グローバルワークスペース理論

グローバルワークスペース理論（GWT）は、認知科学者のバーナード・バーズとスタン・フランクリンが1980年代後半に提唱した意識についての思考の枠組みです。 ^[1]これは、意識的および無意識的なプロセスの大規模なペアセットを定性的に説明するために開発されました。GWTは、広範囲にわたる並列神経プロセス間の情報の競争と統合された流れから生じる意識と高次認知のモデル化に影響を与えてきました。

GWT は心を劇場に例え、意識的な思考はメインステージで照らされた素材のようなものです。脳には、並行して動作する多くの特殊なプロセスまたはモジュールが含まれており、その多くは無意識です。注意はスポットライトとして機能し、この無意識の活動の一部をグローバルワークスペース上の意識的な認識にもたらします。グローバルワークスペースは、情報をモジュール間で配信できるようにするブロードキャストと統合の機能的なハブです。そのため、これは意識の機能主義理論として分類できます。 ^[2]

感覚入力、記憶、または内部表現が注目されると、それらはグローバルワークスペースに入り、さまざまな認知プロセスにアクセスできるようになります。要素が注目を得るために競争すると、成功した要素がグローバルワークスペースに入り、その情報が認知システム全体に分散され、調整されるようになります。

GWT はワーキング メモリの概念に似ており、ワーキング メモリ内の「瞬間的にアクティブで、主観的に体験された」イベントに対応すると提案されています。この情報共有を通じて、注意、ワーキング メモリ、計画、問題解決のトップダウン制御を促進します。

「意識の劇場」では、「選択的注意のスポットライト」が舞台上の明るい点を照らし、意識の内容を明らかにします。舞台裏の暗闇には、監督（実行プロセス）、舞台係、脚本家、舞台デザイナーなどがいます。彼らは明るい点の目に見える活動を形作りますが、彼ら自身は目に見えません。

GWT の側面は議論の余地があるものの、脳の解釈や計算シミュレーションなど、現在の研究の焦点となっています。GWT は、認知の中心というよりは、中心的な情報交換の役割を果たしており、異なる専門の脳ネットワークが相互作用し、統合された適応的な反応をサポートできるようにします。

バーナード・バーズは、独立したプログラムが情報を共有する初期の人工知能システムアーキテクチャの黒板システムの認知的類似物としてこの理論の着想を得た。^[3]

グローバルワークスペース理論は意識に関する主要な理論の一つである。^{[4] [5] [6] [7]}

GWT には、数秒間のつかの間の記憶が含まれます (これは、古典的な作業記憶の 10～30 秒よりもはるかに短い)。GWT の内容は、私たちが意識しているものに対応すると提案されており^[要出典] 、受信プロセスと呼ばれる多数の無意識の認知脳プロセスにブロードキャストされます。他の無意識プロセスは、それらの間の限られた通信を伴って並行して動作し、グローバルワークスペースへの入力プロセスとして機能することができる連合を形成できます。グローバルにブロードキャストされたメッセージは、脳全体の受信プロセスのアクションを引き起こすことができるため^{[要出典]、}グローバルワークスペースを使用して、自発的なアクションを実行するための実行制御を行使できます。個々のプロセスだけでなく関連プロセスも、グローバルワークスペースへのアクセスを競い合い、^[8]より多くのコホートを募集して目標を達成する可能性を高めるために、他のすべてのプロセスにメッセージを広めようとします。入ってくる刺激は、注意と意識的なアクセスを競うことができるように、一時的に保存する必要があります。クイダーとデハーンは、刺激を「数百ミリ秒」保持する感覚記憶バッファの存在を予測しました。^[8]最近の研究では、そのようなバッファストアの予備的な証拠が示されており、300ミリ秒後には意味のある情報の抽出が著しく損なわれ、700ミリ秒後にはほとんどのデータが完全に失われ、徐々に、しかし急速に減衰することが示されています。^[9]

Baars (1997) は、グローバルワークスペースは「意識的な経験と同一ではないものの、密接に関連している」と示唆しています。意識的な出来事には、Michael S. Gazzanigaを含む多くの著者によって示唆されているように、「自己」システムとの相互作用や脳内の実行インタープリターなどのより必要な条件が関係している可能性があります。

それにもかかわらず、GWT は、新しい状況に対処する役割、限られた能力、連続的な性質、広範囲の無意識の脳プロセスをトリガーする能力など、意識の多くの特性をうまくモデル化できます。さらに、GWT は計算モデル化に適しています。Stan FranklinのIDAモデルは、GWT の計算実装の 1 つです。Dehaene ら (2003)、Shanahan (2006)、Bao (2020) も参照してください。

GWT は、視覚系の背側 皮質ストリームなど、意識化されることなく意識内容を形成する「舞台裏」の文脈システムも特定します。このアーキテクチャ アプローチは、特定の神経仮説につながります。異なるモダリティの感覚イベントは、その内容が互換性がない場合、意識をめぐって互いに競合する可能性があります。たとえば、映画のオーディオ トラックとビデオ トラックは、2 つのトラックが約 100 ミリ秒以上同期していない場合は、融合するのではなく競合します。100 ミリ秒の時間領域は、アルファ シータ ガンマ領域の脳リズムや 200～300 ミリ秒領域のイベント関連電位など、意識の既知の脳生理学と密接に対応しています。^[10]

しかし、この研究の多くは無意識のプライミングに関する研究に基づいており、最近の研究では無意識のプライミングに使用されている方法の多くに欠陥があることが示されています。^[11]

スタニスラス・ドゥハーンは、感覚情報が皮質全体にブロードキャストされるために選択される様子を示す「ニューロン雪崩」でグローバルワークスペースを拡張しました。^[12]多くの脳領域、前頭前皮質、前側頭葉、下頭頂葉、および楔前部はすべて、さまざまな遠隔脳領域との間で多数の投影を送受信し、そこにあるニューロンが空間と時間を超えて情報を統合できるようにします。したがって、複数の感覚モジュールは、たとえば「赤いスポーツカーが猛スピードで通り過ぎる」という単一の一貫した解釈に収束できます。このグローバル解釈はグローバルワークスペースにブロードキャストされ、差別化され統合された単一の意識状態が出現する条件を作り出します。

一方、プラクトポイエシス理論は、脳内のグローバルワークスペースは主に神経細胞の高速適応メカニズムによって実現されると示唆している。^[13]この理論によれば、接続性はあまり重要ではない。むしろ重要なのは、ニューロンが機能する感覚コンテキストに迅速に適応できるという事実である。特に、グローバルワークスペースを実現するために、この理論は、これらの高速適応メカニズムが、いつどのように適応するかを学習する能力を持っていると想定している。

JW ダルトンは、グローバルワークスペース理論がせいぜい意識の認知機能の説明しか提供しておらず、意識とは何か、そしてどのような精神的プロセスが意識的になり得るかという、意識の本質に関するより深い問題、つまり意識の難問にさえ対処できていないとして、グローバルワークスペース理論を批判している。^[14]しかし、AC エリツァーは、「この仮説は『難問』、つまり意識の本質そのものに対処していないが、それを試みる理論を制約し、意識と認知の関係について重要な洞察を提供している」と主張している。これは、意識理論が自然な脳の知覚限界によって制約されているのと同じである。^[15]

リチャード・ロビンソンによる新しい研究は、このモデルに関係する脳機能を確立する上で有望であり、私たちが記号やシンボルを理解し、それを記号学的レジスターに参照する方法を明らかにするのに役立つ可能性があります。^[16]

• 人工意識
• 認知マップ
• 認知モデル
• 概念空間
• 画像スキーマ
• LIDA（認知アーキテクチャ）
• 意識の複数の草案モデル
• 意識の神経相関
• スパース分散メモリ

• バーズ、バーナード J. (1988)、意識の認知理論(ケンブリッジ、マサチューセッツ州: ケンブリッジ大学出版局)
• バーズ、バーナード J. (1997) 『意識の劇場で』（ニューヨーク、NY：オックスフォード大学出版局）
• バーズ、バーナードJ.（2002）「意識的アクセス仮説：起源と最近の証拠」認知科学の動向、6（1）、47-52。
• バーズ、バーナード J. (2017)。「意識のグローバルワークスペース理論：予測と結果」。シュナイダー、スーザン、ヴェルマンス、マックス（編）『意識のブラックウェルコンパニオン（第2版）』。ワイリーブラックウェル。pp. 227–242。doi : 10.1002/ 9781119132363.ch16。ISBN 978-0-470-67406-2。
• ブラックモア、スーザン（2002）。意識の流れは存在しない。意識研究ジャーナル9. 5-6
• ブラックモア、スーザン (2004)。グローバルワークスペース理論が意識を説明できない理由(2004) プレゼンテーション。
• ブラックモア、スーザン（2005）。意識についての会話（オックスフォード：オックスフォード大学出版局）
• Damasio, AR (1989).時間ロックされた多領域レトロアクティベーション：想起と認識の神経基質に関するシステムレベルの提案. 認知33. 1–2:25–62.
• Dehaene, S., Sergent, C. and Changeux, J.-P. (2003).意識的知覚中の主観的報告と客観的生理学的データをリンクする神経ネットワークモデル。Proc. National Academy of Science (USA) 100. 14: 8520–8525。
• Metzinger, T. (編) (2000)。意識の神経相関：経験的および概念的問題。MITプレス。
• Shanahan, MP (2006)。内部シミュレーションとグローバルワークスペースを組み合わせた認知アーキテクチャ。意識と認知 15: 433–449。
• Bao, C., Fountas, Z., Olugbade, T. および Bianchi-Berthouze, N. (2020). グローバルワークスペース理論に基づくマルチモーダルデータフュージョン。arXiv プレプリント arXiv:2001.09485。

• Baars 氏とその同僚によるグローバルワークスペース理論の継続的な更新とダウンロード可能な公開記事
• あらすじ：バースとキャサリン・マクガヴァン
• バーナード・バーズの「意識の認知理論」のレビュー
• ロビンソン R (2009) 意識の「グローバルワークスペース」の探究