MAESTRÍA EN
Ambientes, Sistemas y Gestión en Educación Multimodal Codificación de la Información
LA REPRESENTACIÓN DEL CONOCIMIENTO DESDE LA CIENCIA COGNITIVA Codificación de la Información
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asta aquí hemos visto cómo desde el enfoque cognitivo las percepciones a través de los sentidos se filtran, organizan y almacena en forma codificada como conceptos o representaciones mentales de la realidad. Si analizamos el caso de objetos físico como una silla, la imagen visual retiene y conserva rasgos físicos del estímulo, siendo el nombre concreto del objeto fácil y eficazmente codificado. Sin embargo, esta situación no resulta tan simple en el caso de nombres abstractos como libertad y justicia, de difícil representación en una imagen visual. En respuesta a ello, Alan Urho Paivio analizó de manera sistemática una serie de fenómenos relacionados con las representaciones mentales y formuló la teoría del doble código cognitivo. Según esta teoría, las funciones psicológicas para almacenar y recuperar información están gobernadas por dos sistemas de representación simbólica: el sistema de representación por imágenes, unido a la experiencia perceptiva que es más susceptible de funcionamiento cuando el procesador humano tiene que tratar con objetos concretos y sucesos del mundo real; y el sistema de representación verbal, de carácter lingüístico, que está más relacionado con tareas de tipo abstracto. Según esta teoría, estos dos códigos se pueden usar independientemente para memorizar nombres. Paivio encontró que la gente suele utilizar el código visual para memorizar nombres concretos, mientras utiliza el código verbal para memorizar nombres abstractos. Los dos sistemas, verbal y no verbal, son funcional y estructuralmente distintos. Un sistema puede ser activado funcionalmente sin que lo sea el otro, aunque de manera paralela.
Códigos
Ejemplos de los códigos verbal y visual [capturas de pantalla e iconos de señalamientos]. Tomados de: https://excelforo.blogspot.com/2016/04/vba-la-paleta-de-colores-en-vba-para.html https://www.it-swarm.dev/es/visual-studio-code/lista-de-metodos-en-el-codigo-de-visualstudio/823353027/ https://pixabay.com/images/id-627962/
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Estructuralmente, ambos sistemas son diferentes en la naturaleza de sus unidades de representación y en la forma en que estas unidades se organizan. La organización y estructura conceptual de la teoría tiene carácter jerárquico. En el nivel superior y más general están los sistemas simbólicos, en este nivel general se hallan el sistema verbal y el no verbal. Otro aspecto importante por resaltar es la dimensión tiempo. Cuando hablamos de los esquemas y nos referimos al conocimiento de los expertos, estaba subyacente una sucesión de eventos. Al estudiar la adquisición de destrezas, John R. Anderson postuló la existencia de tres tipos de códigos representacionales. Según esta teoría de la representación del conocimiento, en continuidad a con lo establecido por Paivio, existe un tercer código relacionado con las secuencias temporales que codifican la estructura secuencial de un conjunto de acontecimientos. Para Anderson, paralelamente al código de las imágenes espaciales, que son las encargadas de almacenar toda aquella información relacionada con la configuración espacial de los objetos, y el código proposicional, basado en proposiciones abstractas que sirven para apresar las relaciones existentes entre los objetos de una manera más abstracta, dotada de significado semántico, existe un tercer código relacionado con las secuencias temporales. La representación en forma de imágenes espaciales supone una representación de tipo analógico porque preserva en su estructura algunos aspectos de la estructura física de los que representa. Es el único que codifica información sobre una configuración de objetos: la distancia, la dirección y la posición son propiedades emergentes que proporciona la información espacial necesaria para manejarnos en el ambiente que nos rodea. La representación proposicional no es un puro reflejo de la estructura ambiental, por lo que el proceso de codificación debe ser aprendido. La función que desempeña el código proposicional deriva de su estructura abstracta y de su estructura relacional. La representación en forma de series temporales sirve para representar los objetos que aparecen en forma secuencial. Se trata de un tipo de representación ordinal. Esta manera de codificación es eficiente porque supone una forma económica de almacenar la información en la memoria a largo plazo.
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La información ocupa de esta manera menos memoria de trabajo. Para cada tipo de representación existe una unidad de almacenamiento básica (serie temporal, imagen o proposición) y su tamaño depende del número de elementos que pueden mantenerse en la memoria de trabajo, o memoria activa, mientras que los procesos de almacenamiento y de recuperación son compartidos por los tres tipos de representación.
Modelos simbólicos frente a modelos no simbólicos. Para introducirnos, analicemos que la representación del conocimiento tiene, entonces, varias implicaciones. En su formato más simple es una reproducción mental de un objeto percibido por los sentidos. A partir de estas representaciones de lo particular, nuestra mente construye representaciones abstractas, dando lugar a los conceptos, los cuales pueden ser de diferente grado de abstracción en su representación; puede ser analógica, por ejemplo, el concepto de “silla” pintando una silla con asiento y respaldo (representación analógica), o escribiendo la palabra “silla” (representación simbólica), en consecuencia, los símbolos mentales son por consiguiente, unidades de representación de la información en nuestra mente, que representan, valen o se refieren a algo. Son unidades de representación de la información en nuestra mente, por medio de una variedad heterogénea de códigos, representan información organizada en forma lógica y sistemática dentro de nuestra mente. El lenguaje es el exponente simbólico más cercano que tenemos, el cual tiene una estructura simbólica organizada en forma lógica y sistemática en nuestra mente.
Los símbolos mentales como unidad de representación desde la teoría de procesamiento de información tienen cuatro características fundamentales para su aplicación, tanto en los procesos mentales y como en la simulación en el computador:
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Son arbitrarios. La palabra “silla” (español) tiene la misma representación mental que la palabra “chair” (inglés). Son independientes del soporte físico de su procesamiento, es decir, son los mismos independientemente de que el proceso lógico sea realizado por nuestro cerebro o por un computador. Se articulan en diferentes grados de abstracción. Salmón, Pez, Vertebrado Acuático, Animal, Ser Vivo son palabras con diferente nivel de abstracción. Pueden representar diferentes estados de los objetos representados.
La mente puede procesar símbolos a nivel consciente o a nivel inconsciente. Al identificar un símbolo, se es consciente de su significado en los diferentes contextos, por ejemplo, operación en contexto matemático, quirúrgico o militar. Tanto la psicología de enfoque cognitivo como las ciencias de la computación defienden la idea de que la representación mental del conocimiento se realiza a través de un sistema de símbolos. Los modelos simbólicos se inspiraron en el intento de desarrollar un sistema matemático puramente formal, que tuvo su mayor desarrollo en la lógica matemática. La analogía entre la mente y la máquina universal que podía ser programada impulsó el desarrollo de los modelos simbólicos en psicología. Estos modelos se basan en que tanto la mente como la máquina de propósito universal operan sobre representaciones simbólicas. Los supuestos básicos de los modelos simbólicos son: • • • •
El funcionamiento cognitivo está gobernado por reglas que operan sobre las representaciones mentales. La arquitectura funcional de la mente está constituida por un almacén de memoria a largo plazo y un procesador dinámico. El pensamiento procede de manera serial, de forma análoga a como procede un ordenador digital. El esquema formal es fundamental porque trata con máquinas de procesamiento de información que trabajan utilizando símbolos que representan objetos.
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Frente a esta interpretación (la tradicional en la psicología), ha surgido una arquitectura no simbólica de la mente, el conexionismo o procesamiento paralelo- distribuido. El conexionismo considera que la cognición se produce a partir de la interacción simultánea de una serie de unidades que están muy interconectadas unas con otras. El conexionismo propone que las funciones cognitivas se producen en redes neuronales que operan en paralelo. No es necesaria la existencia de un programa almacenado en alguna parte del sistema. Se trata de modelos no simbólicos de la mente en los que la actividad surge de la fuerza de las conexiones existentes. Los pesos o fuerzas de las conexiones entre las unidades simples son los que determinan el funcionamiento del sistema. Las redes neuronales son un conjunto de pequeñas unidades de proceso que operan en forma paralela. Incluyen entrada, salida y conexiones entre ambas. Los eventos del medio ambiente son presentados en la red como asociaciones de patrones de activación de entrada y salida. La activación ingresa a la unidad de entrada y viaja a través de las conexiones hasta la unidad de salida. Cada conexión tiene un peso específico, que refleja su fortaleza para influir en el nivel de activación. En este modelo conexionista nuevas asociaciones son “aprendidas” cambiando el peso de las conexiones. El procesamiento de información en las redes neuronales del cerebro ha servido de modelo para la programación de redes neuronales artificiales: Es una curiosa paradoja que el computador procese la información más rápido que las neuronas, pero que el organismo (las neuronas) reconozca objetos del ambiente más rápido. Un venado reconoce a un animal predador en una fracción de segundo y escapa. El halcón reconoce su presa en menos de un segundo y va tras ella. La gente reconoce rostros, palabras habladas o escritas, objetos, escenas, situaciones peligrosas en 250-300 milisegundos. El reconocimiento rápido es necesario para sobrevivir. (Haberlandt, 1987, p. 159) La explicación está en que el sistema nervioso hace procesos paralelos, para analizar simultáneamente varias partes de la información y conformar finalmente una respuesta integrada. Esta deducción llevó a modelar redes neuronales en paralelo para simular la forma como el sistema nervioso procesa información.
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Las redes neuronales o modelos conexionistas son modelos distribuidos del procesamiento de información que resuelven problemas complejos. Parten de la evidencia fisiológica del cerebro humano. Han sido propuestas como modelos extremadamente simplificados del cerebro, ya que solo tienen algunas características esenciales. Las neuronas pueden encontrarse solamente en dos estados posibles, activo o en reposo. Además, estas pueden estar interconectadas mediante sinapsis, las cuales pueden ser modificadas mediante el aprendizaje. El estado de esta neurona puede ser determinado por el estado de otras neuronas, por medio de la información transmitida por la sinapsis. Las funciones cognoscitivas de alto nivel emergen del conjunto de miles de millones de unidades simples interconectadas de manera compleja.
Tipos de Conocimiento Existen dos tipos básicos de conocimiento: conocimiento declarativo y conocimiento procedimental. Conocimiento declarativo
Se refiere a conceptos, datos o hechos, así como a los acontecimientos que a cada uno le suceden. Incluye, pues, conocimientos tales como los conceptos de longitud, superficie, volumen, masa, densidad; o los tipos de seres vivos tales como los animales, las plantas, los hongos, los protoctistas y la móneras, así como el que los tres ángulos internos de cualquier triángulo suman 180° o que Toluca y Guadalajara, son además de los nombres de sendos equipos de futbol, las ciudades capitales de los estados de México y Jalisco; o bien que Miguel Hidalgo inició la guerra de independencia de México o que Benito Juárez fue uno de los principales impulsores de las leyes de reforma, así como que la cena de navidad del año pasado fue especialmente agradable y que recientemente pese a estar en pandemia tus dos hijas se graduaron y que “pidieron en matrimonio” a tu hija mayor.
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Conocimiento procedimental
Concierne a las habilidades, destrezas o procedimientos concernientes al modo de ejecución de distintas actividades o tareas, como andar en bicicleta, patinar sobre hielo, conducir un auto, bailar; sumar, restar, multiplicar o dividir números naturales; preparar el pavo navideño, aplicar una inyección intramuscular o intravenosa; reparar una falla eléctrica o una fuga de agua en casa o una falla mecánica del automóvil, cambiar una llanta que se ha ponchado, realizar una declaración fiscal, calcular el balance o el estado de resultados de una empresa. En pocas palabras, la memoria declarativa concierne a saber qué y la memoria procedimental a saber cómo.
Es importante resaltar que el conocimiento procedimental implica destrezas. A manera de ejemplo podríamos mencionar que una cosa es saber qué tiene que hacer un mago para aparecer un conejo, desaparecer un objeto o adivinar una carta, en cuyo caso una persona puede declarar, enunciar o describir las acciones (conocimiento declarativo) y otra cosa es tener la destreza para efectúan los movimientos adecuados y poder realizar dichos trucos sorprendiendo a la concurrencia (conocimiento procedimental). De igual forma, todos aquellos que “han aprendido a andar en bicicleta” saben que un instructivo, por más detallado e inclusive multimedia, no es suficiente. Para adquirir la destreza hay que experimentar la experiencia en forma reiterada hasta dominarlo (generar el esquema de conocimiento experto).
Técnicas para Representar el Conocimiento Se han desarrollado diferentes técnicas de representación del conocimiento. Sobre éstas se han sustentado los lenguajes de representación del conocimiento. No existe una técnica universal que sea mejor que las demás. Cada una de ellas ha sido aplicada con más éxito que otras en determinados ámbitos, por lo que disponen de características que las hacen más apropiadas para determinados problemas. Ante un problema de un dominio específico es necesario realizar la selección de la herramienta más adecuada a dicho problema. Estas se pueden clasificar genéticamente en dos tipos.
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Como podemos observar, las ciencias cognitivas han desarrollado una enorme variedad esfuerzos, con resultados empíricos y modelos de interés para concebir la mente. Sin embargo, la discusión sobre el concepto central de la mente y su operación, particularmente en lo que respecta a la representación del conocimiento no ha llegado al consenso.
FUENTES DE INFORMACIÓN Aristizabal, N. (2015). Psicología Cognitiva. Bucaramanga: La Casa del Libro Total. Bautista C, N. P. (2011). Proceso de la Investigación Cualitativa: Epistemología, metodología y aplicaciones. Bogotá: El Manual Moderno. Bendersky, B. A. (2004). La teoría genética de Piaget. Psicología Evolutiva y Educación. Buenos Aires: Longseller. Bower, G. H. y Hilgard, E. R. (1999). Teorías del Aprendizaje. México: Trillas. Crevier, D. (1993). AI: The Tumultuous History of the Search for Artificial Intelligence. New York: Basic Book.
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