Sciences cognitives - Cognitive science

Figure illustrant les domaines qui ont contribué à la naissance des sciences cognitives, notamment la linguistique , les neurosciences , l' intelligence artificielle , la philosophie , l' anthropologie et la psychologie

Sciences cognitives est interdisciplinaire , scientifique étude de l' esprit et de ses processus. Il examine la nature, les tâches et les fonctions de la cognition (au sens large). Les scientifiques cognitifs étudient l'intelligence et le comportement, en mettant l'accent sur la façon dont les systèmes nerveux représentent, traitent et transforment l' information . Les facultés mentales qui préoccupent les scientifiques cognitifs comprennent le langage , la perception , la mémoire , l' attention , le raisonnement et l' émotion ; pour comprendre ces facultés, les scientifiques cognitifs empruntent à des domaines tels que la linguistique , la psychologie , l' intelligence artificielle , la philosophie , les neurosciences et l' anthropologie . L'analyse typique des sciences cognitives couvre de nombreux niveaux d'organisation, de l'apprentissage et de la décision à la logique et à la planification ; de neurones circuits à l' organisation du cerveau modulaire. L'un des concepts fondamentaux des sciences cognitives est que « la pensée peut être mieux comprise en termes de structures de représentation dans l'esprit et de procédures informatiques qui opèrent sur ces structures ».

Le but des sciences cognitives est de comprendre les principes de l'intelligence avec l'espoir que cela conduira à une meilleure compréhension de l'esprit et de l'apprentissage et de développer des dispositifs intelligents. Les sciences cognitives ont commencé comme un mouvement intellectuel dans les années 1950, souvent appelé révolution cognitive .

Histoire

Les sciences cognitives ont commencé comme un mouvement intellectuel dans les années 1950, appelé la révolution cognitive . La science cognitive a une préhistoire qui remonte aux anciens textes philosophiques grecs (voir le Meno de Platon et le De Anima d' Aristote ) ; et comprend des écrivains tels que Descartes , David Hume , Immanuel Kant , Benoît de Spinoza , Nicolas Malebranche , Pierre Cabanis , Leibniz et John Locke . Cependant, bien que ces premiers écrivains aient grandement contribué à la découverte philosophique de l' esprit et que cela conduirait finalement au développement de la psychologie, ils travaillaient avec un ensemble d'outils et de concepts de base entièrement différents de ceux du scientifique cognitif.

La culture moderne des sciences cognitives remonte aux premiers cybernéticiens des années 1930 et 1940, tels que Warren McCulloch et Walter Pitts , qui cherchaient à comprendre les principes d'organisation de l'esprit. McCulloch et Pitts ont développé les premières variantes de ce que l'on appelle aujourd'hui les réseaux de neurones artificiels , des modèles de calcul inspirés de la structure des réseaux de neurones biologiques .

Un autre précurseur a été le développement précoce de la théorie du calcul et de l' ordinateur numérique dans les années 1940 et 1950. Kurt Gödel , Alonzo Church , Alan Turing et John von Neumann ont joué un rôle déterminant dans ces développements. L'ordinateur moderne, ou machine de Von Neumann , jouerait un rôle central dans les sciences cognitives, à la fois comme métaphore de l'esprit et comme outil d'investigation.

Le premier exemple d'expériences en sciences cognitives menées dans une institution universitaire a eu lieu à la MIT Sloan School of Management , établie par JCR Licklider travaillant au sein du département de psychologie et menant des expériences utilisant la mémoire informatique comme modèles pour la cognition humaine.

En 1959, Noam Chomsky publia une critique cinglante du livre de BF Skinner , Verbal Behavior . À l'époque, le paradigme comportementaliste de Skinner dominait le domaine de la psychologie aux États-Unis. La plupart des psychologues se sont concentrés sur les relations fonctionnelles entre stimulus et réponse, sans poser de représentations internes. Chomsky a soutenu que pour expliquer le langage, nous avions besoin d'une théorie comme la grammaire générative , qui non seulement attribuait des représentations internes, mais caractérisait leur ordre sous-jacent.

Le terme science cognitive a été inventé par Christopher Longuet-Higgins dans son commentaire de 1973 sur le rapport Lighthill , qui concernait l'état actuel de la recherche en intelligence artificielle . Dans la même décennie, la revue Cognitive Science et la Cognitive Science Society ont été fondées. La réunion fondatrice de la Cognitive Science Society s'est tenue à l' Université de Californie à San Diego en 1979, ce qui a permis aux sciences cognitives de devenir une entreprise visible à l'échelle internationale. En 1972, le Hampshire College a lancé le premier programme d'enseignement de premier cycle en sciences cognitives, dirigé par Neil Stillings . En 1982, avec l'aide du professeur Stillings, le Vassar College est devenu la première institution au monde à décerner un diplôme de premier cycle en sciences cognitives. En 1986, le premier département de sciences cognitives au monde a été fondé à l' Université de Californie à San Diego .

Dans les années 1970 et au début des années 1980, à mesure que l'accès aux ordinateurs augmentait, la recherche sur l' intelligence artificielle s'est développée. Des chercheurs tels que Marvin Minsky écriraient des programmes informatiques dans des langages tels que LISP pour tenter de caractériser formellement les étapes par lesquelles les êtres humains sont passés, par exemple, pour prendre des décisions et résoudre des problèmes, dans l'espoir de mieux comprendre la pensée humaine , et aussi dans le l'espoir de créer des esprits artificiels. Cette approche est connue sous le nom d'"IA symbolique".

Finalement, les limites du programme de recherche symbolique sur l'IA sont devenues apparentes. Par exemple, il semblait irréaliste d'énumérer de manière exhaustive les connaissances humaines sous une forme utilisable par un programme informatique symbolique. La fin des années 80 et 90 a vu l'essor des réseaux de neurones et du connexionnisme en tant que paradigme de recherche. Sous ce point de vue, souvent attribué à James McClelland et David Rumelhart , l'esprit pourrait être caractérisé comme un ensemble d'associations complexes, représenté comme un réseau en couches. Les critiques soutiennent qu'il existe certains phénomènes qui sont mieux capturés par les modèles symboliques, et que les modèles connexionnistes sont souvent si complexes qu'ils ont peu de pouvoir explicatif. Récemment, des modèles symboliques et connexionnistes ont été combinés, permettant de tirer parti des deux formes d'explication. Alors que le connexionnisme et les approches symboliques se sont avérés utiles pour tester diverses hypothèses et explorer des approches pour comprendre les aspects de la cognition et des fonctions cérébrales de niveau inférieur, aucune n'est biologiquement réaliste et, par conséquent, les deux souffrent d'un manque de plausibilité neuroscientifique. Le connexionnisme s'est avéré utile pour explorer informatiquement comment la cognition émerge dans le développement et se produit dans le cerveau humain, et a fourni des alternatives aux approches générales strictement spécifiques au domaine/domaine. Par exemple, des scientifiques tels que Jeff Elman, Liz Bates et Annette Karmiloff-Smith ont postulé que les réseaux dans le cerveau émergent de l'interaction dynamique entre eux et des apports environnementaux.

Des principes

Niveaux d'analyse

Un principe central des sciences cognitives est qu'une compréhension complète de l'esprit/cerveau ne peut être atteinte en étudiant un seul niveau (une hypothèse également maintenue dans le domaine de la modélisation cognitive et des architectures cognitives). Un exemple serait le problème de se souvenir d'un numéro de téléphone et de le rappeler plus tard. Une approche pour comprendre ce processus serait d'étudier le comportement par l'observation directe ou l' observation naturaliste . Une personne pourrait se voir présenter un numéro de téléphone et être invitée à le rappeler après un certain temps ; alors la précision de la réponse pourrait être mesurée. Une autre approche pour mesurer la capacité cognitive serait d'étudier les décharges de neurones individuels pendant qu'une personne essaie de se souvenir du numéro de téléphone. Aucune de ces expériences à elle seule n'expliquerait pleinement le fonctionnement du processus de mémorisation d'un numéro de téléphone. Même si la technologie permettant de cartographier chaque neurone du cerveau en temps réel était disponible et que l'on savait quand chaque neurone s'est déclenché, il serait toujours impossible de savoir comment un déclenchement particulier de neurones se traduit par le comportement observé. Il est donc impératif de comprendre comment ces deux niveaux sont liés l'un à l'autre. The Embodied Mind: Cognitive Science and Human Experience dit que « les nouvelles sciences de l'esprit doivent élargir leur horizon pour englober à la fois l'expérience humaine vécue et les possibilités de transformation inhérentes à l'expérience humaine ». Cela peut être fourni par un compte de niveau fonctionnel du processus. L'étude d'un phénomène particulier à plusieurs niveaux permet de mieux comprendre les processus qui se produisent dans le cerveau pour donner lieu à un comportement particulier. Marr a donné une description célèbre de trois niveaux d'analyse :

  1. La théorie computationnelle , spécifiant les objectifs du calcul ;
  2. Représentation et algorithmes , donnant une représentation des entrées et sorties et des algorithmes qui se transforment l'un dans l'autre ; et
  3. L' implémentation matérielle , ou comment l'algorithme et la représentation peuvent être physiquement réalisés.

Caractère interdisciplinaire

Les sciences cognitives sont un domaine interdisciplinaire avec des contributeurs de divers domaines, notamment la psychologie , les neurosciences , la linguistique , la philosophie de l'esprit , l' informatique , l' anthropologie et la biologie . Les scientifiques cognitifs travaillent collectivement dans l'espoir de comprendre l'esprit et ses interactions avec le monde environnant, tout comme le font les autres sciences. Le domaine se considère comme compatible avec les sciences physiques et utilise la méthode scientifique ainsi que la simulation ou la modélisation , comparant souvent les sorties de modèles avec des aspects de la cognition humaine. Comme dans le domaine de la psychologie, il existe un doute sur l'existence d'une science cognitive unifiée, ce qui a conduit certains chercheurs à préférer « sciences cognitives » au pluriel.

Beaucoup, mais pas tous, qui se considèrent comme des scientifiques cognitifs ont une vision fonctionnaliste de l'esprit - l'idée que les états et les processus mentaux devraient être expliqués par leur fonction - ce qu'ils font. Selon le compte de la réalisabilité multiple du fonctionnalisme, même les systèmes non humains tels que les robots et les ordinateurs peuvent être attribués à la cognition.

Sciences cognitives : le terme

Le terme « cognitif » dans « science cognitive » est utilisé pour « tout type d'opération ou de structure mentale qui peut être étudiée en termes précis » ( Lakoff et Johnson , 1999). Cette conceptualisation est très large et ne doit pas être confondue avec la façon dont « cognitif » est utilisé dans certaines traditions de philosophie analytique , où « cognitif » n'a à voir qu'avec des règles formelles et une sémantique conditionnelle de vérité.

Les premières entrées pour le mot « cognitif » dans l' OED le considèrent approximativement comme « appartenant à l'action ou au processus de connaissance » . La première entrée, de 1586, montre que le mot était à une époque utilisé dans le contexte des discussions sur les théories platoniciennes de la connaissance . Cependant, la plupart des chercheurs en sciences cognitives ne croient probablement pas que leur domaine soit l'étude de quelque chose d'aussi certain que la connaissance recherchée par Platon.

Portée

Les sciences cognitives sont un vaste domaine et couvrent un large éventail de sujets sur la cognition. Cependant, il faut reconnaître que les sciences cognitives n'ont pas toujours été également concernées par tous les sujets susceptibles d'avoir un rapport avec la nature et le fonctionnement de l'esprit. Parmi les philosophes, les cognitivistes classiques ont largement sous-estimé ou évité les facteurs sociaux et culturels, l'émotion, la conscience, la cognition animale et les psychologies comparatives et évolutives . Cependant, avec le déclin du béhaviorisme , les états internes tels que les affects et les émotions, ainsi que la conscience et l'attention secrète sont redevenus accessibles. Par exemple, les théories de la cognition située et incarnée prennent en compte l'état actuel de l'environnement ainsi que le rôle du corps dans la cognition. Avec l'accent nouvellement mis sur le traitement de l'information, le comportement observable n'était plus la marque de fabrique de la théorie psychologique, mais la modélisation ou l'enregistrement d'états mentaux.

Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des principaux sujets qui concernent les sciences cognitives. Ce n'est pas une liste exhaustive. Voir Liste des sujets des sciences cognitives pour une liste des divers aspects du domaine.

Intelligence artificielle

L'intelligence artificielle (IA) implique l'étude des phénomènes cognitifs dans les machines. L'un des objectifs pratiques de l'IA est de mettre en œuvre des aspects de l'intelligence humaine dans les ordinateurs. Les ordinateurs sont également largement utilisés comme outil pour étudier les phénomènes cognitifs. La modélisation informatique utilise des simulations pour étudier comment l'intelligence humaine peut être structurée. (Voir § Modélisation informatique .)

Il existe un débat sur le terrain pour savoir si l'esprit est mieux considéré comme un vaste éventail d'éléments petits mais individuellement faibles (c'est-à-dire des neurones), ou comme une collection de structures de niveau supérieur telles que des symboles, des schémas, des plans et des règles. Le premier point de vue utilise le connexionnisme pour étudier l'esprit, tandis que le second met l' accent sur l'intelligence artificielle symbolique . Une façon de voir le problème est de savoir s'il est possible de simuler avec précision un cerveau humain sur un ordinateur sans simuler avec précision les neurones qui composent le cerveau humain.

Attention

L'attention est la sélection des informations importantes. L'esprit humain est bombardé de millions de stimuli et il doit avoir un moyen de décider laquelle de ces informations traiter. L'attention est parfois considérée comme un projecteur, ce qui signifie que l'on ne peut faire la lumière que sur un ensemble particulier d'informations. Les expériences qui soutiennent cette métaphore comprennent la tâche d' écoute dichotique (Cherry, 1957) et des études sur la cécité d'inattention (Mack et Rock, 1998). Dans la tâche d'écoute dichotique, les sujets sont bombardés de deux messages différents, un dans chaque oreille, et invités à se concentrer sur un seul des messages. À la fin de l'expérience, lorsqu'on les interroge sur le contenu du message laissé sans surveillance, les sujets ne peuvent pas le signaler.

Connaissance et traitement du langage

Un exemple bien connu d' arbre de structure de phrase . C'est une façon de représenter le langage humain qui montre comment les différents composants sont organisés hiérarchiquement.

La capacité d'apprendre et de comprendre une langue est un processus extrêmement complexe. Le langage est acquis au cours des premières années de la vie, et tous les humains dans des circonstances normales sont capables d'acquérir le langage avec compétence. Une force motrice majeure dans le domaine linguistique théorique est de découvrir la nature que la langue doit avoir dans l'abstrait pour être apprise de cette manière. Voici quelques-unes des questions de recherche qui motivent l'étude de la façon dont le cerveau traite le langage lui-même : (1) Dans quelle mesure la connaissance linguistique est-elle innée ou apprise ? (2) Pourquoi est-il plus difficile pour les adultes d'acquérir une langue seconde que pour les nourrissons à acquérir leur langue maternelle ? et (3) Comment les humains sont-ils capables de comprendre des phrases nouvelles ?

L'étude du traitement du langage va de l'étude des modèles sonores de la parole à la signification des mots et des phrases entières. La linguistique divise souvent le traitement du langage en orthographe , phonétique , phonologie , morphologie , syntaxe , sémantique et pragmatique . De nombreux aspects du langage peuvent être étudiés à partir de chacune de ces composantes et de leur interaction.

L'étude du traitement du langage en sciences cognitives est étroitement liée au domaine de la linguistique. La linguistique était traditionnellement étudiée dans le cadre des sciences humaines, y compris des études d'histoire, d'art et de littérature. Depuis une cinquantaine d'années, de plus en plus de chercheurs se sont penchés sur la connaissance et l'usage du langage comme phénomène cognitif, les principaux problèmes étant de savoir comment la connaissance de la langue peut être acquise et utilisée, et en quoi elle consiste précisément. Les linguistes ont découvert que, tandis que les humains forment des phrases de manière apparemment régie par des systèmes très complexes, ils sont remarquablement inconscients des règles qui régissent leur propre discours. Ainsi, les linguistes doivent recourir à des méthodes indirectes pour déterminer ce que pourraient être ces règles, si effectivement des règles en tant que telles existent. En tout état de cause, si la parole est bien régie par des règles, celles-ci apparaissent opaques à toute considération consciente.

Apprentissage et développement

L'apprentissage et le développement sont les processus par lesquels nous acquérons des connaissances et des informations au fil du temps. Les nourrissons naissent avec peu ou pas de connaissances (selon la définition des connaissances), mais ils acquièrent rapidement la capacité d'utiliser le langage, de marcher et de reconnaître les personnes et les objets . La recherche en apprentissage et développement vise à expliquer les mécanismes par lesquels ces processus pourraient avoir lieu.

Une question majeure dans l'étude du développement cognitif est de savoir dans quelle mesure certaines capacités sont innées ou apprises. Ceci est souvent formulé en termes de débat sur la nature et l'éducation . Le point de vue nativiste souligne que certaines caractéristiques sont innées à un organisme et sont déterminées par sa dotation génétique . Le point de vue empiriste , d'autre part, souligne que certaines capacités sont apprises de l'environnement. Bien qu'il soit clair qu'un apport génétique et environnemental soit nécessaire pour qu'un enfant se développe normalement, un débat considérable demeure sur la façon dont l'information génétique pourrait guider le développement cognitif. Dans le domaine de l' acquisition du langage , par exemple, certains (tels que Steven Pinker ) ont soutenu que des informations spécifiques contenant des règles grammaticales universelles doivent être contenues dans les gènes, tandis que d'autres (tels que Jeffrey Elman et ses collègues dans Rethinking Innateness ) ont soutenu que Pinker les revendications sont biologiquement irréalistes. Ils soutiennent que les gènes déterminent l'architecture d'un système d'apprentissage, mais que des « faits » spécifiques sur le fonctionnement de la grammaire ne peuvent être appris qu'à la suite de l'expérience.

Mémoire

La mémoire nous permet de stocker des informations pour une récupération ultérieure. La mémoire est souvent considérée comme constituée à la fois d'un magasin à long terme et à court terme. La mémoire à long terme nous permet de stocker des informations sur des périodes prolongées (jours, semaines, années). On ne connaît pas encore la limite pratique de la capacité de mémoire à long terme. La mémoire à court terme nous permet de stocker des informations sur de courtes échelles de temps (secondes ou minutes).

La mémoire est aussi souvent regroupée en formes déclaratives et procédurales. La mémoire déclarative, regroupée en sous-ensembles de formes sémantiques et épisodiques de mémoire, fait référence à notre mémoire pour des faits et des connaissances spécifiques, des significations spécifiques et des expériences spécifiques (par exemple, « Est-ce que les pommes sont de la nourriture ? » ou « Qu'est-ce que j'ai mangé au petit-déjeuner il y a quatre jours ? ?"). La mémoire procédurale nous permet de nous souvenir d'actions et de séquences motrices (par exemple, comment faire du vélo) et est souvent appelée connaissance implicite ou mémoire.

Les scientifiques cognitifs étudient la mémoire tout comme le font les psychologues, mais ont tendance à se concentrer davantage sur la façon dont la mémoire influe sur les processus cognitifs et sur l'interrelation entre la cognition et la mémoire. Un exemple de ceci pourrait être, par quels processus mentaux une personne passe-t-elle pour récupérer un souvenir perdu depuis longtemps ? Ou, qu'est-ce qui différencie le processus cognitif de reconnaissance (voir des indices de quelque chose avant de s'en souvenir, ou la mémoire dans son contexte) et le rappel (récupérer un souvenir, comme dans "remplir le blanc") ?

Perception et action

Le cube de Necker , un exemple d'illusion d'optique
Une illusion d'optique. Le carré A est exactement de la même nuance de gris que le carré B. Voir illusion d'ombre en damier .

La perception est la capacité d'absorber des informations via les sens et de les traiter d'une manière ou d'une autre. La vision et l' ouïe sont deux sens dominants qui nous permettent de percevoir l'environnement. Certaines questions dans l'étude de la perception visuelle, par exemple, incluent : (1) Comment sommes-nous capables de reconnaître des objets ?, (2) Pourquoi percevons-nous un environnement visuel continu, même si nous n'en voyons que de petits morceaux à un moment donné. temps? Un outil pour étudier la perception visuelle consiste à examiner comment les gens traitent les illusions d'optique . L'image à droite d'un cube de Necker est un exemple de percept bistable, c'est-à-dire que le cube peut être interprété comme étant orienté dans deux directions différentes.

L'étude des stimuli haptiques ( tactiles ), olfactifs et gustatifs relève également du domaine de la perception.

Une action est entreprise pour se référer à la sortie d'un système. Chez l'homme, cela est accompli par des réponses motrices. La planification spatiale et le mouvement, la production de la parole et les mouvements moteurs complexes sont tous des aspects de l'action.

La conscience

La conscience est la conscience de savoir si quelque chose est un objet extérieur ou quelque chose en soi. Cela aide l'esprit à avoir la capacité d'expérimenter ou de ressentir un sentiment de soi .

Méthodes de recherche

De nombreuses méthodologies différentes sont utilisées pour étudier les sciences cognitives. Comme le domaine est hautement interdisciplinaire, la recherche recoupe souvent plusieurs domaines d'étude, s'appuyant sur des méthodes de recherche issues de la psychologie , des neurosciences , de l' informatique et de la théorie des systèmes .

Expériences comportementales

Afin d'avoir une description de ce qui constitue un comportement intelligent, il faut étudier le comportement lui-même. Ce type de recherche est étroitement lié à celui de la psychologie cognitive et de la psychophysique . En mesurant les réponses comportementales à différents stimuli, on peut comprendre quelque chose sur la façon dont ces stimuli sont traités. Lewandowski & Strohmetz (2009) ont passé en revue une collection d'utilisations innovantes de la mesure comportementale en psychologie, y compris les traces comportementales, les observations comportementales et les choix comportementaux. Les traces comportementales sont des éléments de preuve qui indiquent qu'un comportement s'est produit, mais que l'acteur n'est pas présent (par exemple, des déchets dans un parking ou des lectures sur un compteur électrique). Les observations comportementales impliquent le témoignage direct de l'acteur s'engageant dans le comportement (par exemple, regarder à quel point une personne s'assoit à côté d'une autre personne). Les choix comportementaux se produisent lorsqu'une personne choisit entre deux ou plusieurs options (par exemple, comportement de vote, choix d'une punition pour un autre participant).

  • Temps de réaction. Le temps entre la présentation d'un stimulus et une réponse appropriée peut indiquer des différences entre deux processus cognitifs, et peut indiquer certaines choses sur leur nature. Par exemple, si dans une tâche de recherche les temps de réaction varient proportionnellement au nombre d'éléments, alors il est évident que ce processus cognitif de recherche implique un traitement en série plutôt qu'en parallèle.
  • Réponses psychophysiques. Les expériences psychophysiques sont une vieille technique psychologique, qui a été adoptée par la psychologie cognitive. Ils impliquent généralement de porter des jugements sur certaines propriétés physiques, par exemple l'intensité d'un son. La corrélation des échelles subjectives entre les individus peut montrer des biais cognitifs ou sensoriels par rapport aux mesures physiques réelles. Voici quelques exemples :
    • jugements de similitude pour les couleurs, les tons, les textures, etc.
    • différences de seuil pour les couleurs, les tons, les textures, etc.
  • Suivi des yeux . Cette méthodologie est utilisée pour étudier une variété de processus cognitifs, notamment la perception visuelle et le traitement du langage. Le point de fixation des yeux est lié au centre d'attention d'un individu. Ainsi, en surveillant les mouvements oculaires, on peut étudier quelles informations sont en cours de traitement à un instant donné. L'eye tracking permet d'étudier les processus cognitifs sur des échelles de temps extrêmement courtes. Les mouvements oculaires reflètent la prise de décision en ligne au cours d'une tâche, et ils nous donnent un aperçu de la manière dont ces décisions peuvent être traitées.

Imagerie cérébrale

Image de la tête humaine avec le cerveau. La flèche indique la position de l' hypothalamus .

L'imagerie cérébrale consiste à analyser l'activité dans le cerveau tout en effectuant diverses tâches. Cela nous permet de lier le comportement et la fonction cérébrale pour aider à comprendre comment l'information est traitée. Différents types de techniques d'imagerie varient dans leur résolution temporelle (basée sur le temps) et spatiale (basée sur la localisation). L'imagerie cérébrale est souvent utilisée en neurosciences cognitives .

  • Tomographie d'émission monophotonique et la tomographie par émission de positons . SPECT et PET utilisent des isotopes radioactifs, qui sont injectés dans la circulation sanguine du sujet et absorbés par le cerveau. En observant quelles zones du cerveau absorbent l'isotope radioactif, nous pouvons voir quelles zones du cerveau sont plus actives que les autres. La TEP a une résolution spatiale similaire à celle de l'IRMf, mais sa résolution temporelle est extrêmement faible.
  • Electroencéphalographie . L'EEG mesure les champs électriques générés par de grandes populations de neurones dans le cortex en plaçant une série d'électrodes sur le cuir chevelu du sujet. Cette technique a une résolution temporelle extrêmement élevée, mais une résolution spatiale relativement faible.
  • Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle . L'IRMf mesure la quantité relative de sang oxygéné circulant dans différentes parties du cerveau. On suppose que le sang plus oxygéné dans une région particulière est en corrélation avec une augmentation de l'activité neuronale dans cette partie du cerveau. Cela nous permet de localiser des fonctions particulières dans différentes régions du cerveau. L'IRMf a une résolution spatiale et temporelle modérée.
  • Imagerie optique . Cette technique utilise des émetteurs et des récepteurs infrarouges pour mesurer la quantité de réflexion de la lumière par le sang à proximité de différentes zones du cerveau. Étant donné que le sang oxygéné et désoxygéné réfléchit la lumière en différentes quantités, nous pouvons étudier les zones les plus actives (c'est-à-dire celles qui contiennent le plus de sang oxygéné). L'imagerie optique a une résolution temporelle modérée, mais une faible résolution spatiale. Il présente également l'avantage d'être extrêmement sûr et peut être utilisé pour étudier le cerveau des nourrissons.
  • Magnétoencéphalographie . Le MEG mesure les champs magnétiques résultant de l'activité corticale. Il est similaire à l' EEG , sauf qu'il a une résolution spatiale améliorée car les champs magnétiques qu'il mesure ne sont pas aussi flous ou atténués par le cuir chevelu, les méninges, etc. que l'activité électrique mesurée en EEG. MEG utilise des capteurs SQUID pour détecter de minuscules champs magnétiques.

Modélisation informatique

Un réseau de neurones artificiels à deux couches.

Les modèles informatiques nécessitent une représentation mathématiquement et logiquement formelle d'un problème. Des modèles informatiques sont utilisés dans la simulation et la vérification expérimentale de différentes propriétés spécifiques et générales de l' intelligence . La modélisation informatique peut nous aider à comprendre l'organisation fonctionnelle d'un phénomène cognitif particulier. Les approches de la modélisation cognitive peuvent être classées comme : (1) symbolique, sur les fonctions mentales abstraites d'un esprit intelligent au moyen de symboles ; (2) subsymbolique, sur les propriétés neurales et associatives du cerveau humain ; et (3) à travers la frontière symbolique-sous-symbolique, y compris hybride.

  • La modélisation symbolique a évolué à partir des paradigmes de l'informatique utilisant les technologies des systèmes à base de connaissances , ainsi qu'une perspective philosophique (par exemple, la "bonne intelligence artificielle à l'ancienne" ( GOFAI )). Ils ont été développés par les premiers chercheurs en cognition et utilisés plus tard dans l' ingénierie de l'information pour les systèmes experts . Depuis le début des années 1990, il a été généralisé en systémique pour l'étude de modèles d'intelligence fonctionnelle de type humain, tels que les personoïdes , et, en parallèle, développé en tant qu'environnement SOAR . Récemment, en particulier dans le contexte de la prise de décision cognitive, la modélisation cognitive symbolique a été étendue à l' approche socio-cognitive , y compris la cognition sociale et organisationnelle, en corrélation avec une couche non-consciente sous-symbolique.
  • La modélisation sous-symbolique comprend des modèles de réseau connexionnistes/neuraux . Le connexionnisme repose sur l'idée que l'esprit/cerveau est composé de nœuds simples et que sa capacité de résolution de problèmes découle des connexions entre eux. Les réseaux de neurones sont des implémentations de manuels de cette approche. Certains critiques de cette approche estiment que si ces modèles abordent la réalité biologique comme une représentation du fonctionnement du système, ces modèles manquent de pouvoirs explicatifs car, même dans les systèmes dotés de règles de connexion simples, la complexité élevée émergente les rend moins interprétables au niveau de la connexion. niveau qu'ils ne le sont apparemment au niveau macroscopique.
  • Parmi les autres approches qui gagnent en popularité, citons (1) la théorie des systèmes dynamiques , (2) la mise en correspondance de modèles symboliques sur des modèles connexionnistes (intégration neuronale-symbolique ou systèmes intelligents hybrides ) et (3) et les modèles bayésiens , qui sont souvent tirés de l'apprentissage automatique .

Toutes les approches ci-dessus ont tendance à être généralisées sous la forme de modèles informatiques intégrés d'une intelligence synthétique/abstraite afin d'être appliquées à l'explication et à l'amélioration de la prise de décision et du raisonnement individuels et sociaux/organisationnels .

Méthodes neurobiologiques

Les méthodes de recherche empruntées directement aux neurosciences et à la neuropsychologie peuvent également nous aider à comprendre certains aspects de l'intelligence. Ces méthodes nous permettent de comprendre comment un comportement intelligent est mis en œuvre dans un système physique.

Le seul manuel qui englobe tous ces domaines et qui a connu 3 éditions est

Principales conclusions

Les sciences cognitives ont donné naissance à des modèles de biais cognitifs humains et de perception du risque , et ont influencé le développement de la finance comportementale , qui fait partie de l' économie . Elle a également donné naissance à une nouvelle théorie de la philosophie des mathématiques (liée aux mathématiques dénotationnelles), et à de nombreuses théories de l' intelligence artificielle , de la persuasion et de la coercition . Il a fait connaître sa présence dans la philosophie du langage et l' épistémologie ainsi qu'en constituant une aile substantielle de la linguistique moderne . Les domaines des sciences cognitives ont eu une influence sur la compréhension des systèmes fonctionnels particuliers du cerveau (et des déficits fonctionnels) allant de la production de la parole au traitement auditif et à la perception visuelle. Il a permis de mieux comprendre comment les dommages causés à des zones particulières du cerveau affectent la cognition, et il a aidé à découvrir les causes profondes et les résultats de dysfonctionnements spécifiques, tels que la dyslexie , l' anopie et la négligence hémispatiale .

Critique

Voir Critique de la psychologie cognitive .

Chercheurs notables

Nom Année de naissance Année de cotisation Contributions)
David Chalmers 1966 1995 Dualisme , problème difficile de la conscience
Daniel Dennett 1942 1987 Offrir une perspective de systèmes informatiques ( modèle à plusieurs ébauches )
John Searle 1932 1980 chambre chinoise
Douglas Hofstadter 1945 1979 Gödel, Escher, Bach
Jerry Fodor 1935 1968, 1975 Fonctionnalisme
Marvin Minsky 1927 années 1970, début des années 1980 A écrit des programmes informatiques dans des langages tels que LISP pour tenter de caractériser formellement les étapes que les êtres humains traversent, telles que la prise de décisions et la résolution de problèmes
Christophe Longuet Higgins 1923 1973 Inventé le terme science cognitive
Noam Chomsky 1928 1959 A publié une critique du livre de BF Skinner Verbal Behavior qui a commencé le cognitivisme contre le behaviorisme alors dominant
Georges Miller 1920 1956 A écrit sur les capacités de la pensée humaine à travers des représentations mentales
Herbert Simon 1916 1956 Co-créé Logic Theory Machine et General Problem Solver avec Allen Newell , théorie EPAM (Elementary Perceiver and Memorizer), prise de décision organisationnelle
John McCarthy 1927 1955 A inventé le terme d'intelligence artificielle et a organisé la célèbre conférence de Dartmouth à l'été 1956, qui a fait de l'IA un domaine
McCulloch et Pitts années 1930-1940 Développement des premiers réseaux de neurones artificiels
Licklider JCR 1915 Création de la MIT Sloan School of Management
Philip N. Johnson-Laird 1936 1980 Introduit l'idée de modèles mentaux en sciences cognitives
Dedre Gentner 1983 Développement de la théorie de la cartographie de structure du raisonnement analogique
Annette Karmiloff Smith 1938 1992 Intégrer les neurosciences et la modélisation informatique dans les théories du développement cognitif
Eleanor Rosch 1938 1976 Développement de la théorie prototype de la catégorisation

Certains des noms les plus reconnus en sciences cognitives sont généralement soit les plus controversés, soit les plus cités. Au sein de la philosophie, certains noms familiers incluent Daniel Dennett , qui écrit du point de vue des systèmes informatiques, John Searle , connu pour son argument controversé sur la chambre chinoise , et Jerry Fodor , qui prône le fonctionnalisme .

D'autres incluent David Chalmers , qui prône le dualisme et est également connu pour articuler le difficile problème de la conscience , et Douglas Hofstadter , célèbre pour avoir écrit Gödel, Escher, Bach , qui remet en question la nature des mots et de la pensée.

Dans le domaine de la linguistique, Noam Chomsky et George Lakoff ont été influents (tous deux sont également devenus notables en tant que commentateurs politiques). En intelligence artificielle , Marvin Minsky , Herbert A. Simon et Allen Newell sont éminents.

Les noms populaires dans la discipline de la psychologie incluent George A. Miller , James McClelland , Philip Johnson-Laird , Lawrence Barsalou , Vittorio Guidano , Howard Gardner et Steven Pinker . Les anthropologues Dan Sperber , Edwin Hutchins , Bradd Shore , James Wertsch et Scott Atran ont participé à des projets de collaboration avec des psychologues cognitifs et sociaux, des politologues et des biologistes évolutionnistes pour tenter de développer des théories générales sur la formation culturelle, la religion et l'association politique.

Des théories computationnelles (avec modèles et simulations) ont également été développées par David Rumelhart , James McClelland et Philip Johnson-Laird .

Épistémiques

Epistemics est un terme inventé en 1969 par l' Université d'Édimbourg avec la fondation de son School of Epistemics. L'épistémologie doit être distinguée de l' épistémologie en ce que l'épistémologie est la théorie philosophique de la connaissance, tandis que l'épistémique signifie l'étude scientifique de la connaissance.

Christopher Longuet-Higgins l' a défini comme « la construction de modèles formels des processus (perceptifs, intellectuels et linguistiques) par lesquels la connaissance et la compréhension sont acquises et communiquées ». Dans son essai de 1978 "Epistemics: The Regulative Theory of Cognition", Alvin I. Goldman prétend avoir inventé le terme "épistémique" pour décrire une réorientation de l'épistémologie. Goldman maintient que son épistémique est continue avec l'épistémologie traditionnelle et le nouveau terme est seulement pour éviter l'opposition. L'épistémologie, dans la version de Goldman, ne diffère que légèrement de l'épistémologie traditionnelle par son alliance avec la psychologie de la cognition ; épistémiques met l'accent sur l'étude détaillée des processus mentaux et des mécanismes de traitement de l'information qui conduisent à la connaissance ou aux croyances.

Au milieu des années 1980, la School of Epistemics a été rebaptisée The Center for Cognitive Science (CCS). En 1998, CCS a été incorporé à l' École d'informatique de l'Université d'Édimbourg .

Voir également

Grandes lignes
  • Aperçu de l'intelligence humaine - arbre thématique présentant les traits, les capacités, les modèles et les domaines de recherche de l'intelligence humaine, et plus encore.
  • Aperçu de la pensée – arbre thématique qui identifie de nombreux types de pensées, types de pensées, aspects de la pensée, domaines connexes, etc.

Les références

Liens externes