認知アーキテクチャ

認知アーキテクチャは、人間の心の構造に関する理論であると同時に、人工知能（AI）や計算認知科学の分野で使用される、そのような理論の計算上の実装でもある。^{[ 1 ]}これらの形式化されたモデルは、認知の包括的な理論をさらに洗練するために使用でき、有用な人工知能プログラムのフレームワークとして機能する。成功した認知アーキテクチャには、ACT-R（Adaptive Control of Thought – Rational）やSOARなどがある。認知理論のソフトウェア実装としての認知アーキテクチャの研究は、1990年にアレン・ニューウェルによって開始された。^{[ 2 ]}

認知アーキテクチャの理論とは、「自然システムであろうと人工システムであろうと、精神を構成する固定構造、そしてそれらがアーキテクチャ内に組み込まれた知識やスキルと連携して、多様な複雑な環境において知的な行動を生み出す仕組みについての仮説」である。^{[ 3 ]}

人工知能分野の創始者の一人であるハーバート・A・サイモンは、彼の教え子であるエド・ファイゲンバウムの1960年の論文EPAMが、人間の心の複数の基本的な側面（EPAMの場合は^{[ 4 ]}人間の記憶と学習）がどのように機能するかについてのいくつかのコミットメントを含んでいるため、「認知のためのアーキテクチャ」を提供する可能性があると述べた。

ジョン・R・アンダーソンは1970年代初頭に人間の記憶に関する研究を開始し、1973年にゴードン・H・バウアーと共同で執筆した論文で人間の連想記憶の理論を提示した。^{[ 5 ]}彼は長期記憶と思考過程に関する自身の研究のより多くの側面をこの研究に取り入れ、最終的にACTと名付けた認知アーキテクチャを設計した。彼と彼の学生たちは、アレン・ニューウェルが「認知アーキテクチャ」という用語を使用したことに影響を受けた。アンダーソンの研究室では、この用語を論文や設計の集合体に具体化されたACT理論を指すために使用した。（当時、ACTは完全には実装されていなかった。）

1983 年、ジョン R. アンダーソンはこの分野の先駆的な著作である『認知のアーキテクチャ』を出版しました。^{[ 6 ]}認知の理論と理論の実装は区別できます。認知の理論は心のさまざまな部分の構造を概説し、ルール、連想ネットワーク、その他の側面の使用を約束しました。認知アーキテクチャは、コンピュータ上で理論を実装します。認知アーキテクチャを実装するために使用されるソフトウェアも「認知アーキテクチャ」と呼ばれていました。したがって、認知アーキテクチャは、インテリジェント エージェントの設計図を指すこともあります。それは、特定の認知システムのように動作する (人工的な)計算プロセスを提案します。多くの場合、これらのプロセスは人間の認知に基づいていますが、他のインテリジェントシステムも適している場合があります。認知アーキテクチャは、一般的なエージェント アーキテクチャのサブセットを形成します。「アーキテクチャ」という用語は、モデル化されたシステムの行動だけでなく構造的特性もモデル化しようとするアプローチを意味します。

認知アーキテクチャは、記号的、コネクショニスト的、またはハイブリッドである。^{[ 7 ]}一部の認知アーキテクチャまたはモデルは、情報処理言語（例えば、統一認知理論に基づくSoar、または同様にACT-R ）のように、一連の一般的なルールに基づいている。これらのアーキテクチャの多くは、認知は計算的であるという原則に基づいている（計算主義を参照）。対照的に、サブシンボリック処理は、そのような事前仮定を指定せず、処理ユニット（例えば、ノード）の創発的特性のみに依存する。CLARION のようなハイブリッドアーキテクチャは、両方のタイプの処理を組み合わせている。さらに区別するのは、アーキテクチャがプロセッサの神経相関をコアとする集中型か、分散型（分散）かである。分散化は、1980 年代半ばに並列分散処理とコネクショニズムという名前で普及し、ニューラルネットワークがその代表例である。さらに、設計上の課題として、全体論的構造と原子論的構造、あるいは（より具体的には）モジュール構造のどちらを採用するかという決定も挙げられます。

従来のAIでは、知能はトップダウン方式でプログラムされます。このようなシステムは学習するように設計されていても、最終的にはプログラマーが自身の知能をシステムに組み込む必要があります。一方、生物学的着想に基づくコンピューティングは、よりボトムアップ型の分散型アプローチを採用しています。生物学的着想に基づく技術では、多くの場合、一連の単純な汎用ルールまたは一連の単純なノードを指定する方法を用い、それらの相互作用から全体的な動作が生まれます。最終的に著しく複雑なものになるまで複雑さを積み重ねていくことが期待されます（複雑系を参照）。しかし、脳のメカニズムの観察ではなく、人間や他の動物の行動の観察に基づいてトップダウンで設計されたシステムも、異なる方法ではありますが、生物学的着想に基づいていると言えるでしょう。

よく知られている認知アーキテクチャをアルファベット順にいくつか挙げます。

• ウィキメディア・コモンズにある認知アーキテクチャ関連のメディア
• Wikiquoteに掲載されている認知アーキテクチャに関する引用文