Embodied cognitive science ( engelska Embodied Cognitive Science ), även material cognitive science , embodied cognitive science ) är ett tvärvetenskapligt forskningsfält, vars syfte är att förklara mekanismerna bakom intelligent beteende. Den innehåller tre huvudtekniker: modellering av psykologiska och biologiska system på ett integrerat sätt, som tar hänsyn till sinnet och kroppen som en helhet; bildandet av en grundläggande uppsättning allmänna principer för rimligt beteende; experimentell användning av robotar under kontrollerade förhållanden.
Förkroppsligande kognitiv vetenskap är baserad på praktisk filosofi , såväl som relaterade forskningsområden inom kognitionsvetenskap , psykologi, neurovetenskap och artificiell intelligens . När det gäller neurovetenskap har materiell kognitiv vetenskap bedrivits av Gerald Edelman från Institute of Neurosciences i La Jolla, Francisco Varela från National Centre for Scientific Research i Frankrike och J. A. Scott Kelso från Florida Atlantic University. Denna vetenskapsgren var också av intresse för filosoferna Andy Clark, Sean Galaher och Evan Thompson, samt psykologer som Michael Turvay, Lawrence Barsalow och Eleanor Roche. Eric Lennerberg och Philip Rubin från Haskins Laboratories har studerat språk utifrån materiell kognitiv vetenskap, och Rolf Pfeiffer, Christian Scheyer och Josh S. Bongard från synvinkeln att studera artificiell intelligens .
Materialkognitiv vetenskap är en alternativ kunskapsteori där referenser till beräkningsteorin om sinne hålls till ett minimum, medan huvudfokus ligger på hur organismen bestämmer hur och vad den ska tänka. Klassisk kognitiv teori bygger främst på manipulering av signaler som tas emot och bearbetas i en speciell informationsbehandlingsenhet. Dessa signaler följer vissa syntaxregler, så att processorn kan upptäcka innebörden, bearbeta meddelandet och producera en svarssignal. Till exempel är de mänskliga sinnena dess receptorer för att ta emot signaler som tas emot från den yttre miljön. De kommer in i nervsystemet, som är informationsbehandlingsenheten. Nervsystemet kan läsa sensorisk information och skapa en svarssignal som kan uttryckas i kroppsrörelser, beteenderesponser, kognitiv aktivitet osv. Kognitionsprocessen utförs i hjärnans djup, vilket innebär att mental kognition är avskuren från omvärlden och är möjlig endast när man tar emot sensorisk information.
Den förkroppsligade kognitionsvetenskapen skiljer sig från den klassiska metoden genom att den förnekar input-output-signalsystemet. Mycket av denna position är baserad på David Marrs arbete . Hans ståndpunkt är att mening inte kan härledas ur signaler utan någon form av intern tolkning. Om någon "liten man" som bor i huvudet tolkar inkommande signaler, hur är då tolkningen av signaler i hjärnan på denna lilla person? Detta faktum gör den klassiska modellen mycket mindre trolig. Alltså försöker materiell kognition undvika detta problem genom att definiera kognition på tre sätt. [ett]
Det första sättet överväger den fysiska kroppens roll, i synnerhet hur dess egenskaper påverkar förmågan att tänka. Baserat på denna metod är det möjligt att övervinna karaktärsmanipulationskomponenten, som är en egenskap hos den klassiska modellen. Djupuppfattning kan till exempel bättre förklaras inom ett materiellt förhållningssätt på grund av handlingens komplexitet. Djupuppfattning kräver att hjärnan upptäcker två separata bilder tagna från näthinnan i båda ögonen. Dessutom komplicerar kroppens och huvudets rörelser denna process. När huvudet snurrar i en given riktning verkar föremål i förgrunden röra sig mot föremål i bakgrunden. Sålunda anses viss visuell bearbetning ske utan behov av någon form av karaktärsmanipulation, eftersom förgrundsobjekt bara verkar röra sig. Baserat på detta följer slutsatsen att djup perception kan utföras utan mellanliggande manipulation av vissa symboler.
Ett mer slående exempel är studiet av auditiv perception. Faktum är att ju större avståndet är mellan öronen, desto skarpare bör hörseln vara. Tätheten mellan hörselorganen är också viktig, eftersom vågens frekvens varierar beroende på vilket medium den passerar. Vid bearbetning av information tar hjärnans hörselsystem hänsyn till dessa faktorer, men återigen behöver det inte tolka symbolerna, eftersom avståndet mellan öronen i sig skapar den nödvändiga möjligheten till större hörselskärpa, såväl som täthet. Således, när man överväger kroppens fysiska egenskaper, är det symboliska systemet en onödig och värdelös metafor.
Den andra metoden bygger mycket på George Lakoffs och Mark Johnsons arbete. De hävdade att människor använder metaforer för att bättre förklara sin yttre värld. Människan har också en kärnuppsättning av begrepp som nya begrepp kan formas ur. Dessa grundläggande begrepp inkluderar rumslig orientering som uppåt, nedåt, framåt och bakåt. Människor kan lätt förstå innebörden av dessa ord eftersom de direkt kan uppleva dem med sina egna kroppar. Till exempel, eftersom de grundläggande rörelserna för en person är att stå rakt, eller röra kroppen i en riktning upp och ner, är människor medvetna om dessa begrepp på en undermedveten nivå. Detsamma kan sägas om begreppen framåt och bakåt. Som tidigare nämnts är denna grundläggande uppsättning rumsliga representationer grunden på vilken andra koncept bygger. På engelska uttrycks till exempel en glad eller ledsen stämning med orden upp (upp) respektive ner (ner). Den sanna förståelsen av dessa begrepp beror på individens kunskap om människokroppens struktur. Således tror Lakoff och Johnson att i frånvaro av en kropp kunde de inte veta vad upp eller ner skulle kunna betyda, och hur dessa begrepp skulle kunna relateras till känslomässiga tillstånd.
Om du föreställer dig en sfärisk varelse som lever utanför något gravitationsfält, utan någon erfarenhet, kunskap eller fantasi, är det osannolikt att han kommer att kunna förstå innebörden av begreppet "upp". Även om detta inte betyder att sådana varelser inte kommer att kunna uttrycka sina känslor med andra ord, kommer de att uttrycka dem annorlunda än vad människor gör. Konceptet med glädje (känsla upp) och sorg (känsla ner) för en person kommer att vara annorlunda, eftersom en person har en annan fysisk förkroppsligande. Därav följer att den fysiska kroppen direkt påverkar hur individen tänker, eftersom han använder de metaforer som är förknippade med sin kropp som grundläggande begrepp. [2]
Det tredje sättet bygger på forskning om hur individer använder sin närmiljö i kognitiv bearbetning. Den bygger på teorin om funktionalism och hävdar att förvärvet av unika egenskaper av olika medvetandetillstånd sker beroende på deras roll i ett större system. För att illustrera denna position mer levande används exemplet med en personlig digital assistent (PDA) . Informationen på handdatorn liknar den information som lagras i hjärnan. Om vi alltså antar att informationen i hjärnan bestämmer olika mentala tillstånd, så gör informationen i KKP detsamma. Tänk också på vilken roll penna och papper spelar i processen att multiplicera siffror. Penna och papper är så involverade i den kognitiva processen för problemlösning att det verkar befängt att säga att de på något sätt skiljer sig från själva processen. Ett annat exempel utforskar hur människor hanterar sin miljö på ett sätt som gör det lättare att utföra kognitiva uppgifter: till exempel att lämna bilnycklar på en bekant plats så att de inte går vilse, eller använda någon form av landmärke för att navigera i en obekant stad . Således använder människor elementen i sin omgivning för att hjälpa dem att utföra kognitiva funktioner.
Vikten av det materiella förhållningssättet i kognitionsvetenskapens sammanhang förklaras kanske bäst av Andy Clark [3] . Han menar att hjärnan i sig inte borde vara det enda fokuset för det vetenskapliga studiet av kognition. För att bevisa nödvändigheten av att använda ett materiellt förhållningssätt till det vetenskapliga studiet av kognition ger han flera slående exempel.
Beteendet hos blåfenad tonfisk har länge varit ett mysterium för biologer, tack vare dess otroliga förmåga att snabbt accelerera och nå höga hastigheter. Biologisk undersökning av tonfisken visar att han helt enkelt inte är kapabel till sådana bedrifter. Men svaret kan hittas genom att ta hänsyn till tonfiskens fysiska förkroppsligande. Den blåfenade tonfisken använder sin miljö, särskilt naturliga strömmar , för att öka sin hastighet. Den använder också sin fysiska kropp för detta ändamål: dess stjärtfena hjälper den att skapa nödvändig framdrivning och tryck, vilket hjälper den att få och bibehålla höga hastigheter. Således använder blåfenad tonfisk aktivt miljön för sina egna syften genom egenskaperna hos sin fysiska kropp.
Clarke använder exemplet med robothoppning, byggt av Raibert och Hodgins, för att visa de ytterligare implikationerna av det materiella paradigmet. I själva verket var denna robot en vertikal cylindrar med ett ben för att hoppa. Att kontrollera robotens beteende kan vara ganska knepigt, eftersom det, förutom finesserna i själva programmet, också fanns mekaniska problem med hur man konstruerar ett ben för att det ska hoppa. Enligt det materiella tillvägagångssättet måste roboten för detta kunna använda sin fysiska gestaltning till fullo. Det vill säga att robotsystemet ska betraktas som att det har dynamiska egenskaper och inte som en kommandocentral som bara utför åtgärder.
Klassiska vetenskapsmän kan hävda att bara för att fysiska föremål kan användas som ett hjälpmedel för den kognitiva processen betyder det inte att de är en del av det kognitiva systemet. Till exempel används glasögon för att underlätta synen, men bedömningen att de är en del av ett större system innebär en grundläggande omprövning av begreppet visuella system . [4] Anhängare av det materiella tillvägagångssättet kan i sin tur svara att i de fall miljöobjekt spelar en funktionell roll i bildandet av mentala tillstånd, ska objekten i sig inte betraktas som direkt mentala tillstånd.