La Science Cognitive

 

Niamh Breslin & Cara Greene

 

Introduction:                                                   

Pourquoi avons-nous décidé de faire ce sujet ?   

 

Cara et moi avons toujours eu un intérêt pour la Science Cognitive et la façon dont le cerveau travaille. Nous avons suivi un cours en 2ème année sur ce sujet et l'avons aimé. Cara suit un cours de nouveau cette année et nous faisons de la psycholinguistique. Nous avons voulu parler d'un sujet auquel nous nous sommes intéressées et qui aurait un avantage pour nous dans nos études.

 

Dans la présentation aujourd’hui, Cara expliquera comment la langue fait l'analyse syntaxique dans le cerveau. Elle fera cela, en employant des exemples et des diagrammes. Elle expliquera quelle méthode elle trouve la plus efficace. Elle parlera aussi :

 

Je commencerai en donnant une définition de la science cognitive et montrerai pourquoi c'est important. J'expliquerai aussi les 5 secteurs importants de la science cognitive, comment la mémoire fonctionne et je finirai par une conclusion.

 

Qu'est-ce que la Science Cognitive ?

 

La Science Cognitive peut être décrite comme l'étude de l’intelligence et des systèmes intelligents, avec référence particulière au comportement intelligent comme le calcul. Elle est concernée par la découverte et l'utilisation de la connaissance. Il y a cinq secteurs dans ce sujet.

 

La science cognitive a bénéficié de trois développements : le principal était l'invention des ordinateurs et les tentatives de concevoir des programmes qui pourraient accomplir les mêmes sortes de tâches que les gens font. Elle est aussi concernée par le traitement interne impliqué dans la perception, la langue, la mémoire et  la pensée  . La linguistique est le facteur final.

Pourquoi est-ce  important ?                 

 

Suite à la collaboration entre ces disciplines, il y a eu et il continuera d' y avoir, des progrès énormes dans notre compréhension de la connaissance humaine.

 

La Mémoire et La Science Cognitive

 

L'analyse syntaxique et la catégorisation de mots dans le cerveau sont basées sur la mémoire. Comment gardons-nous ces mots et comment nous rappelons-nous tous les nouveaux mots que nous entendons quotidiennement ?

Selon les recherches de George Miller, le nombre d'éléments que les gens peuvent se rappeler dans leur mémoire à court terme est, en moyenne, de 7 (quelques fois 5 et d'autres 9). C'est le cas, par exemple,  des sept merveilles du monde, des numéros de téléphone, en général à 7 chiffres, etc.

 

En comparaison avec l'ordinateur (qui a une mémoire vive et une mémoire morte), on distingue 2 types de mémoire chez l'homme:

 

 

 

Certaines procédures permettent de stocker en mémoire à long-terme des informations traitées en mémoire à court-terme, par exemple le fait de répéter des informations à retenir, comme lorsqu'on apprend par cœur.

Voici une expérience destinée à montrer le rôle respectif des 2 mémoires. Il s'agit d'une liste de 10 mots qui vont défiler chacun pendant 1,5 seconde. Ensuite il s'agit de les redire de mémoire... En général, on retient facilement les premiers et les derniers et difficilement ceux du milieu de la liste: les premiers grâce à la mémoire à long-terme car on les a répétés au fur et à mesure jusqu'à ce qu'on perde le fil; les derniers , en tant que plus récents, c'est la mémoire à court-terme qui les a traités.

 

Plus tard, nous discuterons de cela plus en détail, dans les sections: comment gardons-nous les mots (par prototype ou par identification culturelle), et comment lisons-nous les mots (modèles computationnels).

 

Mémoire de travail

 

On parle aussi de la mémoire de travail qui correspondrait en fait à la mémoire à court-terme mais dans une dimension dynamique avec utilisation d'informations nouvelles et récupération d'informations déjà stockées: c'est la mémoire qu'on utilise quand on fait par exemple un calcul mental complexe (comme une division avec retenues). C'est elle aussi que les enfants utilisent lors des apprentissages, par exemple dans une lecture-déchiffrage au tout début, ou en dictée. Beaucoup d'enfants en difficulté d'apprentissage présentent une mémoire de travail inefficace.

 

 

1.1 – un site web pour la science cognitive

 

Les 5 secteurs importants de la Science Cognitive

 

Ceux-ci sont : La Psychologie Cognitive, l’Intelligence Artificielle , La Neuroscience,  La Philosophie de la Pensée et  la Linguistique Computationnelle.

 

Psychologie Cognitive : C'est l'étude empirique des processus de pensée humains et animaux. C'est le développement et la mise à l'épreuve des modèles spécifiques de pensée dans des secteurs comme l'étude, le raisonnement, la catégorisation, la mémoire et la compréhension.

 

Comment est-ce que la psychologie cognitive est employée ?

 

Dans l'examen

 

[1]« La psychologie de la cognition vise à rendre compte des compétences cognitives à partir des comportements. Il s'agit d'étudier, chez le sujet humain, la nature et le format des connaissances (déclaratives, procédurales, incertaines, partielles,...), l'architecture qui les organise et le fonctionnement cognitif. Celui-ci concerne l'acquisition (spontanée ou guidée), la création, la représentation, le stockage et l'utilisation (plus ou moins différée, contrôlée, planifiée) de connaissances, à partir de connaissances antérieures et/ou d'informations reconnues pertinentes dans l'environnement, à l'occasion de tâches que le sujet se donne, qu'il rencontre ou qui lui sont proposées. »


Intelligence Artificielle :  C'est la mise en oeuvre de programmes informatiques pour la création de modèles qui reproduisent efficacement la pensée , l'apprentissage, la catégorisation, le raisonnement, la mémoire, la compréhension et la langue.

 

Comment est-elle employée ?

 

Elle est impliquée dans le développement de programmes qui marchent; cela permet de résoudre des problèmes réels du monde. Une exigence importante est que les programmes AI soient efficaces pour le calcul.

 

Neuroscience : C’est l’étude électrophysiologique de la compréhension du langage. C'est quand nous examinons les mécanismes biologiques et chimiques à la base du développement et de la fonction du cerveau humain et animal.

 

Comment est-elle employée ?

 

Elle implique la dissection, des expériences médicales, des méthodes de scan (PET, MRI, etc.). Elle examine des animaux comme les mouches qui sont incapables de produire certains produits chimiques cérébraux. Elle examine aussi et essaye de traiter, certains types de dommages cérébraux.

 

Philosophie de la Pensée : C'est l'étude  des théories sur les mécanismes de pensée  . C'est aussi le développement et l'évaluation de structures pour l'explication de la pensée.

 

Comment est-elle employée ?

 

La philosophie de la Pensée peut concerner soit des thèmes classiques de la philosophie de l'esprit, comme celui de la nature des relations entre le corps et l'esprit, soit des thèmes plus contemporains, comme celui des fondements de la psychologie, de la nature des sciences cognitives ou des conditions de possibilité de l'intelligence artificielle.

 

Elle s’occupe du problème de la relation entre l’âme et le corps . Le problème de l’âme et du corps est en effet un problème fondamental de la philosophie, il occupe

une position centrale en ce moment dans la Philosophie de la Pensée. Le problème qui occupe les philosophes est celui de savoir si ces deux entités sont séparées ou non.

 

Linguistique Computationnelle : C'est l'étude empirique de la grammaire et de la structure des  langues humaines. Elle est employée dans le développement et l’application des modèles spécifiques de langue.

 

Comment est-elle employée ?

 

Elle est employé pour la recherche de régularités sous-jacentes dans la structure de langues différentes et pour les règles générales qui peuvent expliquer la grammaire entière d'une langue.

 

Notre cours ici à DCU comprend 3 sections différentes - le calcul, la linguistique et un élément de langue. Dans notre première année, ces 3 parties étaient très séparées, mais dans notre deuxième année elles ont commencé à être liées. Nous pouvions alors voir comment notre étude de Prolog (une langue de calcul) était employée avec des mots et des phrases et l'analyse syntaxique. Nous pouvions voir aussi la liaison entre la Science Cognitive/AI et la Linguistique parce que nous pouvions voir comment un réseau neuronal fait l'analyse syntaxique de la langue.

 

L'analyse syntaxique avec des réseaux neuronaux devient plus populaire dans des produits commerciaux de traduction de langue C'est parce qu'ils sont plus efficaces et donnent de meilleurs résultats que des technologies présentes. Cela mène les personnes à croire que le cerveau est structuré comme des réseaux neuronaux.

 

 

 

 

 

 

 

La Science Cognitive

 

 

La Psychologie Cognitive                               L’Intelligence Artificielle

La Neuroscience

La Philosophie de la Pensée                           La Linguistique Computationnelle

­ ­ ­

La théorie informatique de l'esprit

 

 

L'idée principale consiste en ce que les pensées sont des choses complètement physiques - la pensée est une forme de calcul impliquant la manipulation de modèles physiques d'une façon particulière

 

 

 

La Biologie du Cerveau

 

 

Fig 2.1: Un diagramme fonctionnel du centre de langage

 

Le cerveau

 

 

Le centre du langage (figue 2.1)

 

 

 

 

Réseaux Neuronaux

 

 

Un psycholinguiste, Steven Pinker, a déclaré qu'à part la sensation et le mouvement, les processus mentaux sont des configurations d'activité neuronale qui sont largement distribuées, comme un hologramme, partout dans le cerveau.

 

Les Neurones:  Ils peuvent être en activité ou inactifs.

 

Quand le neurone est actif :  Il envoie un signal en bas de l'axone (fil de sortie) à d'autres neurones reliés.  Les connexions s'appellent les synapses, et elles peuvent être positives ou inhibitrices.  Tous les neurones se composent de trois parties de base :  la DENDRITE, le CORPS de CELLULE et l'AXONE.  La dendrite est le fil d'entrée et elle reçoit les signaux d'autres neurones.  L'axone est le fil de sortie.  Le corps des cellules contient le noyau.

 

 

 Fig 1.1: Un neurone  moteur        Fig 1.2: Une vue dorsale du cerveau

 

 

 

Le neurone qui reçoit l'impulsion ajoute les signaux venant des synapses positifs, soustrait tous les signaux venant des synapses inhibiteurs et si la somme dépasse un seuil, le neurone de réception devient actif.

 

Les neurones peuvent être montrés comme des portes de logique qui peuvent calculer les relations logiques "et",  "ou" et "pas".

 

"A et B" est vrai, si A est vrai et B est vrai (diagramme 1.1 – ‘est’ porte) 

"A ou B" est vrai si A est vrai ou B est vrai (diagramme 1.2 – ‘ou’ porte) 

"Pas A" est vrai si A est faux, et vice versa (diagramme 1.3 – ‘pas’ porte).

 

 

 

 

 

Diagramme 1.1       Diagramme 1.2       Diagramme 1.3

Maintenant, je vais montrer comment un réseau neuronal analyse l'expression "Il marche".(Diagramme 1.4)

 

 

 

 

Diagramme 1.4

 

 Lexique mental et lexiques traditionnels

 

Le réservoir de mots humains est souvent mentionné comme ' le dictionnaire mental ', ou peut-être plus généralement, comme le lexique mental, pour utiliser le mot grec "lexis" pour ' dictionnaire'.

 

Les différences d'organisation

 

Les dictionnaires traditionnels gardent des mots par ordre alphabétique. Au premier examen, vous pouvez penser que le lexique mental de quelqu'un qui peut lire et écrire pourrait aussi être organisé comme cela. C'est une hypothèse facile à tester.  Si le lexique mental a été organisé alphabétiquement, on pourrait s'attendre à ce que des orateurs choisissent accidentellement des mots voisins en faisant des erreurs de ce type :

 

“mais” ou  “mairie” pour “maison”

“peste” ou “peser” pour “pessimiste”

 

En fait, les erreurs comme dans ces derniers exemples sont peu probables.  Nous pouvons le montrer en regardant certains "lapsus", comme, "Il a dit un antidote drôle", au lieu de "anecdote". Aussi, "le docteur a écouté sa poitrine avec son périscope", au lieu de stéthoscope.

 

Ces erreurs suggèrent que même si le lexique mental s'avère être partiellement organisé en termes de sons initiaux, l'ordre n'est pas simplement alphabétique.  D'autres aspects du son et  de la structure du mot, comme sa terminaison, et la voyelle accentuée, jouent probablement un rôle dans l'organisation mentale des mots .

 

Comment gardons-nous les mots ?

 

Les Prototypes

 

Gardons-nous des mots comme des prototypes dans l’esprit ?  Les prototypes travaillent avec des catégories entières, comme les oiseaux ou les fruits  et avec des exemples individuels comme le pigeon ou l'orange. Ils travaillent avec des verbes, des noms et parfois avec des adjectifs.

 

Identification Culturelle

 

Une autre théorie est l'identification culturelle. En Papoua, Nouvelle Guinée, les Karam de la Vallée Kaironk ne considèrent pas le cassowary comme un oiseau, bien que nous le considérions comme un oiseau.

 

Les gens entrelacent leurs propres observations avec l'information présentée par d'autres. De cette façon, des croyances culturelles se heurtent à des instincts. Par exemple, les enfants ont beaucoup de mal à croire qu'une araignée n'est pas un insecte, une baleine n'est pas un poisson, une chauve-souris n'est pas un oiseau. 

 

Nous pouvons voir une différence culturelle ici entre les francophones et les anglophones. Les enfants qui parlent anglais verront probablement la chauve-souris comme un type d'oiseau, tandis qu'un enfant français, sous l'influence de sa langue maternelle, peut le voir comme un oiseau aussi, mais ils chercheront le lien avec la souris.

 

Un mélange

 

Je pense que c'est un mélange des deux. Quel est le prototype ? Qu'est-ce qu'un oiseau-type ? Il peut avoir certaines caractéristiques comme le fait qu'il peut voler et qu'il a des plumes. Qu'est-ce que le rouge-type ? En général, dans la plupart des cultures étudiées dans les expériences de psycholinguistique, les gens conviennent sur un rouge-type. Pourquoi ? Parce que notre environnement culturel a défini un prototype pour le rouge.

 

Les Indiens pensent qu'un paon est l'oiseau type. Cependant, ma propre mémoire dans mon cerveau est peut être structurée comme suit :

 

·        le paon n'est pas un oiseau-type,

·        le hibou est un meilleur oiseau comme oiseau-type

·        un rouge-gorge est le meilleur oiseau-type.

 

Comment est-ce que des mots sont associés ?

 

Où vont des mot qui se superposent ?

 

Par exemple :         trouver, découverte

                   le porche, la véranda 

 

Les théories de la façon dont les mots sont associés

 

La Théorie d’un Globule Atomique

 

Les partisans de la théorie des Globules Atomiques soutiennent que les mots sont créés d'une association commune de ‘la sémantique des atomes’ et que des mots liés ont des atomes en commun.  Les mots sont vus comme une réunion de particules.

Par exemple : Les mots suivants  comportent tous un élément d'ingestion : respirer, manger, boire, inhaler.

 

 

La théorie de la toile d'araignée

 

Les partisans de la théorie de la toile d'araignée soutiennent que les mots sont identifiés comme associés à cause des liens que les orateurs ont construits entre eux. Les mots sont vus comme des ensembles, qui ont des caractéristiques diverses et entrent dans des rapports avec d'autres mots.  Par exemple :

L’océan : la mer, l’eau, bleue.

 

 

Lecture des mots

 

Comment lisons-nous ? Mémorisons-nous les orthographes des mots ? Avons-nous une « table de consultation »  mentale?

 

Non parce que cela ne peut pas expliquer comment nous lisons des non-mots comme NUST ou MAVE.

 

Modèles computationnels

 

Un programme computationnel est pour simuler une tâche donnée. Le programme examine une hypothèse théorique.  Le modèle computationnel est employé pour vérifier l’hypothèse avec des données expérimentales

 

(1) modèle computationnel  d'un mécanisme double

 

Coltheart et ses collègues (Coltheart et Al-, 1993; Coltheart et Rastle, 1994) ont  fait un modèle computationnel de leur théorie double d'analyse syntaxique et morphologique.

 

Cette théorie déclare que les mots sont gardés dans des listes alphabétiques. 

Considérez une personne qui cherche, dans son lexique mental,  le mot « tortue ».  Premièrement, la liste de mots commençant avec 't' est  inspectée, avec le mot de recherche "tortue" toujours en mémoire. La liste diminue lettre par la lettre avant que vous n'arriviez au mot de recherche, dans ce cas « tortue ». (Diagramme a.)

 

Tortiller à  Tortiller       à Tortue

Tortue          Tortue

Tôt

 

Diagramme a.

 

L'autre côté de la théorie déclare que les mots sont gardés dans des catégories comme celles des fruits, des animaux ou des meubles.  Une personne chercherait dans sa liste d'animaux pour chercher le mot « tortue ». (Diagramme b.)

 

Les animaux          Les légumes  

 

chien                     carotte

tortue                             pomme de terre

 

Diagramme b.

 

 

 

(2) Le modèle connexionniste

 

Les modèles connexionnistes sont une forme de modèle informatique. Ils sont composés de beaucoup d'unités de traitement simples fonctionnant en parallèle.   Ils fonctionnent comme des réseaux neuronaux.  Le connexionisme est biologiquement  structuré. La communication est par excitation et inhibition.  Les unités transforment une entrée combinée et produisent un signal de sortie. Le traitement de l'information est  parallèle.

 

« Jean » a un neurone. Il est positif. « Marche » a un neurone, il est aussi positif. Ils sont les signaux entrants. Si le neurone avec « Jean marche » doit devenir positif, « Jean » doit être troisième personne singulier et « marche » aussi . C'est vrai dans ce cas, donc le neurone avec « Jean marche » devient positif aussi. (Diagramme c.)

 

 

Jean ----------------------------à (positif)

·        Les entrées  à · Jean marche (C’est correct)

          à  Le neurone est positif

marche -----------------------à (positif)

 

Diagramme c.

 

 

Cette théorie déclare aussi que quand quelqu'un lit un mot, par exemple "pont", il lit le « p » et inspecte cette liste et ensuite dans la liste avec « po » avant d'arriver au mot "pont". La question est de savoir si, ensuite, la personne cherche ou non la liste de catégories ? (Diagramme d.)

 

c à

h à     ch

a à              à à           chat    à catégories ou pas ?

t à      at

 

Diagramme d.

 

 

La Conclusion:

 

Apres avoir achevé ce projet, nous  sentons que nous avons une compréhension plus profonde de ce sujet et des secteurs liés. L'information acquise nous aidera dans nos études présentes dans L’intelligence Artificielle et la Psycholinguistique.

Naturellement il nous a aidées énormément avec l'acquisition d'un vocabulaire français approprié pour la linguistique computationnelle. Ce sera un avantage dans notre carrière à l’avenir.

 

 

 

 

 

 

Références :

Aitchison, J. (1994) Words in the Mind Oxford U.K. & Cambridge U.S.A : Blackwell

Gardner, H. (1985) The mind's new science : a history of the cognitive revolution Howard Ga, New York : Basic Books

 

O Nuallain, S. (1995) The search for mind : a new foundation for cognitive science Sean O Nuallain, Norwood, N.J : Ablex Pub. Corp.

 

http://www.up.univ-mrs.fr/~wlpc/psycog.html

http://www.multimania.com/yrub/espritintro.htm

http://cognet.mit.edu/MITECS

http://cogsci.uwaterloo.ca/courses/resources.html

http://psych.mcmaster.ca/bbcs/index.html

 

 

 


[1] http://www.up.univ-mrs.fr/~wlpc/psycog.html