🎓認知科学

認知科学とは

🌐認知(Cognition)の科学.

情報処理の観点から知的システムと知能の性質を理解しようとする研究分野.

感覚入力が変換され、還元され、精緻化され、貯蔵され、回復され、そして用いられる、そのすべてのプロセスに関わる学（1967/ナイサー）

分野

以下のような諸学問の学際領域.

• 📝心理学
  • 📝認知心理学
  • 進化心理学
  • 文化心理学
• 📝人工知能(AI)
  • ニューラルネットワーク
  • 計算機科学
  • 🎓計算神経科学
• 言語学
  • 心理言語学
• 神経科学
  • 🎓認知神経科学
  • 認知神経科学
• 哲学
  • 認識論
  • 🎓心の哲学
• その他
  • 🎓音楽神経科学

🌐認知(Cognition)

認知とはプロセス. 情報を取り入れ、処理し、利用する心的プロセス全般.

• 人間などが外界にある対象を知覚した上で、それが何であるかを判断したり解釈したりする過程(Wikipedia)

プロセス

input -> processing -> output.

• 経験につけた名前(不安, イライラ, 動揺).
• 経験の解釈, 🔖思考(頭の中の言葉, 文章).
• 経験に伴う🔖記憶, 🔖イメージ.

🔌認知機能

認知科学の研究対象. 脳科学系自己啓発の「力」は機能で言い換えられる. 機能だから鍛えられる？

• 🔌知覚機能
• 🔌注意機能
• 🔌記憶機能
• 🔌実行機能
• 📝学習
• 🔖問題解決
• 🗣言語機能
• 🔖意思決定
• 運動機能
• 🔌空間認知機能

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• 知覚
• 理解
• 記憶
• 思考
• 学習
• 推論
• 問題解決

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比較的最近.

• 意識
• 感情
• 感性

分類

どうも業界によってまちまちのようだ.

1. DSM-5の認知領域（臨床分野で広く使用）

複雑性注意実行機能学習と記憶言語知覚運動機能社会的認知

1. RDoC（Research Domain Criteria, NIMH）

認知システム社会的プロセス陽性価システム陰性価システム覚醒・調節システム感覚運動システム

1. 神経心理学的分類（Luria, Lezakら）

注意・集中実行機能記憶言語視空間機能情報処理速度

1. 認知心理学的分類

知覚注意記憶思考・推論言語意思決定

🎓認知神経科学

🎓神経科学 x 🎓心理学

認知神経科学(cognitive neuroscience)とは, 神経科学と心理学の両方から発展した学問.

心理/認知的機能が「神経回路」によってどのように生み出されるか？

💡Efficient coding hypothesis

効率的コーディング仮説

• 1961年にホレス・バーロウによって提唱.
• 視覚や他の感覚システムがどのようにして環境からの情報を効率的に処理し、エンコードしているのかを理解するための仮説.
• 🎓情報理論と結びついて実験がされている.

Efficient coding hypothesis - Wikipedia

• 🔦脳は過去と未来を過去の体験をもとに確率分布を計算する推論マシン - 鈴木祐

📹茂木健一郎: 認知神経科学(東京大学大学院講義)

最新のAIのトピックを交えながら, しかし大学講義ということで網羅的にTopicsを日本語で学べる.

東京大学大学院講義 - YouTube

• <2023-09-18 Mon 17:24>, 2023年のレクチャーもポツポツ追加されている.
• <2024-09-10 Tue 07:58> 再びみてる. トピックが多すぎてすぐ変わるので聞き流せない…
• 👨茂木健一郎
• 🔖MOOC

🎓計算神経科学

🎓神経科学 x 🎓計算機科学

計算論的神経科学(computational neuroscience).

脳を情報処理機械に見立ててその機能を調べるという脳研究の一分野.

💡予測符号化

• 脳が推論するプロセスを定式化した.
• 脳は事前経験に基づき外界についてのモデルを生成し、このモデル生成を知覚とする.
• 脳はこのモデルを使って外界から与えられるべき感覚を予測し，実際の感覚とずれがある場合は，モデルを更新し最新に保つ.

📝阿頼耶識

💡報酬予測誤差(RPE)

💡期待と結果の報酬予測誤差が大きいほどドーパミンが放出され脳では学習が行われる

💡自由エネルギー原理

💡予測符号化の発展.

脳が 内部モデルに基づいて予測を行い、感覚入力を用いてそのモデルを更新することで、驚き（シャノンサプライズ（英語版）のこと）や不確実性を低減する.

脳が推論エンジンであるとするベイズ的な考え方. 🎓ベイズ統計学

自由エネルギー原理 - Wikipedia

シャノンサプライズ

驚き. シャノン?クロードくんのことか？

📹Computational Neuroscience - Coursera

Computational Neuroscience | Coursera

• 第1週：コース紹介と基本的な神経生物学
• 第2週：ニューロンは何をエンコードするか？ ニューラルエンコーディングモデル
• 第3週：ニューロンからの情報抽出：ニューラルデコーディング
• 第4週：情報とコーディングの原理
• 第5週：脳からの脳のシミュレーション：単一ニューロンのモデル
• 第6週：ニューロンのシナプスとネットワークのモデリング
• 第7週：脳はどのように学習するか？ シナプス可塑性と学習のモデリング
• 第8週：行動学習：強化学習

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• Computational-NeuroScience : Week0 - 知識のサラダボウル

認知主義

🚩認知革命

認知科学を生み出した1950年代から始まった学問の運動.

🛕行動主義に対するカウンター、パラダイムシフト.

認知革命 - Wikipedia

認知科学Topics

🆚物理空間と情報空間

この用語は🤵🏽苫米地用語とおもったが、ChatGPTは違うよとのこと.

物理空間では📝エントロピーは増大し, 情報空間では減少する.

📝名色/ナーマルーパ

物理空間

情報空間

Information Space.

• 概念空間（Conceptual Space）
• サイバースペース（Cyberspace）

認知科学Insights

• 🔦Lispは分析哲学による知識を計算機に実装するための言語 - 苫米地英人

✨実験科学はブラックボックステストで認知科学はホワイトボックステスト

ウォーターフォール開発オラオラ系エンジニアだったわたしの雑な理解では, 人間の心をソフトウェアに喩えると,

• 外部仕様書によるブラックボックステストが実験科学
• 内部仕様書によるホワイトボックステストが認知科学

どちらもソフトウェアの動作検証のアプローチとしては有効である.

📝ソフトウェアテスト

いいかえるならば、🎓行動主義心理学と🎓認知心理学の対立軸.

👉Related

• 🎓認識論

🦊なぜ認知科学がわたしにとって重要か?

心理学とコンピュータサイエンスと脳科学がこの領域ですべて交わることに興奮する.

• わたしの大学の専攻は🎓情報理論.
• 🧘坐禅は内観によって心を探求するプロセス.
• 心の仕組みを理解すれば🖤うつは治る.