Bilişsel Bilim

Giriş
Bilissel bilim çalismalari çogunlukla otomatik (yapay us ile) ögrenme, kullanici modellemesi ve akilli basvuru sistemleri alanlarinda yogunlasmaktadir Arastirmalar özellikle Internet üzerinde arama motorlari, uyarlanir arayüzler, çogul ortamli nesnelerde akilli bilgi erisimi, en genel simgelenisi ile dogal dilin islemlenmesi konularinda yogunlasmaktadir Bu noktada bilissel bilimin, buna bagli olarak da dogal dilin islemlenmesinin bilgisayar bilimleri ile iliskisi açiklanabilir Bilissel bilim çalismalarina bilgisayar bilimleri (yapay us) disinda katki saglayan disiplinlere örnek olarak dilbilim, felsefe (özellikle us felsefesi ve dil felsefesi), psikoloji (özellikle bilissel psikoloji), nöral bilim (bilissel nöral bilim olarak insan psikolojisinde usun yasama geçirilmesi), antropoloji (bilissel antropoloji olarak insanin kültürel ve sosyal baglamda incelenmesi) ve egitim verilebilir Bilissel bilim aslinda çok farkli bakis açilari içeren anlasilabilirligi ve ulasilabilmesi oldukça güç bir mekanizmadir Bu mekanizmanin gelisimi ise su üç faktörle dogrudan iliskili olmustur: Bilgisayarlarin icadi ve insanoglunun yapabildigi hemen her seyi tasarlayabilen programlarin yazilmasi; ikinci olarak algi, dil, hafiza ve düsüncenin yer aldigi ve amacin içsel islemeyi belirlemek olan bilgi islemleme psikolojisinin gelisimi, son olarak ta üretimsel dilbilgisi teorisinin gelisimi ve bunun dilbilime olan katkilaridir Üretimsel dilbilgisinde ulasilan son asama ise 1995’te Chomsky tarafindan önerilen yetinmeci çizgidir



1 Bilişsel Bilim
Bilisin disiplinler arasi bakis açisi ile incelenen bilissel bilim çalismalari, bazi bilim insanlari tarafindan insani bilis (human cognition) olarak sinirlandirilirken, diger görüsteki bilim insanlari ise bilisi, insan ve bilgisayarlar üzerindeki gerçeklestirimlerden bagimsiz olarak inceler Usun incelendigi bilissel bilim yaklasimi çogunlukla davranisçiliga terstir Psikolojinin davranisçi yaklasimi insan davranisinin etki-tepki ilintileri cinsinden tahmin edilmesini ve tanimlanmasini öngörür; simgeler, taslaklar, semalar gibi ussal durumlari veya düsünme, planlama gibi ussal olusumlari göz önüne almaz Aslinda bunlarin gözlenmemis faktörler olarak, farkli ilintileri belirleyen parametreleri etkilemesi mümkündür Us, bilisimsel dili davranisçi yaklasimda giris-çikis davranisi cinsinden kullanilacak bir kara kutu gibi degerlendirir Fakat genel olarak bilissel bilim, özellikle bilissel psikoloji insanin bilissel fonksiyonlarini bilisimsel teknikler kullanarak ussal durumlar ve olusumlar (prosesler) cinsinden inceler Burada giris ve çikis arasindaki baglantilari algoritmalar gerçeklestirir
“Yazilim, donanim için ne ifade ediyorsa; us da beyin için ayni seyi ifade eder” önermesinden yola çikarak; “zihinsel durumlar ve olusumlar, beynin durumlari ve olusumlarinin gerçeklestirdigi bilgisayar programlarina benzer” denilebilir Zihinsel durum ve olusumlarin algoritmalarla ifade edilebilecegini savunan bilim insanlari, bilisi de bir tür berim (computation) olarak kabul eder Bu tanimi desteklemeyen grup ise, bilisin tanimini berimlenebilir (computable) olarak yapar Bu yeni tanim, “bilissel olusumlarda oldugu gibi ayni giris çikis davranisina sahip algoritmalar vardir” seklinde yapilabilir
Arastirma yöntemlerinin berimsel (computationa l) bir özellik olarak kabul edilmesi sonucu, bilgisayar bilimleri genel disiplini ile, yapay us ise bilgisayar bilimlerinin özel bir alani olarak bilissel bilimde önemli bir faktör olmaya baslamistir Ama bu rolün, birtakim felsefi görüsler tartisilmadan etkin olmasi mümkün degildir Eger ki zihinsel durumlar ve olusumlar algoritmalar ile ifade edilebiliyorsa, (insansiz olarak) bilgisayarlarla da gerçeklestirilmesi mümkündür Bu asamada felsefi yaklasim ile su sorularbasit olarak cevaplandirilabilmelidir:
Bilgisayarlar bu tür algoritmalari sadece zihinsel durumlari ve olusumlari benzetimlemek için mi uyguluyorlar?
Yoksa, bunlari gerçekten mi ortaya koyuyorlar mi?
Bu bilgisayarlar düsünebilirler mi?



11 Bilişsel Bilim ile Dilbilim
Bilissel bilim ve dilbilim arasindaki iliski aklin çalismasinin arastirilmasidir Dinamik ve disiplinler arasi bir yaklasim olarak dil ve düsüncenin kökenleri ile arastirilmasina önem verilirBilissel bilim insanlari bir taraftan bilgisayarlarin düsünüp düsünmedigi sorusunu cevaplamaya çalisirken, diger taraftan ögrenme ve hatirlamanin nasil gerçeklestigi, çevreyi algilama yetisi, beyin ve us iliskisi, usun gelisimi gibi zihinsel prosesleri de arastirir Dilbilimciler ise dilin yapisi, tarihi, felsefe ve psikolojisini inceler Bu alandaki arastirmalara örnek olarak dillerin özellik ve edinimleri, dillerin gelisimi ve zaman içerisindeki degisimleri, dilin beyindeki örgütlenisi verilebilir Bunlarin kavramlarin tümü Giris Bölümü’nde verilen disiplinlerin uzmanliginda, farkli teknikler kullanilarak incelenir Arastirma yöntemlerindeki farkliliklara ragmen, bilissel bilim insanlari usun beynin bir fonksiyonu oldugu, düsüncenin bir hesaplama türü oldugu, dil ve bilisin uzmanlasmis bir dizi islem ve betimlemelerle anlasilabilecegi seklinde ortak fikirlere sahiptir Bilissel bilim ile dilbilim arasindaki en belirgin farklilik nöral bilim açisindandegerlendirilir Bunlar birbirleri ile iliskilidir; fakat farkli disiplinlerdir



12 Berim ve Biliş
Berim, en genel anlami ile, tanimlamalar degismek kosulu ile, bir giristen sistematik olarak birtakim çiktilarin elde edilmesidir Degisen durumlarin fiziksel bir sistemde özgül bir hesaplamanin gerçeklestirimi olarak degerlendirilebilmesi için, soyut belirtimdeki adimlara uyumlu olmalari sarttir Bunun için de su iki sorular cevaplandirilmalidir:
Fiziksel bir sistemin herhangi bir berimi gerçeklestirimi için sartlar nelerdir?
Berim ve bilis arasindaki iliskiler neler olabilir?
Sorular, Chalmers tarafindan “hesaplama, gerçeklestirim teorisi açisindan ele alindigi sürece nedensel bir örgütlesimin soyut belirtimidir” seklinde özetlenerek cevaplanmistir
Bilis ise, berimin tersine, bilissel bir sistemde bazi hesaplamalarin gerçeklestirimini öne çikarir Her bilissel sistem, berimin herhangi bir gerçeklestiriminin ayni zamanda bilissel olacagi bazi hesaplamalar gerçeklestirebilir ve özgün sistem ile pek çok özgül zihinsel özellikler paylasabilir
Berimlenebilme (computability) savinin dogrulugu ilgili çalisma sayisi çok fazla degildir Turing savi berimlenebilme (computable) kavramini matematiksel olarak arastirir ve bir fonksiyonun biçimsel olmadan berimlenebilir olmasi için, sadece ve sadece TM (Turing Machine) berimlenebilir olmasi gerektigini savunur Turing’in 1936 yilinda yayinladigi meshur makalesinden sonra, 1950 yilinda bilgisayarin düsünebilir olmasi için dilbilimsel (bilissel) davranisinin insanin davranisindan ayirt edilebilir olmasi gerektigini öne sürmüstür Turing testi, berimsel bir gerçeklestirimde mutlaka uygun bir davranisin söz konusu olacagini ve gerçege uygun davranisin zihin için yeterli oldugunu öngörür Terim olarak makine ve düsünce sözcüklerindeki kesinlik gibi Turing testi, bir makine için düsünmenin ne anlama geldigi sorusuna cevap veremez Bunun yerine deneysel bir test önerir Burada bilgisayarin kullandigi dil düsünebilmeyi betimlemek üzere, esaslari oyun seklinde belirler Ikisi insan, biri de bilgisayar olmak üzere üç katilimcili bu oyunda, eger makine oyunu kazanirsa, akilli olarak degerlendirilecektir Turing testi, aslinda yapay us için fazla bir önem tasimaz Herhangi bir davranissal tanim, sistemlerdeki zihinsel bosluklarla(örnegin çok büyük basvuru çizelgeleri ile) gerçeklestirilebilir Davranisin us için yeterli olmasina ragmen, mantiksal davranisçiliginyok olmasi belirli zihinsel özelliklerin yetersiz kalmasi demektir Söyle ki; zihinsel olarak farkli iki sistemin ayni davranissal karakterlere sahip olmasi mümkündür Church savi da, TM berimlenebilmeye denk olarak, bir fonksiyonun sembolik olmayan berimlenebilirligi için sadece ve sadece λ-tanimlanabilir olmasi gerektigini savunur Berim, bir sistemin nedensel örgütlesiminin soyut bir betimlemesini de gerçeklestirir Nedensel örgütlesim berim ile bilis arasinda bir iliskidir Bilissel sistemlerin nedensel örgütlesimlerinde zihinsel özellikler mevcut ise ve nedensel örgütlesimler berimsel olarak belirlenebiliyorsa, berimsel savi yeterli derecede kanitlanmistir Benzer sekilde, bir sistemin nedensel örgütlesimi davranisin açiklanisini ile uyumlu ise, berimsel açiklama kabul görür
Analitik davranisçilik ve anlamsal davranisçilik deyimleri ile esanlamlidir Mantiksal davranisçilik, zihinsel bir olayla ilgili her ifadenin anlam kaybi olmaksizin davranissal egilimleri etrafinda bir ifadeye çevrilebilmesidir Böylece; anlamsal fizikselligin bir uyarlamasi olarak zihinsel terimler içeren her ifadenin zihinsel olmayan, çogunlukla fiziksel terimler içeren bir ifadeye dönüsmesi olarak tasarlanabilir Zihinsel olaylarin davranissal egilimlere indirebilmeleri nedeni ile, mantiksal davranisçilik yerine sadece davranisçilik sözcügü de kullanilabilir
Alanzo Church (1936) sezgisel olarak algoritmalari tanimlamak üzere λ-hesabi olarak adlandirdigi mantiksal yapisi özyinelilige dayanan bir simgelem kullandi Ayni dönemde ayni hesaplari soyut Turing makineleri ile gerçeklestirmekteydi



2 Bilgisayar Bilimleri ve Yapay Us
Bilgisayar kavraminin zaman içerisindeki kullanimlarina göre, bilgisayar bilimlerinin tanimi da sekil degistirmistir Bu tanimlar arasindaki en belirgin farkliliklar söyle özetlenebilir
Bilgisayar bilimleri;
I Bilgisayarlarin ve algoritmalar gibi onlari çevreleyen olaylarin bilimidir
II Algoritmalarin ve algoritmalarin üzerinde çalistirildiklari bilgisayarlar gibi, algoritmalarla baglantili olaylarin incelenmesidir; bir bilim degildir
III Bilgisayarlari kapsayan olaylari deneysel olarak inceleyen yapay bir bilimdir (artificial science) Daha sonralari Simon “The Sciences of the Artificial” isimli kitabinda bu tanimi genis kapsamli olarak incelemistir
IV Bilginin (information) incelenmesidir
V Dogal bir bilim olarak bilgisayarlari ve algoritmalari degil, yordamlari inceler
Searle’nin berimsellesme (computationalism) ve (kuvvetli) yapay uz ile ilgili görüsleri Çin odasi deneyinde anlatilir Bu düsüncenin temeli, yapilan pek çok deneyin sonunda, biçimsel simgelerin sözdizimsel olarak islemesinin anlamin (semantics) kurulmasina yeterli olmadigidir Böylece; bilgisayar programinin biçimsel sözdizimi anlami gerçek olarak simgeleyemedigi için berimsellesme basarisizdir ve bir sistemin davranisi zihinsel durumlara sahip olmasina ragmen islevlerini yetersiz olarak yerine getirdigi için, kuvvetli yapay uz da basarisizdir Aslinda Çin odasi deneyinden çok önce, 1970‘li yillarin baslarinda, Searle üretimsel (generative) dilbilgisi kavramini savunmus ve sözdiziminin anlam için yeterli olmamasinin nedeninin bilgisayar programinin insanin yorumlamasina göre yürütülmesi oldugunu öne sürmüstür Matematiksel berim teorisinin en iyi soyut olarak anlasilabilir olmasina ragmen, yapay us fiziksel sistemlerle ilgilenir Bu sistemler arasindaki köprü ise, soyut berimsel bir nesne ile Isomorfizm olarak ta yapilan gerçeklestirim tanimi, açik olarak soyut biçimsel bir sistemin anlamsal yorumlanisidir Fiziksel bir sistemin bir berimi gerçeklestirimi için gerekli sartlar nelerdir? sorusunun cevabi Searle’nin yukaridaki görüsü ile aynidir
Yapay usun günümüz ve gelecekteki kullanimina ve gücüne iliskin iki büyük düsünce bulunmaktadir Zayif yapay us varsayimi bir programi çalistiran bir makinenin insan davranisinin ve bilincinin sadece benzetimini (simulation) gerçeklestirebilecegini; kuvvetli yapay uzun ise, dogru olarak yazilmis programlarin çalistirildigi makinelerin ise gerçekte bir us (mental) oldugunu kabul eder



3 Sonuç
Bilissel bilimin önemli özelliklerinden bir digeri de, bilginin nasil simgelendigi ve
kullanildigidir Gelisigüzel düzenlenen, kuramsal olmayanbilginin simgelenisi çok güçtür Üzerinde degisiklik yapilamayanticari ve akademik sistemlerin (WordNet, FrameNet, Propbank gibi) gelistirilmesi ile, bilissel modelleme çalismalari nispeten daha kolay yürütülmektedir Türkçe için ise, dilbilim çalismalarina yardimci olacak tamamlanmis, ayrintili bilgi veren bir bütünce henüz tamamlanmamistir Dogal dil, belli bir alandaki çok sayidaki gerçek dünya dokümanindan bilginin islemlendigi oldukça güçlü ve genel amaçli bir bilgi simgelenisi sistemidir Böyle bir sistemin yapisi ise tabii ki karmasik olacaktir Çesitli kaynaklardan, farkli islemcilerden alinan datanin farkli
formatlarda, farkli yazim kurallarinda düzenlenmis hali ile okunmasi gerekebilir Dokümanlarin içerdigi bilgi üzerinde çesitli aramalar ve farkli alanlardaki sözlüklerden yararlanarak güncellemeler yapilabilir; ayrica biçimbilimsel ve/veya sözdizimsel analiz, tümcelerin taninmasi ve üretimi gibibirbirinden farkli islemler uygulanabilir Bu modüllerin tümü, dogal dil tabanli bir bilgi simgelenisi sisteminin girdilerini olusturan veri yapilari ve çikarsamayi olusturur Bu asamada çözümleme süreci için dilbilgisi kullanimi gerekecektir Sözdizimsel çözümleme tüm tümcelere uygulanabildigi gibi, kismen de gerçeklestirilebilir Kapsamli projelerde gelistirilen bilgi tabani modülünün alt modülleri kullanilan sözlükler ve dilbilgileri ile etkilesimlidir; böylece çikarsamalar daha iyi sonuçlar verebilmektedir Tüm bunlara ilave olarak ögrenme ve konusmaya yönelik algoritmalarin da sistem içerisinde kullanilmasi ile elde edilen çikti modülü, aslinda girdi modülünün islenmesi ile sürekli güncellenerek elde edilen bilgi tabanidir Esyapililik, mevcut iki sistem arasindaki eslemlemenin (mapping) korundugu yapidir Denkligin en güçlü yapisi olarak gerçek dünya problemleri için modellendiginde çogunlukla basarisizdir
Böyle genis kapsamli bir bilgi sistemi günümüzün vazgeçilmezi olan Internet üzerindeki bilgiye erismeden, erisilen bu bilgilerin düzenlenmesine, özetlenmesine kadar çok farkli uygulama alanlaribulur Konusmanin da sisteme ilave edilmesi ile, genel olarak konusma anlama, buradan istatistiksel yaklasimlarin kullanildigi konusma tanima bilesenleri incelenir Burada önemli olan cebirsel ve sembolik yaklasimlari inceleyen dogal dil islemleme ile, konusma dili için gerekli istatistiksel yaklasimlar arasindaki dengeyi saglayabilmektir