인지과학

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인지과학(認知科學, 영어: cognitive science)은 인간의 마음과 동물 및 인공적 지적 시스템(artificial intelligent systems)에서 정보처리가 어떻게 일어나는가를 연구하는 학문이라고 할 수 있다. 다르게 표현한다면 인지과학은 인간의 마음 (뇌의 작동 및 몸의 움직임의 제어 포함)의 과정 및 내용과, 동물 및 인공적 지적 시스템에서의 지능(Intelligence)의 정보적 표상(표현)과 그 작동 과정을 연구하는 종합적, 다학문적 과학이다. 인지과학은 심리학, 철학, 신경과학, 언어학, 인류학, 전산학, 학습과학, 교육학, 사회학, 생물학, 로보틱스 등의 여러 학문과 연관되어 있다. 인지과학이라는 말은 크리스토퍼 롱게히긴스가 1973년에 처음 사용하였다. 이후 1976년에 세계 최초로 학술지 <인지과학〉(Cognitive Science)이 미국에서 창간되고 1979년에 미국에서 인지과학 학회(Cognitive Science Society)가 출발하였다. 한국의 인지과학회는 1987년에 출발되었다. 2010년대에 들어서면서 [마음 = 뇌 + 몸 + 환경]의 통합체로 개념화하는 제3의 인지과학 패러다임의 경향이 강하여 지고 있다.

역사[편집]

1950년대후반、여러 분야에서 동시다발적으로 인간의 지적활동을 정보처리적 관점에서 설명하고자 하는 연구가 나타났다. 특히 1956년에 열린 다트머스 회의마빈 민스키, 노엄 촘스키, 제롬 브루너 등 나중에 인공지능연구와 인지심리학에 크게 영향을 끼친 연구자들이 참석해서 인공지능을 비롯해서 여러 중요한 개념을 논의했다. 이 회의를 인지과학의 시작으로 보는 시각이 많다.

지능의 연구는 신경과학, 심리학 등의 접근에서 비교적 독립적으로 가능하다는 것이 인지과학의 본래의 기본사상이었다. 그러나 최근에는 인지신경과학과 같은 신경과학적 접근도 하고 있다.

제1 수준[편집]

인간의 마음이란 촉각이나 시각 등을 통해 직접 알 수 있는 것은 아니지만 어떠한 특정 상황조건에서는 그것이 존재함과 그 본질적 내용을 간접적으로 드러내 보인다. 따라서 마음을 연구하기 위하여는 이러한 상황조건을 찾고, 거기에서 마음이 어떻게 그 모습을 드러내어 그 상황조건에 영향을 주는가를 찾아 관찰하고, 이들의 관계에서부터 본래의 연구대상인 마음의 내용을 추론하여 설명하지 않으면 안 된다. 마음을 드러나게 하는 조건들을, 마음에 작용하여 어떤 영향을 끼친다는 점에서 자극 또는 입력(input)이라 하고, 이에 마음이 작용하여 그 작용의 과정과 양상을 통해 마음의 본질이 어떠한 종류로 밖으로 나타내어진 형태를 반응, 또는 출력(output)이라고 본다면, 우리는 자극과 반응 또는 입력과 출력 사이의 관계에서 마음의 내용을 추론하여 찾아내야 할 것이다.

즉, 현실에 있어서 마음에 작용하는 물리적 또는 심리적 조건인 자극 또는 입력을 (I)라 하고, 이 자극 또는 입력을 받아 이에 작용하는 인간의 마음을 (M)이라 하며, 그 경험의 결과로 인간이 어떠한 형태의 반응 또는 출력을 내어놓는 것을 (O)라 한다면, 마음을 탐구하는 사람들의 과제는 M = f(I × O) 이라는 관계를 설정하고, 마음의 내용(M)을 f (I × O) ==> M 의 관계에서 추론하자는 것이다. 실제의 연구에서는, 현실 내의 가능한 모든 I와 O를 완벽히 표집하고 통제하고 할 수 있는 것이 아니라, 연구자에 의해 표집된(sampled) 제한된 범위의 I'와 O'의 관계로부터 간접적으로 마음의 특성 (M')을 추론하는 것이라고 하겠다.

손에 잡히지 않고, 눈에 직접 보이지 않는 대상에 대한 이러한 탐색 방법은 자연과학에서 물리학이나, 화학이나 생물학에서 흔히 사용하는 방법이며, 마음의 현상을 그 연구 대상으로 하는 심리학이나 인지과학에서도 마찬가지로 적용된다. 탐색하여 내려는 자연 현상이 복잡하거나 직접 접근 가능하지 않을 경우에 이러한 입력-출력 변인들의 조작과 관찰의 방법을 통하여 자연 현상의 본질을 추론하여 내는 것이다.

인지과학도 마찬가지이다. 마음에 대하여, 유사한 과학적 탐색과 추론을 함에 있어서, 인지과학자들은 입력과 출력, 즉 (I)와 (O)사이에 있는 마음 (M)을 어떠한 입장에서 볼 것인가 하는 보는 틀이 필요하다. 인지과학의 ‘정보처리적 보는틀’의 인지주의의 핵심은 마음을 하나의 정보처리 체계로 본다는 데에 있다. 정보처리 구조와 정보처리 과정을 지닌 정보처리 시스템으로 본다는 것이다. 인지과학이 제시한 정보처리적 보는틀의 모델을 다시 표현하면 그림 8과 같다. 이는 심리현상을, 입력과 출력사이의 관계상에서 나타나는 정보처리체계의 구조(S')와 처리과정(P')들의 상호작용 관계의 총합으로서 보는, 즉 마음(M)을 [Σ(S´i)×Σ(P´j)]로서 간주하는 틀인 것이다. 인지과학의 정보처리적 패러다임은 마음에 대한 보는틀을 이와 같이 상정하고 나서, 정보처리체계로서의 마음의 작용을 감각, 지각, 학습, 기억, 언어, 사고, 정서 등의 여러 과정으로 나눈 다음, 각 과정에서 어떠한 정보처리가 일어나는가, 각 과정들은 어떻게 상호작용 하는가를 묻고, 다음으로 각 과정에서 어떠한 정보(지식)구조, 즉 표상구조가 관련되는가를 규명하려 한다. 따라서 마음의 현상, 심리적 사건은 정보의 내용 및 정보를 처리하는 사건으로 개념화되는 것이다.

이러한 배경 위에서 정보처리적 패러다임의 인지과학은 인간의 앎의 과정 즉 인지과정(cognitive processes)을 중심으로 연구를 수행해 나간다. 그 까닭은 정보처리의 본질이 자극의 의미를 파악하거나 부여하며 이를 정보로서 활용하며 그 결과를 내어놓는 과정, 곧 각종 앎을 획득하고 활용하는 과정이기 때문이다.

따라서 인지과학은 "인간은 어떻게 아는가?", “인간의 知는 어떠한 본질적인 특성을 가지고 있고, 각종 앎을 가능하게 하는가?” 하는 물음에 중점을 두고 마음과 마음이 환경의 각종 대상들과 상호작용 하며 빚어내는 각종 현상의 문제들을 기술, 설명하려고 하는 것이다.

인지과학의 연구 영역[편집]

인지과학의 연구 영역은 편의상, 크게 기초연구 영역과 응용연구 영역으로 나누어 볼 수 있다. 그러나 실상은 기초와 응용을 이분법적으로 나눌 수 있는 것이 아니며, 기초 영역과 응용 영역을 구분하기 힘든 경우가 많을 만큼 인지과학의 응용분야와 기초이론 분야는 밀접하게 연결되어 있다.

인지과학의 기초 연구 영역[편집]

인지과학의 기초연구 영역으로는, 인간과 동물의 시각, 청각 등의 지각 현상, 주의, 형태 지각, 심상(心象; imagery) 표상, 기억 구조와 과정, 지식 표상 구조, 언어 이해와 산출(말, 글 등), 문제해결적 사고, 추리, 판단 및 결정, 인간 전문가, 신념체계, 사회적 인지, 인지발달, 인지와 정서의 관계, 인지의 문화적 기초와 차이, 인지의 신경생물적/ 신경생리적 기초, 신경망 모형, 언어 의미론, 통사론, 화용론 등의 인지의 언어학적 기초, 표상의 본질, 심신론, 계산주의의 가능성 등의 심리철학적 문제, 기계적 영상 처리, 기계적 말 지각 및 산출, 기계적 자연언어 처리, 기계적 학습, 기계적 문제해결, 추론기계, 전문가 체계, 로보틱스, 인공 마음 등이 있다.

인지과학의 응용적 연구 주제[편집]

기초 연구 영역에서 도출된 이론과 경험적 결과의 현실적 응용과 관련된 연구 주제들 가운데 일부의 예를 들면 다음과 같은 것들이 있다: 각종 일상생활, 교육, 산업장면에서의 문자, 도형, 장면들의 지각과정의 이해와 정확한 지각의 촉진 문제./ 그러한 상황에서의 착시의 문제./ 교육 장면, 산업장면, 법정 증언 장면 등에서의 기억의 정확성과 이의 증진의 문제./ 아동의 지각, 기억, 주의, 언어, 사고의 발달 특성 이해와 장애 개선 문제./ 작문 과정의 분석과 작문능력의 향상을 위한 훈련 문제./ 이해가 잘되며 흥미를 끄는 글(광고문, 기구 사용 지시문, 교과서)의 작성 문제./ 학교장면과 산업장면, 일상생활장면에서의 문제해결적 사고, 추리, 결정 능력의 효율화 문제./ 이러한 능력들의 이상 현상의 이해 및 교정 문제./ 창의력과 과학적 사고 능력의 증진 문제./ 바둑, 예술, 전문 기술, 사무 등 각종 문제 장면에서 전문가와 초보자의 지식구조와 지각양식, 사고양식, 절차지식과의 연결양식의 차이에 대한 이해와 이를 감소시키는 문제./ 각종 기술(타이핑, 악기 연주, 운동 기술, 기구 사용, 컴퓨터 프로그래밍 등) 습득의 인지과정에 대한 이해와 이들 기술의 증진 문제./ 천재아동이나 심리장애자에 대한 이해와 교육의 문제./ 정서적 이상자의 인지 과정 이상에 대한 이해와 교정의 문제./ 맹인, 농인 등의 신체장애자의 언어사용(수화, 점자 등 포함)의 본질의 이해와 이들의 환경적 적응능력의 증진 문제./ 미술, 음악, 건축 등의 이해, 표현 과정의 분석과 표현 기술의 증진 문제./ 경제적, 정치적, 행정적 기타 일반 집단적 사회적인 상황의 인지의 본질의 이해와 효율화의 문제, 그리고 일반적 대인지각의 이해 개선 문제./ 태도, 신념의 형성과 이의 변용에 대한 문제./ 형태의(실물 대상 및 시각도형에 대한) 기계적 지각(machine pattern recognition)의 문제./ 기계적 글 이해의 문제/ 컴퓨터 소프트웨어 고안에 있어서 효율적인 시각적 제시의 문제./ 컴퓨터 프로그램들 (예, 워드프로세서 편집 프로그램)이나 컴퓨터 언어 습득이나 활용과 기억의 효율화를 위해서 명령어들과 전체적인 프로그램을 어떠한 인지구조체제로 작성하며, 지침서를 어떠한 구조로 작성하며, 학습해야 할 부분들은 어떠한 표상구조체계와 관련지어 어떠한 순서로, 어떠한 양식으로 제시하여야 하는가 등의 문제./ 각종 하이퍼 텍스트의 효율적 고안과, 인터넷 상의 커뮤니케이션의 인지적 특성의 이해와 이를 고려한 효율적 인터넷 시스템 고안 문제./ 가상현실에서의 인간의 정보처리 특성의 이해 및 활용과, 가상현실에서의 정보처리적 상황 특성이 개인적 및 사회적 인지와 정서에 초래하는 부작용의 이해와 이의 대처 방안 연구 문제./ 각종 에듀테인먼트(edutainment) 프로그램, 도구들과의 상호작용에서의 인간 흥미의 본질 규명과, 이에서 얻어진 인지과학적 원리에 의거하여 흥미와 교육을 겸비한 효율적 도구를 고안하는 문제./ 의사와 같이 어떤 분야의 전문가로서 각종 지식을 활용하여 다각적인 추론을 하고 해석, 예언, 진단, 계획, 지시, 통제 등의 고급 수준의 지적 능력을 갖춘 지식주도(knowledge-based)의 전문가 체계 개발을 위한 전문가 특성(전문가의 인지구조와 정보처리과정) 연구 문제./ 인간의 인지와 기술 및 지각-운동적 수행(performance)의 제반 특성들을 고려하여 각종 기계, 기구, 건물, 환경을 고안-설계하는 인간공학의 문제./ 이를 확장하여 각종 환경 특성이 인간의 인지 양식에 어떠한 영향을 미치는가, 그리고 환경은 인간의 인지 특성에 맞게 어떻게 재고안되어야 하는가 등을 다루는 인지생태학(cognitive ecology)의 문제./ 큰 실용적 가치를 평가받아 지니고 있고 활발히 연구가 되고 있는 효율적 인지교수법(cognitive instruction)의 문제 등이다. 인지교수법 문제는 수학 개념, 물리적 현상을 비롯한 일반 자연과학적 개념의 이해와 문제해결 능력의 증진, 논리적 추론 능력의 증진, 전술한 컴퓨터언어의 이해와 사용기술의 증진, 글 이해 및 작문 표현 능력의 증진, 각종 새로운 지식, 기술의 습득과 활용 등의 문제와 관련하여 컴퓨터를 주수단으로 하는 효율적 인지교수법을 개발하는 문제이다.

인지과학의 연구 방법[편집]

인지과학에는 여러 학문들이 수렴되고 연계되어 있다. 따라서 그 연구 방법에는 관련 여러 학문들이 지녀 온 방법들이 모두 사용되고 있다. 심리학과 신경과학에서 주로 사용되던 실험실 실험법, 철학과 언어학에서 주로 사용되던 직관적 논리적 분석법과 형식적 분석 기술(記述)법, 컴퓨터과학(인공지능학)에서 주로 사용되던 컴퓨터 모의실험, 심리학과 인공지능학에서 주로 사용되던 내성보고 분석법(protocol analysis; Ericsson & Simon, 1984), 심리학, 인류학 등에서 사용하던 자연관찰법 및 민생방법(ethnomethodology), 담화분석법(discourse analysis) 등이 인지과학의 주 연구 방법으로 사용된다.

인지아키텍처[편집]

같이 보기[편집]

바깥 고리[편집]

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학회[편집]

참고문헌[편집]

한국 교육과학기술부 지정 세계수준의 연구중심대학 (WCU) 인지과학 관련 학과 (University Departments related to the Cognitive Science)(designated in the World Class University(WCU) programs by the Korean Government (Ministry of Education, Science & Technology)