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P3: KOGNITION

Mensch – Technik – Interaktion

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Kognition und kognitionswissenschaftliche Methoden bestimmen sowohl als wissenschaftlicher Untersuchungsgegenstand als auch in ihrer Anwendung in ökonomisch wichtigen High-Tech Bereichen die öffentliche Diskussion der Gegenwart. Es stellen sich nicht nur grundsätzliche Fragen unseres eigenen, menschlichen Selbstverständnisses, sondern es sind mit kognitiven Technologien auch erhebliche ökonomische Potentiale und Chancen verbunden, die durch den gerade stattfindenden Paradigmenwechsel von konventioneller IT zu kognitiven Technologien, Cognitive Computing und kognitiven Dienstleistungen erst erahnt werden können.

Das Institut für Kognitionswissenschaft ist im Verbund mit Teilen des Instituts für Informatik, des Instituts für Psychologie, der Wirtschaftsinformatik, der Biologie, des Instituts für Anglistik und Amerikanistik sowie des virtUOS optimal aufgestellt, um in diesem Themenbereich sowohl in der Grundlagenforschung als auch in den zahlreichen wirtschaftlich bedeutenden Anwendungen nachhaltig national und international sichtbar zu sein. Zentrale Forschungsfragen werden in der Profillinie von drei interdisziplinären Clustern bearbeitet, die die Teilaspekte „Sprache“, „Psychologie“, und „Informatik“ in ihren jeweiligen Fokus stellen. In jedem Cluster werden gemeinsame Anträge zu Gruppenfördermitteln erarbeitet.

Sprache

Das Kernthema des Clusters „Sprache“ ist die Schnittstelle Sprache-Kognition aus der Perspektive einer empirisch informierten und kognitive orientierten Sprachwissenschaft. Eine Grundlagenfrage ist, wie sprachliche Fähigkeiten im Verhältnis zu anderen kognitiven Fähigkeiten stehen. Mit großem methodischem Pluralismus werden Untersuchungen zu konkreten linguistischen und kognitiven Phänomenen durchgeführt. Zentraler Leitfaden für das Cluster ist, welchen Nutzen Sprache für kognitive Funktionen wie Gedächtnis, Lernen, kognitive Kontrolle und Flexibilität sowie Abstraktion und analoges Schließen hat.

Psychologie

Aus der großen, übergreifenden Frage „Wie funktioniert das Gehirn?“ hat der Cluster „Psychologie“ sich auf die Fragestellung fokussiert, psychologische und biologische Aspekte explizitem und implizitem Gedächtnis unter umwelt- und gewohnheitsbedingten Zwängen zu erforschen. Unter diesem Leitthema werden unterschiedliche Spezies, Mäuse und Menschen, untersucht. Dank der Methodenexpertise der Beteiligten Forscherinnen und Forscher wird dies mit besonderer methodischer Bandbreite von molekularbiolgischen und hormonverändernden bis hin zu elektrophysiologischen- und Verhaltensexperimenten geschehen. So können Forschungserkenntnisse von der subzellulären Ebene bis hin zum Verhalten reichen. Mit einer translationalen Perspektive fokussiert sich der Cluster auf Grundlagenfragen, die besondere Relevanz für ausgewählte Störungen: Angststörungen und Depressionen, kognitiv-neurologische (z.B. Alzheimer-Demenz) Störungen und endokrinologische Störungen (z.B. Diabetes, Übergewicht).

Informatik

Der Cluster „Informatik“ bearbeitet kognitiv inspirierte Methoden der Künstlichen Intelligenz und Digitalisierung sowohl theoretisch als auch in der Anwendung. Im breiten Methodenspektrum der Informatik liegt ein besonderer Fokus auf maschinellem Lernen als zentralen Aspekt des „Cognitive Computing“. Hierbei stehen drei Perspektiven auf das Problem, wie Maschinen die Lösung komplexer Probleme lernen können, im Fokus. Erstens Bottom-Up Lernen, das unüberwachte Lernen aus einzelnen Beispieldaten; zweitens Top-Down Lernen als überwachtes Lernen, bei dem Regeln und Einschränkungen in den Lernprozess integriert werden; und drittens horizontales Lernen als Transferprozess um bereits Gelerntes in einer neuen Problemstellung wiederzuverwenden. Wie können alle drei Perspektiven erfolgreich kombiniert werden, um mit Algorithmen Fähigkeiten zu lernen die näher an den kognitiven Fähigkeiten des Menschen sind? Die dazu benötigte methodische Vielfalt sowie die kognitive Perspektive aus der Betrachtung des Menschen sind die Kernkompetenz des Clusters.

Die wissenschaftliche Exzellenz und Vernetzung der Profillinie „Kognition“ in Wissenschaft, Gesellschaft und Industrie wird durch eindrucksvolle Zahlen dokumentiert. Seit der Gründung der Profillinie 2016 haben die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler u.a. durch die zwei DFG-Graduiertenkollegs „Situated Cognition“ und „Computational Cognition“ sowie das BMBF finanzierte Verbundprojekt „SIDDATA“ Drittmittelverbünde mit einem Volumen von über 6,5 Mio. Euro eingeworben. Das Graduiertenkolleg „Computational Cognition“ war 2019 ebenfalls prominent auf der MS-Wissenschaft, einer schwimmenden Wissenschaftsausstellung der DFG, vertreten. Außerdem konnte durch gemeinsame Anstrengungen des Instituts für Kognitionswissenschaft, des Fachbereich 8, der Hochschulleitung und des MWK Prof. Dr. Simone Pika als Hochschullehrerin für die Universität Osnabrück gewonnen werden. Sie stößt mit einem ERC Consolidator Grant zur Profillinie hinzu und bereichert die Gruppe durch ihre Forschung zur evolutionären Entwicklung von Kommunikation. Hinzu kommen viele verschiedene Einzel- und Gruppenfördermittel, an denen die Mitglieder der Profillinie maßgeblich beteiligt sind. Insbesondere knüpfen hier einige Projekte die Verbindung zur Wirtschaft mit Projekten zur Künstlichen Intelligenz und deren Anwendung in z.B. der Agrarrobotik oder in E-Learning Umgebungen.