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Der Konnektionismus ist ein Problemlosungsansatz in der Kybernetik und beschaftigt sich mit dem Verhalten vernetzter Systeme basierend auf Zusammenschlussen von kunstlichen Informationsverarbeitungseinheiten 1 Verhalten wird als Produkt einer Vielzahl interagierender Komponenten verstanden die sich wechselseitig beeinflussen 2 Mit Hilfe kunstlicher neuronaler Netze wird die aus einem scheinbaren Chaos erwachsende Systemordnung simuliert 3 Anwendungsgebiete des Konnektionismus sind unter anderem Neurophysiologie Psychologie Biologie Linguistik Neuroinformatik Bewegungswissenschaft und die Kunstliche Intelligenz Forschung Inhaltsverzeichnis 1 Problemlosen mit konnektionistischen Systemen 1 1 Subsymbolische Hypothese 1 2 Algorithmische Modelle 2 Vorteile konnektionistischer Architekturen 3 Symbolismus vs Konnektionismus Debatte 4 Siehe auch 5 Literatur 6 Weblinks 7 EinzelnachweiseProblemlosen mit konnektionistischen Systemen BearbeitenProblemlosen besteht unabhangig von den jeweiligen Anwendungsfeldern stets aus den Schritten Informationen erheben Modell bilden Prognose erstellen Ergebnis kontrollierenDer Schritt der Modellbildung ist dabei zweifellos der schwierigste Expertensysteme Simulationen und numerische Rechnungen erfordern detaillierte Kenntnisse des Systems das untersucht werden soll Ihr konstruktivistischer Ansatz beruht auf der Hypothese dass Systeme durch schrittweise vorgenommenes Zerlegen in Teilsysteme bestimmter Struktur vollstandig symbolisch beschreib und damit algorithmisierbar sind 4 Bei einem konnektionistischen Modell wird versucht das aussere Verhalten eines Systems als Ganzes nachzubilden durch den Zusammenhang einer grossen Anzahl von relativ einfachen und oft recht ahnlichen Einheiten die in einem dichten Netzwerk miteinander verbunden sind Diese Einheiten arbeiten lokal und kommunizieren mit anderen nur via Signalen uber Verbindungen Der Aufbau eines konnektionistischen Modellsystems wird fur ausgewahlte Beispiele des zu untersuchenden Systems so vorgenommen dass es unter gleichen Bedingungen das gleiche Verhalten wie sein Vorbild zeigt Fur diese Falle besteht also eine Isomorphie des Verhaltens das konnektionistische Modellsystem antwortet auf Eingaben mit den gleichen Ausgaben wie sein reales Vorbild Da das Systemverhalten nicht algorithmisiert wird ist jedoch nicht nachvollziehbar wie das konnektionistische Modellsystem intern funktioniert seine Ergebnisse entstehen immer aus dem Zusammenwirken aller Elemente Dabei muss das konnektionistische Modellsystem nicht notwendigerweise isomorph zum Untersuchungsgegenstand sein Nach Smolensky erfolgt Reprasentation des Wissens subsymbolisch Subsymbolische Hypothese Bearbeiten Die Ableitung von Wissen entsteht aus der Interaktion einer grossen Anzahl von Einheiten Diese Interaktion erlaubt keine exakte Beschreibung auf konzeptioneller Ebene sondern muss direkt durch Modellprozessoren verwirklicht werden Die Modellvorstellung eines konnektionistischen Systems ist grundlegend und unabhangig von einer konkreten Realisierung Neben den bekannten kunstlichen neuronalen Netzen ist besonders das Sensitivitatsmodell von Frederic Vester als Implementation einer konnektionistischen Auffassung zu erwahnen Algorithmische Modelle Bearbeiten Als mathematisch zu beschreibendes Modell wurde das neurophysiologische Konzept des Synapsengewichts entwickelt 5 a Dieses ist geeignet zu praktischen Bestatigungen durch Computersimulation 5 b Vorteile konnektionistischer Architekturen BearbeitenDie wichtigsten Vorteile von Systemen mit konnektionistischer Architektur Beispiel das menschliche Gehirn sind 6 Da sie nicht nach vorgegebenen Regeln arbeiten sind sie sehr anpassungsfahig Sie konnen lernen allerdings sind lange Vorbereitungszeiten erforderlich bis das System einsatzbereit ist Sie arbeiten auch bei unvollstandigen Daten und verrauschten Umgebungen ausgezeichnet ein bekanntes Beispiel ist die Gesichtserkennung Sie sind aufgrund ihrer Redundanz robust bei Ausfall von Teilen des Systems Symbolismus vs Konnektionismus Debatte BearbeitenDas Subsymbolisches Paradigma Smolensky s 7 8 soll sich der Fodor Pylyshyn Challenge 9 10 11 12 stellen die die klassische Symboltheorie fur eine uberzeugende Theorie der Kognition im modernen Konnektionismus formuliert hat Um eine adaquate alternative Theorie der Kognition zu sein musste Smolensky s Subsymbolisches Paradigma die Existenz von Systematizitat oder systematischen Relationen in der kognitiven Sprachverarbeitung erklaren ohne die Annahme dass kognitive Prozesse kausal auf die klassische Konstituentenstruktur der mentalen Reprasentationen reagieren Das subsymbolische Paradigma bzw der Konnektionismus allgemein musste also die Existenz von Systematizitat und Kompositionalitat erklaren ohne sich auf die blosse Implementierung einer klassischen kognitiven Architektur zu stutzen Diese Herausforderung impliziert ein Dilemma Wenn das Subsymbolische Paradigma nicht zur Systematizitat und Kompositionalitat von mentalen Reprasentationen beitragen konnte ware es unzureichend als Grundlage fur eine alternative Theorie der Kognition Wenn der Beitrag des Subsymbolische Paradigma zur Systematizitat jedoch mentale Prozesse erfordert die auf der klassischen Konstituentenstruktur mentaler Reprasentationen grunden ware die von ihm entwickelte Kognitionstheorie bestenfalls eine Implementationsarchitektur des klassischen Modells der Symboltheorie und damit keine echte alternative konnektionistische Theorie der Kognition 13 Das klassische Modell des Symbolismus ist gekennzeichnet durch 1 eine kombinatorische Syntax und Semantik mentaler Reprasentationen und 2 mentale Operationen als struktursensitive Prozesse gegrundet auf dem grundlegenden Prinzip der syntaktischen und semantischen Konstituentenstruktur von mentalen Reprasentationen wie es in der Language of Thought LOT Fodor s verwendet wird 14 15 Damit konnen die folgenden eng miteinander verbundenen Eigenschaften der menschlichen Kognition erklart werden und zwar ihre 1 Produktivitat 2 Systematizitat 3 Kompositionalitat und 4 ihre inferentielle Koharenz 16 Dieser Herausforderung gestellt haben sich im modernen Konnektionismus zum Beispiel nicht nur die Integrated Connectionist Symbolic ICS Cognitive Architecture Smolensky s 17 18 sondern auch die Oscillatory Networks Werning s und Maye s 19 20 21 Einen Uberblick dazu bietet zum Beispiel Bechtel amp Abrahamsen 22 Marcus 23 und Maurer 24 Siehe auch BearbeitenParallel Distributed Processing Cybersyn 100 Schritt Regel AssoziationspsychologieLiteratur BearbeitenUlrich Schade Konnektionismus Zur Modellierung der Sprachproduktion Westdeutscher Verlag Opladen 1992 ISBN 3 531 12301 7 zugl Dissertation Universitat Bielefeld 1990 Georg Dorffner Konnektionismus Von neuronalen Netzwerken zu einer naturlichen KI Teubner Stuttgart 1991 ISBN 3 519 02455 1 Jeffrey L Elman Elizabeth A Bates Mark H Johnson Annette Karmiloff Smith Domenico Parisi Kim Plunkett Rethinking Innateness A connectionist perspective on development MIT Press Cambridge Mass 1999 ISBN 0 262 05052 8 Markus Pospeschill Konnektionismus und Kognition Kohlhammer Stuttgart 2004 ISBN 3 17 018217 X Daniel C Dennett The Language of thought reconsidered In Ders The Intentional Stance 7 Aufl MIT Press Cambridge Mass 1998 ISBN 0 262 54053 3 Gary Marcus The algebraic mind Integrating connectionism and cognitive science Bradford Book The MIT Press Cambridge 2001 ISBN 0 262 13379 2 Harald Maurer Cognitive science Integrative synchronization mechanisms in cognitive neuroarchitectures of the modern connectionism CRC Press Boca Raton FL 2021 doi 10 1201 9781351043526 ISBN 978 1 351 04352 6 Bechtel W Abrahamsen A A Connectionism and the Mind Parallel Processing Dynamics and Evolution in Networks 2nd Edition Blackwell Publishers Oxford 2002 Weblinks BearbeitenJames Garson Connectionism In Edward N Zalta Hrsg Stanford Encyclopedia of Philosophy Jonathan Waskan Connectionism In J Fieser B Dowden Hrsg Internet Encyclopedia of Philosophy Einzelnachweise Bearbeiten Philip T Quinlan Connectionism and psychology a psychological perspective on new connectionist researc Harvester Wheatsheaf New York 1991 ISBN 0 7450 0835 6 S 1 David E Rumelhart James L McClelland San Diego PDP Research Group University of California Parallel distributed processing explorations in the microstructure of cognitio MIT Press Cambridge Mass 1986 ISBN 0 262 18120 7 S 76 Rainer Wollny Bewegungswissenschaft Ein Lehrbuch in 12 Lektionen 2 Auflage Meyer amp Meyer Aachen 2010 ISBN 978 3 89899 183 4 S 32 Allen Newell amp Herbert A Simon Physical Symbol System Hypothesis 1976 a b Manfred Spitzer Geist im Netz Modelle fur Lernen Denken und Handeln Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg 1996 ISBN 3 8274 0109 7 a S 21 ff 29 31 ff 45 ff 57 220 zu Stw Synapsengewicht b S 34 ff zu Stw Computersimulation Joachim Funke Problemlosendes Denken Kohlhammer Verlag 2003 ISBN 3 17 017425 8 P Smolensky On the proper treatment of connectionism In Behavioral and Brain Sciences Band 11 1988 S 1 74 P Smolensky The constituent structure of connectionist mental states a reply to Fodor and Pylyshyn In T Horgan J Tienson Hrsg Spindel Conference 1987 Connectionism and the Philosophy of Mind The Southern Journal of Philosophy Special Issue on Connectionism and the Foundations of Cognitive Science Supplement Band 26 1988 S 137 161 J A Fodor Z W Pylyshyn Connectionism and cognitive architecture a critical analysis Cognition Band 28 1988 S 12 13 33 50 J A Fodor B McLaughlin Connectionism and the problem of systematicity why Smolensky s solution doesn t work Cognition Band 35 1990 S 183 184 B McLaughlin The connectionism classicism battle to win souls Philosophical Studies Band 71 1993 S 171 172 B McLaughlin Can an ICS architecture meet the systematicity and productivity challenges In P Calvo J Symons Hrsg The Architecture of Cognition Rethinking Fodor and Pylyshyn s Systematicity Challenge MIT Press Cambridge MA London 2014 S 31 76 J A Fodor B McLaughlin Connectionism and the problem of systematicity Why Smolensky s solution doesn t work Cognition Band 35 1990 S 183 184 J A Fodor The language of thought Harvester Press Sussex 1976 ISBN 0 85527 309 7 J A Fodor LOT 2 The language of thought revisited Clarendon Press Oxford 2008 ISBN 0 19 954877 3 J A Fodor Z W Pylyshyn 1988 S 33 48 P Smolenky Reply Constituent structure and explanation in an integrated connectionist symbolic cognitive architecture In C MacDonald G MacDonald Hrsg Connectionism Debates on psychological explanation Blackwell Publishers Oxford UK Cambridge MA Vol 2 1995 S 224 236 239 242 244 250 252 282 P Smolensky G Legendre The Harmonic Mind From Neural Computation to Optimality Theoretic Grammar Vol 1 Cognitive Architecture A Bradford Book The MIT Press Cambridge London 2006a ISBN 0 262 19526 7 S 65 67 69 71 74 75 154 155 159 202 209 210 235 267 271 342 513 M Werning Neuronal synchronization covariation and compositional representation In M Werning E Machery G Schurz Hrsg The compositionality of meaning and content Vol II Applications to linguistics psychology and neuroscience Ontos Verlag 2005 S 283 312 M Werning Non symbolic compositional representation and its neuronal foundation towards an emulative semantics In M Werning W Hinzen E Machery Hrsg The Oxford Handbook of Compositionality Oxford University Press 2012 S 633 654 A Maye und M Werning Neuronal synchronization from dynamics feature binding to compositional representations Chaos and Complexity Letters Band 2 S 315 325 Bechtel W Abrahamsen A A Connectionism and the Mind Parallel Processing Dynamics and Evolution in Networks 2nd Edition Blackwell Publishers Oxford 2002 G F Marcus The algebraic mind Integrating connectionism and cognitive science Bradford Book The MIT Press Cambridge 2001 ISBN 0 262 13379 2 H Maurer Cognitive science Integrative synchronization mechanisms in cognitive neuroarchitectures of the modern connectionism CRC Press Boca Raton FL 2021 ISBN 978 1 351 04352 6 Allgemeine Teilgebiete der KybernetikGrundlagen Komplexitatstheorie Kybernetik zweiter Ordnung Radikaler Konstruktivismus Varietat Kybernetik nbsp Methoden Automatentheorie Entscheidungstheorie Spieltheorie Informationstheorie Informetrie Konnektionismus Semiotik Synergetik Systemtheorie Systemwissenschaft Kunstliche IntelligenzAnwendung Anthropokybernetik Bildungskybernetik Biokybernetik Medizinische Kybernetik Biomedizinische Kybernetik Neuroinformatik Psychokybernetik Soziokybernetik Systembiologie Technische Kybernetik Normdaten Sachbegriff GND 4265446 4 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Konnektionismus amp oldid 227974145