Горохов Владимир Леонидович, Горохов Владимир Леонидович,

доктор технических наук, зав. каф. доктор технических наук, зав. каф. Вычислительных систем и Вычислительных систем и

программирования, профессор, Санкт-программирования, профессор, Санкт-Петербургский инженерно-Петербургский инженерно-

экономический университет, экономический университет,

тел. +7 950-031-65-59, +7 905 285-01-46, тел. +7 950-031-65-59, +7 905 285-01-46, vlgorohovvlgorohov@@mail.rumail.ru

Когнитивная наука дает новые методы и средства Когнитивная наука дает новые методы и средства стимуляции интуиции для расширения возможностей стимуляции интуиции для расширения возможностей

рационального способа познания природырационального способа познания природы

Новые методы организации обработки логических, математических, и Новые методы организации обработки логических, математических, и графических данных с учетом возможностей рационального и графических данных с учетом возможностей рационального и интуитивного мышленияинтуитивного мышления

Новые компьютерные средства генерации визуальных, акустических и Новые компьютерные средства генерации визуальных, акустических и тактильных когнитивных образовтактильных когнитивных образов

Когнитивные средства для коммуникаций с участием средств Когнитивные средства для коммуникаций с участием средств искусственного интеллекта (интеллектуальные агенты)искусственного интеллекта (интеллектуальные агенты)

Когнитивные графические и логические средства для Когнитивные графические и логические средства для интеллектуальных интерфейсовинтеллектуальных интерфейсов

Когнитивные средства нейрофизиологии и применений нейронаукиКогнитивные средства нейрофизиологии и применений нейронауки

Пример визуального Пример визуального динамического когнитивного динамического когнитивного

образаобраза

Рациональный метод познания дал фантастические возможности Рациональный метод познания дал фантастические возможности для развития современной технологической цивилизации и для развития современной технологической цивилизации и естествознанияестествознания

Однако в настоящее время наблюдаются серьезные проблемы в Однако в настоящее время наблюдаются серьезные проблемы в изучении и описании фундаментальных основ окружающего нас изучении и описании фундаментальных основ окружающего нас мира:мира:

1.1. Это и крушение научных парадигм в описании социумаЭто и крушение научных парадигм в описании социума

2.2. Это и крушение научных парадигм в описании биосферыЭто и крушение научных парадигм в описании биосферы

3.3. Это и крушение научных парадигм в основаниях физики и Это и крушение научных парадигм в основаниях физики и математики математики

Эти когнитивные методы актуальны на современном Эти когнитивные методы актуальны на современном этапе развития технологической цивилизацииэтапе развития технологической цивилизации

Социализм:

Плановая, жестко централизованная (командно-административная) экономикаКрушение в конце 1980-х годов

Либерализм $$:

Децентрализованная, чисто рыночная экономикаМонетаризм: рынок как саморегулирующаяся система, тяготеющая к состоянию равновесия

Крушение в 2008-2009-м годах

Фридрих Август фон Хайек (1899-1992)

МАТЕМАТИКАМАТЕМАТИКА МАТЕМАТИЧЕСКУЮ РЕАЛЬНОСТЬ НЕВОЗМОЖНО МАТЕМАТИЧЕСКУЮ РЕАЛЬНОСТЬ НЕВОЗМОЖНО

ОДНОЗНАЧНО ВКЛЮЧИТЬ В АКСИОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ (НЕ ИЗОМОРФНОСТЬ ЛОГИЧЕСКИХ ОДНОЗНАЧНО ВКЛЮЧИТЬ В АКСИОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ (НЕ ИЗОМОРФНОСТЬ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЙ)ИНТЕРПРЕТАЦИЙ)

ФИЗИКАФИЗИКА

ФИЗИЧЕСКУЮ РЕАЛЬНОСТЬ ПОКА НЕВОЗМОЖНО ФИЗИЧЕСКУЮ РЕАЛЬНОСТЬ ПОКА НЕВОЗМОЖНО ОТРАЗИТЬ РАМКАХ ОДНОЙ ПАРАДИГМЫОТРАЗИТЬ РАМКАХ ОДНОЙ ПАРАДИГМЫ

Открытие темной материи Открытие темной материи и энергиии энергии

95 % материи (темная материя и 95 % материи (темная материя и энергия) имеет неизвестную энергия) имеет неизвестную природуприроду

Светящееся вещество, которое Светящееся вещество, которое было предметом изучения в было предметом изучения в течении тысячелетий, составляет 1-течении тысячелетий, составляет 1-2 % от скрытых форм не 2 % от скрытых форм не барионного происхождениябарионного происхождения

Как возникли барионы тоже Как возникли барионы тоже остается загадкой (гипотеза о остается загадкой (гипотеза о нарушении законов симметрии в нарушении законов симметрии в микромире не подтверждена микромире не подтверждена данными с ускорителей)данными с ускорителей)

Теорема Геделя (1930)Теорема Геделя (1930) Любая система аксиом не позволяет Любая система аксиом не позволяет

доказать все теоремы для описания доказать все теоремы для описания этой системыэтой системы

Парадокс Банаха-Тарского Парадокс Банаха-Тарского (1963)(1963)

Противоречие интуиции - не Противоречие интуиции - не логическое противоречиелогическое противоречие

Теорема Левенгейма-Теорема Левенгейма-СколемаСколема

Любая система аксиом допускает Любая система аксиом допускает больше интерпретаций, чем больше интерпретаций, чем закладывалось при создании этой закладывалось при создании этой системы системы

Современное естествознание по-прежнему далеко от Современное естествознание по-прежнему далеко от понимания природы Вселеннойпонимания природы Вселенной

Эксперименты типа БУМЕРАНГ,Эксперименты типа БУМЕРАНГ, МАКСИМА, МАКСИМА, WMAP WMAP показали, что современное показали, что современное естествознание скорее, удаляется , чем приближается к разгадке Вселенной.естествознание скорее, удаляется , чем приближается к разгадке Вселенной.

Активно обсуждается обоснованность таких основ, как стабильность физических Активно обсуждается обоснованность таких основ, как стабильность физических констант, применимость теории гравитации на всех масштабах, возможная роль констант, применимость теории гравитации на всех масштабах, возможная роль многомерной топологии в формировании Вселенной и т. п.многомерной топологии в формировании Вселенной и т. п.

На генеральной Ассамблее МАС широко обсуждалась проблема множественности На генеральной Ассамблее МАС широко обсуждалась проблема множественности Вселенных (Вселенных (Uni-verse-Multi-vers)Uni-verse-Multi-vers). .

Светящееся вещество, которое было предметом изучения в течении тысячелетий, Светящееся вещество, которое было предметом изучения в течении тысячелетий, составляет 1-2 % от скрытых форм не барионного происхождения. Доминирует нечто, составляет 1-2 % от скрытых форм не барионного происхождения. Доминирует нечто, условно называемое Ламбда-членом, квинтэссенцией. Природа этого нечто является условно называемое Ламбда-членом, квинтэссенцией. Природа этого нечто является лишь предметом теоретических догадок.лишь предметом теоретических догадок.

Как возникли барионы тоже остается загадкой (гипотеза их возникновения нарушением Как возникли барионы тоже остается загадкой (гипотеза их возникновения нарушением законов симметрии в микромире оказалась пока не подтверждена данными с законов симметрии в микромире оказалась пока не подтверждена данными с ускорителей)ускорителей)

КРУШЕНИЕ НАУЧНЫХ ПАРАДИГМПричины кризиса и спасение ситуации

Причина - Возможно это связано с переоценкой возможностей традиционно понимаемых механизмов рационального в сознании человека (Гуссерль, Бергсон, Хайдеггер)

Спасение ситуации - Надо обратиться к достижениям в изучении механизмов сознания достигнутых в теории познания и когнитивной психологии (Поппер, Лоренц)

Возможен симбиоз и синтез парадигм на основе когнитивной науки

Слово за когнитивной наукой

oКогнитивная наука – исследование разума и Когнитивная наука – исследование разума и разумных систем, состоящее в изучении механизмов разумных систем, состоящее в изучении механизмов и структур отражения окружающего мира в и структур отражения окружающего мира в человеческом сознании на основе методов человеческом сознании на основе методов рационального мышления в рамках гносеологии и рационального мышления в рамках гносеологии и когнитивной психологии. когнитивной психологии. oУ истоков когнитологии, как науки, стояли У истоков когнитологии, как науки, стояли психологи Дж. Миллер и Дж. Брунер, кибернетики психологи Дж. Миллер и Дж. Брунер, кибернетики Нобелевский лауреат Г. Саймон и Дж. Маккарти. Но Нобелевский лауреат Г. Саймон и Дж. Маккарти. Но только в последнее десятилетие созрели социально-только в последнее десятилетие созрели социально-экономические и технологические условия экономические и технологические условия востребованности этой области знаний для решения востребованности этой области знаний для решения гуманитарных, энергетических и экологических гуманитарных, энергетических и экологических проблем человечества.проблем человечества.

Еще пример когнитивного динамического образаЕще пример когнитивного динамического образа

Преобладавшая в 60-90-е годы ориентация когнитологии Преобладавшая в 60-90-е годы ориентация когнитологии на изучение интеллекта изолированных субъектов на изучение интеллекта изолированных субъектов недооценивала значение социальных факторов, во многом недооценивала значение социальных факторов, во многом определяющих течение когнитивных процессов. определяющих течение когнитивных процессов.

На рубеже веков ученые все большее внимание уделяют На рубеже веков ученые все большее внимание уделяют экспериментальному изучению распределенных экспериментальному изучению распределенных коллективных когнитивных процессов, знаний и коллективных когнитивных процессов, знаний и представлений. представлений.

Американский психолог Смит Вернон получил Американский психолог Смит Вернон получил Нобелевскую премию по экономике в 2002 году за Нобелевскую премию по экономике в 2002 году за лабораторные эксперименты, как средство в эмпирическом лабораторные эксперименты, как средство в эмпирическом экономическом анализе, в особенности в анализе экономическом анализе, в особенности в анализе альтернативных рыночных механизмов. альтернативных рыночных механизмов.

NBIC-конвергенция NBIC-конвергенция (по первым буквам (по первым буквам областей: областей: N N -нано; -нано; B B -био; -био; I I -инфо; -инфо; C C --когно). Термин введен в 2002 г . Михаилом когно). Термин введен в 2002 г . Михаилом Роко и Уильямом Бейнбриджем, авторами Роко и Уильямом Бейнбриджем, авторами отчета Converging Technologies for отчета Converging Technologies for Improving Human Performance , Improving Human Performance , подготовленного 2002 г . в Всемирном подготовленного 2002 г . в Всемирном центре оценки технологий (WTEC)центре оценки технологий (WTEC)

ВычисленияУсиление способностей человекаУсиление способностей человека

Макроперспектива

улучшение коммуникациймежду отдельными людьмиулучшение коммуникациймежду отдельными людьми

Упрощение распространения информации о всем обществеУпрощение распространения информации о всем обществе

Создание ценностей для всего обществаСоздание ценностей для всего общества

Знания Понимание

Коммуникации

Микроперспектива

Углубление взаимопонианияПополнения

потенциала человечества

Когнитивные вычисления и образы - новое поколение Когнитивные вычисления и образы - новое поколение инструментальных средствинструментальных средств

"Сейчас происходит когнитивная революция, которая "Сейчас происходит когнитивная революция, которая выражается в появлении четвертой волны технологий. выражается в появлении четвертой волны технологий. Наряду с Наряду с информационными, био- и нано- технологиямиинформационными, био- и нано- технологиями мы мы говорим сегодня о появлении говорим сегодня о появлении когнитивных технологий,когнитивных технологий, которые обращены на человека, учитывают его психическое которые обращены на человека, учитывают его психическое состояние и процессы реагирования на окружающие состояние и процессы реагирования на окружающие условия. В частности, когнитивные технические системы условия. В частности, когнитивные технические системы оценивают состояние человека- оператора и подстраивают оценивают состояние человека- оператора и подстраивают под него эксплуатируемую технику. Это - одно из важных под него эксплуатируемую технику. Это - одно из важных направлений работы нашего института". направлений работы нашего института".

  

тематическое дешифрирование

техногностическая система

Машинная онтология верхнего уровня

ноэтические многообразия

формальная онтология выбранного типа

техногностическая система Компьютерные

онтологии представления

Интерпретация на языке естественных наук Интерпретация на языке логики имен

ноэза

выбор онтологии перцепция

Интенционал - акты:•1. Чувственное восприятие•2.Воображение•3.Усмотрение сущности

Мягкие вычисления устранили противоречие между

когнитивным и коннекционистким подходом в ИИ

Хаотическиесистемы

Нелинейнаядимамика

Генетическиеалгоритмы

НейросетиНечеткие системы

Системыоснованные на

знаниях

Фракталы

Рассуждения в булевой логике и логике имен Лесневского

Традиционное численное моделирование и поиск

Приближенные рассуждения

Функциональная аппроксимация и случайный поиск

ЖЕСТКИЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ МЯГКИЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Точные модели Приближенные модели

Функциональная аппроксимация /Случайный поиск

Вероятностные

модели Нейросети

Нечеткиесистемы

Эволюционные алгоритмы

Многозначные& нечеткие

логики

Многозначные алгебры

Нечеткие регуляторы

Приближенные рассуждения

Гибридные НЛ системы

Нейросети, модифи-цируемые НС

Нечеткие регуляторы обучаемые нейросетью

Нечеткие эволюционирующие

регуляторы

На кафедре вычислительных систем и На кафедре вычислительных систем и программирования факультета информационных программирования факультета информационных систем в экономике и управлении СПбГИЭУ ведутся систем в экономике и управлении СПбГИЭУ ведутся работы по интеграции моделей многомерного работы по интеграции моделей многомерного анализа и прогноза поведения сложных систем в анализа и прогноза поведения сложных систем в условиях априорной неопределенности их описания условиях априорной неопределенности их описания на основе когнитивной машинной графики и синтеза на основе когнитивной машинной графики и синтеза научных когнитивных метафорнаучных когнитивных метафор

Логические описания неопределенности (Нечеткая целевая иерархия)

Цель01

.01.

1900

02.0

1.19

00

03.0

1.19

00

04.0

1.19

00 Динамика изменения достижимости цели

Когнитивные образы и метафоры неопределенности

Целевой фактор

Нечеткая целевая иерархия

Эксперт

.,,\

,,0,\

ijijijijij

ijijijijij

ijijtt

ttt

i j

ij

i j

p pc

p p

Нечеткая когнитивная карта ситуации

Целевая иерархия

Мониторинг

Цель2,

,

i ij jj

i ij j Mj

z y z i V

z y z i V

Ноэза - процесс

Когнитивная графика

Ноэма-слой1 Ноэма-слой2

Реализована возможность построения когнитивных Реализована возможность построения когнитивных образов для нечеткой целевой иерархической образов для нечеткой целевой иерархической модели ситуации (для принятия решений в условиях модели ситуации (для принятия решений в условиях глубокой априорной неопределенности)глубокой априорной неопределенности)

Впервые создана гибридная система, использующая Впервые создана гибридная система, использующая генерацию когнитивных образов и формирование генерацию когнитивных образов и формирование логического описания ситуаций на основе логики логического описания ситуаций на основе логики имен Лесневского и нечеткой байесовской логикиимен Лесневского и нечеткой байесовской логики

Реализована возможность оценки состояния Реализована возможность оценки состояния ситуации и описания поведения сложных систем ситуации и описания поведения сложных систем даже когда информация о состоянии отдельных даже когда информация о состоянии отдельных факторах неизвестна (для принятия решений в факторах неизвестна (для принятия решений в условиях глубокой априорной неопределенности)условиях глубокой априорной неопределенности)

Горохов В.Л., Гусева Е.А., Витковский В.В., Барышев Ю.В., Леонов В.Е., Муравьев И.П.

КОГНИТИВНЫЕ

ГРАФИЧЕСКИЕ ОБРАЗЫ И МЕТАФОРЫ КАК

ИНСТРУМЕНТЫ НОВЫХ ТИПОВ

РАЦИОНАЛЬНОСТИ В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ И

КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ

(ИНФОРМАТИКА, ФИЛОСОФИЯ, КОСМОЛОГИЯ)

Под научной редакцией доктора технических наук, профессора В.Л. Горохова и доктора философских наук, профессора Е.А. Гусевой

В работе кафедры вычислительных систем и В работе кафедры вычислительных систем и программирования уделяется значительное программирования уделяется значительное место когнитивной науке и впервые в стране с место когнитивной науке и впервые в стране с 2006 г. осуществляются научные исследования 2006 г. осуществляются научные исследования в области когнитивной машинной графики в в области когнитивной машинной графики в которых принимают участие студенты в которых принимают участие студенты в рамках специальностей «Прикладная рамках специальностей «Прикладная информатика (в экономике)», информатика (в экономике)», «Информационные системы и технологии» и «Информационные системы и технологии» и «Организация и технологии защиты «Организация и технологии защиты информации».информации».

Надеемся, что этот подход займет Надеемся, что этот подход займет достойное место в группе дисциплин достойное место в группе дисциплин экономико-математического , экономико-математического , естественнонаучного и информационного естественнонаучного и информационного профиля в системе образования при профиля в системе образования при подготовке специалистов для современной подготовке специалистов для современной Российской экономики. Российской экономики.

Биологическая и когнитивная обраБиологическая и когнитивная обра--

ботка информацииботка информации Основы биологической обработки Основы биологической обработки

информацииинформации Когнитивная наука Когнитивная наука Психологические и нейрофизиологические Психологические и нейрофизиологические

эксперименты эксперименты Нейросетевое моделирование Нейросетевое моделирование

процессов обработки сенсорной информациипроцессов обработки сенсорной информации Восприятие и обработка изображенийВосприятие и обработка изображений