Una arquitectura cognitiva se refiere tanto a una teoría sobre la estructura de la mente humana como a una instancia computacional de dicha teoría utilizada en los campos de la inteligencia artificial (IA) y la ciencia cognitiva computacional. Los modelos formalizados se pueden utilizar para perfeccionar aún más una teoría integral de la cognición y como un programa útil de inteligencia artificial. Arquitecturas cognitivas exitosas incluyen a ACT-R (Control Adaptativo del Pensamiento - Racional) y a SOAR. La investigación sobre arquitecturas cognitivas como instanciación de software de teorías cognitivas fue iniciada por Allen Newell en 1990.Newell, Allen. 1990. Unified Theories of Cognition. Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts.
El Instituto de Tecnologías Creativas define la arquitectura cognitiva como: hipótesis sobre las estructuras fijas que proporcionan una mente, ya sea en sistemas naturales o artificiales, y cómo trabajan juntas —en conjunto con el conocimiento y las habilidades incorporadas dentro de la arquitectura— para producir un comportamiento inteligente en una diversidad de entornos complejos.Sitio web de ICT
Historia Herbert A. Simon, uno de los fundadores del campo de la inteligencia artificial, afirmó que la tesis de 1960 de su alumno Ed Feigenbaum, EPAM proporcionaba una posible «arquitectura para la cognición» porque incluía algunos compromisos sobre cómo funcionaba más de un aspecto fundamental de la mente humana (en el caso de EPAM, la memoria humana y el aprendizaje humano).
John R. Anderson inició la investigación sobre la memoria humana a principios de la década de 1970 y su tesis de 1973 con Gordon H. Bower proporcionó una teoría de la memoria asociativa humana.«This Week's Citation Classic: Anderson J R & Bower G H. Human associative memory. Washington», en: CC. Nr. 52 Dec 24-31, 1979. Incluyó más aspectos de su investigación sobre la memoria a largo plazo y los procesos de pensamiento en esta investigación y finalmente diseñó una arquitectura cognitiva que llamó ACT. Él y sus alumnos fueron influenciados por el uso que Allen Newell hizo de la expresión «arquitectura cognitiva». El laboratorio de Anderson utilizó el término para referirse a la teoría ACT tal como estaba plasmada en una colección de artículos y diseños (no había una implementación completa de ACT en ese momento).
En 1983, John R. Anderson publicó el trabajo fundamental en esta área, titulado La arquitectura de la cognición.John R. Anderson. The Architecture of Cognition, 1983/2013. Uno puede distinguir entre la teoría de la cognición y la implementación de la teoría. La teoría de la cognición bocetó la estructura de las distintas partes de la mente y se comprometió con el uso de reglas, redes asociativas y otros aspectos. La arquitectura cognitiva implementa la teoría en las computadoras. El software utilizado para implementar las arquitecturas cognitivas también eran «arquitecturas cognitivas». Por lo tanto, una arquitectura cognitiva también puede referirse a un plano para agentes inteligentes . Propone procesos computacionales (artificiales) que actúan como ciertos sistemas cognitivos, la mayoría de las veces, como una persona, o actúan de manera inteligente bajo alguna definición. Las arquitecturas cognitivas forman un subconjunto de arquitecturas de agentes generales. El término «arquitectura» implica una aproximación que intenta modelar no tan sólo el comportamiento, sino también las propiedades estructurales del sistema modelado.
Distinciones Las arquitecturas cognitivas pueden ser simbólicas, conexionistas o híbridas. Algunas arquitecturas o modelos cognitivos se basan en un conjunto de reglas genéricas, como, por ejemplo, el Lenguaje de Procesamiento de Información (por ejemplo, Soar basado en la teoría unificada de la cognición, o de manera similar ACT-R ). Muchas de estas arquitecturas se basan en la analogía de que la mente es como una computadora. En contraste, el procesamiento subsimbólico no especifica tales reglas a priori y se basa en propiedades emergentes de las unidades de procesamiento (por ejemplo, nodos). Las arquitecturas híbridas combinan ambos tipos de procesamiento (como CLARION). Una distinción adicional es si la arquitectura está centralizada con un correlato neuronal de un procesador en su núcleo o descentralizada (distribuida). El enfoque descentralizado se ha vuelto popular bajo el nombre de procesamiento distribuido paralelo a mediados de la década de 1980 y conexionismo, siendo un excelente ejemplo las redes neuronales . Otra cuestión de diseño es, además, la elección entre una estructura holística y atomística o modular (más concreta).
En contraposición a arquitecturas simbólicas relativamente estáticas como Soar, la OAGI Arquitectura ontogenética de la inteligencia general propone un desarrollo ontogenético por fases partiendo de un sustrato inicialmente indiferenciado que se especializa en módulos funcionales mediante procesos de autoorganización, morfógenesis computacional y aprendizaje encarnado. OAGI pone especial énfasis en la encarnación sensoriomotriz, ventanas críticas de plasticidad y mecanismos explícitos de gobernanza ética durante el desarrollo; se presenta así como un enfoque alternativo que prioriza el crecimiento gradual y la plasticidad adaptativa frente a la definición a priori de estructuras simbólicas fijas.
En la IA tradicional, la inteligencia a menudo se programa desde arriba: el programador es el creador, crea algo y lo impregna de su inteligencia, aunque muchos sistemas de IA tradicionales también fueron diseñados para aprender (por ejemplo, mejorar su competencia en juegos o en la resolución de problemas). La informática de inspiración biológica, por otro lado, adopta a veces un enfoque más descentralizado y de abajo hacia arriba; Las técnicas bioinspiradas a menudo implican el método de especificar un conjunto de reglas genéricas simples o un conjunto de nodos simples, de cuya interacción emerge el comportamiento general. Se espera ir acumulando complejidad hasta que el resultado final sea algo marcadamente complejo (ver sistemas complejos). Sin embargo, también se puede argumentar que los sistemas diseñados de arriba hacia abajo sobre la base de observaciones de lo que los humanos y otros animales pueden hacer en lugar de observaciones de mecanismos cerebrales, también están inspirados biológicamente, aunque de manera diferente.
Ejemplos notables
Algunas arquitecturas cognitivas conocidas, en orden alfabético: