邁向頂尖大學計畫出國案報告書
報告名稱：2014 年認知科學研討會發表論文與學術交流與認知科學在未
來產業應用之探訪
出國期間： 2014 年 7 月 23 日至 2014 年 7 月 26 日
經費來源：邁向頂尖大學計畫經費
單位：電機工程學系
職稱：碩士
姓名：魏旻良
中華民國 103 年 8 月 4 日
摘要
2014 認知科學研討會國際認知科學領域中，相當具有權威的研討會。此行前往魁北克參加會議，
除了發表所研究之論文，也能熟悉各研究領域的近況以增進自己論文的品質。今年研討會主要著 重於計算認知科學與認知模型，並且包含了認知科學未來應用的發展。
此行所發表的論文，是以二分網路的網路架構分析聯想記憶的特性，並且嘗試解釋聯想記憶形成 的機制。在此研討會中，有相關學者的研究發現能呼應我的研究中基本的假設。這對於論文的可 信度與價值能有所提升。而此研討會也遠景下一世代認知科學會是機器人領域重要的一環，同時 也提出目前的困境期待將來突破。此趟赴魁北克參加研討會，無論對於各領域的認識與相關研究 的交流都有重大的收穫。
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Abstract
The 36th Annual Meeting of the Cognitive Science Society is an authority in cognitive science. The goal to go to Quebec to present conference is not only presenting my research but also knowing the relatives research to enhance the quality of my work. The topic of this year more concerned in computational cognitive science and the model of cognitive science.
The proposed work proposed a bipartite map to analyze the characteristic of associative memory and tried to explain how associative memory form. In the conference, some works are relative to the hypothesis in my work. That can enhance the reliability and value of my presented research. The conference also claims that the cognitive science will become one of the important role of robot researches. Nonetheless, the conference listed some problems and expected to be solved in future works.
The visit of the conference in Quebec is a great benefit of knowing relative works and promoting the exchanging of the academic.
目次
會議目的。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5
過程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5
1. 高階認知模型建構。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5
2. 論文發表與學術交流。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
3. 認知科學與機器人產業的結合。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
4. 未來人機介面的趨勢。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 心得及建議事項。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8
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會議目的：
此行去加拿大魁北克參加會議，並於西元2014年7月23至7月 26日前往參加The 36th Annual Meeting of the Cognitive Science Society。在開會議中發表研究之論文「A mathematical approach to investigate the relationship between association memory and latent semantic analysis for word meanings in English and Chinese」。藉由參加2014 Cogsci以拓展國際學術交流、掌握當今研究方向與趨勢。
Cognitive Science Society 認知科學學會是國際認知科學領域相當具有權威的學會，其領域涵蓋認 知科學、發展心理學、計量心理學等等。近期計算模擬與次世代多人機介面也投入於認知科學的 領域中，與電機領域的結合更加緊密。Cigsci2014是第36屆認知科學學會所舉辦的研討會，今年 的主題偏向於數學模型與認知模擬，主要偏向於計算科學的應用。而參加該年之研討會，除了發 表論文外，另一個目的在於能進一步參與國際的學術交流。同時能參與Key Note Speak的講習，
掌握當今各大領域的研究成果與下一世代研究的主軸。
過程：
主要講習(Key note speak)安排於研討會這幾天的第一場次9:00~12:00。該次會議，我供參與兩場的 主要講習。第一場主要是架構映射與預估模型「Analogy: The Key To Higher-Order Cognition」。第 二場是講述計算認知科學的發展現況「Cognitive Versus Affective? How Can Artificial Empathy Follow The Developmental Pathway Of Natural Empathy」。也發表所研究之論文同時參與相關研究 之學術交流。在會議的最後一天，主要參與次世代人機介面與未來發展。
1.高階認知模型建構：
第一場主要講習在研討會的第二天，7/24早上9:00。其主講題目主要探討高階認知的研究現況。
講者是Dedre Gentner，任教於西北大學。專攻於認知科學與學習發展領域。其著作有「The Analogical Mind」、「Language in Mind」、「Mental Models」。對於比方的研究與歷程有相當傑出的 表現。在高階認知的領域中，突破了以往低階模型無法掌握的現象。認知學習的歷程與規則概念 的成立是動態的演進。而在該場講習中，介紹了架構映射(Structure mapping)的心智模型。該模型 能有效的預估嬰兒學習發展與關係認知的發展歷程。架構映射的模型能夠有效的運用在教育、學 習、行銷、計算模擬等各領域的模型。在講習中，指出嬰兒在關係概念建立的過程中，會將既有 的架構去映射未知的關係概念。由心理實驗發現，嬰兒在關係概念的學習是要重複刺激，而結構 映射的模型能模擬嬰兒在關係概念動態歷程。此領域對於此行所要發表的論文提供了新的研究方 向，語文的關係依照語意或屬性可以結構化。而聯想過程使否能經由語意架構化的映射產生，這 對於聯想記憶與語意關係的研究可以更進一步探討。
2.論文發表與學術交流
此行研討會最重要的目的之一是發表所作之論文，並與國際之學者討論。並希望在國際的學術交 流中，激發出新的思維與研究方向。此行所發表之論文：「A mathematical approach to investigate the relationship between association memory and latent semantic analysis for word meanings in English and Chinese」提出了二分圖的網路架構。並經由分析二分圖的網路連結潛在語意分析與聯想記憶關係 的特性。並在該篇研究中，嘗試以情境刺激解釋聯想記憶形成的原因。在同場會議中，新保加利 亞大學的Vencislav Popov的研究「Unconscious, unintended and efficient analogies in lexical decision under dual-task conditions」顯示物件的規則誘發是非意識下成立的。此研究顯示兩情景有關連的 字在刺激時，其字詞的關聯程度並非經由意識下的判斷。此發現與本次發表之研究所提出的情境 架設所產生字詞聯想有所關聯。兩字詞其下意識所感受的情境連結與聯想記憶形成機制的關聯能 更進一步的分析與探討。此趟發表之論文能進一步探討在中英文與文背景的差異對於字詞聯想的 影響。此行對於字詞聯想與潛在語意分析的連結對於未來就方向的進展與基礎理論的證實有莫大 地幫助。
而此次研討會，也有潛在語意分析的相關研究。在7/25也有運用潛在語意分析。Keisuke Inohara 所 發表的「Contribution of Sublexical Information to Word Meaning: An Objective Approach Using Latent Semantic Analysis on Predicates」中，計算兩字詞在語意空間的距離去分析日文字部件的語意相關 性。其實驗結果指出其相同部件的字，其語意相似度會顯著較高。雖然以潛在語意分析證明部件 對於語意表意是重要的因素，然而該發現其實在以往的研究就已經被證實，該結論並沒有新穎性。
3.認知科學與機器人產業的結合
第二場主要講習在7/25早上9:00開講，由大阪大學的Minoru Asada介紹計算認知科學結合機器人發 展的近況。其主講題目為「Cognitive Versus Affective? How Can Artificial Empathy Follow The Developmental Pathway Of Natural Empathy」。其演講題目吸引許多觀眾的興趣。該講習以工程領 域的角度出發，結合認知科學應用在機器人產業上。初期發展與類人機器人的機構與控制為起 源。其中較為著名的臉部表情的呈現與控制與模仿人類的聲道語發聲。而新世代機器人模仿嬰兒 的學習發展來重現人類學習的機制。該機制對於傳統智慧型控制領域更能讓機器人在動態的環境 中學習，並且能經由外在的行為訓練來穩定機器人內在的協調控制。以直立機器人的協調控制為 例，經由外在的扶植，其控制參數的空間會隨著動態學習的調變而移動。而該發展更進而拓展至 嬰兒經由視覺模仿行為動作。嬰兒的肌肉發展協調控制的學習，更是讓機器人自我控制的機制突 破傳統制式化參數來掌握動作，機器人對於自己動作經由學習產生認知。其回溯神經的控制系統 的分析，了解人類運動的神經控制與發展歷程，對於醫學與運動發展也預期有所幫助。而機器人 在下一世代的發展會傾向於人工認知發展。其機器人對於社交能力的發展是下一世代發展的重
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點。而對於機器人的認知發展仍然有許多突破的問題，如機器人如何產生內在的動機以及機器人 的意識將會是重要的議題。然而該講習著重於機器人表現上的學習，對於模擬本身的心理實質意 義及心理歷程沒有更深的探討。使得機器人本身只著重在結果表現，也因此使得機器人與人類的 心理實質意義相互背離。結合心理實質意義與模擬本身會使得認知科學的模擬更加的真實。
4.未來人機介面的趨勢
連貫7/25的主要講席，隔日7/26的次世代人機介面與未來趨勢的專題研討會。該研討會揭露了機 器人在未來應用發展的主軸。社交型與服務型機器人是未來機器人發展的重要方向，為了讓機器 人滿足社交需求，機器人需要有認知層面上的互動。專題研討會中提及：在人機互動中，人類與 機構溝通形式，會影響到使用者的主觀感受。而具有人性與互動的人機介面會使人使用上更加的 親近。而依照目前發展現況，機器人著重在學習機制的突破。機器人對於同理心的呈現與外在認 知上，會需要更進一步的突破。目前發展的互動性機器人在幼教與娛樂上。耶魯大學社交機器人 實驗室有展示一系列的社交型機器人。有幼教型的機器人輔助嬰兒學習，臉部追跡趣味小鴨機器 人，以及具備娛樂性的猜拳機器人。猜拳機器人擺脫呆板的猜拳遊戲，以幽默詐術來取悅使用者。
心得及建議事項：
此行赴魁北克參加學術會議，除了發表自己所研究之論文，也從討論中找到新的研究的方向。聯 想記憶與情境的關聯是大腦中經由學習與外在刺激所產生的情境概念。在此次的研討會中，也學 習到許多計算認知科學理論模型與心理實驗。從中也找到部分的理論與論證呼應我這次發表的研 究。如關聯誘發概念的下意識連結與關連詞彙誘發時間的短暫，都呼應著語意相近的詞彙在某種 關聯下是傾向被激發的。希望能由此做為出發，綜合其研究成果，深入探討其聯想記憶的形成的 機制。對於歸國後，對於自己研究的深入研究與基礎理論的證實都有所幫助。此行除了發表數理 模型上所發現聯想記憶的特性所發現的機制，同時也為這非常具有潛力的研究找到新的方向與可 能的重大發現。希望從這次研討會中對於所發表論文之激發，能有助於對於研究品質的提升，同 時也能了解大家對於此研究所感興趣的方向。
當今認知科學的發展漸漸擺脫理論上的層次，而近而進入到產業與生活的應用層面。但是隨著應 用層面的價值提升，其研究導向偏向於模組建構與認知統計模型。但是著重於模型的建立以達到 擬真的效果，容易忽略其模型本身心理層次的意義。此次的研討會中，對於架構映射來重構高階 認知的了解，以及對於認知科學在未來生活的運用層面上。而在機器的發展中，由於人類認知功 能的複雜，使得計算認知科學在重現人的認知能力有所限制。在研討會中，有計算科學家批判使 用計算模擬來逼近人類的思維只是一個抽象模型架構的運算。這研究方向並未著重於心理實質意 義。此外大腦神經網路過於複雜，要以腦神經網路重現意是超出計算機所能承受的負荷。其只著 重在行為表徵逼近的模型，在動態的認知層面的發展上可發現計算認知科學的限制。而認知計算 科學與計算機的意識本身是充滿哲理的問題。海伯學習理論讓腦神經、心理學、以及計算科學三 者領域有所結合，但大腦是一個系統與狀態與架構的複雜綜合體。要解析這複雜的綜合體如何產 生意識與其複雜認高階知層次的建立在未來仍然是廣為討論的議題。
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附錄(學生請附上其參加會議或活動之出席照片，相片解析度以低解析度處理為原則。) 7/24
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