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TU Berlin

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Wissensrepräsentation in künstlichen Intelligenzen. Zeichentheorie und Kognitionsforschung

René J. Jorna, Universität Groningen

Summary. This article discusses what cognitive science and artificial intelligence have to do with semiotics. For this purpose, the definition of semiotics (Zeitschrift für Semiotik 1, 1979) is extended, and the central notions of functionalism, symbol system, and representation, which constitute the conceptual foundations of cognition and artificial intelligence, are analyzed. The analysis reveals a variety of applications of these notions, and it is argued that the fields of cognitive science, artificial-intelligence research and semiotics will reach more conceptual clarity if they learn from the strong points of each other.

Zusammenfassung. In diesem Artikel wird diskutiert, was Kognitionswissenschaft und Künstliche Intelligenz mit der Semiotik verbindet. Zu diesem Zweck wird die Definition der Semiotik  (Zeitschrift für Semiotik 1, 1979) erweitert und werden die zentralen Begriffe des Funktionalismus, des Symbolsystems und der Repräsentation, die die konzeptuelle Grundlage für Kognition und künstliche Intelligenzen bilden, einer Analyse unterzogen. Diese Analyse weist sehr unterschiedliche Verwendungen dieser Begriffe nach. Als Fazit ergibt sich, daß Kognitionsforscher, Künstliche-Intelligenz-Forscher und Semiotiker mehr konzeptuelle Klarheit in ihrer Arbeit erreichen können, wenn sie gegenseitig voneinander lernen.

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Wissen ohne Symbole? Das Programm des Neuen Konnektionismus

Thomas Goschke, Universität Osnabrück

Summary. Until recently, mainstream cognitive science was based on the assumption that cognitive processes can be modelled as rule-governed manipulation of formal symbols. With the advent of the "New Connectionism" in the last few years, an alternative research program has been established, which conceptualizes within the framework of abstract neural networks. In this paper it is argued that a core difference between the two paradigms concerns the status they give to syntactically structured symbols. Whereas symbol-oriented models presuppose context-free constituents, connectionist representations are highly context-sensitive. Psycholinguistic evidence for the context-sensitivity of meaning in natural language is discussed. Finally, implications of the context-sensitivity of connectionist representations for the relation between symbolic and connectionist models are outlined. In particular, arguments are advanced against the attempt to view connectionist models as mere implementations of symbol-oriented algorithmic models.

Zusammenfassung. Die Kognitionswissenschaft war bis in die jüngste Vergangenheit weitgehend von der Auffassung geprägt, Kognition lasse sich als regelgeleitete Manipulation formaler Symbole modellieren. Mit dem "Neuen Konnektionismus" hat sich ein alternatives Forschungsprogramm etabliert, das stattdessen an der Idee abstrakter neuronaler Netze orientiert ist. Es soll gezeigt werden, daß ein zentraler Unterschied der beiden Ansätze in der Behandlung syntaktisch strukturierter Symbole liegt. Während der klassische Ansatz die Existenz kontextfreier Konstituenten voraussetzt, sind konnektionistische Repräsentationen kontextsensitiv. Neben der konzeptuellen Analyse wird auf relevante psycholinguistische Evidenz für die Kontextsensitivität sprachlicher Bedeutungen eingegangen. Abschließend werden aus diesen Überlegungen Folgerungen zum Verhältnis zwischen symbolbezogenen und konnektionistischen Modellen gezogen. Es wird argumentiert, daß die Kontextsensitivität konnektionistischer Repräsentationen gegen die Auffassung spricht, daß diese nur Implementierungen symbolbezogener Modelle seien.

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Wie sind Symbole zu interpretieren? Repräsentation bei Frege und Peirce

William E. Smythe, Universität Alberta

Summary. Contemporary psychology has yet to come to grips with the basic function of symbolic representation, despite the widerspread application of the notion in cognitive theory. It is argued that the semiotic systems of Gottlob Frege and Charles S. Peirce can shed considerable light on the fundamental nature of symbolic representation. Peirce’s analysis in particular reveals some important functional ties between symbolic representation and interpretation. The present paper attempts to motivate and develop Peirce’s interpretation-based conception of symbolic representation and to point to some of its implications for cognitive theory.

Zusammenfassung. Obgleich die Begriffe des Symbols und der Repräsentation in der Kognitionstheorie weit verbreitet sind, muß die zeitgenössische Psychologie für die elementare Funktion der Symbolrepräsentation erst noch eine theoretische Bestimmung finden. Wie gezeigt wird, können die Zeichentheorien von Gottlob Frege und Charles S. Peirce, die wichtige Beziehungen zwischen den Funktionen von Symbolrepräsentation und von Interpretation nachweisen, hierbei von großem Nutzen sein. Die vorliegende Arbeit versucht, insbesondere die interpretationsbasierte Konzeption der Symbolrepräsentation von Peirce zu begründen und auszuarbeiten sowie ihre Konsequenzen für die Kognitionstheorie deutlich zu machen.

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Wie werden Symbole wahrgenommen? Die Antworten von Helmholtz und Koffka

Cees van Leeuwen, Universität Amsterdam
Lieselotte van Leeuwen, Universität Nijmegen

Summary. It is argued that the perception of symbolic aspects of the environment requires a dynamic, interactive account of perceptual processing. Two alternative programs for a theory of perception are evaluated with respect to this requierement, viz. the approach of Hermann von Helmholtz and the Gestalt-theoretic approach of Kurt Koffka. The Gestalt-theoretic approach seems better suited to account for symbol perception than the Helmholtz program.

Zusammenfassung. Der Aufsatz diskutiert die These, daß die Wahrnehmung symbolischer Aspekte der Umgebung nur augrund eines dynamischen interaktiven Perzeptionsprozesses möglich ist. Zwei alternative wahrnehmungstheoretische Ansätze, der von Hermann von Helmholtz und der gestalttheoretische von Kurt Koffka, werden hinsichtlich dieser These verglichen. Der Gestaltansatz kommt dem gewählten Ausgangspunkt am nächsten.

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Mathematische Intelligenz: natürlich und künstlich

Henk Visser, Universität Tilburg

Summary. This article discusses mathematical versus propositional representation. Studies in artificial intelligence and in cognitive modeling suggest that toy problems are solvable with rigid mathematical representations, whereas world problems require flexible propositional representations. In this paper it is argued that world problems, too, should be handled with mathematical representations, although of a special kind.

Zusammenfassung. In diesem Aufsatz werden mathematische und propositionale Repräsentationen einander gegenübergestellt. Untersuchungen im Bereich der Künstlichen Intelligenz und der Kognitionsmodelle legen nahe, daß Spielprobleme mit strengen mathematischen Repräsentationen lösbar sind, Alltagsprobleme dagegen flexiblere propositionale Repräsentationen erfordern. Hier wird nachgewiesen, daß auch bei Alltagsproblemen mathematische Repräsentationen, jedoch solche besonderer Art, eingesetzt werden sollten.

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Die Evolution intelligenter Systeme

Klaus Mainzer, Universität Augsburg

Summary. The development of human knowledge and knowledge-technology is sometimes described as "evolution" driven by technical innovations on given levels of "emergence". The first level was realized by simple tools like hammer, lever etc. On the next level machines of force and energy were invented. Today program-controlled computers and information-processing automata have become tools of everyday-life. Computer scientists distinguish several generations of hardware and software in the historical development of their machines. In artificial intelligence research one speaks of the "second computer age", meaning the transition from number-processing machines to knowledge-processing systems such as expert systems, which are said to simulate human experts, at least partially. Even biological and neurological computers are being projected. They are self-organizing complex systems, built according to structural principles of neurophysiology. In this situation the critical question arises whether the technological development of artifical intelligence can be understood as part of the biological evolution of intelligent systems. The article analyzes the linguistic, logical, mathematical, physical, and biological paradigms which led to the development of knowledge-based systems.

Zusammenfassung. Die Entwicklung des menschlichen Wissens und seiner Technik wird häufig als Evolution beschrieben, die sich auf neuen Emergenzstufen durch technische Innovationsschübe realisiert. In dem Zusammenhang sei an die erste Stufe einfacher Werkzeuge wie Hammer, Hebel usw. erinnert, die noch die menschliche Kraft benötigen, die nächste Stufe von energie- und stoffverarbeitenden Kraftmaschinen und schließlich die Stufe programmgesteuerter Computer bzw. Automaten zur Informationsverarbeitung. In der Informatik unterscheidet man in der letzten Entwicklungsstufe eine Abfolge von Systemgenerationen, die mit der Entwicklung wissensbasierter Expertensysteme in der Künstlichen-Intelligenz-Forschung ihren vorläufigen Höhepunkt findet. Neuerdings werden bereits Bio- und Neurocomputer projektiert, die nach neurophysiologischen Strukturprinzipien gebaut sind und sich selbst organisierende komplexe Systeme darstellen. Dabei stellt sich die kritische Frage, ob und in welchem Sinn diese technische Entwicklung überhaupt als Teil der biologischen Evolution intelligenter Systeme beschrieben werden kann. Dazu werden zunächst die technisch-naturwissenschaftlichen, logisch-mathematischen und sprachlichen Paradigmen der einzelnen Entwicklungsstufen wissensbasierter Systeme analysiert.

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Das sinnliche Allgemeine. Gedanken über Bild, Begriff und Sprache

Boris Kaltschew, München

Summary. On the basis of an example taken from chess it is demonstrated that concepts are of a sensory-mental nature. It follows that they cannot be regarded as part of language. Isolated from aspects alien to it, language can be defined rigidly.

Zusammenfassung. Am Beispiel des Schachspiels wird nachgewiesen, daß Begriffe ihrer Natur nach sinnlich-gedanklich sind. Sie können daher nicht als Teil der Sprache aufgefaßt werden. Befreit von fremden Aspekten läßt sich die Sprache genau definieren.

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Das partnerbezogene Lokalisieren von Objekten in der Kommunikation. Ein neues Forschungsthema zwischen Sprachpsychologie und Linguistik

Theo Herrmann, Universität Mannheim

Summary. Up to the present, linguistics as well as psychology of language have largely been neglecting the fact that speech production and other semiotic processes are codetermined by situational factors, especially those pertaining to the listener. The partner-related localization of objects is still a widely unresearched phenomenon. Speakers cause their partner to identify an object by verbally establishing a spatial relationship between the object in question and a second: "Will you please hand me the pair of tongs lying to the right of the box." Localizing objects verbally is often performed egocentrically, i.e. the speaker’s utterance may be supplemented by a phrase like "seen from where I am". If, however, the speaker’s localizing utterance can be supplemented by a phrase like "seen from where you are" we are dealing with a partner-related localization. When will a speaker use the former and when will he use the latter kind of localization? Why does he localize objects in a partner-related manner? What is the nature of the cognitive processes that occur during partner-related localizing utterances? What may either facilitate or impede such processes? Are there any alternatives to partner-related localization by which a speaker may reach his goal as well or even better? The following report presents first considerations and results concerning the partner-related localization of objects. Furthermore, possible ways of investigating the partner-related localization of objects by means of psychological experiments are demonstrated.

Zusammenfassung. Sowohl die Linguistik als auch die Psychologie vernachlässigen bis heute in kaum verständlichem Ausmaß den Tatbestand, daß die Sprachproduktion und andere semiotische Prozesse von der jeweiligen kommunikativen Gesamtsituation, insbesondere vom Kommunikationspartner mitbestimmt sind. Ein bisher kaum erforschtes Phänomen ist die partnerbezogene Objektlokalisation. Sprecher bringen ihren Partner dazu, ein Objekt zu identifizieren oder ihm einen Ort zuzuweisen, indem sie es sprachlich mit einem anderen Objekt in räumliche Beziehung setzen: "Gib mir die Zange, die rechts neben dem Kasten liegt!" Dieses sprachliche Lokalisieren geschieht oft so, daß der Sprecher die Raumrelation aus seiner Sicht (egozentrisch) formuliert: Seine Äußerung könnte dann die Floskel "von mir aus gesehen ..." enthalten. Oder aber der Sprecher lokalisiert partnerbezogen: "von dir aus gesehen ..."  ­ Wann tut er das eine oder das andere? Warum lokalisiert er Objekte partnerbezogen? Wie sind die kognitiven Vorgänge beschaffen, bei bei partnerbezogenem Lokalisieren ablaufen? Wodurch werden solche Vorgänge erleichtert oder erschwert? Gibt es für das partnerbezogene Lokalisieren Handlungsalternativen, mit denen der Sprecher sein Handlungsziel gleich gut oder besser erreichen kann? ­ Erste Überlegungen und Befunde zum partnerbezogenen Lokalisieren von Objekten sind Gegenstand des nachfolgenden Berichts. Der Beitrag zeigt zugleich Möglichkeiten auf, Sachverhalte wie die partnerbezogene Objektlokalisation mit den Mitteln des sprachpsychologischen Experiments zu untersuchen.

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