Experience representation in information systems

Abstract

This thesis looks into the ways subjective dimension of experience could be represented in artificial, non-biological systems, in particular information systems. The pivotal assumption is that experience as opposed to mainstream thinking in information science is not equal to knowledge, so that experience is a broader term which encapsulates both knowledge and subjective, affective component of experience, which so far has not been properly embraced by knowledge representation theories. This is the consequence of dominance of behaviourism and later cognitivism in the XXth-century science, which tended to reduce mind and experience respectively to behavioural expressions and discrete states relating mindful creature to external world, meanwhile the processes of knowing to manipulations with symbols. We support the view that traditional knowledge representation approaches will not suffice to embrace the entirety of mental phenomena. We propose that in order to understand, represent and model the thinking and behavioural processes of mindful entities in information systems we need to look into the phenomenon of experience beyond the boundaries of knowledge. At the same time we propose to look at experience in a more structured way and try to capture it in formal terms, making it amenable to symbolic representation, being aware at the same time of innate limitations of symbolic representations compared to the natural representations in biological bodies. Under the paradigm of mind intentionality, which assumes that minds have this special intrinsic feature that they can relate to external word and thus are about external world, it can be asserted that experience is one in all intentional mind state composed of knowledge that is the intentional contents of this state, the world-to-mind relation, meanwhile its inseparable subjective component is composed of subjective feelings of the mindful individual corresponding to this intentional mind states. If so, we propose that experience can be defined as two-dimensional mental phenomena consisting of mental states that have both knowledge and affective component. Consequently we suggest that experience can be represented as pairs of elements of sets K, and A, where K represents knowledge, hence contents of remembered intentional states of mind (i.e. intentional contents of experience), whereas A represents affect, i.e. the subjective qualitative component of experience. iii Importantly, it does not particularly matter if we define experience as a set of mind states or a mind state process for assessing if the overall relation between knowledge and subjective experience that we have outlined above is valid. Whether there is knowing rather then knowledge or experiencing rather than experience which seems increasingly a contemporary principle, remains a fascinating philosophical, ontological to be more specific, question, however it falls beyond the scope of the thesis and therefore we shall not concentrate on it herewith. Furthermore we propose that the subjective component of experience is also intrinsically intentionalistic, but meanwhile the intentionality in case of knowing is directed outward, to the external world, in case of feeling it is directed inwards to the within of the experiencing mindbody. We tap into the contemporary thinking in the philosophy of mind that the primordial, intrinsic intentionalistic capacity of mind is non-linguistic, as there must be other more primordial, non-linguistic form of intentionality that allows human children, as well as other language-capable animals, to learn language in first place. Contemporary cognitive neuroscience suggest that this capacity is tightly related to affect. We also embrace the theories of consciousness and self coming from brain scientists such as Damasio and Panksepp who believe that there is a primordial component of self, a so called protoself composed of the raw feelings coming from within the body, which are representations of bodily states in the mind, and have strictly subjective character. Therefore we can look at this compound of primordial feelings as a mirror in which external world reflects via the interface of the senses. This results in experience that has this conceptually dual, yet united within the conscious mindbody, composition of intentional contents that is knowledge and subjective component that is built up by feelings coming from within the experiencing mindbody. For it is problematic to state sharply either that this composition is dual or united we can refer to these two separately considered aspects of experience either as components or dimensions. In this thesis we pay particular attention to the role the affective component of experience plays in the behaviour of organisms, and we use the concept of rational agency to discuss the relations between agent experience and behaviour. This role is primarily about motivation and experience vividness, i.e. how easily experiential states can be retrieved from memory. The affective dimension of experience determines the drivers for agent action and influences the remembering and forgetting (memory) processes that experience is prone to. We reflect on how the above presented framework could enhance one of the most popular rational agency models: the Believes Desires Intentions model (BDI) based on Bratmann’s account of practical reason that has dominated information science and artificial intelligence literature. Inspired by Davidson, who opposing Hume’s account that the passions (desires) drive action while reason (belief) merely directs its force, concluded that iv “(...) belief and desire seem equally to be causal conditions of action. But (...) desire is more basic in that if we know enough about a person’s desires, we can work out what he believes, while the reverse does not hold.” (Davidson, 2004) we conclude that in so far as BDI model approaches them, desires are sort of beliefs. Indeed a desire in the above sense is a verbalised desire, i.e. in order for a proposition to be included in the deliberation an agent must have internally verbalize it and accept it by which he converts it into a belief. As a result an agent acquires a belief about its desire. Apart from desires made thus explicit and becoming beliefs there are implicit experiential states that directly influence behaviour, these are not embraced by the Desires set in the BDI and other instrumentalist rationality models as these currently do not have adequate forms of representation. If this is so, the BDI models looses its D creating a gap which must be filled in, which we try to do with the subjective dimension of experience. Under such an account each belief, either the proper one or about the desire, represented formally with a proposition should have an extra component added which would stand for the subjective affective state to this belief. Some preliminary suggestions how this could be implemented are proposed and discussed. The central proposition of this thesis states that experience, broadly understood as the entirety of contents and quality of a conscious mind state, can be satisfactorily represented in information systems, and any information system which objective is to emulate natural agent behaviour with satisfactory faithfulness cannot do without a sound experience representation framework. To achieve this it is necessary to realize and accept, based on convincing evidence from neuroscience, that the missing subjective component of experience is affect that forms and integral part of natural agent’s experience, and determines, or at least impacts profoundly the behaviour of natural agents. Relating affect to knowledge would result in a satisfactory approximation of experience. It is to realize as well that the subjective dimension of experience, classified as affect, is not entirely private, subjective epiphenomenal entity but rather can be studied in objective terms as neurological correlates in the brain following account of emotion and affect as fostered by contemporary neuroscience. By identifying affective correlates of intentional contents of states of mind, which build up knowledge, we can exploit a broader concept experience for the purpose of more accurate emulation of natural agents’ thinking process and behaviour in information systems. This thesis presents and discusses a bulk of evidence coming mainly from three fields: information science, philosophy of mind and cognitive neuroscience that led us to the above stated conclusions, as well as establishes a framework for experience representation in information systems.

Przedmiotem pracy są sposoby reprezentacji subiektywnego wymiaru doświadczania w niebiologicznych systemach sztucznych, w szczególności w systemach informacyjnych. Głównym założeniem wyjściowym pracy jest to, że doświadczenie, w przeciwieństwie do dominującego w nauce o informacji podejścia, nie jest tożsame z wiedzą, doświadczenie jest ogólniejszym pojęciem, które obejmuje zarówno wiedzę jak i subiektywny, afektywny składnik doświadczenia, co do tej pory nie został prawidłowo ujęte przez teorie reprezentacji wiedzy. Działo się tak w ostatnich kilku dekadach głównie za sprawą dominacji redukcyjnego behawioryzmu, a później kognitywizmu w nauce XX wieku, które to prądy sprowadzały umysł i jego doświadczanie odpowiednio albo do wypadkowej obserwowanych zachowań albo do relacji pomiędzy podmiotem poznania a środowiskiem zewnętrznym, a procesy myślowe do manipulacji symbolami. Postulujemy stanowisko, że tradycyjne metody reprezentacji wiedzy nie są wystarczające, aby ująć całokształt procesów myślowych i stanów mentalnych właściwych istotom obdarzonym umysłem. By zrozumieć, reprezentować i modelować w systemach sztucznych, takich jak systemy informacyjne, procesy myślowe i zachowanie organizmów należy przyjrzeć się doświadczaniu w szerszym ujęciu, wykraczającym poza granice wiedzy, obejmującym całość treści poznania z jego aspektami obiektywnymi jak i subiektywnymi. Jednocześnie proponujemy przyjrzeć się doświadczeniu w bardziej uporządkowany sposób pozwalający ująć je w formalne ramy, co umożliwiłoby próbę systematycznej reprezentacji doświadczenie za pomocą symboli, będąc przy tym w pełni świadomym immanentnych ograniczeń reprezentacji symbolicznych systemów formalnych w porównaniu z naturalnymi reprezentacjami stanów myślowych w materii biologicznej organizmów żywych. Podpierając się teorią intencjonalności umysłu, paradygmatem w filozofii umysłu zakładającym, że umysł ma tę szczególną fundamentalną właściwość, że może odnosić się do zewnętrznego świata, a więc że może być o lub być skierowany do (ang. about lub directed at) przedmiotów i stanów rzeczy w świecie, można stwierdzić, że doświadczenie w ujęciu ogólnym jest stanem intencjonalnym złożonym zarówno z wiedzy, która stanowi intencjonalną treść tego stanu, tj. relację umysł-świat oraz z nieodłącznego komponentu subiektywnego, odpowiadającego subiektywnym odczuciom towarzyszącym danym intencjonalnym stanom umysłu. Jeśli tak, to doświadczenie można postrzegać jako niedualny fenomen dwuwymiarowy składający się ze stanów mentalnych, które obejmują zarówno wiedzę jak i nieodłączny składnik afektywny. W związku z tym proponujemy, że doświadczenie może być reprezentowane jako nierozłączne pary elementów zbiorów K i A, gdzie K oznacza wiedzę, czyli zawartość zapamiętanych intencjonalnych stanów umysłu (tj. intencjonalna treść doświadczenia), natomiast zbiór A odpowiada afektowi, stanowiącemu subiektywny, jakościowy wymiar doświadczenia. Istotnie, nie ma przy tym znaczenia czy postrzegamy doświadczenie jako zjawisko dyskretne, zbiór stanów umysłu czy ciągły proces umysłowy, by ocenić zasadność zaproponowanego przez nas powiązania w doświadczeniu wiedzy z subiektywnymi stanami umysłu. Niezależnie od przyjętej postawy ontologicznej wobec kategorii wiedzy, czy przyjmiemy za właściwsze odniesienie się do niej jako do ciągłej czynności odpowiadającej czasownikowi “wiem” (ang. knowing) czy raczej jako uniwersalium odpowiadającego dyskretnemu stanowi, kwantowi wiedzy (ang. knowledge), a w przypadku doświadczenia czy będziemy mówić o procesie doświadczania (ang. experiencing) zamiast o doświadczeniu w kategoriach uniwersalnych (ang. experience), nasze ustalenia pozostają w mocy. Ponadto postulujemy, że subiektywny składnik doświadczenia ma również własności intencjonalne, tym niemniej podczas gdy intencjonalność składowej doświadczenia odpowiadającej wiedzy jest skierowana na zewnątrz, ku zewnętrznej wobec podmiotu poznania rzeczywistości, intencjonalność subiektywnych uczuć skierowana jest do wewnątrz doświadczającego podmiotu. Posiłkujemy się przy tym współczesnymi teoriami umysłu, świadomości i psychologii rozwojowej, uznającymi, że pierwotna, wrodzona intencjonalna właściwość umysłu ma niejęzykowe podłoże, jako że musi istnieć niezależna bardziej pierwotna od językowej forma intencjonalności pozwalająca rozwijającym się organizmom, dzieciom w przypadku człowieka, jak również innym naczelnym rozwijającym umiejętności komunikacji językowej, nauczyć się języka w pierwszej kolejności. Współczesna neuronauka poznawcza utrzymuje, że ta bardziej pierwotna forma jest ściśle związana z afektem, subiektywnymi doznaniami i emocjami. Ponandto, wspieramy się współczesnymi teoriami świadomości i ja o rodowodzie neuronaukowym, takich autorów jak Damasio i Panksepp, którzy uznają, że istnieje pierwotny składnik ja, tzw. proto-ja (ang. protoself złożone z czystych odczuć pochodzących z głębi doświadczającego ciała, które reprezentowane są przez umysł jako stany całego biologicznego organizmu, mają ściśle subiektywny charakter. Stąd też, możemy spojrzeć na umysłowy obraz tych pierwotnych, czystych uczuć jak na zwierciadło w którym odbija się świat zewnętrzny za pośrednictwem zmysłów, z czego wynika koncepcyjnie dualny, jednak ujednolicony w świadomości obiektu poznania charakter intencjonalnych stanów umysłu złożonych z treści intencjonalnej oraz subiektywnych stanów uczuciowych pochodzących z wnętrza doświadczającego organizmu. Ponieważ trudno jest rozstrzygać ostatecznie co do dualnej czy jednolitej natury doświadczenia, głównie z powodu ograniczeń języka i historii współczesnej nauki, która zdominowana jest przez wpływy dualizmu kartezjańskiego, w całej pracy omowiając powyższe dwa aspekty doświadczenia posługujemy się określeniami składniki wymiennie komponenty lub wymiary doświadczenia. W niniejszej pracy zwracamy szczególną uwagę na afektywny wymiar doświadczenia i rolę jaką odgrywa w celowym działaniu podmiotu poznania. Odwołujemy się w tym celu do koncepcji racjonalnego, celowego działania i filozofii praktyczności (racjonalnego rozumu) jak również ekonomicznej teorii wolnego wyboru aby prześledzić związek doświadczenia w ujęciu przez nas proponowanym z zachowaniem racjonalnych podmiotów (ang. rational agents). Rola ta przede wszystkim obejmuje kształtowanie motywacji oraz żywotność doświadczenia, tj. stopień jego utrwalenia w pamięci długotrwałej, z której doświadczenie może być przywoływane do pamięci krótkotrwałej w momencie świadomego wnioskowania na temat planowanych działań lub automatycznego wykonywania zachowań autonomicznych. Afektywny wymiar doświadczenia kształtuje działania podmiotu racjonalnego oraz wpływa na procesy pamięciowe, zapamiętywanie i zapominanie którym doświadczenie się poddaje. W pracy podjęte zostały również rozważania na temat możliwości zastosowania zaproponowanych ram teoretycznych reprezentacji doświadczenia w najbardziej popularnym i powszechnie stosowanym w nauce o informacji, teorii i technikach sztucznej inteligencji modelu i formalnym systemie opisującym racjonalność, tzw. modelu BDI (ang. Believes, Desires, Intentions) opartym na logice praktyczności zaproponowanej przez Bratman’a. Z przemyśleń innego filozofa praktycznego rozumu Davidsona, który w opozycji do Humowskiej tezy stwierdzającej, że żądze (ang. passions) decydują o pragnieniach (ang. desires) napędzają działania, podczas gdy rozum (przekonania) jedynie kierują siłami tego oddziaływania, skonkludował, iż: „(...) przekonania i pragnienia wydają się jednakowymi przyczynami działania. Jednakże (...) pragnienia jawią się bardziej podstawowymi tak, że jeśli wiemy wystarczająco dużo o czyichś pragnieniach możemy wnioskować co do jego przekonań, jednakże odwrotność tego stwierdzenia nie zachodzi.” wywodzimy, że w odniesieniu do sposobu w jaki model racjonalności BDI je ujmuje, pragnienia są szczególną postacią przekonań. W istocie, pragnienie w tym ujęciu jest zwerbalizowanym pragnieniem, tj. aby pewien sąd mógł być uwzględniony w procesie rozważania (ang. deliberation) co do działania, podmiot racjonalny musi go zwerbalizować i zinternalizować, czyli włączyć do zbioru swoich przekonań. W konsekwencji podmiot tworzy przekonanie co do pragnienia, co mogłoby z kolei skutkować zredukowaniem pragnień, których bezpośredniość oddziaływania na zachowanie podmiotu nie jest inaczej realizowana w modelu. Jednakże, oprócz pragnień w ten sposób ujawnionych i włączonych do zbioru przekonań istnieją ukryte stany doświadczenia które bezpośrednio wpływają na zachowanie z pominięciem procesu internalizacji, czy niezależnie od niego. Tego typu pragnienia nie znajdują odzwierciedlenia w zbiorze pragnień modelu BDI ani mu pokrewnych, ponieważ nie istnieją odpowiednie formy ich reprezentacji. Jeśli tak, to system BDI zawiera istotną lukę którą należy uzupełnić, czego my próbujemy dokonać posiłkując się subiektywnym komponentem doświadczenia. W takim podejściu każde przekonanie, zarówno to właściwe jak i to będące uświadomionym pragnieniem, ujęte formalnie w postaci sądu logicznego powinno być doposażone atrybutem odpowiadającym subiektywnemu, afektywnemu stanowi odczuwanemu w momencie pozyskania lub przywołania do pamięci operacyjnej stanu umysłowego odpowiadającego danemu przekonaniu. Wstępne propozycje co do sposobu implementacji takiego rozwiązania zostały zaproponowane i omówione w niniejszej pracy. Teza niniejszej rozprawy stwierdza, że doświadczenie, rozumiane szeroko jako całość treści i jakościowej wartości poznania złożonej z intencjonalnych stanów umysłu, może być w sposób zadowalający reprezentowana w systemach informacyjnych, oraz że dowolny system informacyjny, którego celem jest emulowanie zachowań podmiotów racjonalnych przy zadowalającym poziomie wiarygodności, musi uwzględniać subiektywny, jakościowy wymiar doświadczenia. W tym celu niezbędne jest przyjęcie, na podstawie przekonywujących wyników badań na gruncie neuronauki, że subiektywny, jakościowy komponent doświadczenia kształtowany jest przede wszystkim przez afekt, stanowiący integralną część doświadczenia podmiotu poznania, oraz czynnik determinujący zachowania podmiotów obdarzonych umysłem. Odwzorowanie wiedzy w zbiór możliwych stanów afektywnych skutkuje zadowalającą aproksymacją doświadczenia, innymi słowy szacowanie doświadczenia poprzez kojarzenie danego kwantu wiedzy z towarzyszącym mu uczuciem subiektywnym daje zadowalające rezultaty. Tym samym proponujemy także, że subiektywny wymiar doświadczenia, nie jest całkowicie prywatnym, ukrytym przed obserwatorem ulotnym fenomenem, przeciwnie, może on być aproksymowany z obserwacji zachowania, relacji z introspekcji oraz bezpośrednio, obiektywnie studiowany w oparciu o neurologiczne korelaty w systemie nerwowym, głównie mózgu, zgodnie z aktualną praktyką współczesnej neuronauki. Rozpoznając afektywne neurologiczne korelaty intencjonalnych treści umysłu, które składają się na wiedzę, możemy korzystać z nowego zasobu terminologicznego i konceptualnego jakim jest doświadczenie celem opracowania sprawniejszych sposobów emulacji zachowania i procesów myślowych podmiotów racjonalnych z wykorzystaniem systemów informacyjnych. W niniejszej pracy dokonujemy gruntownego przeglądu i omówienia najnowszych wyników badań naukowych, korzystając głównie ze źródłowych tekstów angielskojęzycznych, z kilku zazębiających się w obrębie zadanego tematu dyscyplin naukowych: nauki o informacji, filozofii umysłu oraz neuronauki, które zainspirowały nas do sformułowania wyżej streszczonych wniosków oraz stworzyły punkt wyjścia dla zaproponowanej przez nas struktury reprezentacji doświadczenia w systemach informacyjnych.