DVA215 INFORMATION - KUNSKAP - VETENSKAP

DVA215 INFORMATION - KUNSKAP - VETENSKAP GRUNDLÄGGANDE VETENSKAPSTEORI INFORMATION, KOMMUNIKATION, KUNSKAPSPRODUKTION Gordana Dodig-Crnkovic Akademin för innovation, design och teknik, Mälardalens högskola 1

Hur byggs upp kunskaper? VÄRLDEN SOM INFORMATION FÖR EN AGENT Bilden från: http://www.alexeikurakin.org 2

Barnet föds med nervsystemet och hjärnan och förmågan att ta olika intryck från världen. LÄRAN DE OC CH KU NSKA AP http:/ //www.alex xeikurakin n.org/ Hebbs teori: "celler som avfyras tillsammans, sammankopplas" (eng. "cells that fire toghether, wire togher"). 3

Informationsnätverk ORGANISMER MÄNNISKAN SOCIALA GRUPPER CELLER EKOLOGIER MOLEKYLER PLANETSYSTEM ATOMER GALAXER ELEMENTÄRA PARTIKLAR UNIVERSUM 4

Informationsssamhälle Till skillnad från industrisamhället utvecklar vi: INFORMATIONSSAMHÄLLE IT-SAMHÄLLE KUNSKAPSSAMHÄLLE som bygger på information. Vad är då information? http://www.nordicom.gu.se/?portal=publ&main=info_publ2.php&ex=5 Anders Nilsson Informationsvanor i förändring 5

Ordet information Ordet information började användas i Sverige under tidigt 1600-tal tillsammans med informera. Betydelserna var då förklarande respektive bilda, dana, utbilda (Nationalencyklopediens Ordbok. 1996 Vol II). I Svenska akademiens ordbok från 1994 står betydelsen utbilda, undervisa kvar men här har man fört fram den mer grundläggande betydelsen ge form åt något och har inte med betydelsen upplysning att göra. http://www.nordicom.gu.se/?portal=publ&main=info_publ2.php&ex=5 Anders Nilsson Informationsvanor i förändring 6

Ordet information I nationalencyklopedins ordbok från 1996 ges information en andra betydelse i form av inre struktur som reglerar viss process eller dylikt. Denna andra betydelse avser som exempel informationen på skivspåret och det särskilda fallet av cellernas molekylstrukturer som bestämmer arvsanlagen, dvs. genetisk information. http://www.nordicom.gu.se/?portal=publ&main=info_publ2.php&ex=5 Anders Nilsson Informationsvanor i förändring 7

Ordet information Det kan med rätta uppfattas råda en viss förvirring över vilken betydelse ordet information har kvar efter den inflation det råkat ut för. Det kan därför vara intressant med en redogörelse för hur ordet kommit att användas i två olika områden som var för sig är stora och viktiga forskningsområden idag: informationsteori, som fick sitt upphov och genomslag med kybernetiken, och mikrobiologi och då särskilt genetiken. http://www.nordicom.gu.se/?portal=publ&main=info_publ2.php&ex=5 Anders Nilsson Informationsvanor i förändring 8

Information genom återkoppling (feed-back) På 1940-talet användes information för att representera något varierande i ett självjusterande system (Wiener 1957). Ett typiskt exempel är varvtalsregulatorn på en ångmaskin. En viktig forskning inom kybernetiken rörde levande system. Man studerade ingående hur impulser, i form av elektriska stötar, gav reaktioner i muskler hos olika organismer. Även här talade man om information i form av olika stimuli som ledde till olika reaktioner och hur denna information i kommunicerades i systemet stimuli nervsystem muskel. http://www.nordicom.gu.se/?portal=publ&main=info_publ2.php&ex=5 Anders Nilsson Informationsvanor i förändring 9

Information som skillnad mellan brus och signal Claude Shannon & Warren Weaver (1963) utvecklade matematisk teori om information. Shannon arbetade för det amerikanska telefonbolaget Bells Laboratory och intresserade sig för problemet med brus i telefonledningar. Han fann en metod för att skilja ut en signal från det brus som hela tiden befinner sig i bakgrunden i telefonen. Principen är att medan bruset är kaotiskt och utan mönster har en signal en viss sannolikhet att dyka upp och förekommer dessutom i mönster. Denna minsta igenkännbara signal kallade Shannon för en bit och den var den minsta beståndsdelen d av information i där flera bitar i ett sammanhang kunde förmedla ett budskap. En bit utgör skillnaden mellan brus och signal, eller mellan signal och inte signal. http://www.nordicom.gu.se/?portal=publ&main=info_publ2.php&ex=5 Anders Nilsson Informationsvanor i förändring 10

Informationsbehandling Vi kan betrakta varvtalsregulatorn i rörelse, muskeln i arbete, och genom teknisk utrustning även strömmen av bitar i en ledning eller på ett minne, och vi kan (möjligen) informeras om dessa saker av att betrakta dem. Däremot hävdar Nilsson att det är en missuppfattning att de själva behandlar information, att ett självjusterande system informerar sig självt. Diskussion: kan vi hålla med om att datorer inte behandlar information? Bioinformatik - tvärvetenskapligt forskningsområde mellan framför allt biologi och datalogi. proteinsekvensdata, även om termen ibland används om all slags datorstödd informationsbehandling inom biologin http://www.nordicom.gu.se/?portal=publ&main=info_publ2.php&ex=5 Anders Nilsson Informationsvanor i förändring, Nordicom Information 2-3/1997 11

Information som verklighetens struktur ( Fabric of Reality ) Information och mening Information är en skillnad som gör en skillnad Information is the difference that makes a difference. antropologen Gregory Bateson 1995 Denna skillnad måste vara av betydelse för en agent. Skillnaden i världen som gör skillnad för en agent. Här världen inkluderar agenten själv. The difference in the world that makes the difference for an agent. Here world includes agents themselves too.

Selektiv och Strukturell Information Selective information: Bateson's s "difference that makes the difference." Bateson's definition describes data. Not only the process of differentiation which is the process of selection, but also the awareness of the whole in which this selection takes place is important. As you say those two things are inseparably connected. Analysis and synthesis. 13

Selektiv och Strukturell Information Information kan definieras som resultat av opposition mellan en och många, som leder till två typer av information, selektiv och strukturell. De tåt två typer av information are komplementära, och kopplade till varandra. Det förklarar dynamiken i informationsprocessesen. (Marcin Schroeder) Först använder man differentiering (särskiljande) för att identifiera bits av information i omgivande bruset. Sedan man relaterar dessa data med varandra för att leta strukturer (det är en process av integrering g av bitar i större struktur) http://www.idt.mdh.se/personal/gdc/work/aisb-iacap-2012/submissions/7-schroeder-6.pdf 14

INGEN SKILLNAD (när man tittar genom ett teleskop, mikroskop, etc) Man ser ingenting, bara bakgrund.

SKILLNAD som gör en skillnad för en agent som ser i denna våglängd: skillnad som gör en skillnad

Ett system av skillnader som bildar strukturen av verkligheten för en agent. Märk att strukturer som identifierats med ljuset sedan Identifieras som strukturer på andra sätt, som genom beröring och genom att vi utbyter information med andra människor om strukturer i världen.

Information och vanor Nilsson använder två modeller för att beskriva två olika förhållningssätt man kan ha till begreppet information Signalmodellen och Den sociala modellen Signalmodellen beskriver meddelanden som når individen, i form av perceptioner samt meddelanden inom individen, dvs i organismen, i form av kemiska och andra processer, som information. Modellen fäster inget avseende vid mening eller betydelsen av information. Den sociala modellen av information avser alltid människor som sändare och mottagare av symboler i någon form. Modellen betonar informationens meningsinnehåll och den upplevda meningen kan skilja sig mellan olika individer. http://www.nordicom.gu.se/?portal=publ&main=info_publ2.php&ex=5 Anders Nilsson Informationsvanor i förändring 18

Information som verklighetens struktur ( Fabric of Reality ) INFORMATIONAL STRUCTURAL REALISM (Floridi, Sayre) argues that information is the fabric of reality: Reality consists of informational structures organized on different levels of abstraction/resolution. The same view is defended in the book: Ladyman J. and Ross D., with Spurrett D. and Collier J. (2007) Every Thing Must Go: Metaphysics Naturalized, Oxford UP

Materia, energi och information Information is information not matter or energy". Norbert Wiener Information is neither matter nor energy, but it needs matter for its embodiment and energy for its communication. 20

Struktur vs. Process Enligt Informstionell dtrukturell realism - Informational structural Realism (Floridi, Sayre) - information är det som vår verklighet består av. Strukturer i världen äld ändras konstant. t Känner vi till structurer är detta bara en början. Vi måste också förstå processer som utgör informationsdynamik. Gordana Dodig-Crnkovic, Dynamics of Information as Natural Computation, Information 2011, 2(3), 460-477; Selected Papers from FIS 2010 Beijing, 2011.

Informationberäknande Natur ONTOLOGY/ INFORMATION AGENCY/ COMPUTATION bioinformatik beräkningsbiologi beräkningsfysik Gordana Dodig-Crnkovic, Investigations into Information Semantics and Ethics of Computing,, Mälardalen University Press, 2006

Informationberäkning Information and computation are two interrelated and mutually defining phenomena there is no computation without information (computation understood as information processing), and vice versa, there is no information without computation (information as a result of computational processes). Being interconnected, information is studied as a structure, while computation presents a process on an informational structure. In order to learn about foundations of information, we must also study computation. Gordana Dodig-Crnkovic, Investigations into Information Semantics and Ethics of Computing,, Mälardalen University Press, 2006

Beräkning som informationsprocesser The Computing Universe: Pancomputationalism Computation is generally defined as information processing. (See Burgin, M., Super-Recursive Algorithms, Springer Monographs in Computer Science, 2005) For different views see e.g. http://people.pwf.cam.ac.uk/mds26/cogsci/program.html Computation and Cognitive Science 7 8 July 2008, King's College Cambridge

Naturen som beräkningar och Beräkningar inspirerade av naturen Natural computation includes: Computation Inspired by nature: Evolutionary computation Neural networks Artificial immune systems Swarm intelligence In 1623, Galileo in his book The Assayer - Il Saggiatore, claimed that the language of nature's book is mathematics and that the way to understand nature is through mathematics. Generalizing mathematics to computation we may agree with Galileo the great book of nature is an e-book! Simulation and emulation of nature: Fractal geometry Artificial life Computing with natural materials: DNA computing Quantum computing http://www.youtube.com/watch?v=ja5qotmvsie&feature=related Journals: Natural Computing and IEEE Transactions on Evolutionary Computation.

Beräkningsmodeller bortom Turing maskin modellen With the advent of computer networks, which are the main paradigm of computing today, the model of a computer in isolation*, represented by a Turing Machine, has become insufficient. The basic difference between an isolated computing box and a network of computational processes (nature itself understood as a computational mechanism) is the interactivity of computation. The most general computational paradigm today is interactive computing (Wegner, Goldin). *This view of system in isolation is inherited from physics. I. Prigogine strongly emphasized the important of the environment/context especially essential for living beings. Prigogine, Ilya; Stengers, Isabelle (1984). Order out of Chaos: Man's new dialogue with nature. Flamingo

Begränsningar av Turing maskin. Självgenererande system Complex biological systems must be modeled as selfreferential, self-organizing "component-systems" (George Kampis) which are self-generating and whose behavior, though computational in a general sense, goes far beyond Turing machine model. a component system is a computer which, when executing its operations (software) builds a new hardware... [W]e have a computer that re-wires itself in a hardwaresoftware interplay: the hardware defines the software and the software defines new hardware. Then the circle starts again. (Kampis, p. 223 Self-Modifying Systems in Biology and Cognitive Science) Dodig Crnkovic, G. (2011) Significance of Models of Computation from Turing Model to Natural Computation. Minds and Machines, (R. Turner and A. Eden guest eds.) Volume 21, Issue 2, p.301.

The challenge to deal with computability in the real world - physical computing (natural computing) has brought new understanding di of computation. ti Natural computing has different criteria i for success of a computation, halting problem is not a central issue, but instead the adequacy of the computational response in a network of interacting computational processes/devices.

Kognition som informationsberäkning Inom området kognition ryms studier av hjärnans olika funktioner såsom tänkande, uppmärksamhet, minne, inlärning, medvetande, språk samt beslutsfattande och problemlösning. Eftersom sinnesuppfattningen och tolkningen av dem beror på kunskaper och erfarenheter, ingår en del av dessa i kognitionen (andra i perceptionen som handlar om sinnesintryck). En del andra processer, såsom viljestyrd motorik, språk, verklighetsuppfattning, g är helt eller delvis inlärda, hör också till kognitionen. (Wiki)

Kognition som informationsberäkning Cognition is a faculty for the processing of information, applying knowledge, and changing preferences. Cognition, or cognitive processes, can be natural or artificial, conscious or unconscious. These processes are analyzed from different perspectives within different contexts, notably in the fields of linguistics, anesthesia, neurology and psychiatry, psychology, philosophy, anthropology, systemics, and computer science. Within psychology or philosophy, the concept of cognition is closely related to abstract concepts such as mind, intelligence. It encompasses the mental functions, mental processes (thoughts), and states of intelligent entities (humans, collaborative groups, human organizations, highly autonomous machines, and artificial intelligences). 30

Kognition som informationsberäkning Natural computing as a new paradigm of computing goes beyond the Turing Machine model and applies to all physical processes including those going on in our brains. To do so computer scientists must draw on the expertise in subjects not usually associated with computing, including organic chemistry, molecular biology, bioengineering, smart materials and social cognition etc.

Kognition som informationsprocesser At the physical level, living beings are open complex computational systems in a regime on the edge of chaos, characterized by maximal informational content. (Flake) The essential feature of cognizing living organisms is their ability to manage complexity, and to handle complicated environmental conditions with a variety of responses which are results of adaptation, variation, selection, learning, and/or reasoning. (Gell-Mann)

Kognition som omstrukturering av en agent genom interaktion med omgivningen As a result of evolution, increasingly complex living organisms arise that are able to survive and adapt to their environment. It means that they are able to register inputs (data) from the environment, to structure those into information, and in more developed organisms into knowledge. The evolutionary advantage of using structured, component-based approaches is improving response-time and efficiency of cognitive processes of an organism.

Kognition som omstrukturering av en agent genom interaktion med omgivningen All cognition is embodied cognition, in both microorganisms and humans. In more complex cognitive agents, knowledge is built upon not only reaction to input information, but also on intentional choices, dependent on value systems stored and organized in agents memory. Information and its processing are essential structural and dynamic elements which characterize structuring of input data (data information knowledge) by an interactive computational process going on in the agent during the adaptive interplay with the environment.

Kommunikation och kunskapsskapande SPRÅK OCH KOMMUNIKATION KUNSKAPSSKAPANDE FORMER VETENSKAPSTEORETISKA TRADITIONER EVOLUTION SOM KUNSKAPSSKAPANDE PARADIGM 35

Språk och kommunikation Språk är inte identisk med kommunikation. Vi kommunicerar på andra sätt också: Gester (kroppsspråk) Ögonkontakt Intonation Turordning Beröring Statussymbolert och kulturella ll symboler 36

Vad är kommunikation? Många definitioner, beroende på sammanhang. Många av definitioner är problematiska, eftersom de använder begrepp som är lika svåra och komplexa som kommunikation. Om man säger: Kommunikation är utbyte av symboler frågan är hur definieras symboler. Kommunikation är en process för att överföra information från en punkt till en annan. Wiki Information uttrycker kunskap eller budskap i en konkret form, och består ofta men inte alltid av en samling fakta. 37

Edward O. Wilson ss definition I sin bok 'Sociobiology' (1975) EdwardO. Wilson skriver: Kommunikation uppstår när en handling eller täcken som ges av en organism uppfattas av en annan organism så att sannolikheter av olika beteenden ändras beroende av den första eller de båda organismerna." (p. 111) "Communication occurs when the action or cue given by one organism is perceived by and thus alters the probability pattern of behavior in another organism in a fashion adaptive to either et e one or both of the participants." ts (p. 111) Wilson s grundläggande idé är påverkan som ett resultat av en organism's beteende på en annan organism. Denna definition är kopplad till matematiska definitionen av information (Shannon and Weaver, 1949) som minskning av osäkerhet. 38

Marc D. Hauser s s definition Hauser föreslår att vi åtskiljer två olika former av kommunikation: Tecken/antydningar (cue) är alltid on Signal kan bli on eller off (ett skrik) http://www.edge.org/3rd_culture/bios/hauser.html 39

Medfödda och kulturella tecken Hauser betonar att inom biologin tecken typiskt motsvarar till fenotyp utseende och beteende Till exampel tecken (markeringar) som möjliggör för en hane att känna igen en hona, eller intensiva färger som varnar fienden om att ett djur är aggressivt eller farligt Signaler kan vara medfödda eller kulturella ll 40

Hur vanlig är kommunikation? Alla djur har biologiskt-baserad semantik (mening) för signaler. Fyra grund-f i biologisk semantik: Feeding (Mat) Fornication (Reproduktion) Fleeing (Flykt) Fighting (Strid) 41

Mänsklig kommunikation Vi har många tecken Vi definierar könsroller och sociala roller med hjälp av tecken kläder, smink, smycke, bilar, datorer, mobiler, kameror Vi kan använda signaler Ett litet barn låter olika när det har ont, eller vill fånga uppmärksamhet, eller är nöjd och glad Vi skrattar, skriker, suckar, etc. 42

Giuseppe Arcimboldo 1527-1593 Vad kommunicerar Arcimboldo s målningar? 43

Kommunikation hos djur Alla djur kommunicerar, vissa på väldigt komplexa sätt. Alla djur kan sägas förstå och använda någon slags språk Inget annat djur kan komma i närhet till 2.5-år gammal människa i något språkligt avseende: ordförrådet, olika sätt att uttrycka sig, medellängden på yttranden, komplexiteten av syntax, logiska färdigheter, osv. 44

Kommunikation, sammanfattning Kommunikation är överföring av information, interaktion genom meddelanden. d Information är meningen som människan tillskriver tecken genom att använde kända konventioner för deras representation. Den kan ses som struktur som består av skillnader som gör skillnad för en agent. Tecken är vilken som helst fysisk händelse använd i kommunikation. Språket är ordförrådet och regler för dess användning. 45

Semiotik Semiotik är vetenskapen om tecken, som studerar hur människor söker och konstruerar mening. Semiotik: verkligheten är ett system av tecken! 46

Semiotik nivåer: syntax, semantik, pragmatik Three Levels of Semiotics (Theory of Signs) syntactics semantics pragmatics 47

Semiotik Verkligheten är en konstruktion Information eller mening är inte innehållet i den fysiska världen som överförs till oss vi aktivt skapar verkligheten genom en komplex växelverkan med världen. Genom att studera tecken, studerar Semiotiken konstruktionen och underhållet av verkligheten. 48

Semiotik Ett tecken... är något som står istället för någon eller något annat i något hänseende. Tecken kan vara ord, symboler, bilder, ljud, gester, objekt Kort sagt, vad som helst kan vara ett tecken förutsatt att det finns någon som kan tolka den. 49

Tecken KATT (signifier) (signified) Ett tecken består av: signifier (pekare) och signified (det som pekare pekar på) 50

Detta är inte en pipa... Rene Magritte.... Surrealism 51

Språk Språket delar in verkligheten iolikakategorier på ett konventionellt/godtyckligt/överenskommet sätt. Världen konceptualiseras på olika sätt i olika kulturer. Den fullständiga meningen av ett tecken syns först när det sätts i ett sammanhang. Kontexten (sammanhanget) spelar avgörande roll för tolkningen av språket. 52

Språk och tanke Två uppfattningar om relationen mellan olika språk: Översättning är möjlig (lingvistisk realism). Översättning är omöjlig (lingvistiski k determinism i och linguistisk relativism) - Sapir-Whorf hypothes. 53

Verklighet och kommunikation Om ett träd (i en djungel) faller ner och ingen (någonsin) ser det, har det verkligen fallit? 54

Språkets hierarkiska k struktur Objektspråk Metaspråk I en VETENSKAPLIG ORDBOK (science dictionary) finns ingen definition av vetenskap! Ordbok och lexikon är "en ordnad förteckning över en väsentlig del av språks ord ". (Nationalencyklopedin,1994 band 14, s 471). En definition av VETENSKAP finns i en FILOSOFISK ordbok. 55

Det vetenskapliga språket TEORI KORRESPONDENS- REGLER EMPIRI SINNESINTRYCK SEMANTISKA REGLER 56

Språkets mångtydighet - Ord meaning (mening, uppfattning betydelse, innebörd; tanke, avsikt) mening (view, idea, intention, purpose, object, aim, sense, context, t sentence) uppfattning (opinion, convictions) betydelse (meaning, signification, import, sense, significance, importance) innebörd (meaning, signification, import, content, purport) tanke (thought, idea, opinion) avsikt (intention, purpose, aim, object, end, motive, intent) 57

Språkets mångtydighet- Utsagår Mjuk och kul glass "Regeringen gör ingenting. Snarare tvärtom". Men... då gör de väl ALLT? "Självmord tvingar ministrar att avgå" (Självmord medför väl naturlig avgång?) Läs mer på Avigsidan http://www.avigsidan.com/ 58

Språk och kunskap Vad är egentligen g kunskap? Kunskap är enligt den klassiska kunskapsanalysen sanna trosföreställningar som man har goda skäl för att tro på. Kunskap kan även syfta på vissa färdigheter, som inte låter sig fångas i den klassiska kunskapsanalysen, eftersom den endast behandlar propositionell kunskap. Vilken betydelse har språket när vi skapar kunskap? Procedural och deklarativ kunskap (Handlingskunskap och vetande) Språk och Kunskap, Israel, Joachim 59

VETENSKAPSBEGREPPET Det är långtifrån all kunskap som brukar betecknas som vetenskaplig. Diskussionen kompliceras av betydelseskillnader mellan å ena sidan det svenska ordet vetenskap och dess motsvarighet på tyska och nordiska språk, å andra sidan engelskans science med dess motsvarigheter på romanska språk, däribland franska. S-O Hansson, Konsten att vara vetenskaplig 60

VETENSKAPSBEGREPPET Det svenska ordet vetenskap har liksom tyskans Wissenschaft ett liknande betydelseursprung som science. Även detta ord betydde från början kunskap. k I sin akademiska användning har det från början haft en vidare innebörd än science. Det innefattar alla de akademiska specialiteterna, inklusive humaniora. S-O Hansson, Konsten att vara vetenskaplig 61

REN OCH TILLÄMPAD VETENSKAP Vetenskapsfilosofin har i regel fokuserat på episteme,, den rena forskningen, som syftar till vetande. En stor del av all forskning som bedrivs är emellertid handlingsinriktad, och syftar till techne. Med andra ord bedrivs den för att vi bättre ska kunna uppnå uppsatta praktiska mål. Två av de största forskningsområdena, medicin och teknikvetenskap, är till sin grundkaraktär handlingsinriktade. Detsamma gäller stora delar av samhällsvetenskapen. Konsten att vara vetenskaplig (Kompendium SO Hansson) 62

PRAKTIKERKUNSKAP (HANDLINGSKUNSKAP) S.D.N. Cook och J.S. Brown förordar att mycket av det nuvarande arbetet om organisatorisk kunskap, intellektuellt kapital, kunskapsskapande organisationer, kunskapsarbetare och liknande baseras på en enkel traditionell förståelse av hur kunskap naturligt uppstår. I denna "kunskap som man besitter", behandlas kunskap som något som människor besitter, har tillgång till. Ännu kan inte denna vision redogöra för kunnandet som kan finnas hos individer och i gruppers handlingar, känd som "kunskap i handling. Cook, S.D.N., & Brown, J.S. (1999). Bridging epistemologies: The generative dance between organizational knowledge and knowing. Organizational Science, 10(4), 381 400. 63

VETANDE vs. HANDLINGSKUNSKAP (Knowledge vs. Skill) Traditionella kunskapsteorin ger förmån för uttalad- före underförstådd- kunskap. Den har också en benägenhet för att ge förmån till individuell kunskap före gruppers kunskap. Man åtskiljer: handlingskunskap (knowing, skill) vetande (knowledge) Organisationer (informationsnätverk) förstås bättre om uttalad-, tyst-, individ- och gruppkunskap tas hänsyn till som fyra olika former av kunskap. 64

Kollaborativt kunskapsbyggande Salmons femstegsmodell för lärande på webben Salmon, G. (2000). E-moderating: the key to teaching and learning on line. London, Kogan Paul. : 1. Individuell tillgång till datorförmedlad kommunikation; 2. Socialisering på nätet och formulering av nätidentitet 3. Informationsutbyte bland de lärande; 4. Kunskapskonstruktion k kti genom kollaborativ diskussion i och interagerande; 5. Utvecklande av metatänkande och tillämpning av vetande och handlingskunskap. k 65

METODSKOLOR INOM VETENSKAPEN Vetenskap syftar till att åstadkomma pålitlig kunskap Vad är en vetenskaplig metod? - meningarna går isär... Det har funnits olika åsikter under olika tider (och fortfarande...) 66

TRADITIONELLA VETENSKAPSIDEAL Sanning Relevans Universalitet Intersubjektivitet Reproducerbarhet Öppenhet Internationalitet Enkelhet Falsifierbarhet Generalitet Validitet Klarhet Nyhet Vetenskaplig trovärdighet Estetik 67

VETENSKAPSHISTORIA 68

VETENSKAPSTEORETISKA TRADITIONER: ANTIKEN Platon Oföränderliga, eviga idealbilder - den perfekta sanningen existerar i en abstrakt tankevärld Vad vi ser är ofullständiga reflektioner, avbildningar Aristoteles Vetenskaplig forskning blir framförallt logiska resonemang och tankeexperiment 69

VETENSKAPSTEORETISKA TRADITIONER: MEDELTIDEN Det klassiska resonerande angreppssättet levde kvar. Premisserna som man resonerade från, eller de absoluta sanningar man sökte, var givna av Gud. Dogmatisk teologi. St Thomas Aquino (1200-talet). 70

VETENSKAPSTEORETISKA TRADITIONER EMPIRISTERNA Francis Bacon 1500-talet vetenskaplig metod, en av de första som aktivt jobbade med vetenskapsteori. Hume och andra, 1600-talets England Galileo, vetenskaplig praktik och teori Newton (praktiska resultat) Ny ("modern") världsbild Den materiella världen intressant i sig själv Observationer, experiment, induktion 71

VETENSKAPSTEORETISKA TRADITIONER: KONTINENTALSKOLAN Rationalism: 1600- och 1700-talen: filosoferna René Descartes, Baruch Spinoza och Gottfried Wilhelm l Leibniz i Empirism: endast det som bevisats erfarenhetsmässigt kan betraktas som tillförlitligt. Francis Bacon på 1600-talet John Locke, George Berkeley fortsätter med David Hume under upplysningen. Under Upplysningen fick Newtons teorier också filosofiska konsekvenser. Immanuel Kant (1724-1804) Så småningom dialektiker Hegel, Marx 72

VETENSKAPSTEORETISKA TRADITIONER NUTIDEN... Positivism* Hermeneutik Kii Kritisk rationalism *(Inklusive Behaviorism som är samhällsvetenskapernas positivism). För vidare läsning se Vetenskapens idéhistoria (Kompendium J Molander) 73

Platon, Aristoteles Kunskapsteoretisk utveckling St Thomas av Aquino Hume Descartes Kant Hegel Russell, Carnap, Wittgenstein Popper Hermeneutik Positivism Kritisk rationalism 74

TVÅ HUVUDSAKLIGA VETENSKAPLIGA SYNSÄTT POSITIVISM. Det naturvetenskapliga synsättet. HERMENEUTIK. Det samhällsvetenskapliga synsätt. Forskningen är ett sökande efter mening och sammanhang. Tolkningar tar hänsyn till sammanhanget. Tolkningar är tids-, kultur- och personbundna. 75

TVÅ OLIKA TILLVÄGAGÅNGSSÄTT Nomotetiskt (kopplad till positivismen): Verkligheten är objektiv. Sökande efter sann kunskap. Ideografiskt (kopplad till hermeneutiken): Verkligheten är subjektiv, upplevd. Sökande efter upplevd kunskap. 76

TVÅ TYPER AV DATA OCH ANALYS Kvantitativ (mätningar, strukturerad analys, enkät): Bestämmer mängd; hur mycket. Fastställer relationer. Kvalitativ (intervju, litteraturstudie, iakttagelser): Beskriva och förstå fenomen. Beskriva sammanhang. Bestämma art (sortering). 77

POSITIVISM "Wiencirkeln" i " 1920-talet (Carnap & Co ) Genom empiriska observationer ställa upp och verifiera teorier Naturvetenskapligt inriktad Idealteorin skulle vara en matematisk, exakt och empiriskt verifierad modell Karakteriseras av kvantitativa metoder 78

POSITIVISTERNAS DEFINITION AV VETENSKAPLIG KUNSKAP All verklig och vetenskaplig kunskap framgår ur empiriska observationer och bör vara så objektiv som möjligt Metafysisk spekulation (typ Platon) är inte vetenskap 79

POSITIVISTERNAS S S DEFINITION AV VETENSKAPLIG KUNSKAP Teorier bör kunna verifieras empiriskt Ren deduktion är tautologisk. Deduktiva resonemang som säger sig ge kunskap om verkligheten är meningslösa. Vetenskaplig kunskap är i sista hand induktiv. 80

HERMENEUTIK Hegel, Heidegger Att försöka uppnå högre grad av (med nödvändighet) subjektiv förståelse Tolkning av verkligheten Samhällsvetenskapligt inriktad Exempel: att tolka en dikt, bok, tavla, ett historiskt händelseförlopp Nästan aldrig kvantitativa metoder 81

HERMENEUTIKERNAS DEFINITION AV VETENSKAPLIG KUNSKAP Kunskap måste bidra till att öka inre förståelse. Alternativ ståndpunkt: kunskap som inte uttrycks i handling är inte kunskap, vetenskapen skall frigöra de förtryckta - Frankfurt-skolan Siffror är tråkiga och varför skall doktorsavhandlingar tryckas - publicera den som ett rollspel 82

POSITIVISM KONTRA HERMENEUTIK Objektiv, verifierad sanning kontra subjektiv förståelse Matematiska modeller kontra nya språk (karikerat) Naturvetenskap kontra samhällsvetenskap (hermeneutiker håller sig till samhällsvetenskap) Induktiv (och deduktiv) logik kontra dialektik. 83

KRITISK RATIONALISM Popper, Karl Vi kan aldrig verifiera en teori, endast falsifiera (förkasta den) Försök och misstag (trial and error) Jämför två eller flera teorier empiriskt och välj den bästa teorin = den som vi inte kunde förkasta Hur verifierar vi hypotesen att teorin är förkastad? 84

POPPERS AVGRÄNSNING NG AV VETENSKAP - DEMARCATION En teori som inte i princip kan förkastas genom empiriska observationer är inte vetenskaplig pg Teorier som alltid förklarar och stämmer med allting är inte vetenskapliga - de är religion eller metafysik Ju otroligare teori desto bättre - s k djärva hypoteser - om det visar sig att den inte går att förkasta 85

KRITISK RATIONALISM KONTRA POSITIVISM Falsifikation kontra verifikation Ersätta teorier som har visat sig stämma dåligt med observationer med sådana som tills vidare förefaller att stämma bättre kontra att empiriskt verifiera teorier. 86

POPPERS KRITISKA RATIONALISM Vi kan inte verifiera induktivt framtagna hypoteser/teorier, endast falsifiera dem. En misslyckad falsifiering leder till en provisorisk sanning. Alla teorier/hypoteser ska kunna falsifieras. 87

KUHN: VETENSKAPLIGA PARADIGMER Ett vetenskaplig paradigm är en uppsättning grundantaganden - "världsbild" - som en viss grupp forskare utgår från och inom vars ramar de arbetar. Man kan inte tvivla på allt om man skall få något gjort. Paradigmer innefattar t ex begrepps-apparaturen (terminologin) samt ett gemensamt metodsynsätt. 88

PARADIGMSKIFTEN Inom paradigmet bedrives normalvetenskap. Det finns alltid anomalier = fakta som inte passar in. Förr eller senare får man fram sådana resultat som inte är förenliga med de grundantaganden man arbetar utgående ifrån. Då måste man börja ifrågasätta grundantagandena - ändra paradigmet. Thomas Kuhn: The Structure of Scientific Revolutions. 89

KLASSISKA VETENSKAPER I SIN KULTURELLA KONTEXT Kultur (Religion, Konst, ) 5 Logik & Matematik 1 Naturvetenskaper (Fysik, Kemi, Biologi, ) 2 Samhälsvetenskaper (Ekonomi, Sociologi, Antropologi, ) 3 Humaniora (Filosofi, Historia, Linguistik ) 4 90

POSITIVISM (1) Enhetsvetenskapsidealet Idealet om den vetenskapliga kunskapens logiska karaktär Enbart empirisk och definitionsmässig sanning Den logiska empirismen och den logiska positivismen 91

POSITIVISM (2) Värden hör ej till vetenskapen Teoretiska termer reducerbara till empiriska Demarkationskriterium: verifierbarhet Den logiska empirismen och den logiska positivismen covering law* förklaringar symmetri mellan förklaring och prediktion 92

COVERING-LAW FÖRKLARINGAR Enligt "covering-law"-synen på förklaringar, förklarar man ett fenomen om man logiskt kan visa att fenomenet ifråga faller under en naturlag. Då blir en förklaring ett logiskt argument, där premisserna utgörs av lagsatser och initialvillkor, och där slutsatsen är en beskrivning av fenomenet ifråga. 93

HERMENEUTIK Kritik av "covering law"-modellens tillämpbarhet i samhällsvetenskap Singulära teorier meningsfulla Förståelse det centrala begreppet (betydelse, mening) Engagemang viktigt Historisk perspektiv viktig Deltagande observation Kvalitativa data 94

BEHAVIORISM Samhällsvetenskapernas positivism Konstanta sociala samband Observationer oproblematiska Rationalitets-antagande Objektivitet Statistisk analys 95

FUNKTIONALISM System, självreglering g Rationalism-antagande (bland människor) Analytiska modeller 96

ETT EXEMPEL PÅ RÅDANDE PARADIGM: EVOLUTION Paradigm: An overall framework, pattern or premises to which subsequent evidence is made to conform. 97

EVOLUTION SOM ETT PARADIGM AV PROCESS SOM ÖKAR KOMPLEXITET Complexity as a new global paradigm is shared by a large part of the scientific community. Complexity clearly fulfills one of the basic premises of a paradigm in the sense of Kuhn by constituting a new way to pose and solve a set of problems in a certain scientific area. It represents a radical shift of perspective with respect to previously prevailing ideas by placing emphasis on probabilistic views, predictability, information processing, evolution, and adaptation. Evolution in Physics - development of the universe from the Big Bang until now, Chemistry increasing complexity of chemical compounds, Biology, History, 98

EVOLUTION IN BIOLOGY "This year was not marked by any of those striking discoveries which at once revolutionise science (Thomas Bell, president of the Linnean Society of London, summarizing the year 1858, the year in which Darwin had presented his theory of evolution to the Society) 99

A BRIEF HISTORY OF BIOLOGY 1859: CHARLES DARWIN EVOLUTION = VARIATION+SELECTION 1865: GREGOR MENDEL UNITS OF TRANSMISSION OF TRAITS 1920S: POPULATION GENETICS (PROBABILITIES) 1940S: MODERN SYNTHESIS(VARIATION=MUTATION) 1944: DNA 1953: GENETIC CODE 1960S: TRANSLATION OF FOUR-LETTER GENETIC CODE INTO TWENTY-LETTER LANGUAGE OF PROTEINS 2000s: HUMAN GENOME - completion of the human genetic sequence 100

DESIGN WITHOUT A DESIGNER THE EVOLUTIONARY PARADIGM: SELECTION AND VARIATION (I.E. ENVIRONMENT AND RANDOMNESS) DESIGN EMERGES SPONTANEOUSLY VIA AN ALGORITHMIC PROCESS 101

THE MANY FACES OF EVOLUTION Evolution: change over time. Biological Evolution: the change in the frequency of genetic variations (alleles) in a population of organisms over time. The Evolutionary Paradigm: the origin and nature of the universe are products of natural forces. 102

WHY USE EVOLUTION AS A MODEL FOR SOLVING COMPUTATIONAL PROBLEMS? 103

THE NATURE OF COMPUTATIONAL PROBLEMS Require algorithm to be adaptive or to construct original solution (e.g. interfaces that must adapt) Require search through many possibilities to find a solution (e.g. search through sets of rules for one set that best predicts the ups and downs of the financial markets) Search space too big - search won t return within our lifetimes These types of problems are better solved using a parallel approach 104

Why Evolution Proves to be a Good Model for Solving Some Classes of Problems (1) Evolution is in effect a method of searching for the best (optimal) solution from a great number of possibilities Possibilities - all individuals Best solution - the most fit or well-adapted individual Evolution is a parallel process Testing and changing of numerous species and individuals occur at the same time (or, in parallel) 105

Why Evolution Proves to be a Good Model for Solving Some Classes of Problems (2) Evolution can be seen as a method that designs new (original) i solutions to a changing environment 106

When to Use Evolutionary Computing Strategies? When space to be searched is large When the best solution is not necessarily required Approach to solving a problem not well-understood Problems with many parameters that need to be simultaneously optimized Problems that are difficult to describe mathematically 107

Evolutionary Robotics and ALife Evolutionary Robotics (ER) is a methodology that uses evolutionary computation to develop controllers for autonomous robots. Algorithms in ER frequently operate on populations of candidate controllers, initially selected from some distribution. This population is then repeatedly modified d according to a fitness function. In the case of genetic algorithms (or "GAs"), a common method in evolutionary computation, the population of candidate controllers is repeatedly grown according to crossover, mutation and other GA operators and then culled according to the fitness function. Artificial i life (commonly Alife or alife) is a field of study and an associated art form which examine systems related to life, its processes, and its evolution through simulations using computer models, robotics, and biochemistry. Wikipedia 108