33.4. Моделі научання

   Уявлення про научання в когнітивній психології. Загальна риса цих концепцій, яка відрізняє їх від поглядів ортодоксальних і радикальних біхевіористів, - уявлення про внутрішні (ментальні) структури і процеси, що є в основі пізнавальної діяльності суб´єкта. У межах біхевіоризму до такого виду побудови дійшов Е. Толмен, який ввів поняття когнітивних карт. У когнітивній психології научання розглядають не як вироблення асоціацій через обумовлювання, а як пошук правил, закономірностей поведінки і діяльності або оптимального узагальненого розв´язання групи завдань, оснований на використанні одержуваної інформації. Термін «научання», як правило, замінюють поняттями «набування знань», «розвиток компетенції». Научання/навчання в цьому контексті представляють як формування ментальних моделей навколишнього світу, об´єктів, їхніх відносин, можливих операцій з ними та їхні наслідки. Удосконалювання моделей підвищує ефективність їхнього застосування до конкретних завдань і розширює коло таких завдань.
   Модель научання ACT. Уявлення про научання (набування знань) можна проілюструвати на прикладі концепції, яка описує здобування, репрезентацію і використання знань, яку розробив Дж. Андерсон, - моделі ACT (Adaptive Control of Thought, адаптивний контроль мислення). Ця модель дає змогу описувати потоки інформації в когнітивній системі, у якій виокремлюють три різні типи пам´яті: 1) робочу (working memory), що містить інформацію, необхідну для поточної активності; 2) декларативну (declarative memory), що містить речення, твердження, судження про навколишній світ; 3) продукційну (production memory), яка належить до класу особливих, «продукційних» систем (production system). Продукційні системи - клас моделей представлення знання у вигляді продукцій (тобто утворень, у яких зафіксовано сферу й умови застосування знань), що містять логічне ядро, наприклад, опис умов здійснення певної дії (Поспєлов).
   Інформація про навколишній світ надходить у робочу пам´ять. Однак її можна зберігати в довготривалій декларативній пам´яті та витягувати звідти. Продукції надходять у робочу пам´ять із продукційної пам´яті і їх відбирають за ступенем їхньої застосовності до розв´язання поточних завдань. Результати оцінки застосування продукцій зберігаються в системі продукційної пам´яті. Саме в її межах відбувається процес научання як фіксація історії виконання продукцій і наслідків цього виконання, як набування нових продукцій на основі слідів їхнього застосування, сформованих раніше.
   Формування структури знання має два етапи. Перший - декларативний, відбувається компіляція знань (knowledge compilation), у результаті якої декларативне знання перетвориться на процедурне, орієнтоване на використання знання. «Знання-Що» перетвориться на «Як».
   В основі компіляції знання - або процедуралізація (proceduralization), тобто заміна універсальних перемінних на значення, необхідні для розв´язання конкретного завдання, або композиція (composition) - злиття часток продукції. На другому - процедурному - етапі відбувається координація знань (knowledge tuning) через узагальнення (generalization) - розширення сфери застосування продукції; поділ (discrimination) - перетворення універсальних продукцій на більш спеціалізовані; посилення (strengthening) - усунення несуттєвих протиріч з продукції і заміна постійних на перемінні, що дає змогу скоротити загальну кількість продукцій.
   Научання як формування структури знання. Ця група моделей базується на виокремленні систем пам´яті - процедурної, семантичної й епізодичної і відповідних їм компонентів структури знання.
   Відповідно до однієї з них, поділ на декларативне/процедурне знання відповідає протиставленню довільного-мимовільного, усвідомлюваного-неусвідомлюваного (у традиціях школи І.П. Павлова - першосигнального-другосигнального). У межах такого протиставлення декларативна пам´ять є в основі експліцитних форм навчання і відповідно до експліцитного знання, доступного усвідомленню. Експліцитне навчання відбувається швидко, іноді у формі інсайту, під контролем свідомості. Процедурна пам´ять забезпечує імпліцитне навчання, яке відбувається повільно, вимагає численних повторень матеріалу, основане на формуванні асоціацій між подіями, фіксує причинно-наслідкові відносини між ними. Результати імпліцитного навчання важкодоступні для рефлексії, тому суб´єкт може не знати, чого саме він навчився (Кендел, Хокінс).
   Інша інтерпретація систем пам´яті припускає, що декларативна пам´ять містить репрезентації об´єктів, сутностей, фактів, подій. Декларативну пам´ять становлять: семантична пам´ять, яка зберігає ментальні моделі світу, й епізодичне, фіксуюче знання про персонально пережиті події та їхню упорядкованість у суб´єктивному часі. Процедурна пам´ять репрезентує операції з об´єктами, фактами, сутностями, переваги тих чи інших способів дії. Усі ці системи пам´яті потенційно доступні усвідомленню. У процесі навчання відбувається формування структури знання, компоненти якої представлено як елементи декларативної пам´яті. Відношення між компонентами структури знання постають як елементи процедурної пам´яті. Сформована в процесі навчання структура знання є репрезентацією об´єктів, фактів, подій і їхніх відносин, при цьому ця структура фіксує також участь суб´єкта в епізоді набування знання, його особистісну позицію.
   Уся сукупність знань, якими володіє суб´єкт, структурована відповідно до предметних галузей, які є референтними тій чи іншій діяльності. Основні моделі репрезентації знань - продукційні (як модель ACT), основані на семантичних мережах (як деякі моделі мовної компетенції) або фреймові (Поспєлов). Вони дають змогу описувати знання, застосовні до певних предметних галузей. Частину структури знання суб´єкта, що релевантна певній предметній галузі, називають доменом. Уявлення про доменну структуру знання змушує по-новому формулювати класичні проблеми психології научання. Наведемо два пункти зі списку, що його запропонував Дж. Андерсон: 1) проблема початку навчання «з нуля» («tabula rasa») - яким чином здобувається знання в разі необхідності формування нового домену; 2) проблема перенесення - у який спосіб знання з одного домену можна перенести на інший.
   Погодженість концепцій когнітивізму як напряму сучасної психології поєднується з прийняттям різних варіантів розв´язання проблеми формування нового і, отже, розв´язання проблеми научання/розвитку. Зокрема, модель ACT Дж. Андерсона має яскраві ознаки інструктивної теорії, а концепція Ж. Піаже побудована на принципах епігенезу.
   Уявлення про научання з позиції системно-еволюційного підходу. Основа системно-еволюційного підходу (СЕП) - теорія функціональних систем П.К. Анохіна. Усі аспекти формування й активності суб´єкта в межах СЕП описано через закономірності еволюції функціональних систем. Специфіку СЕП порівняно з класичною теорією функціональних систем визначають уявлення про спеціалізацію нейронів щодо етапів розвитку відносин суб´єкта зі світом. Групи нейронів з однаковою спеціалізацією - функціональні системи - фіксують моделі взаємодії з оточенням. Багато функціональних систем (моделей), які сформувалися впродовж онтогенезу епігенетично і перебувають у певних зв´язках, становлять структуру індивідуального досвіду (у тварин) або знання (у людини) (відповідно - СІДТ і СІЗЛ) (Александров, Греченко; Максимова, Горкін). Беручи за основу концепцію системогенезу (фактично, селекційну та епігенетичну) П.К. Анохіна, СЕП розглядає процеси научання і розвитку як принципово нерозрізнені, що відповідає результатами сучасних досліджень. «Научання» і «розвиток» - лише різні найменування єдиного процесу формування нових систем, які реалізують і фіксують моделі взаємодій суб´єкта з оточенням (компонентів структури індивідуального досвіду/знання) і реорганізації структури, яка формується.
   Коннекціонізм. Один із сучасних напрямів у вивченні пізнання, у якому поєднано підходи, характерні для когнітивної психології, нейрофізіології, комп´ютерних і математичних дисциплін і для проблематики штучного інтелекту. Основні ідеї коннекціонізму пов´язані з розробками «нейрональних мереж» (neural networks) і моделюванням за допомогою «рівнобіжних обчислень» (PDP modeling - parallel distributed processing, рівнобіжна розподілена обробка).
   Коннекціоністські моделі являють собою мережі, побудовані з пов´язаних між собою нейроноподібних елементів. Ці елементи є вузлами мережі. Вузол може виражати і множину елементів, які репрезентують певну «сутність», задану під час побудови моделі, наприклад, лексичні одиниці. Кожен елемент одержує на вході певний набір збуджувальних і/або гальмівних впливів. На всій сукупності елементів мережі (або на їхніх підмножинах) встановлюють сумарну активність, і стан мережі змінюється як функція сумарної активності. Зв´язок між елементами може змінювати значення активності, які вони передають. Ці зміни є функцією властивості зв´язку - її вагомість. Вагомість зв´язків представляє пам´ять мережі. У структурі мережі виокремлюють вхідний і вихідний шари елементів і шари, які не мають безпосереднього контакту з навколишнім середовищем - «сховані елементи» (hidden units). Оскільки поточний стан мережі можна описати як функцію від початкового стану елементів мережі, процес її приведення до нового стану часто позначають як навчання (training). У межах коннекціонізму научання представляє один з головних напрямів дослідження. Під час пред´явлення мережі певних подій на вході вона моделює і відтворює їхні стохастичні відносини.