המדעים הקוגניטיביים עוסקים בחקר קוגניציה, כל התהליכים שקשורים ברכישת ידע, בעיבודו, בייצוגו וביישומו.
המחקר עוסק בתפיסה, חשיבה, למידה, שפה, מיומנויות מוטוריות, המוח ואינטליגנציה. זה תחום רב‑תחומי שמשתמש בשיטות מפסיכולוגיה, בלשנות, נוירוביולוגיה, מדעי המחשב, פילוסופיה ומתמטיקה. חוקרים בונים מודלים מתמטיים וסימולציות ומשווים אותם להתנהגות אנושית.
"קוגניטיבי" מתאר תהליכים או מבנים מנטליים שניתן לחקור במונחים מדויקים. המונח הגיע מהמילה הלטינית cognoscere, שפירושה "להכיר".
הרעיונות על קוגניציה קיימים כבר בפילוסופיה העתיקה. בתחילת המאה ה‑20 צמחו הקיברנטיקה ורעיונות על חישוב ומודלים של נפש. וורן מק'אלוג ווולטר פיטס פיתחו את הגרסאות הראשוניות של רשתות עצביות מלאכותיות. אלן טיורינג וג'ון פון נוימן פיתחו את מחשב פון נוימן, שהשפיע מאוד על התיאוריה והמבחנים במדע הקוגניציה.
נועם חומסקי איבחן את השפה כבעיה שדורשת ייצוגים פנימיים, ובכך אתגר את הביהביוריזם. בשנות ה‑80 וה‑90 עלו רשתות נוירונים וקונקשניזם (Connectionism) כחלופה ל־AI הסמנטי. מאוחר יותר ניסו לשלב בין גישות סימבוליות לקונקשניסטיות.
חוקר קוגניציה צריך לנתח תופעה במספר רמות. מאר (Marr) הציע שלוש רמות: רמה חישובית (מה המטרה), רמה אלגוריתמית (איך נהפך קלט לפלט), ורמת מימוש בחומרה (איך זה ממומש פיזית).
התחום שואב ידע מפסיכולוגיה, מדעי המוח, בלשנות, פילוסופיה ומדעי המחשב. גישה מרכזית היא פונקציונליזם, שלפיו מצבים נפשיים מוגדרים על פי הארגון הפונקציונלי שלהם, לא לפי החומר שמממש אותם.
קוגניציה היא כל פעולה או מבנה מנטלי שניתן לתאר בדיוק. ההגדרה רחבה במתכוון, והיא שונה מהשימוש של פילוסופים אנליטיים למונח זה.
התחום מחקרי רחב, אך לא כל נושא שקשור לנפש נחקר בו באופן מלא. לעיתים נושאים חברתיים, רגשות או אספקטים אבולוציוניים זוכים לפחות התייחסות.
בינה מלאכותית (AI) חוקרת כיצד לממש יכולות קוגניטיביות במכונות. יש ויכוח האם קוגניציה היא אוסף של יחידות קטנות (נוירונים) או מבנים ברמה גבוהה כמו סמלים וחוקים. שתי הגישות משמשות למחקר ולמודלים.
קשב הוא הבחירה בעיבוד מידע חשוב מתוך כמות עצומה של גירויים. מקובל להשתמש במטאפורת ה"זרקור", קשב ממוקד רק לחלק מהמידע. ניסוי ההאזנה הדיכוטומית הראה שאנשים לא זוכרים מה נאמר בערוץ שלא היו קשובים אליו.
רכישת שפה היא מורכבת. החוקרים שואלים מה מולד ומה נרכש, ולמה למבוגרים קשה יותר ללמוד שפה שנייה. בלשנים מבדילים תחומים כמו פונולוגיה (חקר צלילי דיבור), תחביר (חוקי משפטים) וסמנטיקה (משמעות).
חוקרים בודקים כיצד ילדים רוכשים מיומנויות בסיסיות. הוויכוח המרכזי הוא מולדות מול למידה (Nature versus nurture). יש דעות שחלק מהמבנים הלשוניים מולדים, ואחרות שרואות את המיומנויות כתוצאה מניסיון וסביבה.
זיכרון מאפשר אחסון ושליפה של מידע. מפרידים בין זיכרון קצר טווח וארוך טווח. יש הבדל בין זיכרון דקלרטיבי (עובדות וחוויות) לבין זיכרון פרוצדורלי (מיומנויות כגון רכיבה על אופניים).
תפיסה היא קליטת מידע מהחושים ועיבודו. חוקרים שואלים איך מזהים אובייקטים ולמה החוויה שלנו רציפה. פעולה מתייחסת לפלט, לדוגמה תנועה או דיבור.
משתמשים בניסויים התנהגותיים, בדימות מוחי, במודלים חישוביים ובשיטות נוירוביולוגיות. שילוב שיטות מספק הבנה רחבה יותר.
נמדדת תגובת הנבדקים לגירויים שונים כדי ללמוד כיצד המידע מעובד. שיטות כוללות תצפיות, מדידות עקיפות ובחירות בין אפשרויות.
דימות מוחי (כל שיטה שמראה פעילות מוחית) מאפשר לקשר בין פעילות מוחית להתנהגות. שיטות שונות משוות בין רזולוציה בזמן ורזולוציה במרחב.
מודלים חישוביים מייצגים בעיה באופן פורמלי. יש שתי גישות עיקריות: מודלים סימבוליים, שמייצגים יחידות על ידי סמלים, וגישה סאב‑סימבולית, המדמה קישוריות נוירונית.
שיטות ממדעי המוח והנוירופסיכולוגיה עוזרות להבין כיצד התנהגויות מיושמות במערכת פיזית, כלומר במוח.
המדעים הקוגניטיביים תרמו להבנה של הטיות קוגניטיביות ותפיסת סיכון, השפיעו על כלכלה התנהגותית, בינה מלאכותית, פילוסופיה של המתמטיקה ותאוריות לשון. גם נעשתה התקדמות בהבנת פגיעות מוחיות ומחלות כגון דיסלקסיה.
התחום צמח מהמהפכה הקוגניטיבית ויש נגדו ביקורות. חלקן מכוונות כלפי הבסיסים שהובילו להיווצרותו, כגון הביקורת על בגישות מחשביות ועל הביהייביוריזם.
שמות בולטים כוללים את מק'אלוג, פיטס, טיורינג, פון נוימן, חומסקי, מרווין מינסקי, סטיבן פינקר וג'יימס מקללנד. חלק מהשמות שנויים במחלוקת אך השפעתם רבה.
קוגניציה היא הפעולות שהמוח עושה כדי ללמוד, לחשוב ולזכור.
תחום זה בוחן איך אנחנו רואים, שומעים, מדברים ולומדים. חוקרים משתמשים במדעי המוח, פסיכולוגיה, בלשנות ומחשבים.
קוגניטיבי פירושו קשור לחשיבה וללמידה.
מחקרים על המוח התחילו מזמן. במאה ה‑20 ניסו לבנות רשתות שמדמות מוח. טיורינג ופון נוימן פיתחו מחשבים חשובים.
נועם חומסקי טען ששפה דורשת חוקים פנימיים במוח. אחר כך פיתחו רשתות נוירונים שמדמות חיבורים במוח.
יש לנתח תופעה בכמה רמות. מאר הציע: מה המטרה, איך עושים זאת, ואיך זה מיושם בחומרה.
קשב בוחר מה חשוב מתוך הרבה גירויים. מדמים אותו ל"זרקור" שמאיר רק חלק מהעולם.
ניסוי ההאזנה הדיכוטומית הראה שאדם לא זוכר מה נאמר בערוץ שלא היה קשוב אליו.
אנשים לומדים שפה בילדות. חוקרים שואלים מה מולד ומה נלמד מהסביבה.
יש זיכרון קצר וזיכרון ארוך. זיכרון דקלרטיבי שומר עובדות. זיכרון פרוצדורלי שומר מיומנויות, כמו רכיבה על אופניים.
תפיסה היא קבלת מידע מהחושים. פעולה היא מה שעושים בעקבות המידע, כמו תנועה ודיבור.
חוקרים עושים ניסויים על התנהגות, מציירים מפות פעילות מוחית ומשתמשים במודלים במחשב.
המחקר עזר להבין טעויות חשיבה נפוצות, שיפר את הבינה המלאכותית ונתן מושגים על איך פגיעות מוח משפיעות על חשיבה.
שמות חשובים כוללים את טיורינג, חומסקי, מינסקי ומקללנד.
תגובות גולשים