Modularno±¢ umysªu, modularno±¢ j¦zyka

Modularno±¢ umysªu, modularno±¢ j¦zyka
Piotr Konderak
Uniwersytet Marii Curie-Skªodowskiej w Lublinie
Zakªad Logiki i Metododologii Nauk
[email protected]
5 listopada 2007
To jest
wersja robocza artykuªu.
Wersja ostateczna opublikowana w:
Modularno±¢ umysªu,
Szymon Wróbel (red.), Pozna«-Kalisz: WP-A UAM, 2007, s. 179-206.
Cytowa¢ prosz¦ wersj¦ ostateczn¡.
Streszczenie
W artykule prezentuj¦ koncepcj¦ modularnego umysªu w wersji zaproponowanej przez
Fodora oraz zmodykowane uj¦cie moduªu zaprezentowane przez Jackendoa. W szczególno±ci interesuj¡ mnie konsekwencje uj¦cia modularno±ci dla charakterystyki zdolno±ci j¦zykowych i konstrukcji modelu kognitywnego tych»e. Model kompetencji i performancji j¦zykowej
oparty o modularno±¢ ograniczon¡ struktur¡ Jackendoa stanowi podstaw¦ implementacji z
wykorzystaniem architektury systemu SNePS: gramatyk GATN i sieci semantycznych.
1 Umysª jako system moduªów
W artykule niniejszym wychodz¦ od pewnej wersji modularnej koncepcji umysªu.
Niestety,
trudno dzi± w±ród badaczy o zgod¦, jak nale»y rozumie¢ modularne uj¦cie umysªu: zarówno je±li
chodzi o architektur¦ umysªu, jak i samo okre±lenie moduªu mentalnego. Rozpatruj¡c mo»liwe
stanowiska odno±nie modularno±ci, mo»na zauwa»y¢, i» w najsªabszym sensie moduª rozumiany
jest jako daj¡cy si¦ wydzieli¢ funkcjonalny komponent. Badaj¡c zatem funkcjonowanie dowolnej
zdolno±ci mentalnej, realizowanej w postaci moduªu mentalnego, nale»y ulokowa¢ j¡ w ramach
umysªu a zatem wskaza¢ powi¡zania z innymi zdolno±ciami poznawczymi i pokaza¢ w jaki sposób wszystkie tworz¡ to, co nazywamy umysªem. Charakterystyka takiej architektury umysªu
1
to jedynie pierwszy krok. Drugim b¦dzie charakterystyka moduªu niejako od wewn¡trz - mechanizmów, jakie umo»liwiaj¡ przetwarzania dobiegaj¡cych do moduªu danych, rodzaju danych
(wej±ciowych) do jakich dost¦p ma moduª oraz struktur stanowi¡cych wyj±cie moduªu.
Innymi sªowy nie mo»na jak si¦ wydaje bada¢ umiej¦tno±ci j¦zykowych, postrzegania
ksztaªtów czy sªyszenia d¹wi¦ków wydawanych przez innych jako wypowiedzi j¦zyka naturalnego
w oderwaniu od pozostaªych, postulowanych w teorii umysªu, umiej¦tno±ci. Wyja±nienie danej
zdolno±ci wymaga nie tylko wskazania mechanizmów ni¡ rz¡dz¡cych, procesów za ni¡ odpowiedzialnych, ale równie» wskazania powi¡zania z innymi zdolno±ciami poznawczymi.
1.1
1
Idea modularno±ci
Jak stwierdza Pylyshyn zasada modularno±ci jest dobrze ugruntowana i zyskuje wsparcie ze
strony ró»nych dziedzin:
neurobiologii, lingwistyki, psychologii poznawczej itp., wci¡» jednak
dyskusje tocz¡ si¦ w kwestii ilo±ci, rodzajów i umiejscowienia moduªów oraz stopnia ich (informacyjnego) zamkni¦cia.
W naukach o poznaniu terminem teza o modularno±ci przyj¦ªo
si¦ nazywa¢ kilka caªkowicie odmiennych od siebie twierdze«. Punktem wyj±cia rozwa»a« nad
modularno±ci¡ mo»e by¢ okre±lenie Pinkera [Pinker 1997, s. 21], charakteryzuj¡cego struktur¦
umysªu nast¦puj¡co:
Umysª jest systemem narz¡dów obliczeniowych, b¦d¡cych wytworem naturalnej
selekcji, maj¡cych rozwi¡zywa¢ problemy takiego rodzaju, z jakimi nasi przodkowie
musieli sobie radzi¢ [...] Podsumowanie to mo»na rozªo»y¢ na kilka twierdze«. Umysª
jest tym, co robi mózg; w szczególno±ci mózg przetwarza informacje, my±lenie za± jest
rodzajem obliczania. Umysª jest zorganizowany w moduªy, lub narz¡dy mentalne, z
których ka»dy ma wyspecjalizowan¡ architektur¦, pozwalaj¡c¡ mu doskonale sobie
radzi¢ w jednej dziedzinie interakcji ze ±wiatem.
Idea modularno±ci wynika z przekonania, »e mózg/umysª jest systemem okre±lonych specjalistów, a nie uniwersaln¡ jednostk¡ poznaj¡c¡. Kwesti¡ sporn¡ jest jednak»e okre±lenie
czym jest
moduª, ilo±¢ moduªów skªadaj¡cych si¦ na umysª poznaj¡cy oraz ich wzajemne zale»no±ci (b¡d¹
ich brak). W uj¦ciu (do±¢ pobie»nym) Pinkera, moduª jest jednostk¡ organizacyjn¡ umysªu, maj¡c¡ charakterystyczn¡ budow¦ (architektur¦) oraz wyspecjalizowan¡ w wykonywaniu okre±lonej
1
Modularne uj¦cie umysªu nie byªo jednak jedynym sposobem wyja±nienia wspóªzale»no±ci zdolno±ci mental-
nych. W uj¦ciu Newella i Simona byªy one traktowane jako przejawy dziaªania jednego, uniwersalnego mechanizmu. Przykªadem implementacji takiego podej±cia byª GPS [General
2
Problem Solver ] [Newell, Simon 1972].
czynno±ci umysªowej. Na umysª skªada si¦ pewna ilo±¢ wyspecjalizowanych podsystemów - moduªów wspóªdziaªaj¡cych ze sob¡, czego efektem jest zrozumienie otaczaj¡cego nas ±wiata oraz
mo»liwo±¢ kierowania naszymi dziaªaniami w tym ±wiecie. Jak wykazuj¡ badania
2 , nawet tak
wydawaªoby si¦ jednolity system, jakim jest widzenie, podzielony jest na liczne podsystemy
odpowiadaj¡ce za rozpoznanie ruchu, gª¦bi, rozpoznawanie twarzy i inne.
Ka»dy z moduªów umysªu, maj¡c do czynienia ze ±ci±le okre±lonym aspektem poznania, maj¡c te» do wykonania dokªadnie okre±lone zadanie oraz odbieraj¡c konkretny typ danych, posªuguje si¦ charakterystycznym dla siebie kodem, j¦zykiem umysªu. Charakterystyka architektury
umysªu, polega¢ ma zatem na stworzeniu mapy umysªu ustaleniu jakie moduªy konstytuuj¡
umysª i w jaki sposób s¡ one ze sob¡ powi¡zane.
1.2
1.2.1
Modularno±¢ w sensie Fodora
Systemy wej±ciowe jako moduªy
Jedn¡ z odpowiedzi na pytanie postawione w tytule (cytowanej ju» powy»ej) ksi¡»ki przez Pinkera
jak dziaªa umysª jest Fodora koncepcja moduªów umysªu. W pracy
a pó¹niej w
The Mind doesn't Work That Way
The Modularity of Mind,
postuluje on istnienie w ramach umysªu ludz-
kiego mechanizmów (systemów) psychologicznych speªniaj¡cych pewne warunki, które okre±la
mianem moduªów. Na wst¦pie trzeba zaznaczy¢, i»
nalnie wyró»nionym mechanizmem poznawczym.
moduªu
nie mo»na uto»samia¢ z
funkcjo-
Chocia» Fodor przyjmuje tez¦ i» poznanie jest
wspóªdziaªaniem funkcjonalnie wyró»nionych mechanizmów,
teza o modularno±ci
dotyczy czego±
innego. Mianowicie,
Moduª
sans phrase
to pewien informacyjnie domkni¦ty mechanizm poznawczy, co
do którego zakªadamy i» jest wrodzony [Fodor 2000, s. 58].
Fodor wprowadza trychotomiczny podziaª procesów psychologicznych na:
przetworniki senso-
ryczne [sensory transducers ], systemy wej±ciowe [input systems ] i systemy centralne.
Informacje
dobiegaj¡ce ze ±rodowiska zewn¦trznego w stosunku do podmiotu przechodz¡ przez przetworniki
sensoryczne, przeksztaªcaj¡ce te dane na posta¢ umo»liwiaj¡c¡ przetwarzanie ich przez systemy
wej±ciowe.
Przetworniki sensoryczne zachowuj¡ zawarto±¢ informacyjn¡ danych wej±ciowych,
zmieniaj¡c jedynie ich format.
Systemy wej±ciowe obejmuj¡ce poznawcze systemy percepcji
i j¦zyka maj¡ za zadanie przekaza¢ informacje otrzymane od przetworników systemom cen-
2
Wi¦cej na ten temat zob. np.: [Lindsay, Norman 1984, zwªaszcza rozdziaªy 4 i 5] oraz [Nakayama 2001].
3
tralnym.
W odró»nieniu od przetworników, systemy wej±ciowe nie przekªadaj¡ formatu infor-
macji otrzymanych od przetworników na format dost¦pny systemom centralnym. Innymi sªowy,
systemy wej±ciowe nie zachowuj¡ zawarto±ci informacyjnej.
Dziaªanie ich Fodor przyrównuje
do inferencji, gdzie przesªankami s¡ reprezentacje otrzymane od przetworników, za± wnioski
dotycz¡ charakteru i wªasno±ci (domniemanych) przedmiotów pobudzaj¡cych zmysªy. Ostatni
element, systemy centralne, ze wzgl¦du na swoje wªasno±ci o których mowa ni»ej, nie maj¡ charakteru moduªów.
of belief ].
Typow¡ funkcj¡ systemów centralnych jest
ustalenie przekonania [xation
Systemy centralne odbieraj¡ wyniki dziaªania systemów wej±ciowych, porównuj¡c je
ze zgromadzon¡ w pami¦ci wiedz¡. Wiedza ta ma ogranicza¢ obliczenia najlepszych hipotez
dotycz¡cych stanu ±wiata zewn¦trznego w stosunku do podmiotu (umysªu).
Przedmiotem szczególnego zainteresowania Fodora s¡ systemy wej±ciowe. Tworz¡ one podzbiór procesów mentalnych, posiadaj¡cych specyczne cechy charakterystyczne i w znacz¡cy
sposób ró»ni¡cych si¦ od pozostaªych procesów poznawczych, zwªaszcza procesów wy»szego poziomu.
•
Systemy wej±ciowe dziaªaj¡ w sposób przypominaj¡cy odruchy: s¡ one szybkie i obligatoryjne w dziaªaniu. Oznacza to, i»:
nic nie mo»emy poradzi¢ na to, »e np.
widzimy przedmioty w przestrzeni trójwy-
miarowej, sªyszymy mow¦ ludzk¡ jako mow¦, nie potramy te» nic poradzi¢ na odczucia zwi¡zane z dotykiem przedmiotów o rozmaitej fakturze. Dobiegaj¡ce do podmiotu bod¹ce odbierane przez narz¡dy zmysªów podlegaj¡ procesom obliczeniowym,
na które nie mamy wpªywu, za± ich efekt dziaªania przekazywany jest dalszym, ±ci±le okre±lonym systemom mentalnym (niekoniecznie modularnym).
zdezaktywowa¢ odpowiedni przetwornik (np.
Mo»na jedynie
zamkn¡¢ oczy) lub odwróci¢ wªasn¡
uwag¦ od okre±lonych napªywaj¡cych danych, koncentruj¡c si¦ na czym± innym. W
tym przypadku, jednak odpowiednie moduªy nadal dziaªaj¡, jedynie pewne procesy
centralne trac¡ dost¦p do wyników dziaªania tych moduªów;
dziaªanie systemów wej±ciowych nale»y do najszybszych procesów psychologicznych
zachodz¡cych w umy±le. Pomimo problemów z ocenianiem pr¦dko±ci (zwi¡zanych z
trudno±ciami z rozgraniczeniem poszczególnych procesów mentalnych) istniej¡ badania szacuj¡ce pr¦dko±¢ dziaªania systemów wej±ciowych.
•
Systemy centralne maj¡ bardzo ograniczony dost¦p do reprezentacji mentalnych (struk-
4
tur poznawczych), jakie obliczaj¡ systemy wej±ciowe. Na dziaªanie systemów wej±ciowych
skªada si¦ bowiem funkcjonowanie pewnej liczby
funkcjonowanie systemu j¦zykowego, np.
poziomów po±rednich [interlevels ].
Na
skªada si¦ dekodowanie akustyczne, fonetyka,
leksykon i syntaktyka. Fodor twierdzi, i» podmiot nie ma równego dost¦pu do tych wszystkich etapów. Podsystemy najbli»sze wej±ciu s¡ caªkowicie niedost¦pne dla ±wiadomo±ci. W
zasadzie dla systemów centralnych dost¦pne powinny by¢ jedynie wyniki dziaªania systemów wej±ciowych. W zasadzie, bowiem Fodor w kilku miejscach ªagodzi swoje stanowisko
mówi¡c o
•
relatywnej niedost¦pno±ci.
Systemy wej±ciowe s¡ w swoich dziaªaniach mocno ograniczone: ich dziaªanie ograniczone
jest do okre±lonej dziedziny interakcji ze ±wiatem. Twierdzenie powy»sze mo»na rozbi¢ na
dwa elementy: system wej±ciowy ma dost¦p jedynie do okre±lonego rodzaju informacji i z
drugiej strony ograniczenie dotyczy równie» rodzajów hipotez, jakie systemy wej±ciowe
formuªuj¡ w oparciu o dost¦pne dane wej±ciowe. Ka»dy system wej±ciowy dziaªa zatem w
sposób przypominaj¡cy wyspecjalizowany komputer, wyposa»ony w charakterystyczn¡ dla
swoich celów baz¦ danych.
W konsekwencji mo»e on przetwarza¢ jedynie ±ci±le okre±lo-
nego rodzaju typy danych, ignoruj¡c pozostaªe dane dobiegaj¡ce do systemu. Dzi¦ki temu
przetwarzanie jest szybkie i automatyczne.
•
Systemy wej±ciowe s¡ ponadto informacyjnie zamkni¦te [
informationally encapsulated ],
co oznacza, i» na dziaªanie danego moduªu i jego wynik nie maj¡ wpªywu »adne inne
procesy poznawcze. W szczególno±ci dotyczy to procesów centralnych, jak np. wnioskowanie czy rozumienie kontekstowe. Nie maj¡ na nie równie» wpªywu »adne inne informacje:
pochodz¡ce z wiedzy tªa czy od innych moduªów.
Przykªadem mo»e tu by¢ zªudzenie
Mullera-Lyera. Podmiot, wiedz¡c »e dwie linie, na które patrzy s¡ równej dªugo±ci, widzi
linie ró»nej dªugo±ci.
Innymi sªowy wiedza, czy te» systemy centralne nie maj¡ wpªywu
na funkcjonowanie systemów wej±ciowych, w tym przypadku nie maj¡ wpªywu na automatyczne, obligatoryjne obliczenia systemu perceptualnego, zgodnie z którymi linie maj¡
ró»ne dªugo±ci.
•
Ostatecznie, systemy wej±ciowe s¡ wrodzone i ka»dy z nich jest powi¡zany z okre±lon¡
struktur¡ neuronow¡.
Systemy speªniaj¡ce wszystkie lub wi¦kszo±¢ wy»ej opisanych warunków Fodor okre±la mianem
moduªów, wi¦c systemy wej±ciowe s¡ moduªami. Nie wiadomo natomiast, czy istniej¡ inne od
5
systemów wej±ciowych moduªy. Z pewno±ci¡ wedªug Fodora nie s¡ nimi systemy centralne. A
zatem moduªy tworz¡ jedynie
cz¦±¢ umysªu.
Innymi sªowy modularno±¢ charakteryzuje jedynie
pewn¡ podgrup¦ procesów psychologicznych.
teza
Fodor kilkakrotnie podkre±la, i» obca jest mu
o powszechnej modularno±ci [massive modularity ] stwierdzaj¡ca, i» umysª poznaj¡cy jest w
znacznej cz¦±ci modularny, czyli i» dla ka»dego problemu, z jakim umysª ma do czynienia istnieje
mniej lub bardziej informacyjnie zamkni¦ty przetwornik (procesor).
1.2.2
Co moduªem nie jest, czyli systemy centralne
Pomimo niewielkiej wiedzy jak stwierdza Fodor jak¡ posiadamy o dziaªaniu systemów centralnych, mo»na jednak pokusi¢ si¦ o przynajmniej cz¦±ciow¡ ich charakterystyk¦. Odpowiadaj¡ one
za szereg rozmaitych funkcji poznawczych, jak planowanie, wnioskowanie, rozwi¡zywanie problemów, selektywn¡ uwag¦.
Integruj¡ informacje otrzymane od (kilku) systemów wej±ciowych
(moduªów) i informacje przywoªane z pami¦ci dªugotrwaªej. Systemy centralne - w odró»nieniu
od wej±ciowych s¡ stosunkowo powolne w dziaªaniu. Stwierdzenie to wydaje si¦ oczywiste, je±li
we¹miemy pod uwag¦ np.
dziedziny, tzn.
proces rozwi¡zywania problemu.
Nie s¡ one charakterystyczne dla
s¡ izotropiczne potencjalnie mog¡ wykorzystywa¢ dowolny rodzaj informacji
mentalnej. Procesy centralne maj¡ równie» charakter Quine'owski, tzn. skutkiem ich dziaªania
mo»e by¢ modykacja dowolnej informacji mentalnej.
Nie istnieje jednak nawet zdaniem Fodora praktycznie »adne bezpo±rednie ±wiadectwo za
lub przeciw modularno±ci systemów centralnych. [Fodor 1983, s. 104] Jedyny sposób argumentacji to podpieranie si¦ analogi¡. Powy»sze wªasno±ci systemów centralnych Fodor formuªuje bior¡c
ustalenie przekonania
za podstawowy proces centralny i rozpatruj¡c go przez analogi¦ do pro-
cesów konrmacji w naukach przyrodniczych. Ró»nice mi¦dzy dwoma podstawowymi grupami
procesów psychologicznych mo»na zatem zestawi¢:
Systemy wej±ciowe (modularne)
1.3
Systemy centralne (niemodularne)
szybkie
powolne
obligatoryjne
zale»ne od woli
sterowane danymi wej±ciowymi
dziaªanie nieukierunkowane
charakterystyczne dla danej dziedziny
niezale»ne od dziedziny
informacyjnie zamkni¦te
niezamkni¦te informacyjnie
J¦zyki umysªu
Jednym z celów modularnej teorii umysªu jest wskazanie ilo±ci moduªów odpowiedzialnych za
procesy poznawcze w umy±le. Pytanie o ilo±¢ wi¡»e si¦ oczywi±cie równie» z pytaniem o zasi¦g
6
dziaªania poszczególnych moduªów. Fodor byªby skªonny przyj¡¢ mniejsz¡ ilo±¢ moduªów, z których ka»dy odpowiada za szerszy zakres procesów mentalnych. Pierwsza próba odpowiedzi na
takie pytanie, opieraj¡ca si¦ na rodzaju informacji dobiegaj¡cej do podmiotu poznaj¡cego wskazywaªaby na moduªy odbieraj¡ce informacje akustyczne, wizualne, dotykowe, w¦chowe, smakowe
oraz pochodz¡ce z wn¦trza organizmu.
Moduªy w uj¦ciu Fodora s¡ jednostkami bardziej
wyspecjalizowanymi. Ka»dy z nich odbiera jedynie pewien aspekt danych otrzymanych z przetworników sensorycznych na co jednoznacznie wskazuj¡ badania neurobiologiczne i pochodz¡ce
z psychologii poznawczej. Wystarczy wspomnie¢ o danych d¹wi¦kowych dobiegaj¡cych do podmiotu: inny ich aspekt odbiera moduª odpowiedzialny za poznanie muzyczne, inne moduª j¦zykowy. Aspekt odbieranych przez moduª danych jest ±ci±le zwi¡zany z procesami operuj¡cymi na
tych danych. Innych danych b¦dzie potrzebowaª moduª odpowiadaj¡cy za rozpoznawanie twarzy,
innych moduª odpowiadaj¡cy za postrzeganie kolorów, chocia» oba korzystaj¡ z jednego wej±cia
sensorycznego. Fodor nie przedstawiª listy moduªów mentalnych, wahaj¡c si¦ mi¦dzy przyj¦ciem moduªów o szerszym zasi¦gu (moduª j¦zykowy) a moduªami odpowiadaj¡cymi za bardzo
w¡skie i specjalistyczne procesy poznawcze (wspomniane rozpoznawanie twarzy).
Opieraj¡c si¦ na koncepcji Fodora, Ray Jackendo przedstawiª map¦ umysªu.
pozycja opiera si¦ zarówno na wªasnych badaniach (m.in.
Jego pro-
w zakresie lingwistyki i poznania
muzycznego), jak i na osi¡gni¦ciach innych kognitywistów, w tym koncepcji systemu wizualnego
D. Marra.
Jackendo wychodzi od koncepcji umysªu jako systemu przeprowadzaj¡cego obli-
czenia na formalnych reprezentacjach formalnych strukturach poznawczych. Obliczenia te s¡
dzieªem licznych komputacyjnych systemów, z których ka»dy jest wyspecjalizowany w przetwarzaniu okre±lonej postaci informacji
3 czy translacji informacji z jednej postaci na inn¡. Omawiane
formy informacji charakteryzuj¡ nast¦puj¡ce warunki [Jackendo 1993, s. 3]:
•
informacja dobiegaj¡ca do podmiotu (systemu poznawczego) mo»e przyjmowa¢ wiele form
•
informacja przesyªana z umysªu ma posta¢ wzorców pobudze« mi¦±ni
•
»adna z tych postaci zarówno wej±ciowych, jak i wyj±ciowych nie wystarcza do wyja±nienia w jaki sposób podmiot pojmuje ±wiat w kategoriach przedmiotów, procesów, naszych
dziaªa« w ±wiecie itd; te aspekty rozumienia ±wiata zakodowane s¡ w postaci niezale»nej
od modalno±ci zmysªowych, okre±lanej przez Jackendoa mianem
3
formatu centralnego
Posta¢ (forma) informacji rozumiana jest tu jako zorganizowana przestrze« kombinatoryczna rozró»nie«, do
jakich jest zdolny mózg. Por. [Jackendo 2002, s. 25]
7
•
system poznawczy musi mie¢ ±rodki translacji informacji z postaci wej±ciowych na formaty
centralne, oraz musi by¢ w stanie przeksztaªca¢ formaty centralne na postaci wyj±ciowe.
Ka»da z omawianych postaci informacji, charakteryzuj¡ca si¦ wªasnymi elementarnymi rozró»nieniami i zasadami kombinacji, okre±lana jest mianem
1.4
1.4.1
j¦zyka umysªu.4
Modularno±¢ wyznaczona struktur¡
Okre±lenie moduªu (Jackendo)
Pewne ograniczenia i luki w koncepcji Fodora oraz wi¦kszy jak si¦ wydaje zasób informacji dotycz¡cych dziaªania umysªu w takich dziedzinach, jak procesy zwi¡zane z umiej¦tno±ciami
j¦zykowymi czy z poznaniem muzycznym skªoniªy Raya Jackendoa do zaproponowania alternatywnej koncepcji modularno±ci, któr¡ twórca jej okre±la mianem
modularno±¢ ograniczona
struktur¡ [structure-constrained modularity ].
Jackendo wychodzi od podstawowego zaªo»enia modularnej koncepcji umysªu stwierdzaj¡cego i» umysª nie jest ogromn¡ sieci¡ wi¡»¡c¡ wszystko ze wszystkim w ramach zdolno±ci
(umiej¦tno±ci) umysªowych do tego stopnia, »e np. kolor zaªo»onej rano koszuli wpªywa na zdolno±ci przetwarzania struktur gramatycznych. Umysª ma okre±lon¡ architektur¦, której elementy
moduªy powi¡zane s¡ ze sob¡ w ±ci±le okre±lonym porz¡dku.
Powi¡zania mi¦dzy modu-
ªami determinuj¡ przepªyw informacji w umy±le, przy czym zarówno sama modularno±¢, jak i
architektura powi¡za« stosuj¡ si¦ równie» do mechanizmów odpowiadaj¡cych systemom centralnym Fodora.
Innymi sªowy, Jackendo byªby bliski odrzucanej przez Fodora tezy o masowej
.
modularno±ci
Jackendo odcina si¦ od stwierdzenia (które chyba nazbyt ±miaªo przypisuje Fodorowi), i»
moduªy odpowiadaj¡ za caªe umiej¦tno±ci (wizja sªuch, j¦zyk itp.).
Moduªy w uj¦ciu Jacken-
doa dziaªaj¡ na mniejsz¡ skal¦. Z jednego wej±cia sensorycznego korzysta¢ mo»e kilka moduªów,
odbieraj¡c ±ci±le okre±lony aspekt danych wej±ciowych, podczas gdy pozostaªe pozostaj¡ niewidoczne dla danego moduªu. Poni»szy schemat prezentuje omawian¡ sytuacj¦:
4
Por. [Chlewi«ski 1999, s. 22 nn.]
8
Rysunek 1: Jak moduªy mentalne wspóªdziaªaj¡ z przetwornikami sensorycznymi.
Z jednego
wej±cia sensorycznego mo»e korzysta¢ kilka moduªów. Rys. za [Jackendo 2000a, s. 66]
Nie istnieje, na przykªad, moduª j¦zykowy, istnieje natomiast pewna liczba moduªów, które
razem skªadaj¡ si¦ na umiej¦tno±ci j¦zykowe. Moduªy te ª¡cz¡ si¦ w ªa«cuchy przepªywu informacji, które mog¡ odpowiada¢ moduªom Fodora. Nie istniej¡ jednak sposoby okre±lenia granic
(zasi¦gu dziaªania) moduªu: s¡ one wewn¦trznie zró»nicowane ze wzgl¦du na formaty struktur
5
poznawczych, jakie przetwarzaj¡ .
Ze wzgl¦du na procesy, jakie charakteryzuj¡ dany moduª mo»na je podzieli¢ na trzy kategorie:
1.
moduªy integracyjne
charakteryzuj¡ procesy, które maj¡c dane fragmentaryczne struktury
w charakterystycznym dla moduªu formacie próbuj¡ stworzy¢ w peªni okre±lon¡ struktur¦ w
tym formacie. Przykªadem mo»e by¢ parser konstruuj¡cy drzewo rozkªadu gramatycznego
w oparciu o ci¡g kategorii leksykalnych
2.
moduªy po±rednicz¡ce [interface modules ] maj¡ za zadanie przetwarza¢ struktury poznawcze
z jednego formatu na inny, np. drzewo rozkªadu syntaktycznego na pewn¡ posta¢ reprezentacji wiedzy czyli struktur¦ syntaktyczn¡ okre±lonego typu na struktur¦ semantyczn¡
3.
moduªy inferencyjne
maj¡c dane peªne lub cz¦±ciowe struktury w danym formacie konstru-
uj¡ nowe struktury w tym formacie (na przykªad procesy mentalnej rotacji) lub porównuj¡
je z innymi strukturami w tym formacie (sprawdzanie, czy sªowa si¦ rymuj¡)
Niech ilustracj¡ wspóªdziaªania powy»szych rodzajów moduªów b¦dzie przedstawiona w [Jackendo 2002]
architektura umiej¦tno±ci j¦zykowych:
5
Podobny pogl¡d na modularno±¢ wyra»aj¡:
[Arbib 1987], Bever (lingwistyka.
Arbib (z perspektywy informatyki i nauk biologicznych)
kognitywna neuronauka) [Townsend, Bever 1982], Levelt (psycholingwistyka)
[Levelt 2000], Coltheart (kognitywna neuropsychologia i neuropsychiatria)[Coltheart 1999].
9
Rysunek 2: Modularna architektura zdolno±ci j¦zykowych: jak moduªy mentalne wspóªpracuj¡
ze sob¡. Rys. za [Jackendo 2002, s. 199]
1.4.2
O ªa«cuchach moduªów sªów kilka
Sam sposób rozumienia moduªu Jackendoa i Fodora jest odmienny; jak si¦ wydaje Jackendo
rezygnuje z dwóch kluczowych warunków: zamkni¦cia informacyjnego i specycznej dziedziny.
Jak ju» wspominaªem, moduªy w tych dwu uj¦ciach ró»ni¡ si¦ równie» zasi¦giem dziaªania. Jednocze±nie Jackendo podkre±la, i» jego uj¦cie modularno±ci jest jedynie rozwini¦ciem koncepcji
Fodora.
By¢ mo»e ró»nice b¦d¡ mniejsze, gdy we¹mie si¦ pod uwag¦ nie pojedyncze moduªy
Jackendoa, ale struktury jakie tworz¡: ªa«cuchy, gdzie moduªy integracyjne i inferencyjne komunikuj¡ si¦ ze sob¡ dzi¦ki moduªom po±rednicz¡cym. Przykªadem mo»e by¢ (w pewnej mierze)
przedstawiona powy»ej struktura umiej¦tno±ci j¦zykowych, b¦d¡ca takim ªa«cuchem i odpowiadaj¡ca temu, co Fodor nazwaªby moduªem j¦zykowym.
6
Kluczowym poj¦ciem dla ªa«cuchów moduªów jest moduª po±rednicz¡cy, okre±lany powy»ej
jako mechanizm maj¡cy dost¦p do charakterystycznej dla siebie struktury poznawczej i wytwarzaj¡cy (inn¡) struktur¦ poznawcz¡.
Przykªadem moduªów po±rednicz¡cych, dziaªaj¡cych w
oparciu o te same dane wej±ciowe (wej±cie sªuchowe) mog¡ by¢ moduªy dostarczaj¡ce struktur
poznawczych fonologii i standardowemu moduªowi sªuchowemu (przetwarzaj¡cemu np. d¹wi¦k
przeje»d»aj¡cego samochodu). Oba moduªy po±rednicz¡ce maj¡ dost¦p do tych samych danych,
analizuj¡ je jednak odmiennie.
Niezb¦dny jest równie» moduª po±rednicz¡cy mi¦dzy danymi wzrokowymi a moduªem fono-
6
Ró»nic¡ jest jedynie miejsce semantyki (struktur poj¦ciowych):
struktur syntaktycznych.
10
moduª Fodora ko«czyªby prac¦ na etapie
logicznym.
Odbiera on informacje z wej±cia wizualnego: dotycz¡ce segmentacji, prozodyczne
(znaki przestankowe), nic nie mówi jednak np. o akcencie (z wyj¡tkiem sytuacji w których jest
on wyra¹nie zaznaczony, np.
logicznemu.
apostrofem czy kursyw¡), po czym dostarcza je moduªowi fono-
Nie s¡ to informacje kompletne, pokrywaj¡ si¦ jednak cz¦±ciowo z informacjami,
jakie mógªby dostarczy¢ moduª po±rednicz¡cy mi¦dzy wej±ciem sªuchowym a fonologi¡. Moduª
ten nie dostarcza wszystkich dost¦pnych mu informacji z wej±cia wizualnego, wystarczy wspomnie¢ o kolorze liter, czy tªa na którym zostaªy napisane. Zatem moduª po±rednicz¡cy, okre±lany
mianem charakterystyczny dla dwóch dziedzin [
bi-domain specic ],
mo»e by¢ bardziej specy-
czny, ni» moduªy integracyjne dostarczaj¡ce mu danych wej±ciowych i korzystaj¡ce ze struktur
na wyj±ciu moduªu po±rednicz¡cego. Bycie charakterystycznym dla dwóch dziedzin jest bowiem
ograniczone do tych aspektów struktur poznawczych wej±ciowych i wyj±ciowych, które mog¡ by¢
bezpo±rednio skorelowane (przerwa mi¦dzy wyrazami z odpowiedni¡ intonacj¡), ignoruj¡c pozostaªe.
Jackendo pisze tu o cz¦±ciowej homologii pomi¦dzy strukturami na wej±ciu moduªu
po±rednicz¡cego a strukturami na wyj±ciu tego». [Jackendo 2002, s. 226]
Jak zauwa»a Carruthers [Carruthers 2006, s. 7-8] utrzymanie hipotezy modularno±ci w zgodzie z wynikami bada« nauk szczegóªowych wymaga (przynajmniej) pewnej re-interpretacji warunków nakªadanych na moduªy przez Fodora. Takiej re-interpretacji dostarcza omówiona wy»ej
koncepcja ªa«cuchów moduªów.
Je±li przyjrzymy si¦ obrazowi architektury umysªu zarysowa-
nej przez Jackendoa, zilustrowanej na rys.2 na przykªadzie zdolno±ci j¦zykowych, zauwa»ymy,
i» moduªy tworz¡ ªa«cuchy, w których moduªy po±rednicz¡ce wi¡»¡ ze sob¡ moduªy inferencyjne i/lub integracyjne. Zarówno moduªy po±rednicz¡ce, jak i ªa«cuchy moduªów s¡ szybkie i
obligatoryjne w swoim dziaªaniu. Je±li zatem dziaªanie ka»dego z pojedynczych moduªów jest
obligatoryjne i szybkie, wówczas nie ma miejsca na dowolno±¢ w caªym ªa«cuchu; niemal»e tak
samo szybki powinien by¢ równie» przepªyw informacji w obr¦bie ªa«cucha.
Nieco wi¦cej problemów sprawia zamkni¦cie informacyjne:
zamkni¦ty moduª staje si¦ w
jakim± sensie monad¡ odizolowan¡ od reszty umysªu. Gdyby moduªy byªy rzeczywi±cie wzajemnie odizolowane, efekty ich funkcjonowania nie mogªyby sªu»y¢ »adnym ogólniejszym celom.
Przeciw takiemu uj¦ciu przemawiaj¡ badania empiryczne z zakresu nauk o poznaniu: zarówno
neurobiologiczne, jak i psychologiczne. Fodorowski warunek informacyjnego zamkni¦cia mo»na
uratowa¢ przeformuªowuj¡c go nieco:
moduª jest informacyjnie zamkni¦ty, tzn. ma jedynie do-
st¦p do tych struktur poznawczych, do przetwarzania których zostaª przeznaczony.
Informacyjne
zamkni¦cie gwarantowa¢ mogªyby tu same procesy funkcjonuj¡ce w ramach moduªu, procesy za-
11
projektowane do przetwarzania okre±lonych form informacji, ignoruj¡cych wszystkie pozostaªe.
Na dziaªanie moduªu miaªyby wówczas wpªyw jedynie ±ci±le okre±lone informacje struktury
poznawcze. Nie jest to jednak do ko«ca sens, jaki miaª na my±li Fodor. Pytanie o to, czy moduª
ma by¢ informacyjnie zamkni¦ty powinno w koncepcji Jackendoa zast¡pi¢ raczej pytanie o
stopie« zamkni¦cia takiego moduªu. Innymi sªowy mówi¡c mo»na pyta¢ w jakim stopniu dziaªanie danego moduªu mo»e mie¢ (ma) wpªyw na dziaªanie innego?
W prezentowanym uj¦ciu
interakcje mi¦dzy poszczególnymi moduªami wyznaczaj¡ te» moduªy - po±rednicz¡ce. Nie mamy
tu do czynienia zatem z sieci¡ powi¡za« wszystko ze wszystkim, ale z ±ci±le wyznaczonymi powi¡zaniami. Rozwi¡zanie takie ªata luk¦ w koncepcji Fodora, bowiem w badaniach empirycznych
wykazuje si¦ istnienie powi¡za« mi¦dzy wydawaªoby si¦ oddzielnymi moduªami. Przykªadem
mo»e by¢ tzw.
efekt McGurka
(por. poni»ej).
Zauwa»y¢ nale»y, i» badania w ramach neurobiologii i neuropsychologii przecz¡ silnemu powi¡zaniu mentalnych moduªów/odpowiadaj¡cych im umiej¦tno±ci poznawczych z konkretnymi,
wyra¹nie okre±lonymi rejonami mózgu. O ile wspóªczesna neurobiologia potwierdza specjalizacj¦
poszczególnych cz¦±ci mózgu, o tyle odrzuca si¦ zaªo»enie o wzajemnej niezale»no±ci tych cz¦±ci i
przyporz¡dkowaniu ich konkretnym umiej¦tno±ciom (zdolno±ciom) poznawczym. Okre±lone obszary mózgu speªniaj¡ swoje funkcje, ale jedynie jako cz¦±ci wi¦kszego systemu (jakim jest caªy
mózg) i w powi¡zaniu z innymi obszarami. By¢ mo»e wªa±nie mózg to odpowiedni model dla
bada« nad umysªem: umysª nale»y traktowa¢ jako system moduªów, których nie da si¦ odizolowa¢ od siebie nawzajem, ale które peªni¡ swoje funkcje jako elementy szerszego systemu dzi¦ki
powi¡zaniom z innymi moduªami, otrzymywanym informacjom z innych moduªów i charakterystycznym dla siebie procesom przetwarzaj¡cym te informacje. Z pewno±ci¡ temu uj¦ciu byªaby
bli»sza koncepcja Jackendoa:
Istota modularno±ci nie opiera si¦ na dziaªaj¡cych na du»¡ skal¦ zdolno±ciach, jak
percepcja j¦zykowa, ale na mniejszych, indywidualnych integracyjnych, inferencyjnych i po±rednicz¡cych przetworników. Nie istniej¡ zewn¦trzne granice wyznaczaj¡ce
moduªy. S¡ one raczej wewn¦trznie zró»nicowane ze wzgl¦du na format struktur poznawczych, do jakich maj¡ dost¦p i jakie wytwarzaj¡. [Jackendo 1993, s. 219-220]
Wspominaªem ju» o w¡tpliwo±ciach Fodora dotycz¡cych zakresu dziaªania poszczególnych moduªów, a zatem o w¡tpliwo±ciach zwi¡zanych z indywiduacj¡ aktywno±ci mentalnych.
w¡tpliwo±ciami Fodor tªumaczy m.in.
Tymi
fakt wpªywu moduªu wzrokowego na moduª j¦zykowy
(czytanie). Próbuj¡c rozwi¡za¢ ten problem wprowadzaj¡c m.in. moduªy po±rednicz¡ce, Jacken-
12
do zauwa»a, i» pojawia si¦ kolejne niebezpiecze«stwo: nadmiernego rozmno»enia po±redników.
Na przeciwlegªym biegunie do Fodora stoi tu Pinker, mówi¡cy, i» powi¡zania mi¦dzy moduªami
s¡ tak liczne, i» nie tylko nie jest mo»liwe wykrycie i wyliczenie ich wszystkich, ale jest to równie»
bezcelowe. Wedªug niego, moduªy nie s¡ izolowanymi od siebie monadami, ani nie komunikuj¡
si¦ ze sob¡ w¡skimi kanaªami, ale informacje mi¦dzy nimi przepªywaj¡ szerokim strumieniem,
praktycznie we wszystkich kierunkach.
1.5
Modularno±¢ j¦zyka
Szczególnie istotn¡ cz¦±¢ architektury umysªu stanowi¡ procesy zwi¡zane z pojmowaniem i posªugiwaniem si¦ j¦zykiem.
S¡ one istotne z historycznego punktu widzenia:
j¦zyk byª chyba
najwcze±niej badan¡ umiej¦tno±ci¡, jest równie» umiej¦tno±ci¡ najlepiej zbadan¡. Obecnie dost¦pne s¡ badania z zakresu lingwistyki (zarówno psycholingwistyki jak i lingwistyki obliczenio-
7
wej), do rozwoju bada« nad j¦zykiem przyczyniªa si¦ te» neuronauka . Dzi¦ki stosunkowo ªatwej
dost¦pno±ci przedmiotu bada« j¦zyk uznawano za bram¦ do umysªu.
Czy zatem j¦zyk stanowi oddzielny moduª mentalny, zestaw moduªów, czy umiej¦tno±ci j¦zykowe nie daj¡ si¦ wpasowa¢ w scharakteryzowane wy»ej uj¦cia modularno±ci? Niew¡tpliwie istniej¡ ±wiadectwa za odmienno±ci¡ umiej¦tno±ci j¦zykowych od innych umiej¦tno±ci poznawczych.
Cz¦sto przytacza si¦ tutaj upo±ledzenie o podªo»u genetycznym zwane syndromem Williamsa.
Osoby dotkni¦te tym schorzeniem wykazuj¡ nadzwyczajnie rozwini¦te umiej¦tno±ci j¦zykowe
przy jednoczesnym upo±ledzeniu zdolno±ci rozwi¡zywania prostych zada« czy nawet nieumiej¦tno±ci liczenia.
Wnioski o odmienno±ci zdolno±ci j¦zykowych od innych zdolno±ci poznawczych
wyci¡gano te» z bada« nad mózgiem. W szczególno±ci wykrycie obszarów Broca i Wernickego
oraz odkrycie innych, zwi¡zanych z aktywno±ci¡ j¦zykow¡ obszarów mózgowych dzi¦ki wspóªczesnym technikom neuroobrazowania [Brown, Hagoort 2000, s. 6-7] wspieraªo tez¦ o odmienno±ci
umiej¦tno±ci poznawczych. Wspóªcze±nie dyskusje nie dotycz¡ ju» problemu istnienia obszarów
odpowiedzialnych za j¦zyk (rozpoznawania przedmiotów, relacji przestrzennych) nie ulega to
w¡tpliwo±ci ale sposobu rozmieszczenia tych obszarów w mózgu i ich wzajemnych powi¡za«.
Fodor, wysuwaj¡c tez¦ modularno±ci, jako przykªad podaje moduª j¦zykowy j¦zyk stanowi
jeden z systemów wej±ciowych, na którego dziaªanie skªada si¦ kilka poziomów po±rednich: dekodowanie akustyczne, fonetyka, leksykon, poziom syntaktyczny. Istotne jest, i» semantyka nie jest
elementem moduªu j¦zykowego, ale stanowi cz¦±¢ systemów centralnych. Przetwarzanie j¦zyka na
7
Szczególne obszerne podsumowanie bada« nad j¦zykiem mo»na znale¹¢ w pracy Stevena Pinkera [Pinker 1994]
13
poziomie systemów wej±ciowych ko«czy si¦ konstrukcj¡ pewnej postaci rozkªadu syntaktycznego.
Wªa±nie w przypadku umiej¦tno±ci j¦zykowych koncepcja Fodora wykazuje najwi¦cej luk.
Pierwsze w¡tpliwo±ci pojawiaj¡ si¦ ju» na etapie odbierania informacji od przetworników sensorycznych: skoro wedªug Fodora moduªy s¡ ograniczone do jednej dziedziny interakcji ze ±wiatem,
to jak jest mo»liwe zarówno sªuchanie wypowiedzi j¦zykowych, jak i ich czytanie? By obroni¢
swoj¡ tez¦ Fodor sugeruje, i» podmiot poznaj¡cy integruje dane pochodz¡ce z wej±¢ sªuchowych
i wizualnych wyci¡gaj¡c ±redni¡, gdy dane te pozostaj¡ ze sob¡ w konikcie. Jednak»e taka
operacja wymagaªaby procesu korzystaj¡cego z danych pochodz¡cych z dwóch ró»nych przetworników sensorycznych i wymagaªaby procesu odpowiadaj¡cego za porównanie tych danych (wyci¡gni¦cie ±redniej). Proces taki nie mógªby z denicji charakteryzowa¢ moduªu. Koncepcja
Fodora staje tutaj wobec zjawiska zwanego
prezentuje si¦ wizualnie
ba
i akustycznie
efektem McGurka :
badanym podmiotom jednocze±nie
da ; badani w rzeczywisto±ci sªysz¡ ba, nie zdaj¡c sobie
sprawy z odmienno±ci prezentowanych danych [McGurk, MacDonald 1976, Jackendo 2002, s.
224-225]. Idea modularno±ci wymagaªaby zatem albo (cz¦±ciowej) rezygnacji z warunku specyki dziedziny, albo wymagaªaby osªabienia drugiego z postulatów: zamkni¦cia informacyjnego
moduªów.
Zamkni¦ciu informacyjnemu przecz¡ równie» badania nad rozpoznawaniem sªów.
Zgodnie
z nimi aktywowane s¡ konkurencyjne znaczenia wieloznacznego sªowa, gdy pojawia si¦ ono w
semantycznie neutralnym zdaniu. Gdy kontekst wyró»nia które± ze znacze«, tylko ono jest aktywowane.
Wyniki bada« nie s¡ jednak a» tak jednoznaczne.
Gdy zdanie sugeruje znaczenie
rzadsze w j¦zyku, wówczas aktywowane s¡ zarówno kontekstowo odpowiednie, jak i nieodpowiednie znaczenie, tak jak przewidywaªby to warunek informacyjnego zamkni¦cia. [Frazier 2001]
Koncepcja modularno±ci Jackendoa, konstruowana w du»ej mierze jak ju» wspominaªem
w oparciu o dane pochodz¡ce z wieloaspektowych bada« nad j¦zykiem, usiªuje przezwyci¦»y¢ problemy koncepcji Fodora. Podstawow¡ ró»nic¡ jest odrzucenie istnienia jednego moduªu
j¦zykowego. Za umiej¦tno±ci j¦zykowe odpowiada ªa«cuch moduªów obejmuj¡cy zarówno przetwarzanie fonologiczne, syntaktyczne, jak i semantyczne (struktury poj¦ciowe konstruowane s¡ i
modykowane wskutek dziaªania m.in. moduªu integracji poj¦ciowej, a zatem równie» przetwarzanie semantyczne ma charakter modularny). Szczególn¡ rol¦ peªni tutaj leksykon: stanowi on
jeden z moduªów po±rednicz¡cych peªni¡cych funkcj¦ kanaªów komunikacyjnych mi¦dzy pozostaªymi (integracyjnymi i inferencyjnymi) moduªami. Odrzucone jest zatem wymaganie zamkni¦cia
informacyjnego: na dziaªanie moduªu maj¡ wpªyw inne moduªy, chocia» komunikacja mi¦dzy
14
moduªami przebiega ±ci±le wyznaczonymi kanaªami.
Efekt McGurka wyja±niony jest istnieniem moduªu po±rednicz¡cego mi¦dzy fonologi¡ a wej±ciem wizualnym. Jak si¦ ªatwo domy±le¢ jest to bardzo w¡ski kanaª komunikacyjny, dostarcza bowiem bardzo ograniczonych informacji moduªowi fonologicznemu. Procesy czytania wyja±niane
s¡ istnieniem jeszcze innego po±rednika mi¦dzy wej±ciem wizualnym a fonologi¡. [Jackendo 2002,
s. 225]
Kolejnym problemem, z którym nie radzi sobie Fodor jest relacja mi¦dzy semantyk¡ a syntaktyk¡ (rozumianymi jako moduªy przetwarzaj¡ce odpowiednie struktury poznawcze: syntaktyczne
i poj¦ciowe).
Przej±cie od struktur gramatycznych (np.
drzewa rozkªadu zdania) do struktur
semantycznych charakteryzowane jest cz¦sto nast¦puj¡co: wynik dziaªania parsera przesyªany
jest do semantyki. Problem polega na tym, i» parser operuje na kategoriach typu (na przykªad)
N, NP, V, Adj itd. Procesor semantyczny, z kolei, zainteresowany jest takimi kategoriami, jak
przedmiot, proces, zdarzenie, prawdziwo±¢ czy faªszywo±¢.
Musi istnie¢ etap przej±ciowy
wi¡»¡cy kategorie syntaktyczne (N, V) z odpowiednimi kategoriami semantycznymi (podmiot
dziaªania, dziaªanie wykonywane). Proces przesyªania informacji z procesora syntaktycznego do
semantycznego musi zatem wi¡za¢ si¦ z korelacj¡ odpowiednich struktur, na których operuje
ka»dy z procesorów. Jak wskazuj¡ lata bada« nad semantyk¡ obliczeniow¡ jest to proces daleki
od banaªu. [Jackendo 2002, s. 222-223][Lappin 2004, s. 92, 99-102] Jackendo proponuje tutaj
wprowadzenie odpowiednich moduªów po±rednicz¡cych, z których podstawowym jest leksykon.
Nie jest on jedyny, bowiem zatrudnione musz¡ by¢ równie» procesy interpretuj¡ce, rozwi¡zuj¡ce
wieloznaczno±ci. Identykacja takich procesów jest jednym z zada« modelowania poznawczego.
Zagadnieniem cz¦sto poruszanym w badaniach nad umiej¦tno±ciami j¦zykowymi jest wpªyw
semantyki na przetwarzanie syntaktyczne (podobnie jak wpªyw syntaktyki na procesy fonologiczne). W uj¦ciu Fodora takie oddziaªywania s¡ niemo»liwe: w pierwszym przypadku semantyka, jako element systemów centralnych z denicji nie ma wpªywu na dziaªanie moduªu (j¦zykowego w tym przypadku), w drugim jest to niemo»liwe bowiem przepªyw informacji w module,
poprzez kolejne poziomy po±rednie jest ukierunkowany i biegnie od poziomu fonologicznego do
syntaktycznego. Tymczasem, jak wykazuj¡ lingwi±ci zarówno syntaktyka ma wpªyw na przetwarzanie fonologiczne, jak i semantyka mo»e ogranicza¢ dziaªanie parsera. Nie odbywa si¦ to jednak
w sposób dowolny, ale poprzez wyznaczone kanaªy komunikacji, poprzez moduªy po±rednicz¡ce.
Schemat przedstawiony jest na rys.2, za± dokªadniej wspóªdziaªanie moduªów integracyjnych i
po±rednicz¡cych omówione zostanie poni»ej.
15
1.6
Modularno±¢-do-pewnego-stopnia
Z jednej strony badania nad patologiami percepcji wykazuj¡ stosunkow¡ niezale»no±¢ poszczególnych mechanizmów: dysfunkcja jednych zdolno±ci umysªowych cz¦sto nie ma wpªywu na funkcjonowanie innych: mo»na cierpie¢ na daltonizm, nie do±wiadczaj¡c np. upo±ledzenia systemu
rozpoznawania ksztaªtu. Z drugiej strony, bez wspóªpracy systemów wej±ciowych nie istniaªaby
mo»liwo±¢ czytania.
Omawiany ju» efekt McGurka byªby równie» niemo»liwy.
Pytanie o za-
mkni¦cie informacyjne nie jest zatem pytaniem rozstrzygni¦cia, ale raczej pytaniem o stopie«
zamkni¦cia: o ilo±¢ kanaªów przesyªu informacji (moduªów po±rednicz¡cych) mi¦dzy moduªami.
W niektórych przypadkach kanaªy te b¦d¡ szerokie b¦d¡ istniaªy liczne powi¡zania mi¦dzy
moduªami (np. moduª fonologiczny i syntaktyczny), w innych w¡skie (kanaª odpowiadaj¡cy
za efekt McGurka).
Z powy»szych rozwa»a« wyªania si¦ obraz umysªu który konstytuuj¡ procesy/struktury b¦d¡ce w pewnym stopniu moduªami (w sensie Fodora). Niezale»nie od rozstrzygni¦¢ terminologicznych, przedstawiona przez Jackendoa propozycja architektury umysªu opartej na mechanizmach o charakterze obliczeniowym, z których ka»dy obejmuje swoim zasi¦giem stosunkowo
niewielki obszar aktywno±ci mentalnej wydaje si¦ przynajmniej z dwóch powodów lepsza od
koncepcji zarysowanej przez Fodora.
Po pierwsze, modularno±¢ wyznaczona struktur¡ oparta
jest w znacznie wi¦kszym stopniu na wynikach nauk szczegóªowych, zwªaszcza z zakresu lingwistyki.
Moduª j¦zykowy (czy raczej ªa«cuch moduªów odpowiadaj¡cych za umiej¦tno±ci j¦-
zykowe) funkcjonuj¡ce w jego ramach procesy i struktury na których procesy te operuj¡ scharakteryzowany jest w oparciu o szczegóªowe badania i szereg zjawisk j¦zykowych, z których
wyja±nieniem lingwi±ci borykaj¡ si¦ od dawna. Jednocze±nie charakterystyka moduªów mentalnych zyskuje jednolity charakter, bez fodorowskiego rozbicia na moduªy i systemy centralne.
Jackendo unika jednak drugiej skrajno±ci zaprezentowanej przez Pinkera sytuacji w której
struktury modularne s¡ ze sob¡ powi¡zane tak licznymi kanaªami, »e jak si¦ wydaje traci
sens ich rozgraniczanie, a z pewno±ci¡ niemo»liwe jest charakteryzowanie kanaªów komunikacji
mi¦dzy moduªami.
Po drugie, koncepcja Jackendoa jak on sam stwierdza jest realizowalna komputerowo i
powinna by¢ zrealizowana, bowiem dopiero obliczeniowy model kognitywny jest w stanie ukaza¢
nam wszystkie silne i sªabe strony teorii. W swojej pracy [Jackendo 2002, zwªaszcza rozdziaª
7] Jackendo wskazuje, jak teori¦ kompetencji j¦zykowej mo»na przeksztaªci¢ w funkcjonuj¡cy
model poznawczy, czyli w
teori¦ przetwarzania j¦zyka, mówi¡c¡ w jaki sposób u»ytkownik j¦zyka,
16
w czasie rzeczywistym, tworzy struktury odpowiadaj¡ce postrzeganym i wytwarzanym zdaniom
[Jackendo 2002, s.
197].
Mówi¡c o strukturach odpowiadaj¡cych zdaniom, ma on na my±li
zarówno struktury skªadniowe, jak te» fonologiczne i poj¦ciowe.
W oparciu o zaprezentowan¡ przez Jackendoa równolegª¡, trójczªonow¡ struktur¦ kompetencji j¦zykowej w kolejnych paragrafach zaproponuj¦ konkretne rozwi¡zania implementacyjne
realizuj¡ce t¡ struktur¦ w postaci modelu przetwarzania.
2 Model zdolno±ci j¦zykowych
2.1
Uwagi terminologiczne:
przetwarzanie, rozumienie, kompetencja j¦zy-
kowa
Zaprezentowana powy»ej architektura umysªu, a w szególno±ci architektura zdolno±ci j¦zykowych, oparte na systemie moduªów (w uj¦ciu Jackendoa), wykorzystane zostaªy do konstrukcji
8
modelu zdolno±ci j¦zykowych , którego podstawowe zaªo»enia chciaªbym poni»ej przedstawi¢.
Kluczowym zaªo»eniem, stanowi¡cym konsekwencj¦ przyj¦cia modularnej koncepcji umysªu jest
przekonanie, i» model taki musi stanowi¢ element wi¦kszej caªo±ci: modelu ludzkiego poznania w
ogóle czy modelu ludzkiej pami¦ci (por. np. [Quillian 1968]). J¦zyk jest traktowany jako jedna
ze zdolno±ci mentalnych i tylko w kontek±cie innych zdolno±ci i powi¡zaniu z nimi powinien by¢
wyja±niany. Dzi¦ki takiemu podej±ciu podstawowe mechanizmy mentalne, niezale»nie od omawianych zdolno±ci, pozostaj¡ niezmienne, a charakteryzuje je wspomniana teoria modularno±ci.
J¦zyk stanowi jedn¡ ze zdolno±ci, któr¡ da si¦ wyja±ni¢ jak s¡dz¦ w kategoriach moduªów integracyjnych, inferencyjnych i po±rednicz¡cych rozumianych jako jednostki przetwarzaj¡ce
symbole, a zatem w kategoriach procesów obliczeniowych.
Model ten wykorzystuje narz¦dzia sztucznej inteligencji (SI), jak parsery, schematy reprezentacji wiedzy, do konstruowania programów przetwarzaj¡cych j¦zyk naturalny. Programy takie
opieraj¡ si¦ pewnej koncepcji kompetencji j¦zykowej oraz mechanizmach umo»liwiaj¡cych realizacje tej kompetencji (tj. performancji lub wykonaniu).
Celem bada« w ramach SI jest
przetwarzanie j¦zyka naturalnego
rozumiane jako formuªowa-
nie i testowanie obliczeniowo efektywnych mechanizmów umo»liwiaj¡cych komunikacj¦ mi¦dzy
podmiotami (agentami) w j¦zyku naturalnym. W zale»no±ci od celów, jakie badacze SI stawiaj¡
przed swoimi programami, maj¡ one wykazywa¢ si¦ efektywno±ci¡ i ekonomi¡ obliczeniow¡ (tj.
8
Przedstawionego w mojej rozprawie doktorskiej
Model kognitywny zdolno±ci j¦zykowych, w przygotowaniu.
17
realizowa¢ okre±lone zadanie jak najmniejszym kosztem) lub te» maj¡ si¦ wykazywa¢ okre±lonym
9 Wykorzystywanie narz¦dzi SI w badaniach kognityw-
psychologicznym prawdopodobie«stwem.
nych wymaga przyj¦cia drugiego podej±cia, tj.
uwzgl¦dnienia wyników bada« psychologii czy
psycholingwistyki.
Lingwistyka, z drugiej strony, przedstawia formalne modele umo»liwiaj¡ce obj¦cie jak najszerszego spektrum zjawisk j¦zykowych i formuªowanie lingwistycznych regularno±ci. Nie przywi¡zuje
ona jednak wagi do realizacji tych modeli w jakiejkolwiek postaci, w szczególno±ci w postaci obliczeniowych modeli. Innymi sªowy, z punktu widzenia lingwistyki, istotna jest charakterystyka
samego j¦zyka, niezale»nie od mechanizmów jakie mog¡ odpowiada¢ za jego produkcj¦.
Zdolno±ci j¦zykowe przedstawia si¦ zazwyczaj jako dwa procesy: proces
rozumienia j¦zyka
rozpoczynaj¡cy si¦ odebraniem d¹wi¦kowych lub wzrokowych danych wyra»e« j¦zyka, ko«cz¡cy si¦ zbudowaniem struktury wiedzy odpowiadaj¡cej interpretacji (sposobowi rozumienia)
danej wypowiedzi. Drugi z nich, to proces
generowania j¦zyka
rozpoczynaj¡cy swoj¡ dziaªalno±¢
od pewnej struktury wiedzy, ko«cz¡cy si¦ za± sformuªowaniem wypowiedzi odpowiadaj¡cej tej
strukturze w pewnej postaci. Procesy te s¡ zazwyczaj rozpatrywane oddzielnie inne mechanizmy obliczeniowe konstruuje si¦ dla rozumienia, inne dla generowania j¦zyka.
procesy Rapaport [Shapiro, Rapaport 1991] okre±la mianem
W niniejszym artykule termin
kompetencja j¦zykowa
rozumienie
(lub
kompetencji j¦zyka naturalnego.11
zachowam dla uj¦cia, jakie zaproponowaª
Chomsky, za± w zamian zaproponowanej przez Rapaporta
nem
10 Š¡cznie te dwa
pojmowanie ) j¦zyka naturalnego,
kompetencji
b¦d¦ si¦ posªugiwaª termi-
obejmuj¡cym zarówno proces odbierania
12 , jak i generowania wy-
wypowiedzi i interpretowania jej w kategoriach bazy wiedzy podmiotu
powiedzi.
Podstawowym przedmiotem bada« nad rozumieniem j¦zyka naturalnego s¡ wypowiedzi j¦zykowe pojawiaj¡ce si¦ w dialogu mi¦dzy podmiotami. Systemy rozumienia j¦zyka naturalnego
nastawione b¦d¡ zatem w wi¦kszym stopniu na pojmowanie wypowiedzi elementów konwersacji
i reagowanie na nie, ni» na analiz¦ pojedynczych, izolowanych zda«. Skupianie si¦ na powy»szym
9
Prawdopodobie«stwo to deniuje si¦ najcz¦±ciej jako korelacj¦ wyników uzyskanych w modelu z wyni-
kami bada« eksperymentalnych, w szczególno±ci bada« nad czasem realizacji okre±lonych zada« zwi¡zanych
z pojmowaniem wypowiedzi j¦zykowych.
Tego typu badania przeprowadzaª m.in.
Anderson.
Por.
te»
[Carbonell, Hayes 2002, s. 997].
10
Na przykªad w wi¦kszo±ci implementacji procesy rozumienia i generowania wyra»e« j¦zykowych wykorzystuj¡
odmienne gramatyki i oparte na nich parsery.
11
Termin ten ma nieco inne znaczenie, ni» termin przyjmowany w teorii gramatyki generatywnej oznaczaj¡cy
implicytn¡ znajomo±¢ j¦zyka pozwalaj¡c¡ u»ytkownikowi rozumie¢ i wypowiada¢ nowe zdania oraz odró»nia¢
wypowiedzi gramatyczne od niegramatycznych.
W uj¦ciu Rapaporta kompetencja j¦zyka naturalnego oznacza
przyjmowane mechanizmy obliczeniowe realizuj¡ce procesy odpowiadaj¡ce za zdolno±ci j¦zykowe.
12
Rozumienie w sensie w¦»szym.
18
aspekcie nie wyklucza obj¦cia modelem innych zada«, jak streszczanie przeczytanego tekstu czy
przekªad z jednego j¦zyka na drugi, bowiem, jak wykazuj¡ badania SI, wszystkie te zadania
wymagaj¡ podobnych umiej¦tno±ci.
2.2
Model kompetencji j¦zykowej
13 czªowieka wymagaªo przyj¦cia trzech struk-
Tradycyjnie wyja±nienie kompetencji j¦zykowej
tur poznawczych: fonologicznych, syntaktycznych i semantycznych. Wywodz¡ca si¦ od Chomsky'ego tradycja nadaje szczególne znaczenie strukturom skªadniowym, fonologii z morfologi¡
nadaj¡c drugorz¦dne znaczenie, za± badania semantyczne pozostawiaj¡c semantykom formalnym.
Struktury syntaktyczne zapewniaj¡ j¦zykowi jego kreatywny charakter, odpowiedzialne
te» s¡ w znacznej mierze za zªo»ono±¢ i abstrakcyjny charakter j¦zyka.
Centralne problemy,
takie jak przyswajanie j¦zyka czy wrodzono±¢ struktur lingwistycznych, rozwa»ane byªy w kategoriach skªadniowych. Kombinatoryczne wªasno±ci fonologii i semantyki charakteryzowane s¡
caªkowicie w kategoriach sposobu ich derywacji ze struktury syntaktycznej. Jak zauwa»a Greene:
Analiza dokonana w bloku skªadnika semantycznego jest warunkiem wst¦pnym
i koniecznym zarówno semantycznego, jak i fonetycznego przedstawienia zdania.
Skªadniki semantyczny i fonologiczny dziaªaj¡ dopiero na wyj±ciu generowanym przez
skªadnik syntaktyczny, maj¡ wi¦c charakter czysto interpretacyjny. [Greene 1977, s.
68]
Wspóªczesne badania nad j¦zykiem, zwªaszcza zwi¡zane z komputerowym modelowaniem j¦zyka
14 i w efekcie powstaªy liczne gramatyki i odpowiadaj¡ce im
odrzuciªy model syntaksocentryczny
mechanizmy obliczeniowe uwzgl¦dniaj¡ce rol¦ zarówno skªadni, jak i semantyki w przetwarzaniu
struktur j¦zykowych. HPSG, Gramatyka Ról i Referencji, niektóre wersje Gramatyk Funkcjonalnych i Konstrukcyjnych rozdzielaj¡ zadanie tworzenia struktur j¦zykowych na komponenty
syntaktyczny i semantyczny z których ka»dy w pewnym stopniu przyczynia si¦ do ustalenia fraz
i zda«. Gramatyka kognitywna wraz z powi¡zanymi z ni¡ odmianami gramatyk funkcyjnych i
konstrukcyjnych pomniejsza rol¦ skªadni na korzy±¢ semantyki. Wszystkie powy»sze koncepcje
praktycznie pomijaj¡ znaczenie fonologii w generowaniu/pojmowaniu wyra»e« j¦zykowych. Stanowisko przyznaj¡ce równe uprawnienia strukturom fonologicznym, skªadniowym i semantycznym zajmuje Ray Jackendo w swojej koncepcji Trójdzielnej Gramatyki Równolegªej, (TPG,
13
14
Rozumiana w sensie Chomsky'ego. Por. [EJO 1999, s. 305]
Termin
wprowadzony
przez
Jackendoa.
Por.
[Culicover, Jackendo 2005, s. 17-20]
19
m.in.
[Jackendo 2002,
s.
108-111]
oraz
Tripartite Parallel Grammar )
opiera si¦ wªa±nie o
[Jackendo 2002, s. 125-126]. Przyj¦ty tutaj model kompetencji
trójdzieln¡ równolegª¡ architektur¦
zdolno±ci j¦zykowych Raya Jackendoa
[Jackendo 1993, Jackendo 2002, zwªaszcza rozdziaª 5] wykorzystywan¡ równie» w badaniach
neurobiologicznych nad j¦zykiem [Levelt 2000, Cutler, Clifton 2000].
Gramatyka ta skªada si¦ z równolegªych generatywnych elementów: fonologicznego, syntak-
constraint s].
tycznego i semantycznego, sformuªowanych w postaci opartej na ograniczeniach [
Ka»dy z tych komponentów ma charakter kombinatoryczny i jest niezale»ny od pozostaªych
skªadników. Ka»dy z nich mo»e podlega¢ dalszemu podziaªowi na komponenty podrz¦dne lub
tier ].
warstwy [
Struktury syntaktyczne mog¡ na przykªad podlega¢ podziaªowi na warstwy: fra-
zaln¡, morfosyntaktyczn¡ i funkcji gramatycznych. Gramatyka TGR obejmuje równie» zbiory
ogranicze« okre±laj¡cych wzajemne powi¡zania pomi¦dzy trzema równolegªymi skªadnikami (na
schemacie oznaczone jako
skªadniki po±rednicz¡ce ).15
pehade/TPG_grammar.png
Rysunek 3: Schemat trójdzielnej gramatyki równolegªej (TGR)[Jackendo 2002, s. 125, rys. 5.4]
J¦zyk zatem dostarcza odwzorowania pomi¦dzy d¹wi¦kiem a znaczeniem dzi¦ki:
•
niezale»nej charakterystyce d¹wi¦ku, skªadni i znaczenia
•
wykorzystaniu skªadników po±rednicz¡cych (ze szczególn¡ rol¡ leksykonu) dostarczaj¡cych
odwzorowa« mi¦dzy nimi.
Zdanie jest poprawnie sformuªowane w TPG, gdy ka»dy element ka»dej z trzech struktur wypeªnia
nakªadane na nie ograniczenia oraz ka»de powi¡zanie mi¦dzy fragmentami struktur równolegªych
wypeªnia ograniczenia nakªadane przez systemy po±rednicz¡ce.
Wyró»nionym elementem TPG jest leksykon. W wi¦kszo±ci uj¦¢ j¦zyka leksykon pojmowany
jest jako skojarzenie struktur fonologicznej, skªadniowej i semantycznej w pami¦ci dªugotrwaªej.
15
Jak zauwa»a Jackendo [Jackendo 2002, s. 126-128, oraz rys. 5.5], jest to tylko jedna z mo»liwych architektur
przyjmuj¡cych trójpodziaª komponentów i struktury po±rednicz¡ce mi¦dzy nimi. Innymi realizacjami mog¡ by¢
Gramatyka Leksykalno-Funkcjonalna Bresnana, Skªadnia Autoleksykalna czy Gramatyka Ról i Referencji.
20
Szczególna jego rola w TPG wynika z tego, i» leksykon stanowi jeden ze skªadników po±rednicz¡cych mi¦dzy omawianymi trzema strukturami, aktywnie bior¡c udziaª w ich konstruowaniu.
Mo»na zatem traktowa¢ jednostki leksykalne jako elementy ustalaj¡ce powi¡zania mi¦dzy strukturami fonologicznymi, syntaktycznymi i semantycznymi (konceptualnymi). W zamian, zatem,
lexical insertion ],
wprowadzania elementu leksykalnego do znaczników frazowych [
elementy lek-
sykalne (lub raczej odpowiednie ich elementy) wstawia si¦ równocze±nie do omawianych trzech
struktur, dzi¦ki czemu ustalaj¡ one powi¡zania mi¦dzy tymi strukturami. Tym samym, elementy
leksykalne peªni¡ aktywn¡ rol¦ w konstruowaniu zda«.
2.3
Przetwarzanie j¦zyka naturalnego
Tradycyjnie od czasów Chomsky'ego przyjmuje si¦ podziaª na kompetencj¦ j¦zykow¡ wiedz¦
u»ytkownika j¦zyka o swoim j¦zyku oraz j¦zykow¡ performancj¦ strategie i techniki wykorzystywania tej wiedzy. Rozró»nienie to umo»liwia lingwistom abstrahowa¢ od tego, w jaki sposób
postulowane przez nich wzorce lingwistyczne s¡ faktycznie realizowane, w czasie rzeczywistym,
przez mózg mówi¡cego/sªuchaj¡cego.
Z drugiej jednak strony teoria kompetencji winna by¢
osadzona w pewnej teorii performancji (np. teorii neuronowej realizacji pami¦ci lingwistycznej).
Przedstawiona powy»ej trójdzielna równolegªa architektura ma t¡ zalet¦, i» w do±¢ prosty
sposób da si¦ przeªo»y¢ na funkcjonuj¡cy model przetwarzania j¦zyka. Opieraj¡c si¦ na przedstawionej terminologii i przyj¦tych moduªach umysªu odpowiadaj¡cych za poszczególne procesy
w ramach zdolno±ci j¦zykowej mo»na dokona¢ nast¦puj¡cych przyporz¡dkowa« [Jackendo 2002,
s. 198-199]:
•
dla ka»dego zbioru reguª formowania okre±lonych struktur (fonologicznych, syntaktycznych,
semantycznych poj¦ciowych), deniuj¡cych odpowiedni poziom struktury lingwistycznej
istnieje
przetwornik integracyjny
wykorzystuj¡cy te reguªy do ksztaªtowania struktur lin-
gwistycznych na danym poziomie. Dla zbioru reguª formowania syntaktycznego istnieje na
przykªad integracyjny proces parser konstruuj¡cy w oparciu o ci¡g kategorii leksykalnych peªn¡ struktur¦ syntaktyczn¡;
•
dla ka»dego zbioru ogranicze« mi¦dzy poziomami [
te poziomy istnieje
przetwornik po±rednicz¡cy
interface constraints ] wi¡»¡cych ze sob¡
realizuj¡cy to powi¡zanie (dwukierunkowy,
lub dwa przetworniki jednokierunkowe). Dla zbioru ogranicze« wi¡»¡cych ze sob¡ poziomy
syntaktyczny i semantyczny musi istnie¢ przetwornik wykorzystuj¡cy na przykªad rozkªad
21
skªadniowy zdania do okre±lenia ról semantycznych (takich jak
miot dziaªania
•
dziaªaj¡cy, doznaj¡cy, przed-
itp.);
na ka»dym poziomie (fonologicznym, syntaktycznym czy semantycznym) potrzebne s¡
tworniki inferencyjne
prze-
operuj¡ce na peªnych lub cz¦±ciowych strukturach danej postaci do-
st¦pnych w roboczej pami¦ci, i w oparciu o nie tworz¡ce nowe struktury w danym formacie,
lub odnosz¡ce do siebie struktury istniej¡ce. Przykªadem niech b¦dzie przetwornik realizuj¡cy zbiór reguª wnioskowania, który maj¡c zgromadzone w pami¦ci struktury poj¦ciowe
odpowiadaj¡ce zdaniom
Ka»dy czªowiek jest ±miertelny i Sokrates jest czªowiekiem
struuje now¡ struktur¦ odpowiadaj¡c¡ zdaniu
i kon-
Sokrates jest ±miertelny.
Gramatyka równolegªa z poprzedniego paragrafu mo»e by¢ przedstawiona w postaci nast¦puj¡-
16 :
cego modelu przetwarzania j¦zyka
Rysunek 4: Model performancji j¦zykowej opartej o TPG [Jackendo 2002, s. 199, rys. 7.2]
W podej±ciu trójdzielnym równolegªym na j¦zyk skªadaj¡ si¦ trzy niezale»ne systemy kombinatoryczne wspóªdziaªaj¡ce ze sob¡ dzi¦ki ª¡cz¡cymi je systemami po±rednicz¡cymi [
interface ].
Moduªy po±rednicz¡ce przekazuj¡ dane pomi¦dzy moduªami integracyjnymi (fonologicznym, syntaktycznym, semantycznym). Te za±, opieraj¡c si¦ o charakterystyczne dla danego moduªu pro-
16
Funkcjonowanie architektur równolegªych w perspektywie neurolingwistycznej omówione jest szerzej w
[Cutler, Clifton 2000] (pojmowanie mowy) oraz w [Levelt 2000] (generowanie wypowiedzi).
22
cesy próbuj¡ organizowa¢ otrzymane dane tak, by uzyska¢ peªn¡, poprawn¡ struktur¦ odpowiedni¡ dla danego moduªu. Poniewa» cz¦sto otrzymane dane s¡ niewystarczaj¡ce (np. niewyra¹na
wypowied¹, wieloznaczne sªowo) cz¦sto dziaªanie moduªu integracyjnego wymaga odwoªania si¦
do dodatkowych moduªów po±rednicz¡cych (zwªaszcza leksykonu). Dziaªanie nie ma jednak charakteru sekwencyjnego: leksykon maj¡c dost¦p do wszytkich trzech moduªów, raz aktywowany
umieszcza dane w pami¦ci roboczej ka»dego z nich. Dzi¦ki temu równolegle mog¡ funkcjonowa¢
procesory fonologiczne, syntaktyczne i semantyczne. Takie podej±cie umo»liwia wyja±nienie zjawisk o których wspominaªem powy»ej: wpªywu semantyki na analiz¦ syntaktyczn¡ czy syntaktyki
na rozstrzygni¦cia fonologiczne.
2.4
Model kognitywny kompetencji j¦zyka naturalnego. Implementacja
Przedstawiona powy»ej architektura przetwarzania j¦zyka mo»e by¢ realizowana za pomoc¡ licznych, alternatywnych architektur poznawczych.
Model kognitywny kompetencji j¦zyka natu-
ralnego przedstawiany w niniejszej pracy opieram na architekturze systemu SNePS (
S emantic
Ne twork P rocessing S ystem )[Shapiro, SNePS IG 1999, Shapiro, Rapaport 1987]. Analiza skªa-
17 [Allen 1987, Gazdar, Mellish 1989,
dniowa wykorzystuje gramatyki ATN (rozszerzone sieci przej±¢)
Kaplan 1972] oraz propozycjonalne sieci semantyczne jako formalizm reprezentacji wiedzy [Shapiro 1979].
W prezentowanej poni»ej implementacji pomijam element fonologiczny: dane dochodz¡ do systemu w postaci ci¡gu znaków wprowadzanych z klawiatury lub z pliku tekstowego. Uproszczenie
to wynika zarówno z niedostatecznie rozwini¦tych ±rodków reprezentacji fonologicznej i systemów po±rednicz¡cych mi¦dzy fonologi¡ a moduªem syntaktycznym i semantycznym, jak równie»
z pierwotnej motywacji podj¦cia tematu rozumienia j¦zyka naturalnego: analizy tekstów pisanych.
Jedno z podej±¢ do bada« nad kompetencj¡ j¦zyka naturalnego polega na tworzeniu sztucznych podmiotów poznawczych, stanowi¡cych realizacj¦ modeli kognitywnych zdolno±ci j¦zykowych. Podmioty takie (systemy) s¡ instruowane w j¦zyku naturalnym i w oparciu o nadchodz¡ce
do nich wypowiedzi buduj¡ swoj¡ baz¦ wiedzy, przeprowadzaj¡ na niej operacje typu: modykacja, usuwanie, dodawanie nowych informacji oraz wnioskowanie. Niekiedy od systemów takich
oczekuje si¦ równie» realizacji polece« (przykªadem mog¡ by¢ ró»ne odmiany programów operuj¡cych w ±wiecie bloków, pocz¡wszy od SHRDLU Winograda). Poni»ej w zarysie przedstawiam
schemat dziaªania takiego systemu.
17
Zakªadam, i» sztuczny podmiot posªuguj¡cy si¦ j¦zykiem
Dokªadniej mówi¡c, gramatyk¦ GATN (uogólnione rozszerzone sieci przej±¢) umo»liwiaj¡c¡ nie tylko rozkªad
gramatyczny, ale równie» generowanie wypowiedzi w oparciu o sieci semantyczne)
23
naturalnym stanowi realizacj¦ przedstawionego powy»ej modelu kognitywnego opartego o trójczªonow¡ architektur¦.
Rysunek 5: Implementacja modelu kognitywnego zdolno±ci j¦zykowych w systemie SNePS. Prostok¡ty reprezentuj¡ podsystemy, elipsy za± struktury danych.
Czªowiek (lub sztuczny system poznawczy) wprowadza z klawiatury wypowiedzi j¦zyka naturalnego. Stanowi¡ one ªa«cuch wyra»e«, które umieszczone zostaj¡ na stosie gramatyki GATN.
Oznacza to, i» wypowiedzi rozbijane s¡ na sªowa, tworz¡ struktur¦ listow¡, gramatyka za± ma
dost¦p do pierwszego elementu listy, wykorzystuj¡c go (tj. usuwaj¡c ze stosu by wykona¢ na nim
operacj¦), lub te» nie wykorzystuj¡c (element pozostaje pierwszym elementem listy). Gramatyka
18 buduje drzewo roz-
GATN, posiªkuj¡c si¦ systemem analizy morfologicznej oraz leksykonem
kªadu syntaktycznego oraz wst¦pn¡ interpretacj¦ tego wyra»enia w postaci sieci semantycznej.
Przetwarzanie przebiega tutaj równolegle: wraz z tworzeniem struktury syntaktycznej budowana
jest struktura semantyczna, dzi¦ki powi¡zaniu sieci semantycznej z elementami leksykonu za po±rednictwem ªuków sieci semantycznej typu lex. Nast¦pnie moduª semantyczny ma za zadanie
18
W najprostszym przypadku wszystkie wyra»enia wypowiedzi stanowi¡cej dane wej±ciowe powinny si¦ znajdo-
wa¢ w leksykonie, tylko wówczas system rozumienia j¦zyka naturalnego jest w stanie dokona¢ rozkªadu i zbudowa¢
sie¢ semantyczn¡ odpowiadaj¡c¡ rozumieniu wyra»enia j¦zyka. Prowadzone s¡ jednak równie» badania zarówno
nad uczeniem si¦ nowych elementów leksykonu przy wykorzystaniu kontekstu, jak i nad programami stanowi¡cymi
modele tych zdolno±ci.
24
zbudowa¢ peªne struktury poj¦ciowe w oparciu o (zazwyczaj) cz¦±ciowe struktury utworzone
przez gramatyk¦ GATN oraz dzi¦ki
cza moduª SNIP (
reguªom formowania struktur poj¦ciowych,
SN ePS I nference P ackage ).
Ostatecznie utworzona struktura semantyczna
powinna by¢ zintegrowana z baz¡ wiedzy systemu.
SNe PS B elief Revision ).
(
kowych danych:
których dostar-
Integracj¦ tak¡ umo»liwia moduª SNeBR
Niekiedy jego dziaªanie jest zawieszone do czasu zyskania dodat-
system rozumienia j¦zyka naturalnego powinien by¢ w stanie radzi¢ sobie z
dyskursem, a nie jedynie pojedynczymi zdaniami. Oznacza to, i» ka»de dobiegaj¡ce do systemu
zdanie powinno by¢ analizowane w ±wietle struktur wytworzonych przez zdania je poprzedzaj¡ce.
3 Podsumowanie
Przyj¦cie hipotezy modularno±ci wymaga scharakteryzowania przynajmniej dwóch rzeczy: struktury powi¡za« pomi¦dzy moduªami mentalnymi oraz struktur na jakich operuj¡ moduªy i procesów dla danego moduªu charakterystycznych. Obydwie charakterystyki s¡ ze sob¡ powi¡zane,
determinuj¡c si¦ do pewnego stopnia nawzajem.
Konsekwencj¡ tych rozstrzygni¦¢ b¦dzie
ustalenie ilo±ci moduªów i zasi¦gu ich dziaªania.
Badania w ramach nauk o poznaniu wymagaj¡, by koncepcje modularno±ci, pierwotnie raczej
maj¡ce charakter lozoczny, uzgadnia¢ z ustaleniami psychologii, lingwistyki czy neurobiologii.
Tym te» uzasadnione jest przyj¦cie modularno±ci ograniczonej struktur¡. Jackendo, wychodz¡c
od koncepcji Fodora staraª si¦ j¡ dopasowa¢ do ustale« nauk szczegóªowych.
Drug¡ istotn¡ cech¡ kognitywistycznego podej±cia jest mo»liwo±¢ implementacji (komputerowej realizacji) teorii. Stworzenie modelu danego zjawiska pozwala na testowanie przyj¦tej teorii
i w konsekwencji rozwijanie jej i ulepszanie. Jest to jednocze±nie drugi argument uzasadniaj¡cy przyj¦cie modularno±ci Jackendoa nie tylko postuluje on realizowalno±¢ komputerow¡, ale
równie» wysuwa propozycj¦ implementacji. Jednak propozycja Jackendoa jest na tyle ogólna,
»e dopuszcza niejedn¡ realizacj¦.
Bior¡c pod uwag¦ zaproponowany przez Jackendoa model kompetencji j¦zykowej oraz performacji j¦zykowej proponuj¦ implementacj¦ z wykorzystaniem architektury poznawczej systemu
SNePS, wykorzystuj¡cej gramatyki typu ATN oraz sieci semantyczne jako formalizm reprezentacji wiedzy. Dzi¦ki temu uzyskujemy mo»liwo±¢ równolegªej pracy procesorów syntaktycznych i
semantycznych, leksykon zgodnie z zaªo»eniami zachowuje charakter struktury po±rednicz¡cej
mi¦dzy pozostaªymi moduªami. Jednocze±nie model taki uwzgl¦dnia mo»liwo±¢ wpªywu moduªu
semantycznego na rozkªad gramatyczny.
Implementacja taka ma jednak charakter cz¦±ciowy,
25
bowiem nie obejmuje moduªu fonologicznego (i jego powi¡za« z pozostaªymi dwoma).
Literatura
Understanding Natural Language, Menlo Park, 1987.
[Allen 1987]
Allen James,
[Anderson 1983]
Anderson J.R.,
The Architecture of Cognition, Cambridge, Mass.:
Harvard University Press, 1983.
[Anderson 1993]
Rules of the Mind, Hillsdale:
Anderson J. R.,
Lawrence Erlbaum
Associates, 1993.
[Arbib 1987]
Arbib Michael,
Modularity and Interaction of Brain Regions Un-
derlying Visuomotor Coordination, [w:]
Jay Gareld,
Modularity in
Knowledge Representationand Natural Language Processing,
Cam-
bridge, Mass.: The MIT Press, 1987, s. 333-364.
[Brown, Hagoort 2000]
Brown Colin M., Hagoort Peter,
The Cognitive Neuroscience of
Language: Challenges and Future Directions, [w:]
Hagoort Peter (red.),
Brown Colin M.,
The Neurocognition of Language,
New York:
Oxford University Press, 2000, s. 3-13.
[Carbonell, Hayes 2002]
Carbonell J.G., Hayes P.J.,
[w:] S. Shapiro (red.)
Natural Language Understanding,
Encyclopedia of Articial Intelligence,
New
York: Wiley & Sons, 1992, s. 997-1015.
[Carruthers 2006]
Carruthers Peter,
The Architecture of the Mind,
New York:
Oxford University Press, 2006.
[Chlewi«ski 1999]
Chlewi«ski
Zdzisªaw,
Umysª. Dynamiczna organizacja poj¦¢,
Warszawa: Wyd. Nauk. PWN, 1999.
[Coltheart 1999]
Coltheart Max,
Modularity and Cognition,
Trends in Cognitive
Science, 3, 1999, s. 115-120.
[Culicover, Jackendo 2005] Culicover Peter W., Jackendoff Ray,
York: Oxford University Press, 2005.
26
Simpler Syntax,
New
[Cutler, Clifton 2000]
Cutler Anne., Clifton Charles Jr,
guage: a Blueprint of the Listener,
The Neurocognition of Language,
Comprehending Spoken Lan-
[w:] C.M. Brown, P. Hagoort,
New York:
Oxford Univerisity
Press, 2000, s.123-166.
[EJO 1999]
Encyklopedia j¦zykoznawstwa ogólnego,
wyd. II, K. Pola«ski (red.),
Wrocªaw: ZN im. Ossoli«skich, 1999.
[Fodor 1983]
Fodor Jerry,
chology,
The Modularity of Mind. An Essay on Faculty Psy-
A Bradford Book, Cambridge, Mass.:
The MIT Press,
1983.
[Fodor 2000]
Fodor Jerry,
The Mind Doesn't Work That Way. The Scope and
Limits of Computational Psychology, A Bradford Book, Cambridge,
Mass.: The MIT Press, 2000.
[Frazier 2001]
Frazier Lyn,
Modularity and Language,
pedia of the Cognitive Sciences,
[w:]
The MIT Encyclo-
R.A. Wilson, F.C. Keil (red.), A
Bradford Book, Cambridge, Mass.: The MIT Press, 2001, s. 557558.
[Gazdar, Mellish 1989]
Gazdar G., Mellish C.,
Natural Language Processing in LISP:
An Introduction to Computational Linguistics,
Reading, Mass.:
Addison-Wesley, 1989.
[Greene 1977]
Greene Judith,
Psycholingwistyka. Chomsky a psychologia,
War-
szawa: PWN, 1977.
[Hirst i in. 1994]
Hirst Graeme, McRoy Susan, Heeman Peter, Edmonds Philip,
Horton Diane,
Repairing Conversational Misunderstandings and
Non-Understandings,
Speech Communication, 15 (3-4), 1994, s.
213-229.
[Jackendo 1993]
Jackendoff Ray,
Languages of the Mind. Essays on Mental Re-
presentation, A Bradford Book, Cambridge, Mass.:
1993.
27
The MIT Press,
[Jackendo 2002]
Jackendoff
Foundations of Language. Brain, Meaning,
Ray,
Grammar, Evolution, New York:
[Jackendo 2000a]
Jackendoff Ray,
Oxford University Press, 2002.
The representational structures of the language
faculty and their interactions,
Neurocognition of Language,
[w:] C.M. Brown, P. Hagoort,
The
New York: Oxford Univerisity Press,
2000, s. 37-79.
[Kaplan 1972]
Kaplan R.M.,
Augmented Transition Networks as Psychological
Models of Sentence Comprehension, Articial Intelligence
3(2), s.
77-100.
[Karmilo-Smith 1992]
Karmiloff-Smith Annette,
Beyond Modularity: A Developmen-
tal Perspective on Cognitive Science,
Cambridge, Mass.: The MIT
Press, 1992.
[Lappin 2004]
Lappin Shalom,
Semantics,
[w:] R. Mitkov,
of Computational Linguistics,
The Oxford Handbook
New York: Oxford University Press,
2004.
[Levelt 2000]
Levelt Willem J.M.,
the Speaker,
[w:] Brown C.M., Hagoort P.,
Language, New York:
[Lindsay, Norman 1984]
Producing Spoken Language: a Blueprint of
The Neurocognition of
Oxford University Press, 2000, s. 83-122.
Lindsay P.H., Norman D.A.,
Procesy przetwarzania informacji u
czªowieka. Wprowadzenie do psychologii, Warszawa:
[McGurk, MacDonald 1976] McGurk H., MacDonald J.,
PWN, 1984.
Hearing lips and seeing voices, Na-
ture, 264, 1976, s. 746-748.
[Nakayama 2001]
Nakayama Ken,
(red.),
Mid-Level Vision,
[w:]
Wilson R.A., Keil F.C.
The MIT Encyclopedia of the Cognitive Sciences, A Bradford
Book, Cambridge, Mass.: The MIT Press, 2001, s. 545-546.
[Newell, Simon 1972]
Newell Alan, Simon Herbert A.,
Human Problem Solving,
tice Hall: Englewood Clis, NJ, 1972.
28
Pren-
[Quillian 1968]
Quillian M.R.,
Semantic Memory,
[w:]
M. Minsky (red.),
mantic Information Processing, Cambridge, Mass.:
Se-
The MIT Press,
1968.
[Pinker 1997]
Pinker Steven,
How The Mind Works, New York, London:
W.W.
Norton, 1997.
[Pinker 1994]
Pinker Steven,
The Language Instinct: The New Science of Lan-
guage and Mind, London:
[Shapiro 1979]
Shapiro Stuart C.,
Penguin Books, 1994.
Generalizad Augmented Transition Network
Grammars for Generation from Semantic Networks,
Proceedings
of the 17th Annual Meeting of the Association for Computational
Linguistics, San Diego, 1979, s. 25-29.
[Shapiro, Rapaport 1991]
Shapiro Stuart C., Rapaport William,
Models and Minds: Know-
ledge Representation for Natural-Language Competence,
Cummins, J. Pollock (red.),
terface, Cambridge, Mass.:
[Shapiro, Rapaport 1987]
R.
Philosophy and AI: Essays at the In-
The MIT Press, 1991, s. 215-259.
Shapiro Stuart C., Rapaport William,
SNePS Considered as a
Fully Intensional Propositional Semantic Network, [w:]
G. McCalla (red.),
[w:]
N. Cercone,
The Knowledge Frontier: Essays in the Repre-
sentation of Knowledge,
New York: Springer Verlag, 1987, s. 262-
315.
[Shapiro, SNePS IG 1999]
Shapiro Stuart C., SNePS Implementation Group,
SNePS 2.5
User's Manual, New York, 1999.
[Townsend, Bever 1982]
Townsend D.J., Bever Thomas G.,
Natural Units of Represen-
tation Interact during Sentence Comprehention,
Journal of Verbal
Learning and Verbal Behaviour, 21, 1982, s. 688-703.
[›egle« 2003]
›egle« Urszula,
Filozoa umysªu. Dyskusja z naturalistycznymi
koncepcjami umysªu, Toru«:
29
Wydawnictwo Adam Marszaªek, 2003.