Bilişsel Bilimler

Sosyolog, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi

En Derin Sorulara

Yepyeni Bakış Açıları:

Bilişsel Bilimler

Zihnimiz, yıllar boyunca insanoğlunun en büyük gizemlerinden biri olarak

kalmıştır. Düşünme ve plan yapma yeteneği ile insan diğer tüm canlılardan farklı bir

konumdadır. Fakat yıllar boyunca yapılan tartışmalar sonrasında, hâlâ beynimizin

çalışma mekanizmalarına ve zihnin düşünme yeteneğine dair yeterli bilgiye sahip

değiliz. Tüm bu gizemleri çözmek için yalnızca bir disiplinin yetersiz kaldığı

yadsınamaz bir gerçek olduğundan, zihni disiplinlerarası bir bakışla keşfetmek için

“bilişsel bilimler” adı verilen yeni bir disiplin ortaya çıktı. Hafızanın oluşumu, dilin

öğrenilmesi gibi birçok bilişsel sürecin araştırılmasını hedefleyen bilişsel bilimler

dünyasında neler oluyor, biraz daha yakından bakalım.

B

üze-re ortaya çıkmış, felsefe, psikoloji, bilgisa-yar bilimleri, sinirbilim, dilbilim ve antro-poloji gibi ana bilim dallarıyla disiplinlerarası ça-lışmalar yapan bir bilim dalı. 1950’lerin ortaların-da bilgi işlemsel hesaplamaların zihin ile benzerli-ğini fark eden bilimciler tarafından gündeme geti-rilen bilişsel bilimler alanı, 1970’lerde Bilişsel Bi-limler Derneği’nin kurulması ile genel bir kabul gördü. Bugün 60’tan fazla üniversitede lisans ve yüksek lisans eğitimi verilen bilişsel bilimler yıl-lardır sorulan “akıl nedir” türünden soruları tüm disiplinlerden destek alarak yanıtlamaya çalışıyor.

Zihin, Eski Yunan filozoflarından bu yana sık-ça sorgulanmış çetrefilli bir olgudur. Platon’un ve Aristoteles’in insan bilgisinin doğasına dair dü-şünceleri, 19. yüzyılda deneysel psikolojinin do-ğuşu ile ivme kazanır. Modern psikolojinin kuru-cularından Alman doktor Wilhelm Wundt ve öğ-rencileri, zihinsel süreçleri laboratuvar ortamın-da çok ortamın-daha sistematik olarak incelemeye baş-lar. Fakat davranışçılık deneysel psikolojiye bas-kın çıbas-kınca, zihnin varlığını neredeyse reddet-me noktasına gelinir. Davranışçılara, örneğin J. B. Watson’a göre psikoloji “gözlemlenebilir uya-rana verilen, gözlemlenebilir tepkiyi”

araştırmalı-Visual Phot

os

Elif Acar

dır. O dönemde bilinç ve zihinsel temsil-ler üzerine bilimsel görüştemsil-ler saygın tar-tışmalarda yer almaz. Özellikle Kuzey Amerika’da 1950’ler tüm psikoloji bili-minin davranışçı kuramlarla baskılandı-ğı yıllar olur. 1956’da entelektüel alan çar-pıcı bir şekilde değişmeye yüz tutar. Har-vard Bilişsel Bilimler Merkezi’nin kuru-cusu ve Princeton Üniversitesi psikolo-ji profesörü George Miller, insan zihni-nin sınırlarına dair çalışmalarıyla hep gözden kaçırılan zihin temsilleri üzeri-ne bir kez daha düşünülmesini sağlar. Miller’ın iddiasına göre hafızanın sınırla-rı bilginin bütünlüklü bir kitle olarak zih-ne kaydedilmesiyle çözümlezih-nebilir. Çün-kü, zihinsel temsiller bilginin şifrelen-mesi ve bu şifrenin çözülşifrelen-mesi için zihin-sel süreçlere ihtiyaç duyar. Yani, öğreni-len her bilgi, aslında bir bütünün parça-sı olarak öğrenilmiştir ve hafızada ilişki-lendirildiği alanda şifrelenmiş olarak ko-runur. Hafızadan bir bilgiyi geri çağır-mak istediğinizde, bu bilginin şifresi çö-zülerek yeniden hatırlanır ve ifade edi-lebilir hale gelir. Aynı dönemde ilk bil-gisayarlarların kullanılmaya başlanma-sı ile 1971 yılında Turing Ödülü’nü alan Amerikalı bilgisayar bilimci ve bilişsel bilimci John McCarthy, MIT Yapay Zekâ Labaratuvarları’nın kurucusu bilgisayar bilimci ve matematikçi Marvin Minsky, Carnegie Mellon Üniversitesi’nde ya-pay zekâ araştırmaları yapan bilişsel bi-limci ve bilgisayar bibi-limci Allen Newell ve bilişsel psikoloji ve bilgisayar bilimle-ri araştırmalarında sıkça adı geçen Ame-rikalı psikolog Herbert Simon gibi ön-de gelen bilim insanları yapay zekâ ala-nında çalışmalara başlamıştır. Bunun ya-nı sıra, dil üzerine yapılan tüm davraya-nış- davranış-çı önermeleri reddeden dilbilimin baba-sı, MIT dilbilim profesörü Amerikalı dil-bilimci ve filozof Noam Chomsky, aksi-ne dilin öğrenilmiş bir alışkanlık olduğu-nu ve kendine ait zihinsel kuralları oldu-ğunu iddia eder.

Bilişsel bilimler, zihnin çalışma me-kanizmalarını keşfedebilmek için birçok başka bilim dalına özgü yöntemleri kul-lanır. Bugün, bilişsel psikoloji alanında çalışan bilim insanları bilgisayarları

kul-lanarak bilgi işlemsel modeller oluştur-maya çalışıyor. Öncelikli olarak gönüllü-ler üzerinde davranışları ve bilişsel hari-taları anlayabilmek için tasarlanmış test-ler yapıyorlar. Gönüllü denektest-lere verilen testler, örneğin sebep ve sonuç arasında-ki ilişarasında-kiyi kurarken insanların yapabile-ceği zihinsel hataları keşfetmeye yönelik olabilir. Üç boyutlu bir resmi zihninizde hayal ederek döndürmenizi isteyen, zih-nin görüntüleri nasıl değerlendirdiğini anlamak için düzenlenmiş testler uygu-lanırken beynin tarama görüntülerinin çıkarılması da olabilir. Sonuçları bilgi-sayarlar tarafından analiz edilen deney-lerle zihnin çalışmasına dair çok cid-di kanıtlar elde ecid-dilebilir. Bilişsel bilim-lerin bilimsel sonuçlara ulaşabilmesi ve kendi alanını koruyabilmesinde psikolo-ji deneyleri çok önemli bir yere sahiptir ve bugüne kadar hafızanın sırlarından, görsel bilginin zihindeki işleyişine dair birçok bilgiye ulaşılmıştır.

Her şeye rağmen, bir kurama dayan-mayan deney boş, deneyi yapıldayan-mayan kuram da kör kalmaya mahkûmdur. Bi-lişsel bir araştırma yaparken, öncelikli olarak zihnin çalışma mekanizmalarına dair bir önermeniz olmalıdır. Bu öner-me, insanların karar verirken kimi ön-celikleri yüzünden hatalı mantık izleye-bileceği üzerine kurulmuş olabilir örne-ğin. Kuramın bilimsel bir gerçekliği

ola-bilmesi için gönüllülere gerekli testler yapılır ve çıkan sonuçlar değerlendirilir. Bu aşamada bilgi işlemsel modellemeler çoğu zaman doğru sonuçlara ulaşılması-nı kolaylaştırır. Bu sebeple bilim insanla-rı yapay zekâ modelleriyle kuramlainsanla-rının doğruluğunu sürekli olarak sınar. Yapay zekâ araştırmaları bilişsel bilimlerin en güçlü kollarından biridir. Bilişsel bilim-lerde bilgi işlemsel modeller ve deney-sel psikoloji çoğu zaman birlikte hare-ket etmiştir. Böylece bilginin zihinde na-sıl temsil edildiğine dair oldukça heye-can verici gerçeklere ulaşılmıştır.

Bilişsel bilimlerin en heyecan verici ve zorlayıcı alanı, dilin oluşumu üzeri-ne dilbilimle birlikte yürütülen çalışma-lardır. Noam Chomsky’nin çalışmaların-dan sonra tüm dillerin birbirlerine çok benzeyen yapıları olduğunu keşfeden dilbilimciler, Chomskyci geleneğe de bağlı kalarak çalışmayı sürdürdüler. Bir-çok bilim insanı arasında hâlâ tartışılan, çığır açıcı bir yaklaşım olan Chomskyci gelenek, dillerin kurallarını inceler ve bu kurallar arasındaki bağlantılar üzerin-den zihinsel temsillerin nasıl şekillendi-ğini bulmayı hedefler. Örneğin, Türkçe-nin eklemli bir dil olması ve bu dilin ço-cukluktan itibaren nasıl bir gelişim izle-diği konusu dilbilimcilerin alanına girer. Bilişsel bilimlerin ve dilbilimin ortaklı-ğı, bilişsel olarak dil kazanımı sırasında

Visual Phot

os

Bilim ve Teknik Nisan 2009

>>>

En Derin Sorulara Yepyeni Bakış Açıları: Bilişsel Bilimler

zihinde nasıl bir gelişim olduğuna dair araştırma yapmak noktasındadır. Özel-likle geçirdikleri beyin ameliyatları son-rasında dil öğreme ve konuşma yetilerini kaybeden kimi epilepsi hastalarının in-celenmesi sayesinde, artık insan beynin-de kelimelerin ve anlamların hangi alan-lar tarafından oluşturulduğuna dair bazı bilgilere sahibiz.

Dili Anlamak ve

Anlamlandırmak

Günlük hayatımızda sürekli kullan-dığımız için olsa gerek, dilin aslında ne kadar karmaşık olduğunu ve bizi diğer canlılara oranla ne kadar zarif kıldığını fark etmemiş olabiliriz. Fakat dil, hem bebeklikten itibaren büyük bir hızla ka-zanılan bir yeti olması bakımından, hem de kültürlere göre gösterdiği çok büyük farklar bakımından birçok bilim insa-nı için heyecan verici bir alan olmuştur. Paul Pierre Broca, hastalarından birinin geçirdiği beyin operasyonu sonrasında dil yeteneğini kaybetmesinin ardından bilim tarihine “Broca alanı” olarak ge-çen bir bölge saptamıştır. Afazi olarak da adlandırılan bu dil kaybı durumu, Bro-ca alanının konuşma esnasında ne kadar önemli bir rolü olduğunu ortaya çıkar-mıştır. Benzer bir şekilde Alman sinir-bilimci Carl Wernicke, 1874 yılında bir hastasının operasyon sonrasında yaşadı-ğı afaziyi incelediğinde, hastada dil yete-neğinin tamamen kaybolmadığını, yal-nızca dili anlamlandırma ve anlama ile ilgili bir problemin oluştuğunu keşfeder. Bu durum, Wernicke alanının dilin do-ğal ritmini ve belirli kurallara dayalı ola-rak oluşmasını, yani sözdizimsel yapısı-nı işlemleyen bir anlamlandırma bölgesi olduğunu ortaya koyar.

Bilişsel bilimler için sinirbilim de bi-lişsel psikoloji kadar önemli bir çalışma alanıdır. İnsanlar üzerinde deney yapma olanakları olmadığı için genellikle fare-lerin ya da diğer memelifare-lerin beyinleri üzerinde çalışan sinirbilimciler, nöron adı verilen beyin hücrelerinin çalışması-na dair birçok bilgi elde etmiştir.

Özel-likle biyoteknolojinin gelişimi, dil yete-neğini kaybetmiş ve beyin fonksiyonla-rını yerine getiremeyen insanların bilgi-sayarlar sayesinde eski yeteneklerini tek-rar kazanmalarını mümkün kılmıştır. Ünlü fizikçi Stephen Hawking’in dün-yayla yıllardır makineler sayesinde ile-tişim kurması gibi, çok çeşitli teknolo-jilerin geliştirilmesiyle birçok hasta için yeniden çevreleriyle iletişim kurmak mümkün olmuştur.

Beyin hücreleri yani nöronlar ateşle-me ateşle-mekanizması ile çalışır. Beyne takı-lan elektrotlar ile bu ateşlemeler takip edilebilir ve gözlemlenebilir hale gelir. Fakat nöronları ya da beyin fonksiyon-larını izlemek için mutlaka bir mikro-çip bağlantısına ihtiyaç duyulmaz. Gü-nümüz teknolojileri ile beyin fonksiyon-larını vücut fonksiyonlarına zarar ver-meden izlemek mümkündür. PET (po-zistron emisyon tomogrofi) yöntemi ile kana enjekte edilen radyoaktif izotoplar, fMRI (fonksiyonel magnetik rezonans görselleştirme) ile kan dolaşımı ve oksi-jen oranı izlenerek beyindeki aktif nok-talar gözlemlenebilir. EEG (elektroen-sefalografi) ise bugün oyun teknolojile-ri sayesinde çok yaygınlaşmış bir tekno-lojidir. Bir tür elektrotomografi yöntemi olan EEG ile beyindeki elektriksel

etkin-likler gözlemlenir, görüntülenen sonuç-lar hayli karmaşık bir süreçle uzmansonuç-lar tarafından incelenir ve anlamlandırılır.

Bilişsel bilimler, sosyal bilimler ile doğa bilimleri arasında çok hassas bir köprü görevi görür. Bilişsel antropoloji de bu disiplinlerarasılıktan nasibini alır. Özellikle de kültürlerarası bir sahada ça-lışmalarını yürüten bilişsel antropolo-ji, tıpkı dilbilim gibi kültürlerarası dil farklılıklarını, fiziksel ve sosyal çevrele-rin insan zihninin gelişimine etkileçevrele-rini inceler. Örneğin renklerin farklı kültür-lerde isimlendirilişlerini karşılaştırmak, aynı kavramlara verilen farklı isimlerin nasıl bir farkla ortaya çıktığına dair biliş-sel bir araştırma yapmak bilişbiliş-sel antro-polojinin alanına girer.

Düşünüşün ve Düşüncenin

Önemi

Düşünmek, düşündüklerimizi ifade etmek ve anlaşılmak, oldukça mekanik bir tanımlama olsa da, mantık adı veri-len kurallar dizgesi üzerine kurgulan-mıştır. Doğadaki her canlı, her durum akılcılık yoluyla ifade edilebilir hale gel-miştir. Felesefe matematiğin kuralları-nı dikkate alan, ama aykuralları-nı zamanda

zih-Visual Phot

os

Bilim ve Teknik Nisan 2009

<<<

nin kendini kurgulaması gibi “olağan dı-şı” durumları da oluşturabilen bir düşü-nüş sanatına benzer. Bilişsel bilimlerin en önemli temellerinden biri olan felsefe deneysel gözlemler yapmayan bir alan-dır, çünkü zihnin kendisine dairdir.

Felsefe bugüne kadar mantık kuralla-rının nasıl oluştuğunu, karar mekaniz-malarının çalışma ilkelerini ve sebeplen-dirme üzerine birçok soruyu yanıtlamaya çalışmıştır. Yapay zekânın gündeme gel-mesi ile, bilgi işlemsel modellemeler için gerekli olan soruları, örneğin temsilin do-ğasının ne olduğu gibi bir soruyu bilgisa-yar bilimcilerden çok felsefeciler yanıtlar. Zihinde renklerin nasıl temsil edildiği, zeki sistemlerin karar mekanizmalarının nasıl çalıştığı gibi yanıtlanması oldukça güç sorulara cevap arayan felsefe, bilişsel bilimler açısından da tartışmalı duruşlar ortaya çıkarmıştır. Özellikle MIT (Mas-sachusetts Teknoloji Enstitüsü) yapay zekâ laboratuvarlarının kurucusu Ameri-kalı matematikçi ve bilişsel bilimci Mar-vin Minsky “Zihin, beynin yaptığıdır” id-diası ile yapay zekâ ve akıl tartışmalarına farklı bir bakış kazandırmıştır. Özgür ira-denin varlığının tartışmalı olduğu ve in-sanların aslında genetik yapılarının esi-ri birer makine oldukları düşüncesi, bi-lişsel bilimciler arasında ayrılığa yol açar. Bu fikir ayrılığı bilişsel bilimcileri, zihnin varlığından çok “zeki” sistemlerin yara-tım sürecine odaklanan “bilgi işlemciler” ve akıl ile vücudun uyumlu yapısına bil-gi merkezli olarak odaklanan “bağlantıcı-lar” olarak ikiye böler.

Bilişsel bilimlerin disiplinlerarası ol-ma özelliği, kuram ve deneyin birlikteli-ği ile aklın doğasının keşfini daha ilginç kılmıştır. Örneğin, yapay zekâ çalışmala-rı ile birlikte sürdürülen psikoloji deney-leri, insanların davranışlarını gözlemle-yerek bilgi işlemsel modeller oluşturul-masını sağlayabilir. EA Games firması tarafından oluşturulmuş hayat simulas-yonu oyunu “Sims”, benzer modelleme-ler için oldukça gelişmiş yapay zekâ mo-delleri kullanır. Öyle ki, oyundaki sanal insan karakteri normal hayatta karşıla-şılması olası birçok davranışı taklit ede-rek sizi epey şaşırtabilir.

Psikolojik ve sinirbilimsel çalışmaların ve yapay zekâ çalışmalarının birlikte yü-rütülmesiyle ortaya çıkan disiplinler, in-san düşüncesinin oluşumuna dair en ge-lişkin sonuçlara ulaşan disiplinlerdir. Bu süreçte, ulaşılmak istenen bilgi belirlen-dikten sonra her disiplin kendi yönte-mi ile araştırmasını tamamlar ve sonuç-ları paylaşarak ortak cevaplar belirleme-ye çalışır. Psikoloji, davranışları gözlem-leyebildiği deneyler yapar; sinirbilim de-neyler sırasında beyindeki etkinlikleri in-celer; yapay zekâ bu zeki sistemlerin ça-lışma mekanizmalarının algoritmalarını kurgular. Böylelikle, örneğin insan yüzle-rini bilişsel olarak nasıl tanımladığımıza dair çok önemli bilgiler ortaya çıkar.

Temsilin Doğası ve Bilgi

İşlemsel Modeller

Bilişsel bilimlerin en temel önerme-si, düşüncenin zihindeki temsilleri ve bu temsillerin bilgisayar modelleri ile açık-lanabilir ve uyguaçık-lanabilir olduğudur. Temsilin doğası ve bilgi işlemsel model-ler konusunda anlaşmazlıklar olsa da, bugün artık yapay sinir ağları modelleri tasarlamak mümkündür. IBM, Blue Bra-in adını verdiği ve beynBra-in davranışları-nı ve sinir ağlarıdavranışları-nı taklit eden projesiyle çok ciddi yatırımlar yapmaktadır.

Bilgisayarlarla ifade edilmeye çalışı-lan beyin, yapıçalışı-lan onlarca araştırmadan sonra o kadar basit bir sistem olmadığını

göstermiştir. Özellikle elektrikle seri iş-lem yapan bilgisayarların, farklı katman-larda paralel işlem yapabilen insan zih-ni gibi bir mekazih-nizmayı taklit etmek için çoğu zaman yeterli olmadığı ortaya çık-mıştır. Hubert Dreyfus ve John Searle gi-bi önemli düşünürler, gi-bilgi işlemsel mo-dellemenin öğrenme, problem çözme, dil kullanımı gibi konularda çözüm üre-tebilir gibi gözükse de, temel olarak ha-talı bir yöntem olduğunu iddia etmiştir. Bilişsel bilimlerin bilinç, duygudurum, vücut ve sosyallik gibi önemli kavramla-rı göz ardı etmesi sıklıkla eleştirilmiştir. Bilişsel bilimlerin yükselişi ile birlikte temsilin doğası nedir, bilişsel kuramla-rın oluşturulmasında bilgi işlemsel mo-dellerin önemi nedir, psikoloji, dilbilim ve sinirbilim gibi farklı alanlar arasın-da nasıl bir ilişki kurulmalıdır gibi çok önemli bilim felsefesi soruları gündeme gelmiş ve yöntem üzerine daha çok dü-şünülmesi gerektiği fark edilmiştir.

Bir vücut içerisinde yaşamaya mahkûm, sosyal olabilen, aynı zaman-da geleceğe zaman-dair planlar yapan bir can-lının mekaniğinin anlaşılabilmesi için ortaya çıkan bilişsel bilimler henüz yo-lun başında gibi görülebilir. Fakat son 50 yıl içerisinde birçok bilim insanını heye-canlandırarak bu alanda çalışmalar yap-maya teşvik eden, oldukça gizemli bir bi-lim dalıdır da.

Bugün birçok bilişsel bilimci tarafın-dan eleştirilse de, pazarlama stratejile-ri oluşturmak, askestratejile-ri çözümler bulmak için kullanılan bilişsel bilimler, varo-lan endüstri için de faydalı bir avaro-lan ola-rak değerlendirilir, çünkü insanın ken-disine dairdir. Kimilerine göre biyolo-jik bir makine, kimilerine göre de müt-hiş bir evren olarak tanımlanan beyin ve akıl her birimizde vardır; üzerine dü-şünmek, araştırmak her birimizin mera-kı ve heyecanı olmalıdır.

Kaynaklar

Boden, M., Mind As Machine: A History of Cognitive

Science, Oxford University Press, 2006.

Gardner, H., The Mind’s New Science: A History of the

Cognitive Revolution, Basic Books, 1995.

Mandler, G., A History of Modern Experimental Psychology:

From James and Wundt to Cognitive Science, MIT Press,

2007.

http://plato.stanford.edu/entries/cognitive-science/ http://carbon.cudenver.edu/~mryder/itc_data/cogsci.html

IBM

IBM’in Blue Brain adlı projesi kapsamında bilgisayar ortamında oluşturulan nöron haritası.