A megismeréskutatás egy új útja

A párhuzamos feldolgozás
Pléh Csaba
(szerkesztő)
Részletek
kognitív pszichológia, megismerés, hálózatok, párhuzamos feldolgozás, tanulási modellek

Tartalom

Párhuzamok (Előszó)

A szerzők

I. BEVEZETÉS

1. PLÉH CSABA: Szekvenciális és párhuzamos modellek a kognitív pszichológiában – a PDP megközelítés történeti helye
2. ÉRDI PÉTER: Az agy–tudat–számítógép legendáról

II. KONKRÉT PDP TANULÁSI MODELLEK

3. GEIER JÁNOS: A belső reprezentáció tanulása hátrafelé terjedéssel (Back Propagation)
4. RÁCZ JÁNOS: Tanulás tanár nélkül, versengő tanulás
5. MARTON PÉTER és GRŐBLER TAMÁS: A kétszintű modellezés két útja

III. IDEGRENDSZERI ÉRTELMEZÉSEK ÉS GONDJAIK

6. GULYÁS ATTILA: Neurobiológiai pontosítások: A hippokampusz
7. FISER JÓZSEF: A komplexitás kérdésének szerepe a párhuzamos konnekcionista rendszerekben
8. ZÉTÉNYI TAMÁS–KOÓS TIBOR: Mesterséges és természetes hálózatok: A piaszticitás és a szemdominancia oszlopok
9. NÁDASDY ZOLTÁN: Konnekcionizmus a rövidtávú memória modellálásában
10. KOVÁCS ILONA: Mesterséges és természetes ’unitok’ – A PDP és a sejtszintű idegrendszeri realitás

IV. KRITIKÁK

11. CSIBRA GERGELY: Kognitív ellenforradalom vagy tudományos forradalom?
12. NÁDASDY ZOLTÁN: Reprezentációelmélet-e a PDP, avagy mi is az a reprezentációelmélet?

szóelválasztás

Párhuzamok
(Előszó)

Ez a kis kötet sok-sok párhuzamosságból nőtte ki magát. A nyolcvanas évek végén itt a hazai lapályon, ahonnan állandóan távoli hegyekre függesztjük tekintetünket, véletlenül közelebbre tekintve észrevettük, hogy pszichológusok, matematikusok, biológusok, orvosok, számítógépesek párhuzamos építkezéseket folytatunk. Mind a megismerés általános tudományát, a cognitive science-et szeretnénk meghonosítani.

Egy szeminárium jött létre a pillantások parallaxisának felismeréséből, hétfőn hattól nyolcig. A párhuzamokat fokozta aztán, hogy egyik félévben a párhuzamosságot választottuk témának. Azokat a megközelítéseket, melyek a megismerés kutatásában a rendezett, egyetlen s sorrendezett gondolatáramlás helyett az egymással párhuzamosan működő, sokféle s rendezetlen áramlást hangsúlyozzák, mely talán már nem is gondolatáramlás csak afféle áramlás, gondolat nélkül.

Könyvünk ezekből a szemináriumokból nőtt ki, többször meggyúrtuk, Pesten s Visegrádon, párhuzamosan készült többféle szövegszerkesztővel s több gépen, ahogy a témához illik. Az újabb párhuzam a tartalomból derül ki.

A könyvben vázolt s kritizált hálózatelméletek párhuzamot, sőt, izomorfiát tételeznek fel a gépi hálózatok, az idegrendszeri hálózatok, s a megismerés asszociatív hálózatai között. Jogos-e mindez? Éppen ezt vitatják a dolgozatok. Egy további párhuzamra azonban, márcsak a szócséplés érdekében is, fel kell hívnom a figyelmet.

Gépi gondolkodás ez. Csirregés-csattogás helyett ugyan szép csendes, de mégiscsak gépi módon képzeljük el az embert. A mechanisztikus gondolat dehumanizál. Elveszejti legfőbb értékeinket s érdekességünket. Tán igaz ez, mégis egy védő szót érdemel éppen e gépi modell. A párhuzamossági gondolkodásmód felbomlasztja az embert. Megszünteti kartéziánus hitét az oszthatatlan tudatban, s ehelyett kis egymással versengő koboldok harcos együttműködésének terepévé teszi fejünket. Node, mi is ennek párhuzama? Éppenséggel az egységes fonal és vonalvezetés felbomlása a modern regényirodalomban, az Én megkérdőjelezése, a szerkezet felbontása s szétválasztása a dekonstrukciónak nevezett humaniórák teóriáiban. Szóval, a párhuzamosságok és Ego-hiány nemcsak a sokprocesszorú gép, de a kultúra lágy posztmodern világában is velünk vannak.

Könyvünk persze nemcsak a páthuzamosságról szól, párhuzam akció szülötte is. A musili hétfő esti társaság a hagyományos egyetemi órák bornírt zártságának, szűklátókörűségének és együgyűségének riválisa akar lenni. A párhuzamokban gondolkodásnak, a fonalak összemérésének és találkozásának fóruma.

Pléh Csaba

2. Érdi Péter: Az agy–tudat–számítógép legendáról

2.1. Miért több az egyszer három a háromszor kettőnél?

Agy, tudat, számítógép, információ, természetes és mesterséges értelem. Ilyen fogalmak az építőkockái annak az uralkodó, misztikus világérzésnek, amelyről a racionalisták, így például Theodore Roszak (1990), magyarul is megjelent Az információ kultusza, avagy a számítógépek folklórja és a gondolkodás igaz művészete című könyvében, vagy Roger Penrose (1990), korunk egyik legelismertebb elméleti fizikusa, friss best-sellerében (The Emperor’s New Mind [Magyarul a A császár új elméje címen jelent meg]) rántják le a leplet. A császár azonban mágus is, új varázsszavakat kiált: „CONNECTIONISM” meg azt, hogy „PARALLEL DISTRIBUTED PROCESSING” (McClelland, Rumelhart and the PDP Research Group, 1986) és ismét reménykedhetünk, új, mindenható elmélet születik, amely megfejti gondolkodásunk rejtett titkait.

Kétségtelen, hogy a konnekcionista megközelítés új megvilágításba helyezi a természetes és mesterséges értelem kérdéskört. Korábban három, mind történetileg, mind módszertanilag elkülönített dichotomiáról beszéltek. Melyek ezek? Először is, az agy-tudat probléma, amely máig az ősi monistadualista viták színtere. Másrészt, az agy-számítógép analógia, amely a korai kibernetika terméke volt és amelyről a viták az elmúlt pár évben, a „neurocomputer” divat felfutásával egyidejűleg, feléledtek. Harmadrészt pedig, a kognitív pszichológia számos tekintélye úgy gondolja, hogy a „számítástechnikai metafora” a mentális folyamatok végső magyarázatát adja. A konnekcionista mozgalom legalább implicit ígérete, hogy egységes fogalmi keretet kínál valamilyen szintetikus „agy–tudat–számítógép”-elmélet kialakításához.

Ebben a dolgozatban arra vállalkozunk, hogy nagy foltokban felvázoljuk ennek a majdan esetleg létrejövő „háromszögelmélet” előtörténetének néhány részletét.

2.2. A számítógép–agy analógiáról

A számítógépek matematikai elmélete – még a gépek megjelenése előtt – elsősorban Alan Turing munkásságával lépett felnőtt korba. Turing munkássága Kurt Gödel (1931) eldönthetetlenségi problémájától az automaták, absztrakt gépek és algoritmusok elméletének – tehát a modern számítástudománynak – a megalapozásáig húzódik. Amíg Gödel formális érvekkel vonta meg a formális matematika korlátait (azaz: minden formális axiómarendszerben megadható olyan állítás, amelynek igazságáról az axiómarendszer keretein belül nem dönthetünk), addig Turing az axiómarendszerek vizsgálatáról az algoritmusok tanulmányozására helyezte a hangsúlyt. Az a kifejezés, hogy egy feladat megoldására „létezik algoritmus”, egyenértékű azzal az állítással, hogy „létezik olyan elméleti számítógép – Turing-gép – és program, hogy a gép a feladatot véges számú művelet elvégzésével megoldja, és azután megáll”. A híres Church–Turing-hipotézis arra kérdésre ad választ, hogy mi algoritmizálható. Eszerint bármely olyan eljárást, amit természetes módon hatásosnak nevezünk, Turing géppel is végrehajthatunk. (Persze léteznek algoritmikusan el nem dönthető problémák.)

Neumann 1943-ban meglátogatta Angliában Turingot. Talán ez a látogatás is motiválhatta őt abban, hogy az Egyesült Államokba való visszaérkezésekor aktívan együttműködött a számítógépet építő pennsylvaniai csoporttal. Abban a tudományos légkörben, amely a kibernetika (Wiener híres könyvének – 1948 – alcíme: Szabályozás és kommunikáció az állati szervezetben és gépi berendezésekben) kialakulásához vezetett nem meglepő, hogy a számítógépek egyes elemeire biológiai hasonlatokkal utal.

Mennyire tudhatta komolynak Neumann azt a feltevést, hogy a számológép az agynak reális modellje lehet? Az akkori ismeretek alapján arra lehetett következtetni, hogy mind a számítógépek alapegységei, mind az idegsejtek kétállapotú elemek, a belőlük létrehozott hálózatok viselkedését hasonló logika írja le. Így az idegrendszer és a számítógép között az elemi hardver szintjén lenne analógia. Ezen analógia hasznosságába vetett hitet erősítették azok a matematikai tételek, amelyek szerint a számítógépek matematikai modelljei – a Turing-automaták – és az idegrendszer matematikai modelljei az ugyancsak 1943-ban kidolgozott McCulloch–Pitts hálózatok (1943) – lényegében ekvivalensek egymással.

A McCulloch–Pitts hálózatok több bemenetű (xi, i = 1,…,n) egykimenetű (y) bináris küszöbelemekből állnak. A hálózat egy elemének működését meghatározó szabály:

\[ y:=\left\{\begin{array}{ll}1,\text{ha} & \sum _{i=1}^{n}{w}_{i}{x}_{i}>\theta \\ 0 & \text{egyébként.}\end{array}\right. \]

Ilyen szabály írja le a hálózat minden egyes elemének működését. A McCulloch–Pitts hálózatok (és variációi) diszkrét dinamikai rendszerek. A rendszer állapotát egy rögzített időpontban egy nullákból és egyesekből álló sorozat írja le. A sorozat éppen annyi elemű, ahány neuron alkotja a hálózatot. Külön választás tárgya, hogy egy időegység alatt a hálózat egy vagy minden eleme módosuljon-e („aszinkron vagy szinkron feldolgozás”).

Neumann János lelkesedett a McCulloch–Pitts modell teljesítőképességéért.

[…] bármi, ami kimerítően és egyértelműen szavakba önthető, megfelelő véges neuronhálózattal ipso facto realizálható….

Mindazonáltal A számítógép és agy című posztumusz könyvében (magyarul: 1964, 1972) utolsó fejezetének címe:

Az agy nem a matematika nyelvét használja.

Nyilvánvaló, hogy az analógia korlátait jól látta Neumann:

[…] a mi matematikánk külső formái nem feltétlenül relevánsak annak mérlegelésére, hogy milyen matematikai vagy logikai nyelvet használ valójában a központi idegrendszer.

Michael Conrad The brain-machine disanalogy című cikkében (1989) azt hangsúlyozza, hogy a különbségek alapvetőbbek, mint a hasonlóságok. Úgy gondolja, hogy az agy evolúcióra való képessége, illetve a számítógép programozhatósága komplementer viszonyban vannak egymással. Conrad elmélete, amely kivonja a számítógépeket az evolúció hatásköréből, akár a tudományos háttere is lehetne Roszak érvelésének:

[…] Először a biológusok kölcsönöztek a kibernetikától, hogy a genetikát, mint információtovábbító mechanizmust magyarázzák. Most pedig, a komputertudósok kölcsönöznek a biológiától, hogy az adatfeldolgozó technika evolúciós jellegét bizonyítsák. Ilyen a kultúra: gyakran úgy fejlődik, hogy egyik gondolati terület a másiktól kölcsönöz érzékeltető metaforákat. Egy ponton túl azonban a metaforikus magyarázatok egyszerűen hibás gondolkodásba torkollanak. Ez az a pont, ahol a metaforák megszűnnek érzékletesnek lenni, és szó szerinti jelentésükben kezdenek működni.

Mindenestre ez a fajta felületes gondolkodás, amely egyes számítógép-szakértőkre is jellemző, hozzátartozik a komputer folklórjához, és a technikáról alkotott képzetünket átitatja az emberi alacsonyabbrendűség és egzisztenciális kudarc érzésével […]

Forrás

Pléh Csaba (szerkesztő): A megismeréskutatás egy új útja. Budapest: TypoTex Kiadó, 1997. 57–60. p.