Kognice a systémová dynamika Stavový prostor • Abstraktní prostor, který umožňuje studovat vývoj systémů v čase • Dimenze stavového prostoru jsou parametry systému a každý bod představuje možný stav systému • V klasické mechanice jsou dimenze stavového prostoru jednak běžné prostorové dimenze a jednak hybnosti • Dimenze stavového prostoru však mohou být zcela obecné veličiny jako teplota a tlak u termodynamických systémů nebo amplitudy a frekvence u oscilujících systémů – např. EEG Trajektorie systému a atraktory • Trajektorie systému je sled stavů systému v po sobě jdoucích časových okamžicích • Atraktor systému je část stavového prostoru ve kterém končí trajektorie systému z nějakého okolí • Typy atraktorů: Bodový Cyklický Podivný (strange) . Dynamika vztahů lovec - kořist Entropie a struktura oblastí přitažlivosti pro uspořádané, komplexní a chaotické systémy (Wuensche, 1998) Kognice a systémová dynamika (základní intuice) Autonomní kognitivní agent • Dynamický systém schopný rozpoznávat změny prostředí významné pro jeho přežití, reagovat na ně, adaptovat se na ně a ovlivňovat prostředí. • Vlastnosti kognitivních agentů – Jednobuněčný i mnohobuněčný organismus, část organismu, societa – Reálný i simulovaný – Autonomní, situovaný, vtělený, adaptivní – Kognice je vždy interakce Kognice a adaptace • Jaký typ dynamiky by měl mít kognitivní agent • Efektivní kognitivní agent by neměl reagovat: – Chaoticky - tj. na příliš mnoho podnětů nebo příliš různorodě – Uniformně – tj. na příliš málo podnětů nebo příliš stejnorodě • Kompromisem je komplexní chování • Adaptace – Schopnost přizpůsobovat se změnám prostředí – Schopnost komplexního systému udržet svoji komplexitu (samoorganizace) Neurální dynamika (Walter J. Freeman - výzkum dynamiky čichových center) Znázornění ve fázovém prostoru jehož dimenzemi jsou amplitudy EEG křivek Neurální dynamika (Walter J. Freeman - výzkum dynamiky čichových center) Znázornění pomocí map elektrických potenciálů na povrchu mozkové kůry Neurální komplexita • Specializace a integrace v mozku • Neurální komplexita je míra dynamiky mozkových procesů, která je nízká právě tehdy, když je systém … – složen pouze z lokálních specializovaných center a není integrován – nebo je naopak integrován, ale postrádá specializovaná centra • Pro systém, který je složen z dobře integrovaných specializovaných center je neurální komplexita vysoká. Neurální komplexita • Suma průměrné vzájemné informace mezi podmnožinami systému a zbytkem systému C[N](X) = Σ[k=1..n/2 ] Dynamika mozkových procesů a neurální komplexita (Edelman a Tononi, 2000)