Жаңа сана модельдері: Global Workspace Theory (GWT) – ақыл-естің жұмыс істеу механизмін, сананың пайда болуын түсіндіретін ғылыми теория. Мидың параллель процестері талданды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сана моделі
Model of consciousness
Ғаламдық жұмыс кеңістігі теориясы (GWT) – 1980 жылдардың соңында когнитивтік ғалымдар Бернард Барс пен Стэн Франклин ұсынған сана туралы ойлаудың бір моделі. Ол саналы және санасыз процестердің көптеген жұптарын сапалы түрде түсіндіру үшін жасалған. GWT сананы және жоғары деңгейдегі танымды кең таралған, параллельді нейрондық процестердегі бәсекелестік пен ақпарат ағынының интеграциясы арқылы қалыптасатынын түсіндіруде маңызды рөл атқарады. GWT миды театрмен салыстырады, онда саналы ой – негізгі сахнада жарықтандырылған материал сияқты. Мида көптеген мамандандырылған процестер немесе модульдер бар, олардың көп бөлігі санадан тыс жұмыс істейді. Назар – бұл шамшырақ сияқты, ол санасыз әрекеттердің бір бөлігін ғаламдық жұмыс кеңістігіне әкеліп, саналы сезінуге мүмкіндік береді. Ғаламдық жұмыс кеңістігі – модульдер арасында ақпарат тарату және интеграциялауға мүмкіндік беретін функционалдық орталық. Сондықтан оны сананың функционалистік теориясы деп санауға болады. Сенсорлық ақпарат, естеліктер немесе ішкі бейнелерге назар аударғанда, олар ғаламдық жұмыс кеңістігінің бөлігіне айналады және оларды әртүрлі процестермен өңдеуге болады. Элементтер назар үшін бәсекелескенде, жеңіске жеткендеріне ғаламдық жұмыс кеңістігіне кіруге рұқсат беріледі, бұл олардың ақпаратын бүкіл когнитивтік жүйеде таратуға және үйлестіруге мүмкіндік береді. GWT жұмыс жады тұжырымымен ұқсас және жұмыс жадындағы «сәтке белсенді, субъективті сезілген» оқиғаға сәйкес келеді. Бұл ақпарат алмасу арқылы назарды жоғарыдан төмен басқаруға, жұмыс жады, жоспарлау және мәселелерді шешуге көмектеседі. «Сана театрында» «таңдаулы назардың шамшырағы» сахнада жарқын нүктені жарып, сананың мазмұнын ашады. Сценаның артында, қараңғыда режиссер (атқару процестері), сахна шеберлері, сценарийшілер, декораторлар және т.б. болады. Олар жарқын нүктедегі көрінетін әрекеттерді қалыптастырады, бірақ өздері көрінбейді. GWT аспектілері талқылау тақырыбы болғанымен, ол қазіргі зерттеулердің, соның ішінде мидың интерпретациясы мен есептеулік симуляциялардың назар орталығында қала береді. Ол танымның өзі емес, орталық ақпарат алмасу құралы болып табылады, әртүрлі мамандандырылған ми желілерінің өзара әрекеттесуіне мүмкіндік береді және интеграцияланған және бейімделмелі жауаптарды қолдайды. Бернард Барс теорияны ерте жасанды интеллект жүйелерінің тақта жүйесінің когнитивтік аналогы ретінде қарастырды, онда тәуелсіз бағдарламалар ақпаратты бөліседі. Ғаламдық жұмыс кеңістігі теориясы – сананың жетекші теорияларының бірі.
Global workspace theory (GWT) is a framework for thinking about consciousness proposed by cognitive scientists Bernard Baars and Stan Franklin in the late 1980s. It was developed to qualitatively account for a large set of matched pairs of conscious and unconscious processes. GWT has been influential in modeling consciousness and higher order cognition as emerging from competition and integrated flows of information across widespread, parallel neural processes. GWT analogizes the mind to a theater, with conscious thought being like material illuminated on the main stage. The brain contains many specialized processes or modules that operate in parallel, much of which is unconscious. Attention acts as a spotlight, bringing some of this unconscious activity into conscious awareness on the global workspace. The global workspace is a functional hub of broadcast and integration that allows information to be disseminated across modules. As such it can be classified as a functionalist theory of consciousness. When sensory input, memories, or internal representations are given attention, they become part of the global workspace and can then be operated on by a variety of processes. As elements compete for attention, the ones that win are granted entry to the global workspace, allowing their information to be distributed and coordinated across the whole cognitive system. GWT resembles the concept of working memory and is proposed to correspond to a 'momentarily active, subjectively experienced' event in working memory. It facilitates top down control of attention, working memory, planning, and problem solving through this information sharing. In the 'theater of consciousness', a 'spotlight of selective attention' shines a bright spot on stage, revealing the contents of consciousness. Behind the scenes, in the dark, are the director (executive processes), stagehands, scriptwriters, scene designers, and the like. They shape the visible activities in the bright spot but are themselves invisible. While aspects of GWT are matters of debate, it remains a focus of current research, including brain interpretations and computational simulations. It serves as a central information exchange, rather than a locus of cognition itself, enabling different specialized brain networks to interact and supporting integrated and adaptive responses. Bernard Baars derived inspiration for the theory as the cognitive analog of the blackboard system of early artificial intelligence system architectures, where independent programs shared information. Global Workspace Theory is one of the leading theories of consciousness.
Үлгі
GWT бірнеше секундқа созылатын (классикалық жұмыс жадының 10–30 секундынан әлдеқайда қысқа) қысқа мерзімді жадты қамтиды. GWT мазмұны біздің санамыздағы нәрсеге сәйкес келеді және қабылдау процестері деп аталатын санасыз танымдық ми процестерінің көпшілігіне таратылады. Басқа да санасыз процестер, олардың арасындағы байланыс шектеулі болса да, жаһандық жұмыс кеңістігіне кіріс процестері ретінде әрекет ететін коалицияларды құра алады. Жалпыға таратылған хабарламалар мидың әртүрлі бөлімдеріндегі қабылдау процестерін қозғауға қабілетті болғандықтан, жаһандық жұмыс кеңістігі ерікті әрекеттерді орындау үшін атқарушылық бақылауды жүзеге асыруға пайдаланылуы мүмкін. Жеке және біріккен процестер жаһандық жұмыс кеңістігіне қол жеткізу үшін бәсекелеседі, өз хабарларын басқа барлық процестерге таратуға тырысады, осылайша көбірек топтарды тарту арқылы өз мақсаттарына жету мүмкіндігін арттырады. Келіп түсетін стимулдар назарға және саналы түрде қол жеткізу үшін бәсекелесуге мүмкіндік беру үшін уақытша сақталуы керек. Куйдер мен Дехаен "бірнеше жүз миллисекунд" бойы стимулдарды сақтайтын сенсорлық жад буферінің бар екенін болжады. Барс (1997) жаһандық жұмыс кеңістігінің "саналы тәжірибемен тығыз байланысты, бірақ одан өзгеше" екенін айтады. Саналы оқиғалар "өз-өзімен" жүйемен өзара әрекеттесу және мидағы атқарушы түсіндірмеш сияқты қажетті шарттарды қамтуы мүмкін, мысалы, Майкл С. Газзанига және басқа да авторлар ұсынғандай. Дегенмен, GWT сананың көптеген ерекшеліктерін, мысалы, жаңа жағдайларды шешудегі рөлін, оның шектеулі сыйымдылығын, тізбектік сипатын және санасыз ми процестерінің кең ауқымын қозғау қабілетін сәтті модельдей алады. Сонымен қатар, GWT есептеулік модельдеуге өте ыңғайлы. Стэн Франклиннің IDA моделі – GWT-нің есептеулік іске асырылуының бір мысалы. Дехаен және басқалардың (2003), Шанаханның (2006) және Баоның (2020) еңбектерін де қараңыз. GWT сондай-ақ "көзден жасырылған" контексттік жүйелерді анықтайды, олар саналы мазмұнды қалыптастырады, бірақ ешқашан саналы болмайды, мысалы, көру жүйесінің дорсальді қыртыстық ағыны. Бұл архитектуралық тәсіл нақты нейрондық гипотезаларға әкеледі. Әртүрлі модальдылықтағы сенсорлық оқиғалар олардың мазмұны үйлесімсіз болса, сана үшін бәсекелесе алады. Мысалы, фильмнің аудио және бейне жолдары егер екі жолдың синхрондамауы шамамен 100 мс-ден артық болса, бірігудің орнына бәсекелеседі. 100 мс уақыт домені сананың белгілі ми физиологиясына, соның ішінде альфа-тета-гамма доменіндегі ми ритмдеріне және 200–300 мс доменіндегі оқиғаларға байланысты потенциалдарға жақын. Алайда, бұл зерттеулердің көп бөлігі санасыз ынталандыруды зерттеулерге негізделген, ал соңғы зерттеулер санасыз ынталандыру үшін қолданылатын көптеген әдістердің кемшіліктері бар екенін көрсетті.
GWT involves a fleeting memory with a duration of a few seconds (much shorter than the 10–30 seconds of classical working memory). GWT contents are proposed to correspond to what we are conscious of, and are broadcast to a multitude of unconscious cognitive brain processes, which may be called receiving processes. Other unconscious processes, operating in parallel with limited communication between them, can form coalitions which can act as input processes to the global workspace. Since globally broadcast messages can evoke actions in receiving processes throughout the brain, the global workspace may be used to exercise executive control to perform voluntary actions. Individual as well as allied processes compete for access to the global workspace, striving to disseminate their messages to all other processes in an effort to recruit more cohorts and thereby increase the likelihood of achieving their goals. Incoming stimuli need to be stored temporarily in order to be able to compete for attention and conscious access. Kouider and Dehaene predicted the existence of a sensory memory buffer that maintains stimuli for "a few hundreds of milliseconds." Baars (1997) suggests that the global workspace "is closely related to conscious experience, though not identical to it." Conscious events may involve more necessary conditions, such as interacting with a "self" system, and an executive interpreter in the brain, such as has been suggested by a number of authors including Michael S. Gazzaniga. Nevertheless, GWT can successfully model a number of characteristics of consciousness, such as its role in handling novel situations, its limited capacity, its sequential nature, and its ability to trigger a vast range of unconscious brain processes. Moreover, GWT lends itself well to computational modeling. Stan Franklin's IDA model is one such computational implementation of GWT. See also Dehaene et al. (2003), Shanahan (2006) and Bao (2020). GWT also specifies "behind the scenes" contextual systems, which shape conscious contents without ever becoming conscious, such as the dorsal cortical stream of the visual system. This architectural approach leads to specific neural hypotheses. Sensory events in different modalities may compete with each other for consciousness if their contents are incompatible. For example, the audio and video track of a movie will compete rather than fuse if the two tracks are out of sync by more than 100 ms., approximately. The 100 ms time domain corresponds closely with the known brain physiology of consciousness, including brain rhythms in the alpha theta gamma domain, and event related potentials in the 200–300 ms domain. However, much of this research is based on studies of unconscious priming and recent studies show that many of the methods used for unconscious priming are flawed.
Дүниежүзілік нейрондық жұмыс кеңістігі
Станислас Дехен "нейрондардың күйреуі" арқылы ғаламдық жұмыс кеңістігін кеңейтті, сенсорлық ақпараттың бүкіл ми қабығына таралуы үшін қалай іріктелетінін көрсетті. Мидың көптеген аймақтары – префронтальді қабық, алдыңғы уақытша бөлік, төменгі париетальді бөлік және прекуней – алысқан ми аймақтарына көптеген проекцияларды жіберіп, қабылдайды, бұл сол жердегі нейрондарға кеңістік пен уақыт бойынша ақпаратты интеграциялауға мүмкіндік береді. Сондықтан бірнеше сенсорлық модульдер бірігіп, мысалы, "қызыл спорт машинасы жылдам өтіп бара жатыр" сияқты біртұтас түсіндіруге келуі мүмкін. Бұл жаһандық түсіндіру ғаламдық жұмыс кеңістігіне қайта таратылады, бұл бір мезгілде ерекшеленген және біріктірілген сананың пайда болуы үшін жағдай жасайды. Балама ретінде, практиопоэз теориясы мидағы ғаламдық жұмыс кеңістігінің негізінен жүйке жасушаларының жылдам бейімделу механизмдері арқылы жүзеге асырылатынын ұсынады. Бұл теория бойынша, байланыс аса маңызды емес. Маңыздысы – нейрондардың олар жұмыс істейтін сенсорлық контекстке жылдам бейімделуі. Атап айтқанда, ғаламдық жұмыс кеңістігіне қол жеткізу үшін теория осы жылдам бейімделу механизмдерінің қашан және қалай бейімделу керектігін үйренуге қабілетті екенін болжайды.
Stanislas Dehaene extended the global workspace with the "neuronal avalanche" showing how sensory information gets selected to be broadcast throughout the cortex. Many brain regions, the prefrontal cortex, anterior temporal lobe, inferior parietal lobe, and the precuneus all send and receive numerous projections to and from a broad variety of distant brain regions, allowing the neurons there to integrate information over space and time. Multiple sensory modules can therefore converge onto a single coherent interpretation, for example, a "red sports car zooming by". This global interpretation is broadcast back to the global workspace creating the conditions for the emergence of a single state of consciousness, at once differentiated and integrated. Alternatively, the theory of practopoiesis suggests that the global workspace is achieved in the brain primarily through fast adaptive mechanisms of nerve cells. According to that theory, connectivity does not matter much. Critical is rather the fact that neurons can rapidly adapt to the sensory context within which they operate. Notably, for achieving a global workspace, the theory presumes that these fast adaptive mechanisms have the capability to learn when and how to adapt.
Сын
Дж. В. Далтон жаһандық жұмыс кеңістігі теориясын сынға алды, себебі ол сананың танымдық функциясын ең жақсы жағдайда ғана сипаттайды, ал сананың не екені, кез келген ой процесі қалай саналы болуы мүмкін және оның табиғатының терең мәселесін – сананың қиын мәселесін шеше алмайды. А. К. Элитцур болса, "Бұл гипотеза сананың табиғаты сияқты "қиын мәселені" шешпесе де, оны шешуге тырысатын кез келген теорияны шектейді және сана мен таным арасындағы байланыс туралы маңызды түсініктер береді" деп мәлімдеген. Бұл, кез келген сана теориясы сияқты, мидың табиғи қабылдау мүмкіндіктерімен шектеледі. Ричард Робинсонның жаңа зерттеулері осы модельге қатысты мидың қызметін анықтауға үміт береді және белгілер мен символдарды қалай түсінеміз және оларды семиотикалық тіркелгілермен қалай байланыстырамыз деген сұрақтарға жауап беруге көмектеседі.
J. W. Dalton has criticized the global workspace theory on the grounds that it provides, at best, an account of the cognitive function of consciousness, and fails even to address the deeper problem of its nature, of what consciousness is, and of how any mental process whatsoever can be conscious: the hard problem of consciousness. A. C. Elitzur has argued, however, "While this hypothesis does not address the 'hard problem', namely, the very nature of consciousness, it constrains any theory that attempts to do so and provides important insights into the relation between consciousness and cognition. ", as much as any consciousness theory is constrained by the natural brain perception limitations. New work by Richard Robinson shows promise in establishing the brain functions involved in this model and may help shed light on how we understand signs or symbols and reference these to our semiotic registers.