TÄNKANDE SOM BERÄKNING

Transkript

1 TÄNKANDE SOM BERÄKNING Tidiga tankar om tänkande och beräkning Datorn kommer och sätter fart Datorns teoretiska bakgrund Datavetenskap och Kognitionsvetenskap: två produkter av krigsansträngningen 1956 års män Samspelet Datavetenskap Kognitionsvetenskap 1

2 Redan de gamla grekerna liksom den moderna vetenskapens pionjärer Pythagoras (500-talet f.v.t.) verkligheten är matematisk till sin natur Galilei ( ) naturen är en bok skriven i matematiskt språk som vi försöker läsa Platon ( f.v.t.) tänkande är en inre dialog med mentala ord Descartes ( ) individens föreställning om världen förmedlas via interna symboler och allt tänkande är ett slags matematiska beräkningar 2

3 Thomas Hobbes 1651 When a man reasoneth, he does nothing else but conceive a sum total, from addition of parcels; or conceive a remainder, from subtraction of one sum from another ese operations are not incident to numbers only the geometricians teach the same in lines the logicians teach the same in consequence of words 3

4 300 år senare: Datorn c:a 1945 Tidiga datorer Tyskland, Konrad Zuse: Z3 1941, världens första fungerande programstyrda generella digitala dator Storbritannien, Newman & Flowers: Colossus 1943; Manchester Mark (med von Neumanns arkitektur från 1945) USA, Mauchly & Eckert: ENIAC 1945, den första elektroniska generella digitala datorn Sverige: BARK 1950; BESK 1953, då världens snabbaste dator! Det blir plötsligt en väldig aktivitet när man inte längre behöver nöja sig med att bara spekulera hur kognition går till : Datorn som instrument nyckelfrågan blir : går det att implementera? Datorn som metafor mer inspirerande än vaxtavla och telefonväxel 4

5 Hilbert och matematikens kris runt David Hilbert ( ) Kring sekelskiftet 1900 var matematiken i kris: motsägelser, paradoxer och kontraintuitiva resultat gjorde att man behövde säkerställa matematikens grundvalar Ex. icke-euklidisk geometri, Russells paradox En av vägarna att försöka ta sig ur krisen var den s.k. formalismen. David Hilbert matematiserade matematiken, dvs. gjorde även de matematiska symbolerna och deras behandling, själva till en del av matematiken man kan säga att han identifierade matematiken med symbolerna och symbolsekvenserna, inskriptionerna Detta innebar att man mekaniserade (operationaliserade) begrepp som härledning, bevis och teorem (sats) Resultatet blev en total formalisering av matematik och logik

6 Russells paradox 1901 {x P(x)} mängden av alla x med egenskapen P t.ex {x Uddaheltal(x)} = {1,3,5, } x y x tillhör (mängden) y x y x tillhör inte (mängden) y ω = {x x x} dvs. definiera ω som mängden av alla x med egenskapen att inte tillhöra sig själv Antag att ω ω Då måste ω uppfylla den definierande egenskapen, dvs. ω ω vilket strider mot vårt antagande som alltså inte kan vara riktigt Antag motsatsen, dvs. att ω ω Då uppfyller ω den definierande egenskapen; alltså ω ω vilket strider mot vårt nya antagande som alltså inte heller kan vara riktigt, Motsägelse! och nu är möjligheterna uttömda 6 Bertrand Russell ( )

7 Principia Mathematica 1910 Russell & Whitehead 7

8 Turing 1936 En klass av abstrakta maskiner, numera kallade turingmaskiner, presenterades 1936 i On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem Allt som kan effektivt beräknas kan beräknas av någon turingmaskin Detta är ett av flera oberoende sätt att exakt karakterisera begreppet effektivt beräkningsbar (computable) En s.k. universell turingmaskin kan simulera en godtycklig turingmaskin den kan därmed beräkna allt som överhuvudtaget kan effektivt beräknas Detta kan förstås som en teoretisk modell för datorn 8 Alan Turing ( )

9 Krigsansträngningen och kalla kriget 1939 Akuta, konkreta uppgifter & problem Enorma resurser till förfogande Tvärvetenskapliga grupperingar av forskare från olika discipliner och specialistområden sätts att lösa problemen nya tvärvetenskaper uppstår; liksom think tanks som RAND Corporation Problem och lösningar 9 Colossus 1944 ballistik kryptoanalys väderprognoser kommunikationsteori, informationsteori spelteori kärnvapen underrättelseverksamhet, informationsinsamling och sammanställning logistik, koordinering av stora insatser Bletchley Park, Hut 3

10 En av dessa tvärvetenskapare logik spelteori datorer kvantmekanik nukleära vapen cellulära automater självreplikerande automater (artificiellt liv) 10 John von Neumann ( )

11 Cybernetics 1948 Studier av kommunikation med och styrning av komplexa system Återkoppling (feed-back) centralt begrepp Likheter mellan biologiska, mekaniska och elektroniska system Artificiella neurala nät 11 Norbert Wiener ( ) Men: analoga, inte digitala, representationer Flera av cybernetikens idéer togs sedan över och digitaliserades av artificiell intelligens

12 1956 annus mirabilis JUNI symposium på Dartmouth College om artificiell intelligens Herbert Simon ( ) Allen Newell ( ) John McCarthy ( ) Marvin Minsky ( ) Claude Shannon ( ) Arthur Samuel ( ) Nathaniel Rochester Ray Solomonoff Oliver Selfridge Trenchard More 11 SEPTEMBER konferens på MIT om informationsteori, dag 2 Herbert Simon ( ) Allen Newell ( ) Noam Chomsky ( ) George Miller ( ) Jerome Bruner (1915 ) Innebar starten för artificiell intelligens, kognitionspsykologi, kognitionsvetenskap Gemensam grundidé: Tänkande är informationsbehandling 12

13 Lars-Erik Janlert, dec Herbert Alexander Simon ( ) researcher in the fields of cognitive psychology, computer science, public administration, economics, management, and philosophy of science and a professor at Carnegie Mellon University. Turing Award for making "basic contributions to artificial intelligence, the psychology of human cognition, and list processing." (1975); the Nobel Memorial Prize "for his pioneering research into the decision-making process within economic organizations" (1978).

14 Lars-Erik Janlert, dec Herbert Simon 1958

15 Lars-Erik Janlert, dec Allen Newell ( ) researcher in computer science and cognitive psychology at the RAND corporation and at Carnegie Mellon University. He contributed to the Information Processing Language (1956) and two of the earliest AI programs, the Logic Theory Machine (1956) and the General Problem Solver (1957) (with Herbert Simon).

16 Lars-Erik Janlert, dec Herbert Simon & Allen Newell 1958

17 Lars-Erik Janlert, dec John McCarthy (1927 ) sometimes known affectionately as Uncle John McCarthy, is a computer scientist who received the Turing Award in 1971 for his major contributions to the field of Artificial Intelligence. McCarthy invented LISP.

18 Lars-Erik Janlert, dec 2006 John McCarthy 18

19 Lars-Erik Janlert, dec Marvin Lee Minsky (1927 ) sometimes affectionately known as "Old Man Minsky", is an American cognitive scientist in the field of artificial intelligence (AI), co-founder of MIT's AI laboratory, and author of several texts on AI and philosophy.

20 Lars-Erik Janlert, dec 2006 Claude Elwood Shannon ( ) electrical engineer and mathematician, has been called "the father of information theory", and was the founder of practical digital circuit design theory. 20

21 Lars-Erik Janlert, dec 2006 Arthur Samuel ( ) was a pioneer of artificial intelligence research. From 1949 through the late 1960s, he did the best work in making computers learn from their experience. 21

22 Lars-Erik Janlert, dec Avram Noam Chomsky (1928 ) is the Institute Professor Emeritus of linguistics at the Massachusetts Institute of Technology. Chomsky is credited with the creation of the theory of generative grammar, considered to be one of the most significant contributions to the field of theoretical linguistics made in the 20th century.

23 Lars-Erik Janlert, dec George A. Miller (1920 ) is a famous professor of psychology at Princeton University, he served as Professor of Psychology at Rockefeller University, Massachusetts Institute of Technology and at Harvard University. In 1960, Miller founded the Center for Cognitive Studies at Harvard with Jerome Bruner.

24 Kognitionsvetenskap 1960 Harvard : cognitive studies Carnegie-Mellon : information-processing psychology (IPP) La Jolla (UCSD) : cognitive science 1976 Alfred P. Sloan Foundation Special Program in Cognitive Science Stanford Encyclopedia of Philosophy, 2004 : Cognitive science is the interdisciplinary study of mind and intelligence, embracing philosophy, psychology, artificial intelligence, neuroscience, linguistics, and anthropology. Its intellectual origins are in the mid-1950s when researchers in several fields began to develop theories of mind based on complex representations and computational procedures. Its organizational origins are in the mid-1970s when the Cognitive Science Society was formed and the journal Cognitive Science began. Since then, more than sixty universities in North America and Europe have established cognitive science programs and many others have instituted courses in cognitive science. 24

25 Samspelet datavetenskap kognitionsvetenskap metafor och modell för kognition > förebild, inspirationskälla både generellt och i olika detaljer, hårdvara såväl som mjukvara, etc. laboratorium för kognitionsforskning hypoteser om kognition kan testas genom att man implementerar ett motsvarande program och utvärderar inbegriper kognitiv modellering, men också forskning som inte försöker göra en (del)modell av ett existerande, naturligt kognitivt system underlätta mänskligt tänkande förbättra användningen av olika datortillämpningar ur kognitiv synpunkt (MDI) utsträcka mänskligt tänkande > tillhandahålla nya kognitiva verktyg och möjligheter till externaliserat tänkande skapa självständigt tänkande autonoma system, hårda såväl som mjuka, mer eller mindre smarta (AI) inspirera till nya beräkningsmekanismer > t.ex. artificiella neurala nätverk, genetiska algoritmer, myralgoritmer 25

26 Själsliga metaforer från sin tids högteknologi 26

27 Den nya nyckelmetaforen 27

28 Kognitiva verktyg ordbehandlare kalkylprogram mejl google wikipedier VR 28

29 Nya beräkningsmekanismer, nya beräkningsparadigm 29