Что может рассказать психология развития о роботизированном интеллекте? Как мы можем использовать наше понимание развития детей для продвижения разработки автономных машин?
В области психологии развития наибольший вклад внесли Piaget и Vygotsky. Тем не менее, развитие Piaget на протяжении четырех этапов детства является относительно широким и не включает в себя вычислительные механизмы, которые инициируют переход от одного этапа к другому. Прогрессия Piaget - это качественное описание общего процесса изменений, происходящих в детстве, но не количественное описание алгоритмов, необходимых для осуществления этих изменений.
SS-RICS - это роботизированная система управления, реализованная на пионерском роботе Mobile Robots Corporation Pioneer. Система объединяет элементы символического представления знаний, а также элементы субсимволического представления знаний в единую структуру. Реализация SS-RICS развивалась как гибридная модель с использованием распределенных, параллельных и нелинейных алгоритмов на уровне восприятия системы при использовании символических, дискретных и последовательных представлений познания на высших уровнях системы. Гибрид символических и субсимволических представлений является наилучшим методом представления познания человека.
Коннекционизм, представляющий собой субсимволический подход, использовался для представления частей цикла развития. Для понимания нарушений развития использовались соединительные модели. Более символические системы, такие как ACT-R, использовались и для моделирования успеваемости, наблюдаемой у детей. Например, одна модель ACT-R использовалась для того, чтобы показать развитие сдвигов арифметической стратегии у детей по мере того, как они переходят от вычислений путем подсчета к вычислениям с помощью извлечения из памяти.
Архитектура ACT-R учитывает развитие ребенка в более сложных целевых отношениях путем манипулирования одним параметром в когнитивной архитектуре. Лучший подход заключается в применении субсимволических подходов к изменениям восприятия в развитии, а более символические представления лучше подходят к изменениям в организации знаний и процессах памяти на символических представлениях.
Моделирование критических периодов
С вычислительной точки зрения критические периоды развития, рассматриваются как организацию субсимволических уровней представления знаний. Если формирование знаний можно рассматривать как иерархическую последовательность - от простых представлений к более сложным представлениям, то для того, чтобы заложить основы для более сложных представлений, потребуются критические периоды.
Например, младенцы изначально не могут визуально отслеживать движущиеся объекты, поэтому подсимволическая система восприятия не полностью разработана до самого рождения ребенка. Даже после того, как младенцы научились отслеживать движущиеся объекты, они все еще не могут предвидеть путь движущегося объекта. Кроме того, изменения в размере нейронных рецептивных полей в области коры головного мозга были признаны влиятельными в объектном представлении.
Таким образом, изменения в подсимволических системах восприятия являются частью раннего детского развития. Эта прогрессия приводит к иерархическому представлению знаний и заземлению символов на стимулы окружающей среды. Развитие SS-RICS пошло по пути, сходному с исследованием развития ребенка, включив в него критические периоды. Например, робот не может понять концепцию стены, если он не может определить непрерывную линию между множеством точек.
данные лазерной точки должны быть сгруппированы в линии, затем линии могут быть поняты как стены, а затем стены могут быть поняты как часть здания. Таким образом, разработка SS-RICS прошла путь от разработки алгоритмов, идентифицирующих линии внутри шумных наборов лазерных данных, до концепций более высокого уровня стен и зданий. Без фундаментального распознавания линий, концепции стен и зданий не могли быть основаны на стимулирующем представлении.
Дети переживают такой же прогресс в представлении знаний - от попыток понять шумные вводимые факторы восприятия, которые должны быть сгруппированы визуально, до понимания символических отношений. Такое развитие событий не может продолжаться, пока символы не будут сначала основаны на вводах восприятия, также как проблема символического обоснования в исследованиях искусственного интеллекта.
Младенческое развитие и вычислительное моделирование
Два уровня, на которых разработчики робототехники могут разрабатывать свои архитектуры, являются подсимвольными и символическими. Описательные модели ориентированы на символический уровень. Так, например, модель развития Piaget последовательно развивается на следующих этапах:
- сенсорно-двигательный период;
- предоперационный период;
- конкретный период эксплуатации;
- официальный период эксплуатации.
Более сложной моделью когнитивного развития является теория LOC Zelazo. Теория, что дети развивают сознание в несколько этапов по трем измерениям: семантическая память, уровни сознания и рабочая память. Семантическая память - это память для объективной информации, такой как факты и объекты.
Развитие семантической памяти позволяет продвинуться в уровнях сознания или способности соотносить информацию в семантической памяти для достижения целей, представленных в рабочей памяти. Рабочая память - это активная часть когнитивной системы. Достижения в этой части модели позволяют ребенку достигать все более сложных целей и задач. Семантическая память развивается в три этапа:
- Новорожденные могут создать минимальное представление объекта в среде, которое достаточно для создания простой программы действий.
- В возрасте одного года дети переходят к следующему этапу, когда они могут прикреплять этикетки на предметы. На этом этапе ребенок может хранить изображение объекта, не визуализируя его.
- В возрасте 2-х лет ребенок может начать хранить информацию о своих способностях, использовать предметы определенным образом.
Развитие робототехники - это междисциплинарный и чрезвычайно сложный процесс, требующий комплексного подхода. В идеале в состав группы роботов должны входить психологи-когнитологи, компьютерщики и инженеры-механики. Возможность использовать теории из других дисциплин не только улучшает область когнитивной робототехники, но и улучшает другие области, служащие источниками информации. Психология развития, как представляется, естественным образом соответствует потребностям когнитивной робототехники.
