[論文レビュー] The Dynamically Extended Mind -- A Minimal Modeling Case Study

Tom Froese, Carlos Gershenson+1 more|arXiv (Cornell University)|May 8, 2013

Embodied and Extended Cognition参考文献 62被引用数 24

ひとこと要約

この論文は、進化的ロボティクスを用いて音響的に結合された2つのエージェントをモデル化することで、拡張された心の仮説に対する「結合・構成の誤謬」批判に挑戦している。結合された系は、孤立したエージェントでは不可能な、神経ダイナミクスにおける形式的不変性といった、顕在的な力学的性質を示す。これは、環境との結合が非線形相互作用を介して認知を構成することを証明する。

ABSTRACT

The extended mind hypothesis has stimulated much interest in cognitive science. However, its core claim, i.e. that the process of cognition can extend beyond the brain via the body and into the environment, has been heavily criticized. A prominent critique of this claim holds that when some part of the world is coupled to a cognitive system this does not necessarily entail that the part is also constitutive of that cognitive system. This critique is known as the "coupling-constitution fallacy". In this paper we respond to this reductionist challenge by using an evolutionary robotics approach to create a minimal model of two acoustically coupled agents. We demonstrate how the interaction process as a whole has properties that cannot be reduced to the contributions of the isolated agents. We also show that the neural dynamics of the coupled agents has formal properties that are inherently impossible for those neural networks in isolation. By keeping the complexity of the model to an absolute minimum, we are able to illustrate how the coupling-constitution fallacy is in fact based on an inadequate understanding of the constitutive role of nonlinear interactions in dynamical systems theory.

研究の動機と目的

• 『結合・構成の誤謬』批判に対処すること。この批判は、環境との結合が認知に構成的包含を意味するとは限らないと主張する。
• 結合された力学的系における非線形相互作用が、孤立した部分に存在しない認知的性質を生成できるかどうかを調査すること。
• エージェントと環境の結合を最小限の形式的モデル化によって、拡張された心の仮説を支持できることを示すこと。
• 結合されたエージェントの神経ダイナミクスが、孤立した状態では不可能な形式的性質を持つことを示すこと。

提案手法

• 2つのエージェントが単純な音声信号を通じて音響的に結合できるように、神経コントローラーを進化的ロボティクス的手法で進化させた。
• エージェントは、音響信号によって媒介される非線形相互作用を持つ最小限の力学的システムとしてモデル化された。
• 結合されたエージェントの神経ダイナミクスに注目し、顕在的な力学的性質を分析した。
• 構造的および機能的還元不能性に注目して、結合系と孤立エージェントのダイナミクス不変量を比較する形式的分析を実施した。
• 結合が構成的認知的ダイナミクスを生じさせる役割を孤立させるために、モデルを最小限の複雑さに保った。
• 計算シミュレーションを用いて、結合系が個々のエージェントに欠けている性質を示すかどうかを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2つのエージェントが結合した系は、それぞれが孤立している状態では見られない認知的ダイナミクスを示せるか？
• RQ2 エージェントと環境の結合が、拡張された心の仮説が求めるように、認知プロセスに構成的変化をもたらすか？
• RQ3 結合系の力学的性質は、その孤立した部分の和に還元可能か？
• RQ4 最小限の力学的システムにおける非線形相互作用は、結合が認知系において構成的であることを示せるか？
• RQ5 『結合・構成の誤謬』は、力学的系理論の誤解に基づいているのだろうか？

主な発見

• 結合された系は、いずれのエージェントも孤立している状態では実現できない形式的不変性を持つ神経ダイナミクスを示し、環境の構成的役割を示唆した。
• 相互作用プロセス全体が、個々のエージェントの貢献に還元できない顕在的性質を示した。
• 力学的系分析により、結合系の振る舞いは、いかなる孤立エージェントとも構造的に異なることが判明し、認知の拡張の考えを支持した。
• 最小限のモデルは、環境との結合が孤立状態では不可能な新たな力学的状態を生じさせられることを示し、『結合・構成の誤謬』に反論した。
• 非線形相互作用を介した結合系では、認知現象が単に外部的であるのではなく、認知系そのものに構成的であることが示された。