Mind
1.Has a representation (외부의 something을 표현함, 표현은 추상적일 수 있음)
2. Can computed/process(=mental process)
ㄴType of representation (by Thagard) : 1.Concepts 2.Propositions(참/거짓) 3.Rules 4.Analogy (비슷한 구조를 이용해서 유추)
Marr's level of analysis : Computation(why, problem) -> Algorithmic(what,rules) -> Implementation(how, physical)
Cognitive Science: philosopy+psychology+cs+neuroscience+linguistics+anthropology
Where is mind: Plato (신이 준것, 경험x) / Aristotle (경험)
- Psychology
1. Wilhelm Wundt: introspection (훈련된 관찰자, 통제된 자극)
문제점: 1. 한사람의 생각이 전체가 되진x 2.외부요인에 의해 왜곡될수도 3.생각과 reporting 사이의 delay 존재 4.한사람이 생각할 수 잇는 것의 limit
2. William James: Functionalism (mind가 다른 환경에서 어떻게 작용하는지 이해, 의식과 행동의 목적을 조사함)
3. Behaviorism (마음은 들여다볼 수 없음. 자극과 반응의 관계 확인)
ㄴ Skinner: 조작적 조건화 (잘못하면 전기충격줌)) <> Pavlov 무조건 반응
ㄴ Shaping: 비둘기가 버튼쪽으로 가면 먹을거 줌 > 버튼 누르면 먹을거 줌 > 비둘기가 버튼 누르면 먹을거 나오는거 학습
ㄴ Edward Tolman의 Mental map: 생쥐한테 어떤 방향에 치즈가 있다는걸 학습시키면 나중에도 그 방향으로 감(길에 상관x)
4. Information-Processing Model
ㄴ Miler: 인간의 단기기억력 한계. 10개의 숫자 주면 보통 7개 플마2정도로 외움
ㄴ Broadbent:한 귀에 들어오는 정보에 집중할 때 다른 귀의 정보는 처리x->사람은 동시에 2가지 이상에 집중x
ㄴ Atkinson&Shiffrin: Modal of memory
5. Charles Babbage : Analytical engine
6. Alan Turing: Turing machine (상대의 정체를 알지 못하는 인간 실험자가 인간 like한 기계와 자연어로 소통했을 때, 상대가 기계인지 인간인지 구분할 수 없게 되는 것을 지능의 존재 기준으로 삼음)
- Computer Science
1. W.McCulloch&Walter Pitts: Neural net
2. Frank Rosenblatt: Perceptron
- Linguistics
1. Fredinand de Saussure: 언어를 과학으로 봄. 기호학과 연결
2. Noam Chomsky: Syntactic Structures (언어를 구조로 나눔)
- General Problem Solver: 규칙과 logic을 찾아 현재와 목표간의 차이를 minimize하려는게 주 목적. ex) 하노이탑 문제
- Expert systems: 특정 전문 분야에서 if/then으로 판단 내리는 AI. ex) 체스컴퓨터, Jeopardy 퀴즈쇼
- Philosophy : Metaphysics(형이상학), Epistemology(인식론)
- The mind-body problem: Monism vs Dualism
Monism(Aristotle): 세상에는 한 종류의 상태나 물질만 있기에 mind와 body는 form만 다르지 같은거임.
ㄴIdealism: 인지하는 세상은 머리 속에만 있는것. 우리는 통속의 뇌.
ㄴ Physicalism: mind is brain. + Eliminativism (mind 상태는 없다.)
장점: 간단하고 physicalism은 neuroscience로 보충가능
단점: 같은 물리적 activity가 같은 mind를 만드는가? -> 주관적 감각(Qualia) 문제
Dualism(Plato): mind와 body는 두개의 다른 분리된 세상에 존재한다.
ㄴ Descartes의 Classical dualism
ㄴ Substance Dualism: mind와 body는 완전히 다른 물질이다.
장점: Qualia 문제 해결
단점: 1. interaction issues 2. mind는 무슨 물질로 만들어졌는가? 3. categry error: 카테고리 level이 다른데 어떻게 구분함 (ex. Ryle's University example: 방문객한테 대학시설 다 보여줬는데 그래서 대학이 어딘지 물어봄)
Functionalism: mind를 functional한 거라고 정의할 수 잇음. -> qualia 문제 해결x
-Consciousness
1. What-it's-Like argument(Nagel): there is "something that it is like to have a conscious mental state" -> 타인이 느끼는 것은 외부에서 객관적으로 관찰할 수 없음
2. Mary's Room(Jackson): 평생 색을 보지 못하고 살았지만 이론적으로는 알던 메리가 색있는 세상에 가면 다른 것을 알게될까?
-Concsiousnees as an emergent property(John Searle): consciousness is a by-product of the brain's nature but is still different from brain. Independent, that ha s a distinct metaphysical status. (의식은 뇌에서 나온거지만 뇌와는 다름, 뚜렷한 형이상학적 지위를 가지고있음)
- Homunculus problem(Dennett): 존재가 어떻게 의식적인 경험을 가질 수 있는가?
- Strong AI(consciousness가 순수 nonbiological 과정으로 만들어질 수 있다.) vs Weak AI( consciousness는 physical만으로 못만들어지며 재생산 불가능하다.)
-Chines room scenario(Searle): 영어쓰는 사람이 방안에 앉아서 rulebook을 보고 중국어로 된 문제에 중국어로 답을 한다. -> 이 사람이 중국어로 대답을 하긴 했지만 중국어를 이해하진 못함. 그래서 컴퓨터가 진짜로 thinking을 할 수 있는것은 아니다.
- Behavior: an internal and subjective experience that can only be inferred through behavior (행동을 통해서만 추론할 수 있는 내적이고 주관적인 경험)
- Scientific methods: 과거(Introspection, phenomenology), 현재(surveys, Experiments...)
ㄴ Hypothetic-deductive approach: 1.hypotheical conjecture 2.deductive test -> 이론 성립에 도움줌
- Experiment
독립변수:실험 문제들(조건들? 이를테면 아이템 개수같은거)
종속변수: 실험자가 측정하거나 관찰하는 것
Experimental group(독립 변수가 조작됨) vs Control group(독립변수 변화x) -> 두 그룹의 결과를 비교함
Participant assignment: 1.randomization(어떤 참가자가 어떤 조건일지 무작위로 선택, 통제x이므로 어떤 효과가 있을지 모름) 2.counterbalancing(참가자의 모든 요인이 동일하도록 선택, 실제 조건을 제어할 수 있찌만 앞으로 결과에 영향을 미칠 변수를 모두는 알지 못함)
-Psychological test: Measuring the mind
ㄴ 개인간 체계적으로 비교할 수 있는 표준화된 방법을 제공함(objective하고 효율적이고 그룹간 측정 가능), individual difference
1. Intelligence test
Alfred Binet: mental age by Binet-Simon intelligence test
William Stern: IQ=mentalage*100/chronological age 개발
David Wechsler:WAIS 개발
ㄴPrinciples of test construction
1. Standardization: 다른 사람과 비교할 basis 필요
2. Reliability: consistency가 있어야.
3. Validity: 원하는 결과를 얻기위해 정확히 measure되어야
ㄴ Ways to check reliability:
1. Test-retest reliability: test 두번하고 둘 간에 비교함. 단점:테스트 두번하면 피험자가 문제를 외울수도.
2. Split-half reliability: 결과를 반으로 나눠서 관계 측정. 단점: 어떤 task는 반으로 나누는게 불가능 할수도.
3. Alternate from reliability: task를 두개의 버전으로 만들음. 단점: 두 test는 과연 같게 볼 수 있나?
4. Inter-scorer reliability(점수자 간 신뢰도)
ㄴ Ways to check validity:
1. content validity: 모든 content가 포함됐는지 확인
2. criterion validity
2. Personality test
1.MBTI
2.Big Five(Raymond Cattell, Costa, Mccrae): 1.Openness 2.Conscientiousness 3.Extraversion 4.Agreeableness 5.Neuroticism
PCA(여러개의 요인으로 하나) vs Factor Analysis(하나에서 여러개의 요인으로 나눠서 분석)
2. Personality test(MMPI): 비정상적인걸 파악하기위해 사용.
Validaion Scale: No response/ Lie scale/ faking/ correction scale
이외에 사용되는 테스트: Rorschach test, TAT, Sentence completion test
Psychological Test: Measure the mind
Sensation&Perception: Interface between the body and mind
Cognitive Psychology: Investigates the processes
- Sensation&Perception: Physical stimulus->Sensation->Transduction->Perception
- Psychophysics(정신물리학)
1. Absolute threshold(Gustav Fechner): 임계값 이후 부터는 감지할 수 잇음
2. Difference threshold(Ernst Weber): Weber fraction K = DL/standard Stimulus < 비율 유지됨
3. Magnitude Estimation(Steven):감각의 크기는 물리적 강도의 멱제곱에 비례, 1보다 작으면 덜 느끼고 1보다 크면 감각이 급격하게 증가함
- Sensory Adaptation: 시간이 지나면 변화x인 자극에 대한 감각 줄어들음
- Vision
Frequency&wavelenght: color
Amplitude: brightness
light->fovea(Epithelial cells)->Rod&Cone->neural signals
* cat은 cone이 인간보다 적고 rod는 많음
Visual pathways: eye->retina->optic chiasm->LGN->superior colliculus->v1->v2->infrerior temporal(vental stream)->posterior parietal(dorsal stream)
- Feature detection neurons: 뉴런이 어떤 방향일때 감지할 수 있는지 고양이로 실험함 -> Retinotopic map
- Color
Trichromatic theory(삼색론): 3개의 cone가 삼원색을 받아들임
ㄴ 문제: Color blindness, Afterimage effect
Opponent-process theory(Ewald Hering): rod, cone 이후에 process가 있음, LGN과 retina (밝기 감지)
- Hybrid: rod, cone, LGN에 level이 있음
- Color constancy: 주변색에 영향을 받아서 절대적인색 제대로 모름
- Perceptual Organization
Gestalt psychologist(Max Wertheimer, Kurt Koffka..): 일부만 보면 모르지만 전체를 보면 다른게 보일 수 있음(착시현상)
1. Law of pragnanz: simple한것을 먼저 인지하게 됨
2. Law of similarity: 비슷한 모양을 가진 것끼리 모아서 인지하게됨
3. Law of good continuation: 보통 이어진거라고 인지하게됨
4. Law of proximity: 가까운 애들끼리 모아서 인지하게됨
5. Law of closure, comman region, element connectdeness, synchrony
-Depth perception
Visual cliff(Gibson): 아이도 높낮이를 파악한다.
Binocular Cues: 두 눈으로 본 것을 합쳐서 인지함.
1. Retinal disparity: 두 눈을 가지고 있으므로 두개의 다른 정보를 이용할 수 있음 (ex: 매직아이)
2. Oculomotor cues: Accomodation(다양한 거리에 위치한 물체를 볼때 렌즈모양의 변화), Convergence(멀고 가까운 물건을 볼때의 눈알의 움직임)
3. Monocular cues: Relative size, interposition, Relative clarity, Texture gradient, Relative height, Relative motion, Linear perspective, Light and shadow
- Perceptual Illusions: Muller-Lyer, Ponso Illusion, Ebbinghous Illusion, Ames room
- Pattern recognition
1. Template theories: 폰트 달라도 패턴 비슷하면 같은 글자인거 알 수있음
2. Feature theories: A를 구별할때, A를 구성하는 3개의 작대기로 구별가능
3. Top-down process: passively하게 이해하는게 아니라 주변 상황에 따라 유동적으로 해석함
ㄴ Recognition-by-component theory(Irving Biederman): Geon들로 물체가 이루어져있음-> 다른 시선으로 object를 바라보게해줌. Concavities는 geon에 대한 좋은 정보를 제공함.(테두리 같은거)
- Disorders of object recognition
Visual agnosia: 뇌손상을 입어 물체 구분에 어려움을 겪음
1. Apperceptive agnosia: 인식장애
2. Associative agnosia: 장기기억과 물체와 연결을 못함
- Face recognition
Prosopagnosia: 얼굴 인식 불가
FFA: 얼굴 인식에 중요한 뇌 부위
- Attention
Top-down(active, 우리의 목표) vs Bottom-up(passive, 외부 자극)
Selective attention(Cherry, Cocktail Party Problem)
ㄴ Dichotic listening task: 피험자는 한쪽 귀에 들리는 정보에 집중하여 shadowing함
ㄴ Filter model(Broadbent): input이 selective filter를 건너면서 attended한것만 통과해서 response로 나오고 unattended한거는 그냥 걸러져서 사라짐
Attenuation Model: unattended ear도 다 걸러지는게 아니라 조금은 response하긴함
Late-Filter model: selective filter가 마지막에 들어가서 걸러지기도 하고 안걸러지기도 하고...
Two-step mode(Neisser): 주의력있는 과정(low-level filtering) -> 집중한 과정(high-level filtering)
- Visual search
Feature Integration theory: 물체는 특징들의 합이어서 검색할 특징이 하나면 금방 찾지만 여러개면 오래걸림.
ㄴ Objects -> pre-attentive stage(특징들 찾음)-> focused attention stage(특징 합쳐진 최종 결과)
ㄴ Illusory conjunction: 사람들은 객체들의 특징을 섞는다.
- Memory
Modal model of memory(Atkinson&Shiffirin): Sensory stores(1 sec)->attention->Short-term store(30 sec)->rehearsal->Long-term store(forever)
Sensory memory: 무의식적, 자동적인 과정. 용량 큼, 이미지의 간단한정도만 보존
ㄴ 3x3 letter 50msec: Free recall, 50%만 recall함
3x3 letter 50msec + auditory cue: recall only one row, 음성 신호가 있어서 recalled all -> 유지가 문제
-Short-term memory
Word-length effect: 단기기억은 짧은 단어에 더 좋음
Phonological similarity effect: 음운론적으로 비슷한 단어가 더 외우기 어려움
ㄴ Nelson Cowan: 7플마2는 순수하지못함. words/letters 쓸때 chunking이 발생하고 사람들은 rehearse 할 수 있음 -> dual task 사용 ex)반대로 세기
- Working memory(Baddeley&Hitch): 그냥 저장소가 아니라 기능이 있는 더 active version의 short-term memory
ㄴ Central Executive: executive functions/controls에 3가지 종류가 있음 (shifting, updating, inhibition)
Shifting: DCCS task, 아이에게 색깔과 모양이 주어진 카드를 주고 색으로 정렬, 모양으로 정렬하게 함으로서 얼마나 전환이 잘 되는지 확인하는 것 + Nback task, Go/Nogo task
- Measuring working memory and intelligence
working memory->executive function
Intelligence: Fluid intelligence(수학문제풀이처럼 새로운 정보에 대한 빠른 이해와 계산), Crystallized intelligence(단어시험처럼 장기기억을 이용함) -> Fluid는 나이들면서 줄어들고 Crystallized는 같거나 증가함
ㄴ Fluid intelligence seems to be related to working memory span tasks
- Long-term memory: Organizes and stores information, unlimited capacity, assumed to be permanent(interference 때문에 못잊음)
Short-term vs Long-term
ㄴ Recall: free(단어기억), serial(순서기억), cued(빈칸채우기)
Recognition: Y/N, 객관식 선택
ㄴ 순서 위치가 free recall에 영향줌. Primary-> 장기, Recency-> 단기
Explicit memory&Implicit memory(HM): 간질환자는 새로운 explicit기억 못만들고(새로운사람 기억하기), implicit기억은 만들 수 있음(거울보고 따라그리기)
- Context effects
ㄴ Encoding specificity principle(Tulving): 습득 환경에 따라 기억을 되살리는 정도가 다름
- Context dependent memory in the wilds: 5주동안 매 1분마다 GPS정보 저장 -> 2주동안 해당 시간에 어디에 있었는지 확인 (자주 들린 곳을 잘 기억함)
- ForgettingHermann Ebbinghaus: 처음으로 memory를 연구함, nonsense syllable로 테스트함 -> forgetting curve, savings 찾음
Encoding->Store(Decay theory: 기억은 시간 지나면 뉴런 죽으면서 사라짐.
문제:테스트하기 어렵고 오래된 기억은 retrieved 안됨)->Retrieval(Interference theory: 추가적으로 encode/ store할 수 있는 다른 기억들)
ㄴ Interference theory
1.Retroactive interference: 새 기억이 과거 기억을 희미하게함
2. Proactive interference: 과거 기억이 새 기억을 희미하게함
- Problem Solving: Algorithm, Heuristics, Insight
ㄴ Obstacles: Confirmation bias: 기존의 편견에 의해 판단 할 수 있음
Fixtation: mental set(과거 기억으로 문제 해결하려는 경향), Funcional fixedness(한 문제를 가장 친숙한 관점으로만 보려고만 함)
- Decision Making
Human decision making: judgment under uncertaintyHeuristics and Biases
ㄴ representativeness: 특정 prototype을 얼마나 잘 표현했는지 측정
Availability: 얼마나 정보가 가능한지를 기반으로 판단함
Anchoring and Adjustment: 개인의 판단은 완전히 무관할 수 잇는 기준점에 영향을 받음
- Cognitive Science : Causality에 장점이 있고 Careful design을 해야한다.
- 수업시간에 한 실험
list-length effet가 있다면: 다른 item들이 noise를 일으켜서 헷갈리게 함
없다면: 기존에 알고있던 context들이 헷갈리게 함
ㄴ d' : noise와 signal간 구분을 함. Z(HitRate)-Z(FalseAlarmRate)
c>0 : miss 증가, 보수적
c<0 : false alarm 증가, 진보적
(이부분 해석하는법 추가하자..)
- Quantitative psychology
1. psychological measurement: 인간 mind에 대한 정확한 측정값을 제공
2. mathematical modeling: 정보 처리에 대한 인간방법뒤에 숨겨진 기저를 이해하는데 도움
3. research design and statistical analysis
- Model: 현실의 simplification, 이상적인 것
ㄴ cognitive model: representation in the mind
Verbal model: 장점: 사람이 이해하기 쉽고, 데이터 최소화, 많은 이론들 사용가능. 단점: 정확도 부족
computational model: 정확한 과정이 정의되어야 함 -> 컴퓨터 사용해서 계산하기 편하게...
ㄴCopernican model: 컴퓨터 프로그램이 의도되진 않았찜나 수학적 예측이 들어잇어 computation임 -> Advanced by Kepler: 예측에 오류 거의 없음
ㄴ better prediction, more simple model selection
- Sequential sampling models : decision과 반응시간 둘다 고려함
ㄴ Respose time model: 왼쪽이나 오른쪽에 더 치우쳤는지 확인해서 정확도와 반응시간 측정가능, ACU와 RT 둘다 설명 가능.
decision이 자극에 대한 합이라고 가정, noise 이용해서 샘플링, drift 각도가 정보가 얼마나 강한지 보여줌
Human decision making: fast error(쉬운 일, 시간압박), slow error(어려운 일, 풀어진 시간)
해결: trial-to-trial variability(시작 포인트 다양하게, drift율 다양하게)
Neuroscience: cervous system에 대한 과학적 학문
Cognitive neuroscience: cognition중에서 biological process를 concerngka
Neuropsychology: 인간의 인지와 행동이 뇌와 nervous system에 연결되어있는걸 참고
Camillo Golgi: silver chromate로 각 뉴런을 찾는법을 알아냄, 뇌는 이어진 조직이라고 생각
Santiago Ramon: Neuron doctrine, 뉴런은 정보를 한 방향으로만 보낸다는것을 알아냄
- Neuron: nervous system으로 정보를 transmit하는 기본적인 unit
Synapse: neurotransmitters로 뉴런간 전이가 됨
몇개의 뉴런들은 오직 한 타입의 neurotransmitter를 만들고 구분되는 시스템을 구성함.
- Glia cells: 뉴런을 돕고 뉴런 활동을 위해 전기를 제공하는 다양한 기능을 함
Sagittal: 위에서 봤을때 가로선으로 자른거
Coronal: 옆에서 봤을때 세로로 자른거
Is the brain related to human cognition?
1. Localization
1. Phrenology(Gall): Assumption(Localized brain functions)->Use lead to growth(Excercising a faculty) ->Overlying skull bump(표면 두개골,readable on the surface)
2. Broca and Wernick area
Paul Broca: 언어를 이해할 수 있지만 하나밖에 못말하는 환자-> 전두엽에 문제 발견
Carl Wernicke: 구어나 문어를 이해할 수 없음 -> 좌반구의 후방영역에 문제 발견
-> Localization of brain functions, Braca(말하기), Wernicke(이해)
3. Broadmann's area: Cytoarchitectonics, 뇌에 다른 종류의 cell들을 visualize함
ㄴ fMRI로 brain image 볼 수 있음, 다른 영역에 생긴 데미지가 다른 기능에 영향을 줌
single dissociation: 한 곳 다치고 무언가를 기억 못함 -> 그부분이 기억 담당
double dissociatin: 두곳 다쳤는데 둘이 관련있어서 어떤 구역이 어디를 담당하는지 알 수 있게됨
2. Phantom limb syndrome(환상통)
3. Split brain experiment (Roger W. Sperry)
- Epilepsy(간질): 의도치 않게 뇌에 전기신호가 발생해서 발작을 일으킴 -> 가운데 corpus callosum을 자르면 신호가 옆으로 안넘어가서 덜함
좌뇌는 오른쪽과 연결, 보통 언어영역/ 우뇌는 왼쪽과 연결되어있음을 알아냄
Methods: Single cell recording, EEG, MEG, PET, fMRI, FNIRS, DTI, MRI
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