Bir Öğrenme Teknolojisi Olarak Dış Korteks (Exocortex)

Bir Öğrenme Teknolojisi Olarak Dış Korteks (Exocortex)

Doç.Dr. Mehmet Emin Mutlu Açıköğretim Fakültesi Seminerleri 13 Aralık 2019 Cuma 14.30 - 15.30

Bu sunum, «Mutlu, M. E. (2019). Exocortex as a Learning Technology. In S. Sisman-Ugur, & G. Kurubacak (Eds.), Handbook of Research on Learning in the Age of Transhumanism (pp. 47-77). Hershey, PA: IGI Global. doi:10.4018/978-1-5225-8431-5.ch005» çalışmasından uyarlanmıştır.

Giriş

• Dış korteks, insan beyninin algılama, depolama, anımsama ve işlem yapma gibi bilişsel güçlerini artırmak amacıyla, bir beyin implantı ya da giyilebilir bir cihaz durumundaki bilgisayım ortamına çift yönlü

beyin – bilgisayar arayüzü ile bağlanabildiği, 2030’lu yıllarda gündelik yaşamın parçası olması beklenen varsayımsal bir teknolojidir.

Algılama

Depolama

Anımsama

İşlem yapma

(Bonaci vd., 2014; Zappa, 2012)

Neokorteks

Neokorteks Düşünme, hayal etme,

sorgulama, çıkarımda bulunma üst düzey zihinsel işlevler

Kaynak: https://www.slideshare.net/Jeffhurt/science-of-the-brain-new-ways-to-engage-adult-learners kaynağından uyarlanmıştır.

Neokorteks

• Beynin örüntü tanıyıcıları 300 milyon

kortikal sütundan oluşmakta ve sayısının artması mümkün değil.

https://praxis.fortelabs.co/a-pattern-recognition-theory-of-mind/

https://www.kurzweilai.net/images/vibrissal-cortex- rat.jpg

İnsanoğlunun beynin depolama, anımsama ve

işlem gücünü artırmak amacıyla dış destek arayışı

• Belleğin dışsal sembolik depolama sistemleri

vasıtasıyla dışsallaştırılması insanın düşünmesinde

gerçek bellek mimarisinin yerini almış ve insan zihninin yeniden düzenlenmesine neden olmuştur.

Ön – dış korteks teknolojisine günümüzde zaten sahibiz

• “Bir anlamda, yazının icadından beri biliş ve belleği geliştirmek için harici bir teknoloji kullanıyoruz. Bugün, cep telefonu ve dizüstü bilgisayar sahiplerinin yaklaşık yarısı, bu

cihazların olmadığı bir hayatı hayal

edemeyeceklerini söylüyor. Çok somut bir şekilde, elektronik veri ve iletişim

cihazlarımız dış korteksimizin bir parçası

haline gelerek beynimize entegre oldular. Bir sonraki adım, bu cihazların nöronlar ile

doğrudan iletişim kurma yeteneği kazanmasıdır.” (Hughes, 2007)

https://www.gazeta-shqip.com/wp-content/uploads/2016/11/Komp.jpg

İnsan zekasını artırmaya yönelik araştırmaların ortaya çıkışı

W.Ross Asby, 1956 J.C.R. Licklider, 1960 Douglas Engelbart, 1962

Dış korteks teriminin ortaya çıkışı

• “exocortex (eks'o kor'teks) n. Latin -- yüksek seviyede düşünmeye yardımcı olan beyin dışında bulunan bir organ. Bu terim, kişinin düşünce ve davranışını önemli derecede kontrol eden / etkileyen gelişmiş giyilebilir bilgisayar uygulamaları için geçerli olabilir.

Prefrontal korteks sinir sistemi implantları yaygınlaşıncaya kadar bu

önemli bir terim olmayacaktır.” (Houston, 2000)

Edebiyatta dış korteks düşüncesi

• Siberuzay, William Gibson,

• Burning Chrome (1982)

• Neuromancer (1984)

• Vernor Vinge

• Vinge, V. (1984). The Peace War. New York: Tor Books.

Bilimkurguda terimin ilk kullanımı

• Charles stross (2004)

• Stross, C. (2004). Elector. Asimov’s Science Fiction, 4(9).

Beyin bilgisayar arayüzü

• fMRI (İşlevsel manyetik rezonans görüntüleme), 1990‘lar

• EEG (elektroensefalogram)

• Elektrokortikografi (ECoG)

https://hothardware.com/news/elon-musk-unveils- neuralink-human-brain-interface

https://medium.com/@johanbender/an-introduction- to-brain-computer-interfaces-bcis-4d7eb225c03a https://news.stanford.edu/news/2013/march

/brain-imaging-inaccuracies-030713.html

Utah Array ve Michigan Array)

Beyin okuma

• Kullanım alanları:

• Düşünerek harfleri ve sayıları

bilgisayara iletebilme (dakikada 5-10 kelime yazma hızı)

• Beyinden görüntü yakalama

• Çevredeki cihazları yönetebilme

• Rüyaları yakalama

https://www.kurzweilai.net/researchers-watch-video-images-people-are-seeing-decoded-from-their-fmri-brain- scans-in-near-real-time

https://www.brainlinks-braintools.uni-freiburg.de/news/id/619/

https://myhero.com/dr-miguel-nicolelis-2

https://www.medgadget.com/2008/12/fmri_extracts_images_from _the_brain.html

Beyne dışarıdan bilgi yükleme

• Koklear implantlar

• Retinal implantlar

https://www.cochlear.com/tr/home/discover/cochlear-

implants/nucleus-7-sound-processor/how-it-works http://www.etc.cmu.edu/projects/tatrc/?page_id=373

https://www.engadget.com/2007/02/16/researchers-set-to-test- bionic-eye-implant/

Beyinden beyne iletişim (sentetik telepati – sessiz iletişim)

• Transkranyal manyetik uyarım (TMS)

https://newatlas.com/improved-brain-interface-internet-humans/34609/

Rao RPN, Stocco A, Bryan M, Sarma D, Youngquist TM, Wu J, et al. (2014) A Direct Brain-to-Brain Interface in Humans. PLoS ONE 9(11)

Beyne düşünce yükleme

• Derin beyin uyarımı

• Beyin ameliyatları esnasında DBU anıların canlanmasına neden oluyor.

• Optogenetik beyin uyarımı

• Hipokampustaki bellek engramlarını taşıyan hücreleri optogenetik olarak manipüle ederek farelerde sahte bir anı oluşturulabiliyor.

Ramirez, S., Liu, X., Lin, P. A., Suh, J., Pignatelli, M., Redondo, R. L., ... Tonegawa, S. (2013). Creating a false memory in the hippocampus. Science, 341(6144), 387–391

https://www.nytimes.com/2011/05/17/science/17optics.html

https://www.ninds.nih.gov/About-NINDS/Impact/NINDS-Contributions-Approved- Therapies/DBS

Beyin Araştırmaları

• Allen Brain Atlas (Allen Enstitüsü, ABD) 2003

• Blu Brain Project (İsviçre) 2005

• Human Connectome Project (ABD – NIH) 2009

• SpiNNaker Project (İngiltere) (2009)

• Human Brain Project (Avrupa Birliği) 2013

• White House Brain Initiative (ABD) 20013

• Brain/MINDS (Japonya) 2014

• China Brain Project (Çin) 2016

Hipotetik teknolojiler

• Zihin yükleme («beyin yükleme» ya da «bütün beyin emülasyonu»,

«zihin kopyalama», «zihin aktarımı», …) (Sandberg ve Bostrom, 2008).

• Zihin birleştirme (birden fazla beyni, aynı dış kortekse bağlama senaryoları) (Sotala ve Valpola, 2012)

• Dışkabuksal biliş arayüzü (insan neokorteksinin sinir protezleri ile

güçlendirilmesi ve kuantum fiziğine dayalı bir bağlantı ile dış kortekse bağlanması) (Dambrot, 2016)

Sandberg, A., & Bostrom, N. (2008). Whole brain emulation: a roadmap. Technical Report #2008-3, Future of Humanity Institute, Oxford, UK: Oxford University. Retrieved from https://www.fhi.ox.ac.uk/brain-emulation-roadmap-report.pdf

Sotala, J., & Valpola, H. (2012). Coalescing minds: brain uploading-related group mind scenarios. International Journal of Machine Consciousness, 4(1), 293–312.

Dambrot, S. M. (2016). Exocortical Cognition: Heads in the cloud. In Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 2016 IEEE International Conference on (pp. 004007-004014). IEEE.

Avrupa Birliği Projeleri

• UCepCortex (2012)

• Normalde insan beyni saniyede

bilinçsizce 120 bin, bilinçli olarak aynı anda 10’dan az sayıda olay

işleyebilmektedir.

• Evrensel bir olay bulutundan yararlanarak her an her yerde

karmaşık olay işleme temelli bir dış korteksle insanın bilişsel

yeteneklerinin artırılmaktadır.

• Deneysel çalışmalarda dijital bir kemer ya da BrainPort (dil üzerine

yerleştirilen bir arayüz) ile sonuçlar algılanmaktadır.

Ehresmann, A., von Ammon, R., Iakovidis, D. K., & Hunter, A. (2012). Ubiquitous complex event processing in exocortex applications and mathematical approaches. Retrieved fromhttp://www.

complexevents.com/2012/06/17/ubiquitous-complex-event-processing-in-exocortex-applications-andmathematical-approaches/

Rusya kökenli girişimler

• 2045 Initiative (2013) (Avatar projesi)

• Neuroweb Initiative (Beyin – internet arayüzü ve insanların interneti) (2014)

• Global Education Futures (2016)

• 2020’lerde bilişsel bir devrim yaşanacak

• Beyinden beyine iletişim protokolleri geliştirilecek

• İnsan düşüncesi aktarma protokolü geliştirilecek

• İnsan vücudu dijital çevreyle iletişim

kurmakta bir arayüz olarak kullanılabilecek

• Sözsüz sinirsel iletişim bir eğitim aracı olacak

• …

http://www.globalneuroweb.org http://2045.com/ http://www.globaledufutures.org/

Popüler bilimde dış korteks

• Tekillik düşüncesi, Ray Kurzweill

• Önce insan zekasının biyolojik olmayan bölümü baskın hale gelecek, ardından biyolojik olmayan zeka biyolojik zekadan milyonlarca kez daha yetenekli olacak

• Hibrid düşünce, bulut bağlantılı hibrid beyinler, beyin dışında düşünmek

• Zihnin Geleceği, Kaku

• Sentetik telepati, sentetik telekinezi

• Transhümanist hareket, J. Huxley

• İnsanlık makinalarla bir ortakyaşam oluşturarak bir insan sonrası ya da insan ötesi durumuna geçecektir

• Süper zeka, Nick Bostrom

• Yapay zekanın gelişimi -> bütün beyin emülasyonunun gerçekleştirilmesi -> biyolojik bilişlerin beyin – bilgisayar arayüzü yardımıyla zihin ağları oluşturmaları

• Bilincin geleceğinin tarihi, Hutchinson

• Öğrenebilen makinalar -> dünya beyni -> beyin ile dünya beyni arasında doğal dil arayüzü -> Beyin – zihin arabirimi ile düşünce gücüyle konuşma

Dış Korteksin Öğrenmede Kullanımına Yönelik Kavramsal Bir Tasarım

• Araştırma sorusu; dış korteks teknolojisi, öğrenenin öğrenme deneyimlerini izleme ve öğrenme deneyimlerini anlamasına ve düzenlemesine yardımcı olmak amacıyla nasıl kullanılabilir?

• Öğrenme deneyimleri yönetimi

• Öğrenme deneyimi “yeni bilgi, davranış, beceri, değer ya da tercihleri kazandıran, değiştiren ya da güçlendiren katıldığımız ya da maruz kaldığımız fiziksel, zihinsel, duygusal, ruhani, dini, sosyal ya da sanal olay ya da etkinliktir.” (Mutlu, 2014).

Öğrenme Deneyimi

Neden «öğrenme deneyimi?»

• “Google Etkisi” (Google Effect) nedeniyle unutma kaygısı ortadan

kalkmakta ve bireyler bir «dijital amnezi» yaşamaktadırlar. (Sparrow ve Wegner, 2011)

• Bireyler Google arama motorunu kendi hafızalarının bir uzantısı olarak görmektedirler. Nasıl ki, bir belgenin internetteki kopyasına erişmek

bilgisayardaki kopyasını aramaktan daha kolaysa, Google’a başvurmak o

enformasyonu belleğimizde anımsamaya çalışmaktan daha kolay gelmektedir.

• «Öğrenme materyali» yerine «öğrenme deneyimi» daha fazla önem kazanmaktadır.

• Materyal maliyetleri düşerken, deneyim maliyetleri artmaktadır.

Neden «öğrenme deneyimi?»

• Bir bilgi parçasıyla yaşanan deneyim, o bilgi parçasını daha önceki deneyimlerimizle ilişkilendirmek, o bilgiyi sahip olduğumuz kavramsal haritaya yerleştirmek, o

bilgiyle yaşadığımız deneyimden kazanımlar elde etmek anlamına gelmektedir.

• Bir bilginin kendisine erişmek o bilgiyle olan deneyimimize erişmekten farklıdır.

• Deneyimi yeniden yaşamak – gözden geçirmek o bilginin bizim için ne anlama geldiğini fark etmemizi (o bilgi

parçasıyla yaşanan öğrenme deneyimini

anlamlandırmamızı) sağlar. Bilginin kendisinden daha çok, o bilgiyi nasıl ve nerede kullandığımızı, üzerinde hangi değişiklikleri yaptığımızı, diğer bilgi parçalarıyla nasıl birleştirdiğimizi, nasıl yorumladığımızı ya da hangi açıdan eleştirdiğimizi anımsamak daha önemlidir.

(Mutlu, 2015).

https://concept.research.microsoft.com/

«Öğrenme Deneyimleri Yönetimi»

yaklaşımının gelişimi

«Sanal Ortamdaki Öğrenme Deneyimlerinin

Yönetimi İçin Yapay Zekâ Teknolojileriyle Desteklenmiş Bir Yaşam

Günlüğü Sisteminin Tasarımı, Geliştirilmesi ve

Değerlendirilmesi»

2011-2014 2013-2014 2014-2016 2015-2017

Araştırma Programı

Yaşam deneyimlerini

yakalama

Yaşam deneyimlerini

yorumlama

Deneyim bağlamlarını

elde etme

Öğrenme deneyimlerini anlamlandırma

Öğrenme deneyimlerini

planlama, denetleme ve değerlendirme

Öğrenme deneyimleri yönetiminin aşamaları

(Mutlu, 2015b)

Yaşam deneyimlerini yakalama

• Algılayıcılar yardımıyla deneyimlere ait etkinliklerin/olayların yakalanması, kaydedilmesi, tekrar erişilebilmesi, taranabilmesi

• Pasif yaşam günlüğü: Bilgisayar ekranı görüntüsü, kamera görüntüsü, konum yakalama, kalp atışı yakalama, hareket yakalama, EEG yakalama, çevredeki kullanıcıları yakalama, (her 30 saniyede),

• Aktif yaşam günlüğü: Ses, video, ekran videosu yakalama (her 360 saniyede 360 saniye uzunluğunda)

• Yakalanan ham veriler hem sayı hem de kapladığı yer anlamında zamanla giderek artış gösterir ve “kişisel büyük veri” meydana gelir (Gurrin vd., 2014).

• Günlük verileri ortak bir depolama biriminde ortak bir zaman çizgisine

yerleştirildiklerinde bir yaşam günlüğü görüntüleyicisi ile taramak mümkün hale gelir.

• Günlük verileri bir şekilde indekslendiğinde deneyim arama motoru ile geçmiş deneyimler zaman çizgisi üzerinde bulunabilir ve geri getirilebilir.

Yaşam deneyimlerinin yakalanması

DENEYİMLERİN YAKALANMASI VE GÖRÜNTÜLENMESİ (2013-2014)

Ekran Görüntüsü Ekran Videosu

Ses*

Fotoğraf***

Not Video**

Konum

Yaşam Günlüğü Fotoğrafları

Yaşam Günlüğü Görüntüleyicisi İnternet / İntranet

(*) Gömülü mikrofon ve/veya dış mikrofon (**) Gömülü web kamerası ve/veya dış kamera (***) Gömülü web kamerası ve/veya dış video kamera DENEYİMLERİN YAKALANMASI (2014-2015)

DENEYİM YAKALAMA ARAÇLARI (2014-2015)

DENEYİM GÖRÜNTÜLEME ARAÇLARI (2014-2015)

Yaşam deneyimlerini yorumlama

• Deneyimlere ait etkinliklerin/olayların belirlenmesi, zamansal hiyerarşisinin

oluşturulması, ağaçlarının oluşturulması, tanınabilmesi, geçmişteki benzerlerinin bulunabilmesi gibi süreçleri içerir.

• Metinler için konu modellemesi

• Görüntüler için örüntü tanıma

• Ses (Müzik, konuşma, cihaz, müzik aleti, …) tanıma

• Pasif – aktif günlük verilerini eşleştirme

• Bağlam birleştirme (konum, içerik, hareket, zihinsel durum, …)

• Yaşamgünlüğü olayları belirleme algoritmalarıyla günlük etkinlikleri/olayları belirleme

Deneyimlerden bağlamları elde etme

• Deneyimlere eşlik eden bağlamların/içeriklerin

belirlenmesi, bağlam ontolojisinin oluşturulması, bağlam – deneyim anlamsal ağının oluşturulması gibi süreçleri içerir.

• Bağlam ontolojileri (yerler, kişiler, olaylar, varlıklar, özellikler, duygular, davranışlar)

• Yerler – konum bilgisi

• Kişiler – yüz tanıma, bluetooth

• Olaylar – yaşam günlüğü olayları (events)

• Varlıklar – nesne tanıma, araçlar

• Özellikler – zihinsel durum, fiziksel durum, (diğerleri aktif olarak belirlenebilir)

• Duygular – Kalp atışı, EEG kayıtları, (diğerleri aktif olarak belirlenebilir)

• Davranışlar – Yaşam günlüğü etkinlikleri - yürüme, oturma, yemek yeme, uyuma, koşma, tırmanma, bisiklet sürme, otomobilde gitme,

• İçerik ontolojileri…

• Alanlar (çalışma, öğrenme, özel ilgi, gündelik yaşam, …)

• Konular

• Kavramlar

Öğrenme deneyimlerini anlamlandırma

• Deneyime geri dönme, deneyim üzerinde yansıtıcı öğrenme sürecini uygulama, deneyimden kazanımlar elde etme süreçlerini içerir.

• Deneyime tekrar erişme

• Deneyim kesikli zaman aralıklarında uzun bir süreye dağılmış olabilir. Deneyim kesintisiz bir bütün haline getirilir.

• Deneyim ağacını görüntüleme

• Deneyimin içinde yer aldığı üst deneyim hiyerarşisi ile deneyimin içerdiği alt deneyimlere ait hiyerarşiler ve kardeş deneyimler belirlenir.

• Deneyimi canlandırma

• Deneyime eşlik eden bütün bağlamların ve içeriğin zamansal oluşumu görüntülenebilir.

• Bağlam - deneyim ağları üzerinde anlamsal sorgular yapma

• Kişisel deneyim havuzunda benzer ya da ilişkili anlar, bağlamlar ya da içeriklerin aranması

• Deneyim portfolyoları oluşturma

• Deneyimin öğrenme edimine bir kanıt olarak kullanılabilecek biçimde zaman çizgisiyle birlikte etkinlik/olay, bağlam ve içerik açısından filtrelenerek paketlenmesi

Öğrenme deneyimlerinde üstbilişsel düzenleme

• Deneyimlerin planlanması

• Deneyimlerin aktif olarak planlanması

• Geçmiş deneyimlerden öğrenerek sistem tarafından planların önerilmesi

• Deneyimlerin izlenmesi

• Deneyimlerin canlı olarak çözümlenerek tanınması/tanımlanması ve geçmiş benzeri deneyimlerin listelenmesi

• Deneyimin sonraki adımları için akıllı sistemin önerilerde bulunulması

• Deneyimlerin denetlenmesi

• Başlama, durma, iptal etme, erteleme, sona erme, devam etme kararlarını verme

• Planlanmamış deneyim başlatma

• Deneyimlerin değerlendirilmesi

• Planlanan deneyimlerle denetlenen deneyimlerin karşılaştırılması

• Deneyim analitiklerinin oluşturulması

Buluş

• Projelerden elde edilen deneyimle yaşam günlüğünün yakaladığı ekran görüntülerinden oluşan günlük

verilerinin kendiliğinden erişilebilir olması için bir yöntem geliştirildi.

• Bu yöntemde sürekli yakalanan ekran görüntülerinden aynı anda OCR ile ekran metinleri çıkartılarak bir

zamansal masaüstü arama motoru ile indekslenmekte ve daha sonra öğrenen anımsadığı arama sözcükleriyle geçmiş deneyimlere erişebilmektedir.

• Bu buluş Türk Patent Kurumu tarafından Aralık 2018’de

Anadolu Üniversitesi adına tescil edilmiştir.

Yapay zekaya dayalı öğrenme deneyimleri yönetimi

• 2015-2017 döneminde yürütülen bir TÜBİTAK 1001 projesiyle yaşam günlüğünün yakaladığı günlük verilerinden öğrenme eylemlerinin ve öğrenme etkinliklerinin tanınması ve tanımlanabilmesi için makine öğrenmesinden yararlanmak amaçlanmıştır. Bu amaçla çalışma alanı daraltılarak, sadece ekran görüntüsü yakalayan bir sistemle devam edilmiştir.

• Geliştirilen modelde öğrenenin ekran görüntüleri yakalanmakta, görüntülerden OCR ile ekran metinleri çıkartılmakta ve

indekslenmektedir. Günlük verileri üzerinde çalıştırılan algoritmalarla

öğrenme eylemleri ve öğrenme etkinlikleri elde edilmektedir.

M-levels (management of learning experiences in virtual environments via a lifelogging system)

• M-Levels – Projenin ismi ve ana yazılım

• M-Levels0 – Ekran görüntüsü yakalama ve görüntüleme yazılımı*

• M-Levels1 – Ekran görüntüsünden metin elde etme yazılımı*

• M-Levels2 – Zamansal masaüstü arama motoru yazılımı*

• M-Levels3 – Metinsel çözümleme ve davranışları belirleme yazılımı

• M-Levels4 – Etkinlikleri tanıma yazılımı

• M-Levels5 – Semantik ağ oluşturma yazılımı

• M-Levels6 – Anlamlandırma yardımcısı yazılımı

• M-Levels7 – Deneyimleri yönetme yardımcısı yazılımı

*Bu modüllere ait yöntemler ve prototipler proje öncesinde projeden bağımsız olarak tasarlanarak geliştirilmiştir.

Araştırmanın çıktıları

• Proje ile bir «öğrenme deneyimi yöneticisi» prototip yazılımı geliştirilmiş ve gönüllü uygulayıcılar tarafından uzun süreli

denenmiştir.

• Öğrenen, bir gün, bir ay ya da bir yıl içindeki öğrenme etkinliklerinin makine tarafından oluşturulan listesini

görüntüleyerek, bu listeden seçtiği bir öğrenme etkinliğine ait tüm ekran görüntülerinin bir zaman çizgisi boyunca topluca

görünmesini sağlayabilmektedir. Böylece, örneğin, bir ödev için farklı günlerde ve saatlerde gerçekleştirdiği çalışmalara ait ekran görüntülerinin ardışık ve kesintisiz bir videosunu hiç çaba

harcamadan elde edebilmektedir.

• Bu yönteme ilişkin buluşun tarifnamesi yazılarak Kasım 2019’da Anadolu Üniversitesi adına Türk Patent Kurumu’na başvuru

yapılmıştır.

Yaşam günlüğüne dayalı öğrenme deneyimi yönetimi yaklaşımı topluca değerlendirilirse…

• Geliştirilen sistem, yaşam boyu öğrenenlerin öğrenme süreçlerine paralel olarak kullanabilecekleri bir «sentetik bellek» olanağı sunmaktadır.

• Bu bellek sistemi aynı zamanda öğrenenin geçmişteki bir deneyime ilişkin aklına gelen sözcükleri kullanarak, bu deneyime kolayca erişmesini sağlamakta ve böylece bir «sentetik anımsama»

görevini de yerine getirmektedir.

• Zamansal arama motorunun yapısından dolayı öğrenen anımsatıcı sözcüklerin geçtiği tüm deneyimlerin «zamansal dağılımını» da görebilmektedir.

• Öğrenen geçmişteki konular üzerindeki çalışmaların ne zaman başlayıp ne zaman sona erdiğini ve üzerinde çalıştığı konuların zamanla evrimleşerek nasıl biçim değiştirdiğini görebilmektedir.

• Sistem, gerçek hayatta birbirine dolaşık olarak yaşanan öğrenme deneyimlerini birbirinden

ayrıştırarak, bağımsızca izlenebilir bir deneyim videosuna dönüştürebilmektedir. Bu olanak geçmiş deneyimleri değerlendirebilmeyi ve başkalarına kanıtlamayı kolaylaştırmaktadır.

• Geliştirilen «öğrenme deneyimleri yöneticisi» öğrenme yetersizliği yaşayan öğrenenler için yaşamlarını kolaylaştırıcı bir yardımcı ajan görevini üstlenme potansiyeli taşımaktadır.

Araştırma programının geleceği…

• Araştırma programımız aşağıdaki alanlardaki çalışmalarla devam etmektedir:

• Öğrenme deneyimleri yönetimi aşamalarında daha güçlü algoritmalar (yatay geliştirme) ve algılayıcı füzyonlarının (dikey geliştirme) geliştirilmesi.

• Bilişsel öğrenme sanal laboratuvarının geliştirilmesi ve öğrenme modellerinin test edilebilmesi (Machine Learner) (Örnek uygulama: Açıköğretim sınav

sorularını çözebilen bir makine öğrenen).

• Öğrenme deneyimleri yönetimi modelini içeren bir dış korteks mimarisinin geliştirilmesi (Exocortex as a Learning Technology).

• Ortak yaşama dayalı öğrenme mimarisinin geliştirilmesi (Symbiotic Learning).

Araştırma Programı

Dış korteksin öğrenmede kullanımına yönelik bir sistemin kurgusal tasarımı

• Önceki bölümde özetlenen öğrenme deneyimleri yönetimi yaklaşımının bir dış korteks yardımıyla uygulanabilmesi amacıyla farklı zamansal perspektiflere yer veren bir kurgusal tasarım gerçekleştirilecektir.

• Bu zamansal perspektiflerden birincisi günümüzdeki teknolojilerle

gerçekleştirilebilecek olan bir dış korteks mimarisidir. Ardından yakın gelecekteki teknolojilerle gerçekleştirilebilecek bir mimari tasarlanacaktır.

• Bunu izleyen diğer zamansal perspektifler ise gelecek 10 yıla kadar olan süreyle, gelecek 20 yıla kadar olan süreyi kapsamaktadır.

Günümüzdeki teknolojiler

Yakın geleceğe ait

teknolojiler

10 yıl sonrasına ait

teknolojiler

20 yıl sonrasına ait

teknolojiler

Günümüzde (Giyilebilir teknolojiler + Akıllı cihazlar)

• Deneyimleri yakalama

• Deneyimler genellikle bilgisayar, akıllı telefon, akıllı saat, akıllı gözlük, giyilebilir yaşam günlüğü kamerası, giyilebilir EEG okuyucu ve «quantified self» hareketi üyelerinin

denediği sayısız algılayıcı ile yakalanıyor

• Deneyimler bulut üzerinden aktarılıyor ve bir bilgisayar üzerinde ya da bulutta birleştiriliyor

• Deneyimleri görüntüleme / yorumlama / bağlamlaştırma / anlamlandırma / düzenleme

• Metin veriler üzerinde deneyim arama, deneyim tanıma ve deneyim yorumlama manuel olarak mümkün, fakat işlem yükü ve veri büyüklüğü nedeniyle bilgisayar üzerinde ya da bulut üzerinde gecikmeli olarak gerçekleştirilebiliyor.

• Ses, görüntü ve hareketli görüntü tanıma kişisel teknolojilerle etkin olarak gerçekleştirilemiyor

• Sonuçlar ayna etkisinden kaçınmak için ikinci ekranda görüntülenebiliyor

• Deneyimleri anlamlandırma ve üstbilişsel düzenleme canlı olarak yapılamıyor

Günümüzdeki teknolojilere ait basitleştirilmiş bir dış korteks örneği

Algılayıcılar

Günlük verilerini birleştirme ve

kaydetme

Günlük verileri

Yerel bilgisayar (Erişme-getirme, tarama, yorumlama, bağlamları elde etme,

anlamlandırma, planlama, izleme, denetleme, değerlendirme)

Klavye – fare girdileri

Komutlar Sonuçlar

Sellen ve Whittaker’in (2010) belirlemiş olduğu – yaşam günlüklerinin sağladığı 5 fayda

• Deneyimlerimde yer almış olan mekânları, kişileri, davranışları, nesneleri ve olayları deneyimime ait kayıtları inceleyerek kolayca anımsayabilmekteyim.

• Ayrıntılarını anımsamak istediğim her hangi bir ana geri dönerek, deneyimi yeniden gözden geçirebilmekte ve yaşayabilmekteyim.

• Geçmiş bir deneyimde yer almış olan aradığım bir enformasyona (belge, yazışma, görüntü, vb.) kolayca erişebilmekteyim

• Geçmiş deneyimlerimi gözden geçirerek kendi

hakkımda (davranışlarım, çevrem, özelliklerim vb.) daha fazla nesnel bilgiye sahip olabilmekteyim

• Geçmişte yapmış olduğum planları, programları ve denemeleri yeniden gözden geçirebilmekteyim.

Deneyimi anımsama

Anıları canlandırma

Bilgilere erişme

Kendini yansıtma

Niyetleri anımsama

Birkaç yıl içinde ortaya çıkması beklenen teknolojileri içeren mimari

• Gelecek birkaç yıl içerisinde belki insan neokorteksi ile bir dış korteks arasında iki yönlü sinirsel bağlantılar kurulamayacaktır.

• Fakat, bir bulutta tutulan bir bilgisayım ortamına zihinsel olarak bazı temel komutlar verilebilecek ve bilgisayım ortamındaki günlük

verilerinin işlenmesi sonucunda elde edilen sonuçlar bireyin gerçeklik görüntüsünün üzerine holografik olarak yansıtılabilecektir.

• Böylece, bireyin zihninde bir geçmiş deneyim üzerinde düşünüp, bu

deneyimi gözünde canlandırması döngüsünün dış korteks üzerindeki

emülasyonu sağlanmış olacaktır.

Birkaç yıl içinde

(Holografik karma gerçeklik gözlükleri / sanal retinal projeksiyon + BBA + artan işlem gücü + 5G)

• Deneyimleri yakalama

• Diğer algılayıcılara ek olarak karma gerçeklik gözlükleri (Microsoft Hololens ve Magic Leap) ile deneyim yakalamak yaygınlaşacak (Günümüzde bile bu cihazlarla anlık yüz tanıma yapabiliyorlar)

• BBA ile daha fazla zihinsel ve fiziksel özellik yakalanabilecek

• Deneyimleri görüntüleme / yorumlama / bağlamlaştırma / anlamlandırma / düzenleme

• Deneyimleri arama, erişme ve taramada BBA ile düşünerek komut verebilmek mümkün olacak

• İşlemler gerçek zamanlı olarak bulut üzerinde yapılacak, deneyimler ve sonuçlar karma gerçeklik gözlüğü (Microsoft) / sanal retinal projeksiyon (Magic Leap) ile görüntülenebilecek

• Deneyimleri anlamlandırmak / planlamak / denetlemek / değerlendirmek kabul edilebilir sürelerde yapılabilecek

BBA Tüketici Cihazları

Emotiv Insight Emotiv Epoc+ Neurosky Mindwave

Akıllı gözlükler (2016)

https://medium.com/awe-blog/android-dominates-the-ar-smart-glasses-space-powering-60-of-devices-c7fe252507ae

Akıllı gözlük + BBA

https://gigazine.net/gsc_news/en/20170808-neurable-bci-headset-htc-vive

Brain Computer Interface for augmented reality & Hololens by CLARTE, https://www.youtube.com/watch?v=qFildKVi5dY

Google Glass + Neurosky,

http://developer.neurosky.com/features/forg et-ok-glass-mindrdr-is-a-google-glass-app- you-control-with-your-thoughts/

https://skarredghost.com/2017/10/01/need-know- brain-computer-interfaces-virtual-augmented-reality/

Öğrenme deneyimleri yönetimi için bir dış korteks mimarisi (bir kaç yıl içinde)

Mutlu, M. E. (2019). Exocortex as a Learning Technology. In S. Sisman-Ugur, & G. Kurubacak (Eds.), Handbook of Research on Learning in the Age of Transhumanism (pp. 47-77). Hershey, PA: IGI Global. doi:10.4018/978-1-5225-8431-5.ch005

On yıla kadar ortaya çıkacak teknolojileri kullanan

mimari (Beyin - bilgisayar arayüzleriyle düşünce hızında komut iletme + akıllı lensler + sanal retinal görüntüleme)

• Akıllı lensler ile görüntü yakalamak + uzağı görmek + karanlıkta görmek mümkün olacak, akıllı kulaklıklarla tüm sesler birbirinden ayırt edilebilecek

• Akıllı yaşam günlüğü dronları ile deneyimler diğer açılardan yakalanabilecek ve sonradan yeniden canlandırılabilecek

• Yaşanan deneyimler yakalanırken aynı anda düşünceler de yakalanabilecek ve deneyimleri etiketlemek ve anlamlandırmak kolaylaşacak

• İşlem gücü yüksek kişisel yapay zeka ile deneyimler üzerinde anlamsal sorgular yapmak, deneyimlerden öğrenmek ve deneyimlere dayalı olarak yol göstermekte gelişmeler yaşanacak

• Beyin dışında tutulan deneyimlere zihinsel erişim hızlanacak

• Deneyimler ve sonuçlar sanal retinal projeksiyon ile karma gerçeklik ortamında görüntülenebilecek

Sanal retinal görüntüleme

https://www.magicleap.com/

https://www.engineersgarage.com/egblog/virtual-retinal-display/

Yirmi yıla kadar

(Beyin – beyin arayüzleri)

• Öğrenme deneyimleri açısından yaşanacak gelişmeler:

• Beynin tüm algıları (görme, duyma, dokunma, tat, koku) deneyim olarak belirli bir düzeyde yakalanabilecek

• Geçmiş deneyimler beyindeki implant belleklerde saklanabileceği gibi zihinsel iletişimle beyin dışında saklanabilecek

• İşlemler beyindeki implant işlemcilerle yapılabileceği gibi zihinsel iletişimle beyin dışında da gerçekleştirilebilecek

• Sonuçlar doğrudan beyinde canlandırılabilecek / beyne düşünce olarak yerleştirilebilecek

• Deneyim ve duygu paylaşımı yapılabilecek / başkalarının deneyimlerinden yararlanılabilecek

• Deneyimleri anlamlandırmak ve yönetmek düşünerek gerçekleştirilebilecek (deneyime

erişme, deneyimi getirme (deneyime geri dönme), deneyimi canlandırma ve değerlendirme sonuçlarını saklama süreçleri sentetik bilişle gerçekleştirileceği için biyolojik düşünme

sürecinin ekinliği artacaktır)

• Birey dış korteks ile zihinsel diyalog kurarak, öğrenme deneyimleriyle ilgili karşılıklı tartışma yapabilecek

Beyin çipleri (Neuralink) (Temmuz 2019)

https://www.youtube.com/watch?v=r-vbh3t7WVI&feature=youtu.be

İç ses yakalama

• MIT AlterEgo Projesi (Artav Kapur, 2018)

https://www.media.mit.edu/projects/alterego/overview/

Uygulama Senaryoları

• Çalışmayla ilgili kaynakta, öğrenme deneyimleri yönetimi yaklaşımına ait farklı zaman perspektiflerindeki

uygulamalara ait gelecek gerçekliği (future reality) senaryolarına birinci kişi anlatımıyla yer verilmiştir.

• Günümüzde

• Yakın gelecekte

• 10 yıl sonra

• 20 yıl sonra

Mutlu, M. E. (2019). Exocortex as a Learning Technology. In S. Sisman-Ugur, & G. Kurubacak (Eds.), Handbook of Research on Learning in the Age of Transhumanism (pp. 47-77). Hershey, PA: IGI Global. doi:10.4018/978-1-5225-8431-5.ch005

Sonuç ve geleceğe yönelik öneriler

• Günümüz teknolojisi bir dış korteksin her an ve her yerde erişilebilir

olmasına olanak sağlamasa da yakın gelecekte bu teknolojinin erişilebilir olması ve 10-20 yıl içerisinde ise giderek olgunlaşması beklenmektedir.

• Bu amaçla eldeki teknolojilerle, İnsanın dış korteks aracılığıyla düşünme döngüsünü oluşturma projesi üzerinde çalışmaktayım.

• Bu başlangıç sisteminin bir kez oluşturulması durumunda, evrimsel bir gelişmeyle bu sistemin algılayıcılar, arayüz teknolojileri, kablosuz veri iletim altyapısı, daha hızlı ve etkili makine öğrenmesi algoritmaları,

bilgisayarların işlem gücü ve depolama kapasitesi alanlarında yaşanacak

teknolojik gelişmelerle her yıl daha da güçlenmesi, hızlanması ve akıcı hale

gelmesi beklenmelidir.

Dış korteksle birlikte yaşama

• Gelecek yirmi yıl içerisinde bu alandaki gelişmeler sonucunda dış

korteks bireylerin neokorteksiyle neredeyse ayırt edilemez biçimde entegre olacak ve bireyler için gerçek anımsama ile sentetik

anımsama arasındaki ya da beyinleriyle gerçekleştirdikleri bilişsel faaliyetler ile dış kortekste gerçekleşen bilişsel faaliyetler arasındaki farklar önemsiz hale gelmeye başlayacaktır.

• Bireyin öğrenme geçmişine, geçmiş deneyimleri üzerinde zamanla biriken ve değerli hale gelen yorum havuzuna, bağlamların

deneyimlerle oluşturduğu kişisel bilgi tabanına ve yaşam boyunca

edinilen bilgiye ait içerik havuzuna her an ve her yerde erişilebilir

olması yaşam boyu öğrenme için vazgeçilmez hale gelecektir.

Sistemin olası olumsuzlukları

• Yaşam günlüğünün yaygın olarak

uygulanması özel yaşamın ihlaline ve mahremiyet risklerine yol açacaktır. Bu

alandaki sınır zaten güvenlik kameralarının ya da araç kameralarının yaygınlaşmasıyla ve kişisel veri kaydı depolarının aşırı

büyümesiyle zaten aşılmış durumdadır.

• İnsanın dış korteks aracılığıyla düşünme döngüsü bir kez oluşturulduktan sonra sinirsel plastisite özelliği nedeniyle insan beyninde geri dönüşsüz bir değişim

başlayacaktır.

• Bireylerin dış korteksin sağladığı bilişsel yeteneklere giderek daha fazla bağımlı olmaları nedeniyle biyolojik bilişsel

yeteneklerinin körelmesi ve bağımsızca

çalışma yeteneğini kaybetmeleri gözlenebilir.

https://twitter.com/samim/status/988061439154733056

Kaynaklar

• Sunu içindeki kaynaklar için aşağıdaki kitap bölümüne bakınız.

• Mutlu, M. E. (2019). Exocortex as a Learning Technology. In S. Sisman-Ugur, & G. Kurubacak (Eds.), Handbook of Research on Learning in the Age of Transhumanism (pp. 47-77). Hershey, PA: IGI Global. doi:10.4018/978-1-5225-8431-5.ch005

• «Öğrenme Deneyimleri Yönetimi Yaklaşımı» için aşağıdaki kaynaklar kullanılmıştır:

• Mutlu, M.E. (2019). Yaşam Günlüğü ile Deneyim Yönetimi, Gece Kitaplığı: Ankara, ISBN:978- 605-7631-98-5

• Mutlu, M.E. (2018). Öğrenme Deneyimleri Yönetimi, Gece Kitaplığı: Ankara, ISBN:978-605- 288-532-1

• Mutlu, M.E., Kayabaş, İ, Kip Kayabaş, B. ve Peri Mutlu, A. (2018). Öğrenme Deneyimleri Yönetimine Giriş, Cinius Yayınları:İstanbul, ISBN: 978-605-296-871-0

• Mutlu, M.E. (2019). Öğrenme Deneyimleri Yönetimi, Uzaktan Öğrenme ve Eğitimde İnovasyon Sempozyumu‘nda sunulan bildiri, Işık Üniversitesi, 21 Kasım 2019, İstanbul.

http://www.isikun.edu.tr/i/content/15073_1_Doc.Dr.Mehmet.E.Mutlu-Anadolu.Univ.pdf

TEŞEKKÜRLER …

memutlu@anadolu.edu.tr