인지과학이란 무엇인가

인지 과학이란 무엇인지 알아보도록 하겠다.

목차는 다음과 같다.

• 정의
• 분석 방법
• 연구 방법
• 인지과학 분야에서 다루는 주제들

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1. 정의

인지과학(Cognitive Science)란 간단히 말해 인간의 마음에서 일어나는 정보처리 과정에 대한 연구를 하는 분야라고 볼 수 있다.

이때, 인지는 기술 가능한 인간의 정신 작용 또는 구조를 뜻한다.

 

2. 연계되는 학문

• 심리학
• 신경과학
• 컴퓨터과학
• 생물학
• 기타(언어학, 철학, 인류학, 사회학 등등)

인간이 어떠한 일을 하는 것의 과정을 탐구하는 분야이기에 연계되는 학문이 굉장히 다양하다. 

과정 중 특정 부분에 따라 전문화된 분야와의 연계가 가능하기 때문이다.

예를 들어, 심리학의 경우 사람의 마음을 다룬다.

신경과학에선 정보처리 과정에 있어서 신경들이 어떠한 상호작용을 이루어 내는지에 대해 다루게 된다.

 

3. 분석 방법(3단계)

데이비스 마아에 의해 고안된 방법으로, 총 3단계로 구성되어 있다.

1. 계산 계층
2. 표현과 알고리즘 계층
3. 물리적 계층

첫 번째 계층에선 목적을 정의한다. 이때, 목적은 시스템이 해결이나 극복하고자 하는 것을 말한다.

두 번째 계층에선 분석을 한다. 분석의 내용은 시스템 작동 과정, 입출력을 위한 표현, 입력을 통한 출력 등이 있다.

세 번째 계층에선 물리적으로 시스템 구현을 한다.

 

4. 연구 방법

• 행동 실험
• 뇌 이미징
• 계산 모형
• 신경생물학 방법

(1) 행동 실험

행동 측정 방법에는 크게 3가지가 있다.

• 행동 추적: 행동이 발생한 흔적을 측정하는 것이며, 행동의 행위자는 없다
• 행동 관찰: 행위자가 행동에 관여하는 것을 직접적으로 목격하는 것이다
• 행동 선택: 특정 사람이 두 가지 이상의 옵션 중에 선택하는 것이다

행동에는 반응이 존재한다.

반응 시간은 자극이 발생한 시점부터 반응이 나타나는 것까지 사이에 존재하는 시간을 말한다. 

반응을 측정하는 방법에는 안구 추적이 있다.

눈의 고시점이 개인의 주목점에 연결되어 있어, 눈의 움직임을 모니터링하여 특정 시점에 어떠한 정보가 처리되고 있는지에 대해 연구할 수 있다.

상당히 빠르게 움직이는 눈을 모두 분석해낼 수 있기에 짧은 시간 동안의 인지 과정에 대한 연구가 가능하다.

 

(2) 뇌 이미징

두뇌 안에서의 활동을 분석한다.

예시로는 다음과 같은 방법들이 있다.

• SPECT(단일광자방출단층촬영), PET(양전자방출다층촬영)
• EEG(뇌전도)
• fMRI(기능자기공명영상)
• 광학촬상
• MEG(뇌자기도)

 

(3) 계산 모형

컴퓨터 모델을 사용하여 지능의 여러 특정 속성과 일반적 속성에 대한 시뮬레이션과 실험을 통한 연구 문제에 대한 규명을 할 수 있다.

인지 모형에는 다양한 모형이 존재한다.

• 기호 모형
• 하위 기호 모형*
• 동적 시스템 이론
• 베이지안 모형

하위 기호 모형은 연결주의 모형과 신경망 모형으로 나뉘게 된다.

연결주의 모형은 정신과 뇌는 단순한 노드로 구성되어 있으며 노드 간의 연결 여부와 그 방식에 따라 시스템으로서의 능력을 표출한다고 본다.

 

(4) 신경생물학 방법

신경생물학의 분야에선 다음과 같은 연구 방법들이 존재한다.

• 단일 단위 기록
• 직접적 두뇌 시뮬레이션
• 동물 모형
• 사후 연구

 

5. 다루는 주제들

• 인공지능
• 주의
• 지식과 언어 처리
• 학습과 성장
• 기억
• 지각과 행동

주요하게 다루는 주제들이며, 이외에도 다양한 주제에 대해 탐구한다. 다음으로 각 주제들에 대해 자세한 설명을 하도록 하겠다.

 

(1) 인공지능

인지과학에서의 인공지능을 다루는 목적은 사람의 지적 특징을 컴퓨터 내에 구현해내는 것에 있다. 

 

(2) 주의

여기서 말하는 주의란 중요한 정보를 선택하는 것이다. 

이와 관련된 실험으로는 2가지가 있다.

• 양분 청취 과제(dichotic listening task). 1957
• 부주의 맹시(inattentional blindness). 1998

 

(3) 지식과 언어 처리

지식을 습득하게 되는 과정과 특히 언어를 배우는 과정에 주목하여 탐구하게 된다.

주로 다루는 연구 질문은 다음과 같다.

• 언어적 지식은 타고나는 것인가, 학습되는 것인가?
• 모국어와 달리 두 번째 언어의 학습이 어려운 이유는 무엇인가?
• 새로운 문장을 어떠한 과정으로 이해할 수 있는가?

 

(4) 학습과 성장

신생아 시절부터 시작하여 언어를 사용하고 사람 및 사물을 인식하는 능력을 갖추는 성인으로 성장하는 전반적인 과정이 어떻게 일어나는지 작용 원리에 관해 연구를 하는 분야이다.

이와 관련된 논쟁은 선천 주의 관점과 경험주의 관점이 있다.

• 선천주의 관점: 특정 정보가 몸의 기관에 타고나며 유전적 자질에 따라 성장한다
• 경험주의 관점: 주변 환경을 통해 특정 능력의 학습이 일어나게 된다

 

(5) 기억

기억을 유형별로 구성하면 크게 두 가지로 구성된다.

• 서술 기억: 사실, 특정 지식, 특정한 의미, 특정한 경험에 대한 기억
• 절차기억: 행동과 동작 순서에 대한 기억

 

(6) 지각과 행동

지각은 감각을 통해 정보를 받아들이고 특정한 방법으로 처리하는 능력을 말한다.

감각에는 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각이 있다.

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다양한 학문과의 연계성이 돋보이는 인지과학 분야에 대해 알아보았다.

카테고리를 정리할수록 다방면의 깊은 지식이 요구된다는 사실을 깨닫게 된다.

다음 글에서는 더 심화된 지식으로 찾아뵙기를 기대하며, 이상 끝! ⭐