[논문 리뷰] Analog Computation and Representation

Corey J. Maley|arXiv (Cornell University)|2020. 12. 10.

Philosophy and Theoretical Science인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 연속성을 기반으로 한다는 전통적 관점에서 벗어나, 아날로그 계산이 본질적으로 아날로그 표현에 기반한다는 점을 재정의함으로써 아날로그 계산을 재정의한다. 이는 연속적이든 이산적이든 아날로그 표현에 기반한 원칙적이고 기계론적인 아날로그 계산의 계정을 제공하며, 역사적이고 현대적인 시스템, 특히 신경과학과 인지과학 분야에 적용 가능하다. 이는 비디지털 계산을 더 넓게 이해할 수 있는 길을 열어준다.

ABSTRACT

Relative to digital computation, analog computation has been neglected in the philosophical literature. To the extent that attention has been paid to analog computation, it has been misunderstood. The received view -- that analog computation has to do essentially with continuity -- is simply wrong, as shown by careful attention to historical examples of discontinuous, discrete analog computers. Instead of the received view, I develop an account of analog computation in terms of a particular type of analog representation that allows for discontinuity. This account thus characterizes all types of analog computation, whether continuous or discrete. Furthermore, the structure of this account can be generalized to other types of computation: analog computation essentially involves analog representation, whereas digital computation essentially involves digital representation. Besides being a necessary component of a complete philosophical understanding of computation in general, understanding analog computation is important for computational explanation in contemporary neuroscience and cognitive science.

연구 동기 및 목표

• 아날로그 계산이 연속성에 의해 정의된다는 광범위한 철학적 오해를 수정하기 위해.
• 연속적이고 이산적인 시스템을 모두 수용할 수 있는 아날로그 표현에 기반한 통합된 아날로그 계산 계정을 개발하기 위해.
• 아날로그 계산이 신경과학과 인지과학 분야의 계산적 설명에 어떻게 관련되어 있는지 보여주기 위해.
• 대표 유형을 구분함으로써 비디지털, 비아날로그 형태의 계산을 인식할 수 있는 기초를 마련하기 위해.

제안 방법

• 기계적, 전자적, 이산적 시스템을 포함한 20세기 아날로그 컴퓨터의 역사적 사례를 분석하여 연속성이 아날로그 계산에 필수적이지 않음을 보여주기 위해.
• Lewis-Maley의 아날로그 표현 계정을 수용하고 이를 정교화하여, 표현 상태와 대상 시스템 간의 공변화를 강조하기 위해.
• 연속성이나 이산성보다는 표현적 구조에 초점을 맞춰 아날로그 계산과 디지털 계산을 구분하기 위해.
• 기계론적 설명에 아날로그 표현의 조작 방식을 적용하여, 물리적 시스템이 어떻게 아날로그 표현을 다루는지 보여주기 위해.
• 하이브리드 또는 디지털 시스템과의 혼동을 방지하기 위해 반론을 다루며, 이러한 시스템이 진정으로 계산적임을 방어하기 위해.
• 대체 표현 유형을 식별함으로써 비아날로그, 비디지털 계산의 가능성을 허용하기 위해 프레임워크를 일반화하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 연속성이 아닐 경우 아날로그 계산과 디지털 계산을 어떻게 구분할 수 있는가?
• RQ2 이산적 시스템이 어떻게 여전히 아날로그 계산으로 간주될 수 있는가?
• RQ3 어떤 역할을 하여 아날로그 표현이 시스템의 계산적 아날로그 성격을 결정짓는가?
• RQ4 역사적이고 과학적으로 중요한데도 불구하고 철학적 논의에서 아날로그 계산이 왜 간과되었는가?
• RQ5 아날로그 계산이 인지 및 신경 과정을 설명하는 데 디지털 계산의 대안이나 보완으로서 유의미한가?

주요 결과

• 연속성과 아날로그 계산을 동일시하는 통용 관점은 잘못되었으며, 이는 이산적 아날로그 컴퓨터의 역사적 사례로 입증된다.
• 아날로그 계산은 표현 방식이 연속이든 이산이든 간에 아날로그 표현의 기계론적 조작으로 이해하는 것이 가장 타당하다.
• Lewis-Maley의 아날로그 표현 계정은 다양한 물리적 매체에서 아날로그 계산을 이해하는 데 강력하고 일반적인 프레임워크를 제공한다.
• 아날로그 계산은 역사적 흥미거리가 아니라, 디지털 계산으로 잘 기술되지 않는 특정 신경 및 인지 과정을 설명하는 데 필수적이다.
• 이 프레임워크는 비아날로그, 비디지털 계산의 새로운 형태가 가능하다는 가능성을 허용하여 계산 이론의 범위를 확장한다.
• 이 계정은 뇌가 아날로그 계산을 수행할 수 있으며, 이는 인지과학에서 순수 디지털 계산주의에 대한 더 세밀한 대안을 제공한다.