קונקציוניזם

קונקציוניזם (באנגלית: Connectionism; מכונה גם: עיבוד מבוזר מקבילי, חישוביות עצבית) הוא גישה במדעי הקוגניציה ששואפת להסביר את התהליכים המנטליים באמצעות מבנים רשתיים בדומה לרשתות נוירונים מלאכותיות. המבנים הרשתיים במודלים הקונקציוניסטיים ממפים דפוס נוירולוגי נתון (הקלט) לדפוס אחר (הפלט) באמצעות הקשרים בין הנוירונים, כאשר ההפעלה של נוירון על ידי נוירון אחר נקבעת לפי עוצמת הקשר ביניהם. עוצמות הקשרים הן ערכים מספריים שמתעדכנים לפי הניסיון, וכך מתבצע תהליך למידה. זאת לעומת גישות סימבוליות, אשר מבססות את התהליכים המנטליים על ייצוגים מנטליים נפרדים זה מזה והחוקים המפורשים שחלים ביניהם. קיים, עם זאת, ויכוח באשר לנושא הגישה הקונקציוניסטית והקשר שלה עם הגישה הסימבולית: האם הן מתחרות זו בזו, או שמא הגישה הקונקציוניסטית עוסקת בשכבות עיבוד נמוכות יותר, ובפרט בקשר בין החומרה (המוח) למנטליות, ולכן לא קיימת סתירה בין הגישות. לפי הפרשנות השנייה, רשתות קונקציוניסטיות יכולות לבסס ייצוגים מנטליים נפרדים זה מזה וכללים חישוביים מפורשים אשר חלים עליהם. המחקר הקונקציוניסטי מבוצע ברובו באמצעות סימולציות ממוחשבות, אשר מדמות תהליכים מנטליים. הסימולציות מדגימות את היכולת לבצע תהליכים מנטליים באמצעות המודלים הקונקציוניסטיים, וכן את תופעות הלוואי שנובעות מאופן העיבוד המשוער. בעוד שהגישה הסימבולית מתארת את התהליכים המנטליים ברמת מופשטות גבוהה ומנותקת מהרמה הפיזיקלית (בדומה לתיאור תוכנת מחשב במנותק מהחומרה), הרי שהגישה הקונקציוניסטית מקבלת את השראתה ממבנה המוח ומערכת העצבים. הגישה מתארת רשת, בדרך-כלל תלת-שכבתית: שכבת הקלט, שכבת הפלט ושכבת עיבוד חבויה. הרשת יכולה לבצע עיבודים שונים סימולטנית. במאמרם, פלאוט וגונרמן מתארים חמישה עקרונות שמאפיינים את הרשת במודל הקונקציוניסטי: ייצוגים מבוזרים: רוב המודלים הקונקציוניסטיים (אם כי לא כולם) מייצגים ישות נתונה (למשל, מילה או מושג) באמצעות דפוס פעילות רחב של נוירונים. כל דפוס מייצג ישות אחרת, ואותו הנוירון יכול להשתתף בדפוסים שונים וכך בייצוגים של מושגים שונים. הדמיון בין הישויות, אם כן, בא לידי ביטוי בדמיון בין דפוסי הפעילות שלהם. שיטתיות: השיטתיות מתארת את הקשר בין הקלט לפלט, כלומר המידה בה לקלטים דומים יהיו גם פלטים דומים. המודלים הקונקציוניסטיים מאפשרים רמות שונות של שיטתיות, אך מערכת שיטתית (למשל, שפה עם משמעות דומה למילים דומות) קלה יותר ללמידה, ולכן רשתות קונקציוניסטיות נוטות להיות שיטתיות. ייצוגים פנימיים (חבויים) נלמדים: כאמור, ברוב המודלים הקונקציוניסטיים לרשת ישנן שלוש שכבות, בהן שכבה פנימית. שכבת הקלט ממופה אל השכבה הפנימית, שממופה בתורה לשכבת הפלט. שכבת הביניים מאפשרת לייצר דפוסים מורכבים של עיבוד, ובין השאר לאפשר מיפוי של קלטים יוצאי דופן. הקשרים בין השכבות נלמדים מהניסיון, ואלו קובעים את הייצוגים הפנימיים. רוב המודלים הקונקציוניסטיים, אם כן, מתארים מערכת בעלת יכולת למידה כללית, וללא ידע מולד ספציפי. זאת לעומת גישות מתחרות אשר טוענות לידע מולד. רכיביות: הרכיביות של הקלט מתייחסת למידה שבה ניתן לעבד בו כל חלק בנפרד, ללא תלות בעיבוד של החלקים האחרים. לדוגמה, כדי להבין את הביטוי "בלון ירוק" ניתן לעבד בנפרד את המילה "בלון" ואת המילה "ירוק", ולחבר בין המשמעויות בסוף. אך כדי לעבד את הביטוי "לשים לב", לא ניתן לעבד בנפרד את המילה "לשים" ואת המילה "לב", מפני שלצירוף יש משמעות חדשה, נפרדת משני חלקיה. בעוד שהגישה הסימבולית היא רכיבית ביסודה, ותופסת את הביטוי "לשים לב" כישות אטומית אחת ואת הביטוי "בלון ירוק" כחיבור של שתי ישויות נפרדות, הרי שהגישה הקונקציוניסטית מאפשרת רמות שונות של רכיביות: פעמים רבות העיבוד של המושג השלם יתבצע על ידי עיבוד של החלקים שלו עם מידה שונה של התייחסות זה לזה. דוגמה לכך היא הצירוף "בית ספר", אשר קשור, סמנטית, גם לבית וגם לספר, אך הוא איננו הרכבה פשוטה של שניהם. רמות ביניים כאלו של רכיביות אינן מתאפשרות, לכאורה, במודל סימבולי בו לכל ישות יש ייצוג נפרד ומובחן מהאחרים. מנגנון יחיד: עבור סוג אחד של משימה, רשת יחידה מטפלת בכל המקרים. זאת בניגוד לגישות מתחרות, אשר מתארות לפעמים מנגנון אחד שמטפל במקרים סדירים ומנגנון נפרד שמטפל במקרים יוצאי דופן, או מנגנונים שונים שמטפלים בסוגים שונים של מקרים. הרשת הקונקציוניסטית, לעומת זאת, יכולה ללמוד לעבד קלטים ברמות שונות של שיטתיות, וכך לטפל גם במקרים הסדירים וגם במקרים יוצאי הדופן. אחת השאלות המרכזיות בבלשנות היא שאלת הממשות של רמת העיבוד המורפולוגית: האם ישנו מנגנון קוגניטיבי (ובפרט, אזור מוחי) אשר מעבד את המבנה המורפולוגי של המילה, והוא נפרד מהעיבוד הסמנטי שלה, או שמא ניתן להסביר את העיבוד המורפולוגי במונחים של עיבוד פונולוגי וסמנטי בלבד? הגישה הסימבולית המסורתית טוענת לקיומה של רמת עיבוד מורפולוגית נפרדת, שמפעילה כללים דקדוקיים על המורפמות (המילים הבסיסיות, המוספיות והשינויים הלשוניים). לדוגמה, אחד הכללים המורפולוגיים באנגלית קובע שהוספת הסיומת -ed לפועל משנה את המשמעות שלו והופכת אותו לפועל בזמן עבר. בהתייחס למילים יוצאות דופן, הגישה הסימבולית טוענת שהן מאוחסנות בלקסיקון בשלמותן (למשל המילה gave כצורת עבר של give), וחוסמות את הגישה אל העיבוד הדקדוקי. הדוגלים בגישה מצאו ראיות אמפיריות להפרדה זו. לעומתה, הקונקציוניזם שולל את קיומה של רמת עיבוד מורפולוגית, וטוען שהעיבוד המורפולוגי הוא תוצאת לוואי של הקשר הנלמד בין העיבוד הפונולוגי/אורתוגרפי לעיבוד הסמנטי. על פי המודל הקונקציוניסטי של רומלהרט ומקללנד לנטיית עבר באנגלית (RMM), הרשת מקבלת בשכבת הקלט ייצוג פונולוגי של הפועל הבסיסי, ובאמצעות ערכי החיבורים של הרשת מפעילה בתגובה את הפלט, שהוא ייצוג פונולוגי של הפועל בצורת עבר. ערכי החיבורים נלמדים באמצעות דוגמאות רבות, ומעצבים את דפוסי הפעולה של השכבות החבויות. הייצוגים הפונולוגיים עצמם, לעומת זאת, הם מולדים ומייצגים את התכונות השונות של כל צליל (פונמה) ושל הצליל הקודם לו והצליל העוקב לו במילה. המורפולוגיה, לפי מודל זה, איננה רכיב עצמאי אלא היא תוצאה של מידת השיטתיות של הרשת. מודל RMM, בסימולציה ממוחשבת, מקיים את עקומת-U של תהליך הרכישה בקרב ילדים: בתחילת תהליך הלימוד הרשת משתמשת רק בדוגמאות שלמדה, ללא הכללה, ולכן לא מבצעת טעויות. בהמשך הלימוד הרשת מתחילה לגבש חוקיות ומבצעת טעויות של הכללת יתר, בדומה להטיה השגויה "goed" כצורת עבר של "go" בקרב ילדים דוברי אנגלית, או להטיה "ביצות", כריבוי של "ביצה", בקרב ילדים דוברי עברית. בהמשך הרשת לומדת לטפל גם בדוגמאות יוצאות הדופן, ושוב חוזרת למספר מועט של טעויות. מודל קונקציוניסטי אחר, של פלאוט וגונרמן, למד למפות ייצוג פונולוגי/אורתוגרפי של מילים לייצוג סמנטי, תוך שימוש ברשת עם שכבת ביניים. החוקרים לימדו את הרשת שתי שפות דיגיטליות שונות שהמציאו עבור המחקר: אחת בעלת מורפולוגיה עשירה (רמה גבוהה של רכיביות ושיטתיות), והשנייה בעלת מורפולוגיה ענייה. הם הראו שהמורפולוגיה העשירה הובילה לדפוסי הפעלה שיטתיים יותר בשכבת הביניים, וכן הדגימו שהרשת שלמדה את השפה העשירה-מורפולוגית הצליחה לעבור הטרמה מורפולוגית – תופעה אשר הודגמה במחקרי עבר בקרב דוברי עברית. הדפוסים השיטתיים בשכבת הביניים הם שאפשרו להטרמה המורפולוגית להתקיים, לפי הסבר החוקרים. עד למחקר של פלאוט וגונרמן, הטרמה מורפולוגית נחשבה לקושי עבור הגישה הקונקציוניסטית, מפני שהיא מצביעה לכאורה על תופעה שתלויה ברכיב מורפולוגי נפרד. לכן, המחקר של פלאוט וגונרמן תרם רבות לגישה הקונקציוניסטית כשהוא הראה שגם היא מסוגלת להסביר את התופעה. יתר על כן, המודל הקונקציוניסטי הצליח להסביר מדוע התופעה נמצאה רק בקרב שפות עשירות-מורפולוגית (כמו עברית) ולא בקרב שפות בעלות מורפולוגיה פשוטה יותר (כמו אנגלית). topic/connectionism-psychology-and-cognitive-science קונקציוניזם, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) James Garson, Connectionism, 1997-05-18 David C. Plaut, Laura M. Gonnerman, Are non-semantic morphological effects incompatible with a distributed connectionist approach to lexical processing?, Language and Cognitive Processes 15, 2000-08, עמ' 445–485 doi: 10.1080/01690960050119661 Steven Pinker, Michael T. Ullman, The past and future of the past tense, Trends in Cognitive Sciences 6, 2002-11, עמ' 456–463 doi: 10.1016/s1364-6613(02)01990-3 On Learning the Past Tenses of English Verbs, The MIT Press, 1986 Atira S. Bick, Ram Frost, Gadi Goelman, Imaging Implicit Morphological Processing: Evidence from Hebrew, Journal of Cognitive Neuroscience 22, 2010-09-01, עמ' 1955–1969 doi: 10.1162/jocn.2009.21357