Neurálne modely v kognitívnej robotike: porozumenie a pomenovávanie akcií Kristína Rebrová, Igor Farkaš Centrum pre kognitívnu vedu, KAI FMFI UK, Univerzita Komenského Mlynská dolina, 84248 Bratislava E-mail: {rebrova,farkas}@fmph.uniba.sk Abstrakt Jednou z ústredných tém v súčasnej kognitívnej vede je problematika ukotvenia jazyka. Nedávne objavy v neuro- psychológii a kognitívnej lingvistike poukazujú na to, že jazyk nemožno oddeliť od percepcie a akcie. Naopak, porozumenie jazyku sa viaže na multimodálnu simuláciu prebiehajúcu v tých istých častiach mozgu, ktoré zodpovedajú za priamu percepciu a akciu. Tento fenomén bol zachytený v množstve výpočtových modelov používaných na riadenie fyzických a simulovaných robotov. V príspevku predstavíme vybrané modely prepojenia akvizície jazyka s percepciou a motorikou založené na umelých neurónových sieťach. Načrtneme špecifiká, ktoré by mal zohľadniť náš model akvizície jazyka implementujúci porozumenie zjednodušenému jazyku pre akcie vykonávané rukou na základe teórie motorickej rezonancie a zrkadliacich neurónov. 1 Úvod Kognitívna robotika je v súčasnosti jednou z najdynamickejších a najpopulárnejších oblastí v poli kognitívnych vied. Jej základom je tzv, konštruktivistický prístup (Pfeifer a Scheier, 1999, pozri aj Takáč, 2009), ktorého ústrednou myšlienkou je skúmanie rôznych kognitívnych procesov pomocou ich modelovania vo fyzických a simulovaných robotoch. Takýto prístup sa, na rozdiel od klasických dizajnérskych postupov, ktoré pri vytváraní inteligencie postupujú výhradne zhora (od dizajnéra k robotom), zaoberá inteligenciou a schopnosťami agentov im vlastnými, ekologicky dôležitými, a dáva dôraz na ich emergenciu a učenie sa. Ďalším dôležitým faktorom v tejto oblasti je vtelenosť kognície. Vtelený alebo stelesnený agent má fyzické telo so senzormi a efektormi, ktoré mu umožňuje interagovať s prostredím, v ktorom sa nachádza. V prípade vtelenej kognície sa teda na kognitívnych schopnostiach agenta, vrátane usudzovania či jazyka, podieľa celé jeho telo a tiež prostredie, ktoré nie je oddeliteľné od agenta a jeho inteligencie (Pfeifer a Scheier, 1999). Vzhľadom na to, že skonštruovať agenta, ktorý by bol kognitívne na úrovni či už dospelého ale aj mladého človeka je úloha tak komplexná a zložitá, sa osvedčili prístupy, pri ktorých sa študujú a modelujú jednotlivé kognitívne kapacity oddelene, a najmä, v zjednodušených scenároch a prostrediach (mikrosvetoch). Dôležitým aspektom kognitívnej robotiky je aj jej prepojenie s aktuálnymi poznatkami z psychológie a neurovedy, ktoré môžu byť implementované v (humanoidných) robotoch. Okrem vtelenej kognície je dôležitou paradigmou v kognitívnej robotike, ako aj v rôznych ďalších kognitívnych disciplínach, teória ukotvenej kognície (grounded cognition). Kľúčovým podnetom pre túto oblasť bola teoretická námietka Harnarda (1990) voči dizajnérskym postupom. Aby bol systém ekologicky validný a inteligentný v pravom slova zmysle, musia byť významy, vnútorné reprezentácie všetkého s čím sa agent stretne, vlastné agentovi a nie človeku, ktorý ho programoval. Podobne ako Searle (1980) v čínskej izbe, ktorý sám nerozumie po čínsky, by ani umelé agenty nemali „len“ manipulovať s arbitrárnymi amodálnymi symbolmi, vznikajúcimi zo zmyslových podnetov pomocou neznámeho procesu transdukcie (Fodor, 1975), a po spracovaní ich rovnakým bližšie nešpecifikovaným procesom premieňať na svoje akcie. Paradigma kognitivizmu, inšpirovaná novými objavmi v matematickej logike, lingvistike a informatike, v centre ktorej sú amodálne symboly (Fodor, 1975) a univerzálna gramatika (Chomsky, 1965), dominovala v kognitívnej vede zhruba od polovice minulého storočia. Arbitrárne amodálne symboly si môžeme predstaviť ako zoznamy príznakov, sémantické siete, rámce, schémy, či vety predikátovej logiky. Jednou z najvplyvnejších reakcií na túto paradigmu bola teória perceptuálnych symbolov (Barsalou, 1999). Na rozdiel od amodálnych symbolov, ktoré sa nepodobajú na vnemy, z ktorých vzišli, perceptuálne symboly sú podmnožinami perceptuálnych stavov v rámci senzomotorických systémov, ich vnútorná štruktúra je modálna a podobá sa na príslušné perceptuálne stavy. Ako ukázali moderné disciplíny kognitívnej vedy, ako neuropsychológia či kognitívna lingvistika, vyššie kognitívne schopnosti, vrátane usudzovania či jazyka, sú ukotvené v percepcii a motorike, interakcii agenta s vlastným telom a prostredím a tiež v sociálnej interakcii medzi agentmi.