Пси-теория , разработанная Дитрихом Дёрнером в Университете Бамберга , является системной психологической теорией, охватывающей регулирование человеческих действий, выбор намерений и эмоции. [1] [2] Она моделирует человеческий разум как агента обработки информации, контролируемого набором основных физиологических, социальных и когнитивных побуждений. Перцептивная и когнитивная обработка направляются и модулируются этими побуждениями, что позволяет автономно устанавливать и преследовать цели в открытой среде.
Наряду с мотивационной и эмоциональной системой, пси-теория предлагает нейросимволическую модель представления, которая кодирует семантические отношения в иерархически распространяющейся сети активации . Представления основаны на датчиках и приводах и приобретаются путем автономного исследования.
Концепции пси-теории можно свести к набору основных предположений. [3] Пси-теория описывает когнитивную систему как структуру, состоящую из взаимосвязей и зависимостей, которая предназначена для поддержания гомеостатического равновесия в условиях динамической среды.
Пси-теория предлагает иерархические сети узлов как универсальный способ представления декларативных , процедурных и неявных знаний . Эти узлы могут кодировать локальные и распределенные представления. Активность системы моделируется с использованием модулированного и направленного распространения активации в этих сетях.
Планы, эпизоды, ситуации и объекты описываются с помощью формализма семантической сети , который опирается на фиксированное количество предопределенных типов связей, которые в частности кодируют причинно-следственный/последовательный порядок и партономические иерархии (теория определяет четыре основных типа связей). Специальные узлы (представляющие нейронные цепи) контролируют распространение активации и формирование временных или постоянных ассоциаций и их диссоциаций.
В любой момент времени агент Psi обладает моделью мира ( образом ситуации ). Она экстраполируется в разветвленный горизонт ожиданий (состоящий из ожидаемых событий и активных планов). Кроме того, рабочая память также содержит гипотетическую модель мира , которая используется для сравнений во время распознавания и для планирования.
Образ ситуации постепенно переносится в эпизодическую память (протокол). Путем избирательного распада и подкрепления части этой долговременной памяти обеспечивают автоматизированные поведенческие рутины и элементы для планов ( процедурная память ).
Атомы планов и последовательностей поведения представляют собой триплеты (частичного, иерархического) описания ситуации, образующие условие, оператор (иерархическое описание действия) и ожидаемый результат операции как другое (частичное, иерархическое) описание ситуации. Описания объектов (в основном декларативные) также являются частью долговременной памяти и продуктом перцептивных процессов и возможностей. Ситуации и операторы в долговременной памяти могут быть связаны с мотивационной релевантностью, которая играет важную роль в извлечении и подкреплении. Операции над содержанием памяти подвержены эмоциональной модуляции.
Восприятие основано на концептуальных гипотезах , которые направляют распознавание объектов, ситуаций и эпизодов. Восприятие на основе гипотез («HyPercept») понимается как восходящее (управляемое данными и зависящее от контекста) выдвижение гипотез, которое перемежается с проверкой сверху вниз. Получение схематических иерархических описаний и их постепенная адаптация и пересмотр можно описать как ассимиляцию и аккомодацию .
Восприятие на основе гипотезы — это универсальный принцип, который применяется к визуальному восприятию, слуховому восприятию, интерпретации дискурса и даже интерпретации памяти. Восприятие подвержено эмоциональной модуляции.
Деятельность системы направлена на удовлетворение конечного набора первичных, предопределенных побуждений (или желаний). Все цели представляют собой ситуации, которые связаны (путем обучения) с удовлетворением побуждения, или ситуации, которые способствуют достижению такой ситуации (сюда также входит абстрактное решение проблем, эстетика, поддержание социальных отношений и альтруистическое поведение). Эти побуждения отражают требования системы: несоответствие между целевым значением требования и текущим значением приводит к сигналу побуждения, который пропорционален отклонению и который может породить мотив.
Существует три категории приводов:
Изменения в системных требованиях отражаются в «сигнале удовольствия» или «сигнале бедствия», который используется для закрепления знаний об ассоциациях между требованиями и целями, а также эпизодических последовательностях и сценариях поведения, ведущих к достижению этих целей.
Когнитивная обработка подчиняется глобальным модуляторным параметрам, которые подстраивают когнитивные ресурсы системы под окружающую и внутреннюю ситуацию. Эти модуляторы контролируют поведенческие тенденции (готовность к действию через общую активацию или возбуждение), стабильность активного поведения/выбранных целей (порог выбора), скорость поведения ориентации (частота выборки или порог закрепления) и ширину и глубину распространения активации в перцептивной обработке, извлечении памяти и планировании (уровень активации и разрешения). Эффект и диапазон значений модулятора зависят от индивидуальной дисперсии.
Эмоция не понимается как независимая подсистема, модуль или набор параметров, а как внутренний аспект познания. Эмоция является эмерджентным свойством модуляции восприятия, поведения и когнитивной обработки, и поэтому ее нельзя понять вне контекста познания. Для моделирования эмоций нам нужна когнитивная система, которую можно модулировать, чтобы адаптировать ее использование ресурсов обработки и поведенческих тенденций.
В пси-теории эмоции интерпретируются как конфигурационная настройка когнитивных модуляторов вместе с измерением удовольствия/дистресса и оценкой когнитивных побуждений. Феноменологические качества эмоций обусловлены влиянием модуляторных настроек на восприятие и когнитивное функционирование (т. е. восприятие дает различные представления о памяти, себе и окружающей среде в зависимости от модуляции), а также опытом сопутствующих физических ощущений, которые являются результатом воздействия конкретных настроек модулятора на физиологию системы (например, путем изменения мышечного напряжения, пищеварительных функций, кровяного давления и т. д.). Опыт эмоции как таковой (т. е. как наличие эмоции) требует рефлексивных способностей. Прохождение модуляции является необходимым, но не достаточным условием для ее переживания как эмоции.
Мотивы — это комбинации побуждений и цели. Цели представлены ситуацией, которая обеспечивает удовлетворение соответствующего побуждения. Несколько мотивов могут быть активны одновременно, но только один выбирается для определения выбора поведения агента. Выбор доминирующего мотива зависит от ожидаемой вероятности удовлетворения связанного побуждения и силы сигнала побуждения. (Это также означает, что агент может оппортунистически удовлетворить другое побуждение, если ему будет предоставлена такая возможность.)
Устойчивость доминирующего мотива по отношению к другим активным мотивам регулируется с помощью порогового параметра отбора , который зависит от срочности потребности и индивидуальной дисперсии.
Перцептивное обучение включает в себя усвоение/приспособление новых/существующих схем посредством восприятия на основе гипотез. Процедурное обучение зависит от усиления ассоциаций действий и предпосылок (ситуаций, которые позволяют эти действия) с привлекательными или отталкивающими целями, что вызывается сигналами удовольствия и дистресса. Абстракции могут быть изучены путем оценки и реорганизации эпизодических и декларативных описаний для обобщения и заполнения недостающих интерпретаций (это облегчает организацию знаний в соответствии с концептуальными рамками и сценариями).
Последовательности поведения и представления объектов/ситуаций усиливаются при использовании. Неявные знания (особенно сенсорно-моторные способности) могут быть приобретены путем нейронного обучения.
Неиспользованные ассоциации распадаются, если их сила ниже определенного порога: крайне важные знания могут не забываться, тогда как ложные ассоциации имеют тенденцию исчезать.
Решение проблем направлено на нахождение пути между заданной ситуацией и целевой ситуацией, на завершение или реорганизацию ментальных представлений (например, выявление связей между ситуациями или недостающих черт в ситуативном фрейме) или служит исследовательской цели.
Решение проблем организовано поэтапно: если не удается найти немедленного ответа на проблему, система сначала пытается прибегнуть к поведенческой рутине (автоматизму), а если это не удается, она пытается построить план. Если планирование не удается, система прибегает к исследованию (или переключается на другой мотив). Решение проблем зависит от контекста (контекстное праймирование осуществляется ассоциативной предварительной активацией ментального содержания) и подлежит модуляции.
Стратегии, охватывающие решение проблем, являются экономными. Они могут быть обдуманы и реорганизованы в соответствии с обучением и опытом. Многие продвинутые стратегии решения проблем не могут быть адекватно смоделированы без предположения лингвистических способностей.
Язык должен быть объяснен как синтаксически организованные символы, которые обозначают концептуальные представления, и модель языка, таким образом, начинается с модели ментального представления. Язык расширяет познание, предоставляя категориальную организацию понятий и помогая в метапознании. (Познание не интерпретируется как расширение языка пси-теорией.)
Понимание дискурса может быть смоделировано по принципам восприятия на основе гипотез и усвоения/аккомодации схематических представлений. Сознание связано с абстракцией концепции себя над опытом и протоколами системы и интеграцией этой концепции с чувственным опытом; нет никакого объяснительного разрыва между сознательным опытом и вычислительной моделью познания.
Оценка пси-теории в экспериментальной парадигме сложна, не в последнюю очередь из-за множества свободных переменных, которые она постулирует. Предсказания и предложения пси-теории в основном качественные. Когда делаются количественные утверждения, например, о скорости распада ассоциаций в эпизодической памяти, ширине и глубине распространения активации во время извлечения памяти, эти утверждения редко подтверждаются экспериментальными доказательствами; они представляют собой специальные решения для инженерных требований, предъявляемых конструкцией решающего проблемы и обучающегося агента.
Частичным исключением из этого правила является эмоциональная модель, которая была протестирована как набор экспериментов по вычислительному моделированию. Хотя она содержит много свободных переменных, которые определяют настройки параметров модулятора и реакцию на мотивационные давления, ее можно подогнать к человеческим субъектам в поведенческих экспериментах и, таким образом, продемонстрировать схожую производительность в экспериментальной обстановке как различные типы личности. [2] [4] [5] Набор параметров также может быть подогнан к среде с помощью эволюционного моделирования; свободные параметры эмоциональной и мотивационной модели позволяют воспроизводить личные различия. [6]
Пси-теорию также можно интерпретировать как спецификацию когнитивной архитектуры.
MicroPsi — это когнитивная архитектура, созданная Йошей Бахом в Берлинском университете имени Гумбольдта и Институте когнитивных наук Оснабрюкского университета . [7] [8] MicroPsi расширяет представления пси-теории с помощью таксономий , наследования и лингвистической маркировки; распространяющиеся сети активации MicroPsi обеспечивают нейронное обучение , планирование и ассоциативный поиск .
Первое поколение MicroPsi (2003–2009) реализовано на Java и включает в себя фреймворк для редактирования и моделирования программных агентов с использованием сетей распространения активации и графический движок для визуализации. MicroPsi также использовался в качестве архитектуры управления роботом. [9]
MicroPsi 2 — это новая реализация MicroPsi, написанная на Python , и в настоящее время [ когда? ] используемая в качестве инструмента для представления знаний. [10]
Когнитивная архитектура OpenCog включает простую реализацию пси-теории, названную OpenPsi. Она включает интерфейсы к роботам Hanson Robotics для моделирования эмоций.