analiza a fenomenelor cognitive; b) aparatul conceptual utilizat; c) instrumentarul metodologic folosit. Analiza proceselor informationale promovata de psihologia cognitiva se realizeaza la un nivel componential, mult mai detaliat fata de abordarea traditionala. Preluand o distinctie facuta de Kelley (1992), putem spune ca psihologia traditionala a realizat o analiza molara a proceselor cognitive, pe cand psihologia cognitiva intreprinde o analiza moleculara, a acestor fenomene. Vom ilustra aceasta deosebire luand cazul particular al memoriei. In mod traditional , memoria era vazuta ca o facultate psihica unitara guvernata de cateva legitati generale - legile memoriei si care putea fi masurata prin teste de recunoastere si reproducere. Analiza minutioasa a memoriei cu instrumentarul tehnic si conceptual al psihologiei cognitive a infirmat si teza caracterului unitar al memoriei, si pretinsa universalitate a reproducerii si recunoasterii ca metode de evaluare a acesteia. Subiectul uman nu dispune de un singur sistem mnezic ci de mai multe memorii, iar testele de reproducere si recunoastere sunt metode de estimare a memoriei explicite nu si a memoriei implicite. In locul unei facultati psihice unitare psihologia cognitiva a pus in evidenta existenta mai multor sisteme mnezice diferite: memorii senzoriale, memorie semantica, memorie procedurala, memorie explicita, memorie implicita etc. (6.1-6.7). Subiectul uman dispune de memorii diferite, fiecare cu legitati si mecanisme proprii si cu corelate neurobiologice specifice. Termenul de memorie se utilizeaza acum doar ca o eticheta generala, ca un concept umbrela care nu are referent in sistemul neuropsihic, ci eticheteaza o populatie heterogena de structuri si procese cognitive. Optiunea pentru analiza detaliata, moleculara a proceselor cognitive este, in mare masura, rezultanta a doua presiuni care s-au executat asupra psihologiei cognitive. Presiunea de sus, din partea specialistilor in inteligenta artificiala, care, in tentativa lor de construire a sistemelor inteligente si-au declarat totala insatisfactie fata de oferta psihologiei traditionale. Ei au considerat conceptele clasice, facultationiste ca fiind "comice si naive" (Narayanan, 1986), incapabile sa ofere solutii lucrative pentru constructia sistemelor artificiale inteligente. Numai o analiza mult mai detaliata, componentiala, putea fi relevanta pentru constructia unor programe capabile sa realizeze performante cognitive similare cu ale subiectului uman. Presiunea de jos, a venit din partea neurostiintelor. Ultimele doua decenii au marcat o adevarata revolutie silentioasa in neurostiinte. Descoperirea neurotransmitatorilor, a neuromodulatorilor si neurohormonilor, a sinapselor electrice, utilizarea tomografiei computerizate, magnetoencefalografia etc. sunt numai cateva din roadele acestei revolutii, aflate in plin proces de desfasurare. Ca o consecinta a acestor descoperiri s-a creat un decalaj enorm intre nivelul de analiza infracelular, extrem de detaliat, practicat de neurostiinte si analiza molara, in termeni facultationisti, practicata de psihologi. Frustrati de lipsa de corespondenta dintre datele neurobiologice si cele psihologice, specialistii din neurostiinte au somat psihologii sa-si rafineze aparatul conceptual si nivelul de analiza al proceselor psihice, altfel vor fi nevoiti sa reinventeze psihologia (Bunge, Ardila, 1987). Presiunile de sus (IA) si de jos (neurostiinte) au fost resimtite puternic de psihologie ca urmare a integrarii ei in corpul stiintelor cognitive. Intensitatea acestor presiuni ar fi fost mai redusa - cel putin dinspre IA - daca psihologia cognitiva s-ar fi dezvoltat independent de celelalte stiinte cognitive. Oricum, inteligenta artificiala si neurostiintele au fortat psihologii cognitivisti sa recurga la o analiza componentiala (moleculara) a proceselor cognitive, analiza a carei rezultate sa poata fi relevante atat pentru constructia de software inteligent cat si pentru stabilirea unor corespondente adecvate cu procesele neurobiologice. Mai mult decat atat, s-a ajuns la o teoretizare explicita a principalelor nivele de analiza la care poate fi supus sistemul cognitiv (1.3.2). Plasarea psihologiei cognitive in corpul stiintelor cognitive, limbajul reclamat de noul nivel de analiza a sistemului cognitiv, au dus la dezvoltarea unui nou aparat conceptual. Citam la intamplare cateva dintre conceptele intrate definitiv in jargonul psihologiei cognitive: "spatiul problemei", "mediul problemei", "proces modular", "geon", "prototipicalitate", "reprezentarea cunostintelor", "analiza ascendenta", "analiza descendenta", "sistem fizic de simboluri", "reguli de producere", "retele semantice", "retele neuromimetice", "regula retropropagarii erorii", "regula delta generalizata", "prelucrari distribuite", "scenariu cognitiv", "memorie de lucru", "test implicit", "rest de activare", "procesari simbolice", "procesari subsimbolice", "procesari metacognitive" etc. Noul cadru conceptual (implicit - noua terminologie), reclama un glosar special menit sa decodifice rapid semnificatiile limbajului cognitivist. Tin sa subliniez ca nu suntem in fata unei simple modificari de limbaj, a reformularii acelorasi vechi probleme intr-un limbaj cognitivist la moda, cum sustin unii detractori ai psihologiei cognitive. Este vorba de o mutatie conceptuala, care a permis ea insasi abordarea sistemului cognitiv uman dintr-o noua perspectiva si la un nou nivel de analiza. Iar rezultatele acestei mutatii s-au validat prin relevanta lor pentru inteligenta artificiala, pe de o parte, pentru neurostiinte pe de alta parte. Repertoriul conceptual utilizat de psihologia cognitiva variaza intr-o anumita masura in functie de cele doua paradigme in cadrele carora se realizeaza investigarea sistemului cognitiv uman: paradigma clasic-simbolica si paradigma neoconexionista (1.4). Oricum, aparatul conceptual al psihologiei cognitive ramane un bun castigat de pe urma tranzactiilor conceptuale cu celelalte stiinte cognitive. Daca s-ar fi dezvoltat in afara lor, cu siguranta psihologia cognitiva ar fi aratat altfel. A treia caracteristica a psihologiei cognitive ca stiinta cognitiva vizeaza instrumentarul metodologic utilizat. Fara indoiala, recursul la experiment ca metoda de producere si de validare de noi cunostinte a ramas axa metodologica principala pentru psihologia cognitiva ca si pentru celelalte ramuri ale psihologiei in general. Concomitent insa, psihologii cognitivisti recurg in mod curent si la alta axa metodologica formata din tripletul modelare-formalizare-simulare pe calculator. Un model este o constructie teoretica ce specifica componentele suficiente ale unui mecanism, care genereaza output-uri specifice din procesarea unor input-uri specifice. De exemplu, un model de detectare a contururilor trebuie sa specifice prelucrarile suficiente care fac posibila obtinerea contururilor unui obiect (= outputul) din input (= variatiile de luminozitate ale stimulului). Ulterior, aceste procesari odata specificate sunt formalizate, adica transcrise intr-un limbaj logico-matematic sau de programare. De exemplu, modelul de extragere a contururilor este formalizat fie prin analiza Fourier, fie prin operatia matematica de filtrare. Odata formalizat, procesul cognitiv este implementat pe calculator. Daca modelarea si formalizarea au fost corecte, atunci calculatorul va simula procesul respectiv, adica va avea aceleasi performante ca si subiectul uman. Cele doua axe metodologice - experimentul, pe de o parte, modelarea-formalizarea-simularea, pe de alta parte, nu epuizeaza intregul repertoriu metodologic la care recurge psihologia cognitiva. Analiza protocolului gandirii cu voce tare, inregistrarea miscarilor oculare, ascultarea dihotomica etc., sunt alte metode la care se va face referinta pe parcursul acestei lucrari. Mariajul experimentului cu modelarea, formalizarea si simularea pe calculator constituie nota specifica a psihologiei cognitive ca stiinta cognitiva. Rezumand cele spuse anterior, psihologia cognitiva s-a dezvoltat in interiorul unei intreprinderi stiintifice mai largi - stiintele cognitive. Acestea si-au pus amprenta asupra aparatului conceptual, metodologiei si nivelului de analiza promovat de psihologii cognitivisti. Rezultat al interactiunilor si penetrarilor reciproce dintre stiintele cognitive - psihologia cognitiva este ea insasi o stiinta cognitiva. Atat starea ei actuala cat si dezvoltarea sa viitoare depinde de mentinerea ei in ansamblul stiintelor cognitive. E posibil ca, intr-un viitor nu prea indepartat, ea sa devina o ramura specifica a unei stiinte cognitive unificate. Aceasta este prima fata a psihologiei cognitive, cea indreptata spre stiintele cognitive. A doua fata a psihologiei cognitive e orientata spre celelalte ramuri ale psihologiei. Ne intereseaza, asadar, ce status si rol are psihologia cognitiva in interiorul stiintei psihologice. Intai, vom remarca faptul ca, in masura in care sunt interesate de modul in care personalitatea umana proceseaza informatia, toate sau aproape toate ramurile psihologiei sunt marcate de psihologia cognitiva. Ca sa luam numai cateva exemple, psihologia clinica nu se mai poate priva de cercetarile asupra prelucrarii informatiei in cazul depresiei, anxietatii, fobiilor, schizofreniei etc. (ex: Ingram, 1987). La randul sau, psihologia industriala si organizationala profita din plin de cercetarile cognitive asupra luarii deciziei (8.2-8.4), reprezentarii cunostintelor (7), rezolvarii de probleme (9.1-9.4) etc. Psihologia educatiei recurge tot mai mult la cercetarile asupra memoriei de lucru, strategiilor rezolutive, reprezentarii cunostintelor etc. Mai mult decat atat, penetrarea psihologiei cognitive a dus la aparitia de noi directii de specializare in interiorul acestor ramuri psihologice: psihoterapia cognitiva - in cadrul psihologiei clinice, proiectarea interfetei om-calculator - in psihologia industriala sunt exemple relevante in acest sens. Intrucat prelucrarea informatiei este o dimensiune importanta a oricarui fenomen psihologic cercetat de diverse ramuri ale psihologiei, psihologia cognitiva formeaza un cuplu metodologic cu (aproape) fiecare dintre aceste ramuri. Aceasta situatie are consecinte importante asupra modului de pregatire a viitorilor psihologi. Indiferent de domeniul in care isi vor desfasura activitatea un volum substantial de cunostinte de psihologie cognitiva este absolut necesar pentru obtinerea unor performante profesionale superioare. Oriunde modul de procesare a informatiei are un impact asupra fenomenului investigat de psiholog, apelul la psihologia cognitiva se dovedeste deosebit de util. In al doilea rand, desi componenta informationala este ubicua, comportamentul uman precum si multe alte fenomene psihice interne nu sunt reductibile la procesarea informatiei. Componenta cognitiva, oricat de importanta, nu epuizeaza complexitatea fenomenelor psihice. Influenta contingentelor (a intaririlor pozitive sau negative) asupra comportamentului, expresivitatea emotiilor, trebuintele (motivatia in general), relatiile interpersonale etc. nu pot fi reduse integral la structuri si prelucrari cognitive. Ca sa nu ramanem la enunturi generale sa luam ca exemplu creativitatea. Este indubitabil ca factorii cognitivi joaca un rol esential in procesul de creatie. Este insa o eroare sa reducem creatia (si creativitatea) la mecanismele de prelucrare a informatiei. Motivatia subiectului influenteaza masiv atat performanta cat si capacitatea sa creativa. Placerea de a descoperi sau de a inventa, curiozitatea sunt mentionate de multi creatori de marca drept vectori principali ai propriei lor creatii. Adesea creatia este un antidot, o modalitate de rezolvare a unei nevroze (Miclea, 1991). Mai mult, analiza psihologica a creatiei nu poate face abstractie de climatul creativ, de relatiile interpersonale ale creatorului, de contactele sale stiintifice, de modelul de personalitate, de influenta profesorilor inhibitivi sau stimulatori, de capacitatea creatorului de a suporta lipsa solutiei sau ambiguitatea etc. (Rosca, 1981, Miclea, 1991). Daca intreaga varietate de fenomene psiho-comportamentale nu se poate rezuma la procesari de informatie, atunci nici psihologia cognitiva nu se poate substitui psihologiei. Teoriile si modelele dezvoltate in interiorul psihologiei cognitive trebuie insa sa satisfaca cerintele impuse oricarei teorii psihologice. Una dintre aceste cerinte se refera la validitatea predictiva: orice teorie sau model cognitiv trebuie sa genereze predictii valide sau cel putin testabile despre comportamentul uman in situatii naturale, cotidiene. Formalizarea si simularea pe calculator nu sunt cerinte necesare si/sau suficiente pentru ca un model cognitiv sa fie acceptat de comunitatea psihologilor. Se pretinde ca modelul in cauza sa genereze predictii testabile si relevante pentru comportamentul uman. In schimb, validitatea predictiva sau cea ecologica a unei teorii cognitive nu prezinta interes deosebit pentru celelalte stiinte cognitive, in special pentru inteligenta artificiala. In rezumat, psihologia cognitiva cauta sa satisfaca un dublu standard: a) de a oferi modele formalizate si implementabile pe calculator; b) de a construi modele valide si relevante pentru comportamentul uman. Prima constrangere este impusa de pretentiile si expectantele celorlalte stiinte cognitive iar cea de-a doua reflecta pretentiile comunitatii psihologice. Masura in care un model elaborat in interiorul psihologiei cognitive satisface unul sau celalalt dintre aceste standarde il apropie mai mult de stiinta cognitiva sau de psihologie. Aceasta dubla aspiratie a psihologiei cognitive, de a satisface atat constrangerile impuse de plasarea in interiorul stiintei cognitive cat si pretentiile ridicate de nevoia explicarii comportamentului uman, ne indeamna sa vorbim despre caracterul bicefal al psihologiei cognitive. Psihologii cognitivisti nu pot renunta la nici una dintre cele doua nazuinte deoarece ambele sunt gratifiante. Satisfacerea cerintelor incumbate de stiintele cognitive ofera psihologiei, pentru prima data, sansa de a avea aplicatii in tehnologia de varf (ex: construirea sistemelor expert, a sistemelor artificiale de detectare a figurilor etc.). Relevanta tehnologica a modelelor lor este intr-adevar deosebit de magulitoare pentru psihologii cognitivisti. Pe de alta parte, constructia unor modele cognitive valide si relevante psihologic marcheaza un progres urias in explicarea comportamentului uman si face posibila dezvoltarea unor tehnici mult mai precise de diagnostic si interventie psihoterapeutica (ex: psihoterapia cognitiva, diagnoza amneziei etc.). In stadiul actual de dezvoltare a psihologiei cognitive, cele doua standarde sunt greu de satisfacut concomitent. Aflate la capetele unui continuum, ele permit psihologului cognitivist sa se plaseze mai aproape de unul sau altul dintre ele. Nu se poate spune insa ca ele sunt ireconciliabile. Dimpotriva, exista cerinte comune pe care trebuie sa le satisfaca psihologia cognitiva, atat in calitate de stiinta cognitiva cat si in calitate de disciplina psihologica: consistenta interna, plauzibilitatea neuronala etc. Consideram ca viitorul va face dovada impletirii tot mai stranse a formalismului si validitatii ecologice in beneficiul general al psihologiei. Prin diversitatea modelelor prezentate, volumul de fata ofera o glisare completa intre cele doua extreme ale continuumului. 1.3. PARADIGMELE PSIHOLOGIEI COGNITIVE
Asa cum am aratat anterior (1.3.2.3.), analiza nivelului reprezentational-algoritmic este principala preocupare a psihologiei cognitive, desi nu singura. Teoriile computationale, prin generalitatea lor apartin, practic, stiintelor cognitive, sunt nucleul in jurul caruia se va realiza unificarea acestor stiinte. Pe de alta parte, analiza cunostintelor implica automat investigarea modului in care ele sunt reprezentate de sistemul cognitiv uman iar analiza implementationala devine tot mai mult apanajul unui nou grup de discipline - neurostiintele cognitive (cognitive neurosciences). Asadar, modul in care subiectul uman isi reprezinta mediul si cunostintele despre acesta, precum si procedurile de prelucrare ale acestor reprezentari pentru a permite rezolvarea de probleme si, in final, adaptarea la mediu este piatra de incercare a psihologiei cognitive. In functie de tipul reprezentarilor si, implicit, modalitatile de tratare a lor, putem pune in evidenta doua paradigme care ghideaza cercetarea sistemului cognitiv uman: paradigma clasic-simbolica si paradigma neoconexionista . In mai mare sau mai mica masura ele au penetrat in aproape toate stiintele cognitive, avand aplicatii nu numai in psihologie ci si in inteligenta artificiala sau neurostiintele cognitive. 1.3.1. PARADIGMA SIMBOLICÃ CLASICÃ Paradigma simbolica clasica a orientat dezvoltarea psihologiei cognitive (si a stiintelor cognitive in general) inca din primii ani ai afirmarii acestora, dominand cu autoritate cercetarile din domeniu pana la inceputul deceniului noua. Ea are puternice radacini filosofice atat in rationalism (Leibniz, Descartes) cat si in empirismul englez (Th. Hobbes J. Locke si D. Hume) - de aici atributul de clasica. Succesele obtinute, in primele decenii ale secolului nostru in formalizarea logicii, pe de o parte (Russell, Carnap, Wittgenstein etc.), aparitia lingvisticii teoretice si a gramaticilor generative (N. Chomsky) pe de alta parte, au impus tot mai pregnant ideea conceperii gandirii ca manipulare de simboluri. Dupa cum se cunoaste, in logica simbolica, propozitiile sunt reprezentate prin variabile propozitionale sau functii propozitionale. Operarea cu aceste simboluri se realizeaza pe baza unor reguli (de compunere, de deductie etc.) care nu mai tin seama de cunostintele sau propozitiile a caror simbolizare sunt. Expresiile simbolice mai complexe se pot genera exclusiv pe baza unor reguli abstracte dintr-o multime de expresii simple. Unele expresii (teoreme) pot fi deduse pe baza unor reguli de deductie din altele (axiome). Implementate pe calculaor, sistemele formal-logice au dus la demonstrarea unor teoreme prin mijloace strict mecanice. Calculatorul, luat ca model in intelegerea sistemului cognitiv uman, functiona pe baza manipularii simbolurilor cu ajutorul regulilor. Prin analogie, sistemul cognitiv uman a fost conceput ca un sistem simbolic, "operarea cu simboluri si structuri simbolice fiind mijloacele fundamentale prin care e infaptuita gandirea umana" nota H.A. Simon, unul dintre fondatorii stiintelor cognitive (1977, p. 272). Teza principala a paradigmei clasic-simbolice din psihologia cognitiva este, asadar, urmatoarea: cunostintele si, implicit, starile de lucruri corespunzatoare, sunt reprezentate in sistemul cognitiv prin simboluri sau structuri simbolice. Un simbol este o reprezentare care denota obiecte sau stari de lucruri si se supune unor reguli de combinare (= gramatica). Expresiile lingvistice, conceptele, judecatile, imaginile sunt reprezentari simbolice. Pentru a putea opera cu cunostinte calculatorul trebuie sa recurga la codarea lor intr-un limbaj de programare. Expresiile rezultate sunt reprezentari simbolice: ele denota cunostinte si stari de lucruri dar in acelasi timp pot fi manipulate de un sistem fizic. Un fenomen similar are loc si in cazul subiectului uman. Pentru a putea opera cu cunostinte, creierul le codeaza in expresii simbolice. In general, un sistem fizic recurge la reprezentarea simbolica a cunostintelor pentru a putea opera asupra lor. Sistemul cognitiv uman ca si calculatorul sunt, dupa expresia lui A. Newell si H.A. Simon, sisteme fizico-simbolice (physical simbol system). Sistemul cognitiv uman este un sistem fizic, pentru ca are o instantiere neurobiologica si este simbolic deoarece, pentru a putea opera cu cunostinte si le reprezinta sub forma unor expresii simbolice, pe care le manipuleaza dupa anumite reguli. De exemplu, cunostintele pe care le are despre un anumit obiect si le reprezinta lingvistic, iar expresiile lingvistice sunt manipulate pe baza unor reguli sintactice, semantice sau pragmatice. Perenitatea modelelor simbolice a fost sustinuta in mare masura de aplicarea paradigmei la procesele cognitive centrale, in primul rand cele legate de rezolvarea de probleme. Mai mult, s-a cautat reducerea tuturor problemelor la probleme-bine-definite, adica cele pentru care se pot specifica complet starea initiala (= datele problemei), starea finala (= solutia) si blocul de operatori care permit trecerea de la starea initiala la cea finala. Demonstrarea unor probleme de geometrie sau a unor teoreme din logica matematica sunt exemple de probleme-bine-definite. De pilda, daca avem de demonstrat o teorema din sistemul de axiome expus de Withead si Russell in Principia Mathematica, vom recurge la reprezentarea lor in limbajul logicii propozitiilor. Vom compara apoi teorema de demonstrat (T) cu axioma (A) si vom stabili principala diferenta dintre A si T. Vom utiliza apoi un operator (in cazul nostru o regula de deductie) capabila sa micsoreze diferenta dintre A si T. Daca starea nou obtinuta (A1) este identica cu T, atunci problema e rezolvata. Daca nu, se recurge la compararea succesiva a tuturor starilor intermediare A2, A3...Ak cu T si se procedeaza la reducerea succesiva a diferentei prin aplicarea operatiilor pana cand aceasta diferenta este nula, adica problema este rezolvata. Programul GPS - General Problem Solver - elaborat de Newell, Shaw si Simon (1959) recurge tocmai la o astfel de strategie. Metafora computer, bazata pe ideea ca atat sistemul cognitiv cat si computerul sunt sisteme fizico-simbolice a favorizat simularea pe calculator a multor procese cognitive si construirea sistemelor artificiale inteligente.Teoria ACT* a lui J.L. Anderson (1983) si Modelul SOAR a lui A. Newell (1992) reprezinta cele mai insemnate intruchipari ale paradigmei simbolice clasice. Pentru mai buna lor intelegere, acestea vor fi tratate separat, intr-unul din capitolele ulterioare. 1.3.2. PARADIGMA (NEO)CONEXIONISTÃ
Paradigma (neo)conexionista, cunoscuta si sub numele de paradigma procesarilor paralele distribuite sau modelare neuromimetica (neuronala) intra intr-o perioada de ecloziune abia in ultimii zece-cincisprezece ani. Ea porneste de la ideea ca activitatea cognitiva poate fi explicata pe baza unor modele de inspiratie neuronala. Primele tentative in acest sens au fost facute de Pitts & McCullogh (1943), care au modelat activitatea neuronala prin aplicarea unei algebre booleene (vezi A. Dumitriu, 1973, pentru detalii). Ei demonstrau comportamentul unor neuroni simplificati ( neuroni formali ). Altfel spus, o retea neuromimetica poate realiza calcule logice. Aceasta idee a fost preluata de F. Rosenblatt care a construit o retea neuromometica cu doua niveluri numita perceptron, menita sa faca discriminarea intre doua impulsuri senzoriale diferite. Cercetarile in aceasta directie au fost curmate brusc de aparitia cartii lui M. Minsky & S. Papert - Perceptrons: An introduction to computational geometry (1969), in care se demonstra incapacitatea unor retele neuromimetice de tipul perceptronului de a calcula functii logice simple ca, de exemplu, sau exclusiv. Dezamagiti, cercetatorii si-au incetat eforturile in aceasta directie iar fondurile de cercetare au fost retrase aproape in intregime. Doar cativa fani precum J. Konorski si S. Grossberg si-au mai prelungit investigatiile asupra capacitatilor de calcul ale retelelor neuromimetice, dar lucrarile lor sunt scrise intr-un jargon matematic dificil de inteles ceea ce a ingreunat considerabil penetrarea lor in laboratoarele psihologilor cognitivisti. Paradigma conexionista intra intr-un con de umbra pentru aproape doua decenii. Se parea ca modelarea clasic-simbolica era singura paradigma viabila, sustinuta acum si de cateva realizari tehnologice demne de luat in seama. Abia pe la inceputul deceniului noua J.L. McClelland si D.E. Rumelhart relanseaza ideea construirii unor modele cognitive de inspiratie neuronala (= neuromimetica) si formeaza un grup de cercetare a procesarilor paralele distribuite (Parallel Distributed Processing) - PDP Research Group. Din stradaniile lor comune s-a nascut o lucrare in doua volume: Parallel Distributed Processing: Exploration in the Microstructure of Cognition, vol. 2: Psychological and Biological Models (1986,1987), considerata "Biblia" conexionismului actual pe care unii il numesc neoconexionism. 1.3.2.1. Retele neuromimetice
Nucleul teoretic al neoconexionismului se raliaza in jurul modelarii procesarii informatiei (la nivel reprezentational-algoritmic) prin retele neuromimetice. Daca paradigma simbolica-clasica considera cunoasterea ca un proces de manipulare de simboluri pe baza unor reguli, neoconexionismul sustine ca informatia e reprezentata de sistemul cognitiv uman prin valori si patternuri de activare ale unor unitati simple (neuromimi). Aceste retele, inspirate de functionarea sistemului nervos, poarta numele de retele neuromimetice sau retele neuronale. Citand pe D.A. Norman: "informatia circula intre unitatile de procesare nu sub forma unor mesaje, ci a unor valori de activare, sub forma de scalari, nu de simboluri" (1986, p. 545). Regulile care guverneaza dinamica acestor retele nu sunt reguli de manipulare a simbolurilor ci reguli de modificare sau propagare a valorilor de activare. Procedurile (algoritmii) de transformare a inputului in output nu mai sunt de natura formal-logica, nu mai vizeaza ordonarea unor expresii simbolice ci consta in ajustarea reciproca a patternurilor de activare dintre unitatile retelei. Ceea ce am spus succint, pana acum va reiesi mai clar pe baza caracterizarii retelei neuromimetice sau conexioniste. O retea neuromimetica numita si model conexionist este formata din: (1) o multime de unitati; (2) o stare de activare; (3) o regula de activare; (4) o functie output; (5) un pattern de conexiuni intre aceste unitati; (6) reguli de invatare; (7) un mediu (sau ambianta) in care opereaza reteaua respectiva. Vom descrie succint fiecare dintre aceste componente. Pentru o abordare mult mai detaliata trimitem cititorii interesati la cele doua volume editate de McClelland & Rumelhart (1986) sau la Bechtel & Abrahamsen (1991). 1. Unitatile (u). Unitatile retelei numite uneori "unitati cognitive", "neuromimi", "neuroni formali" sau "noduri" preiau cateva dintre proprietatile neuronilor reali, in principal valoarea de activare si ideea gruparii intr-o retea de conexiuni ("sinapse"). Singura caracteristica a unei unitati consta in valoarea ei de activare, notata, de regula, printr-o cifra cuprinsa in intervalul [-1,+1]. Daca unitatile au functia de a recepta input-ul, convertindu-l intr-o valoare de activare, ele poarta numele de unitati input. Unitatile care transmit output-ul in mediul retelei se numesc unitati output. Ambele pot fi accedate direct din mediul retelei, de aceea se numesc unitati vizibile. Daca intre unitatile input si unitatile output se interpun alte unitati ele nu pot fi accesate direct din mediu, ci doar prin intermediul unitatilor vizibile, de aceea se numesc unitati ascunse. Principala functie a acestora este de a modula valorile de activare ce se propaga intre unitatile vizibile. Retelele conexioniste care contin doar unitati vizibile se numesc retele binivelare; perceptronul lui Rosenblatt este o retea binivelara. Daca reteaua contine si unitati ascunse atunci este multinivelara. Neuromimii nu sunt interpretabili semantic, adica nu simbolizeaza stari de lucruri cunoscute, ceea ce face ca retelele conexioniste sa fie semantic-opace, spre deosebire de modelele simbolice care sunt semantic-transparente. Unitatilor neuromimetice li se poate atribui o interpretare, dar aceasta este facuta de cel care exploreaza proprietatile retelei. Aceasta interpretare este exterioara, nu este inerenta retelei respective, reteaua nu manipuleaza simboluri ci valori de activare. Daca totusi aceasta atribuire de semnificatii are loc, atunci retelele se impart in doua mari categorii: a) retele localizationiste, se considera ca fiecare unitate reprezinta un concept sau o anumita ipoteza; b) retele distributive, in cazul carora informatia nu este localizata la nivelul unitatilor ci este distribuita pe interactiunile dintre unitati. Altfel spus, un anumit concept sau propozitie nu e reprezentat de o singura unitate ci de patternul de conexiuni dintre unitatile unei retele. In acest caz, unitatile reprezinta
Capitolul 1
Psihologia si stiintele cognitive
Psihologia cognitivaPsihologia cognitiva si stiintele cognitiveParadigmele psihologiei cognitiveParadigma simbolica clasicaParadigma (neo)conexionistaRetele neuromimeticeSumar
Capitolul 2
Prelucrarea informatiei vizuale
2.1. Procesarea primara a informatiei vizuale
2.2. Recunoasterea obiectelor – procesarea secundara a informatiei vizuale
2.2.1. Principiile gestaltiste
2.2.2. RBC – un model computational de recunoasere a obiectelor
2.2.2.1 Constructia modelului RBC
2.2.2.2. Validitatea ecologica a modelului RBC
2.2.3. Procesari descendente in cazul recunoasterii stimulilor verbali
2.2.4. Procesari descendente in cazul recunoasterii obiectelor
2.2.5. Procesari descendente in cazul recunoasterii scenelor si fetelor umane
2.3. Sumar
Capitolul 3
Atentia vizuala
3.1. Introducere
3.2. Modelarea atentiei
3.2.1. Modelul filtrajului timpuriu
3.2.2. Modelul filtrajului tarziu
3.2.3. Modelul filtrelor atenuante
Capitolul 4
Reprezentarea si organizarea cunostintelor
4.1. Introducere
4.2. Modelari simbolice ale bazei de cunostinte
4.2.1. Codarea semantica a cunostintelor. Dovezi experimentale
4.2.2. Avantajele codarii semantice
2
2
5
8
8
9
10
13
14
14
17
17
20
20
23
25
26
26
27
29
29
30
30
32
34
35
35
35
35
38
MODUL 1
