Mark Twain vatte een van de meest
fundamentele problemen van de cognitieve wetenschap samen
in deze quote.
Hij zei: "Er is iets fascinerends aan de wetenschap.
Zo'n enorme opbrengst uit speculatie
met zo'n geringe investering in feiten."
(Gelach)
Twain maakte een grapje, maar hij heeft wel gelijk.
Er is iets fascinerends aan wetenschap.
Uit een paar botten kunnen we het bestaan van dinosaurussen afleiden,
uit spectraallijnen het ontstaan van interstellaire gas- en stofwolken,
uit fruitvliegjes
de kenmerken van erfelijkheid
en uit gereconstrueerde beelden van bloed dat door het brein stroomt,
of, in mijn geval, uit het gedrag van heel jonge kinderen
proberen we iets af te leiden over de fundamentele werking
van de menselijke cognitie.
In mijn lab, bij TU Massachusetts' afdeling cognitieve neurowetenschappen,
heb ik de afgelopen tien jaar gewerkt met het vraagstuk
hoe kinderen zo snel en zo veel kunnen leren van zo weinig.
Want wat zo fascinerend is aan de wetenschap,
is ook fascinerend aan kinderen.
Namelijk, om het iets milder te zeggen dan Mark Twain,
hun vermogen om snel en nauwkeurig rijke en abstracte conclusies te trekken
uit schaarse en vage data.
Ik zal jullie twee voorbeelden geven.
Het eerste heeft te maken met generalisatie,
en het tweede met causale verbanden.
Ook al zal ik het vooral over mijn eigen werk hebben,
dit werk is geïnspireerd door, en te danken aan, een vakgebied.
Ik ben alle mentors, collega's en mensen met wie ik heb samengewerkt dankbaar.
Laten we beginnen met het probleem van generalisatie.
Een kleine hoeveelheid data generaliseren is dagelijkse kost in de wetenschap.
We peilen een kleine fractie van de kiesgerechtigden
en voorspellen de uitkomst van landelijke verkiezingen.
We kijken hoe een handvol patiënten reageert op een klinische behandeling
en we brengen een medicijn op de markt.
Maar dit werkt alleen als de proefpersonen willekeurig worden gekozen.
Als ze op een of andere manier zijn geselecteerd --
stel dat we alleen mensen in steden peilen,
of dat er in onze klinische testen van medicijnen voor hartziektes
alleen mannen meedoen,
dan kunnen de resultaten niet veralgemeend worden.
Dus wetenschappers willen weten of het om een willekeurige steekproef gaat,
maar wat heeft dat te maken met baby's?
Baby's moeten constant kleine hoeveelheden data generaliseren.
Ze zien een paar badeendjes en leren dat die drijven,
of een paar ballen en leren dat die stuiteren.
Zo krijgen ze verwachtingen over eenden en ballen
die ze zullen overdragen op badeenden en ballen
voor de rest van hun leven.
En dit soort generalisaties die baby's moeten maken over eenden en ballen
moeten ze over bijna alles maken:
schoenen en schepen en zegellak en kool en koningen.
Kan het baby's iets schelen of het luttele bewijs dat ze zien
representatief is voor een grotere populatie?
Laten we eens kijken.
Ik laat jullie twee filmpjes zien
van twee verschillende condities van een experiment.
Omdat jullie maar twee filmpjes zien,
zien jullie ook maar twee baby's.
Twee verschillende baby's vertonen uiteraard ontelbare verschillen.
Maar dit zijn natuurlijk voorbeelden uit twee groepen baby's,
en de verschillen die je ziet
zijn representatief voor de verschillen per groep voor beide condities.
In elk filmpje zie je een baby die waarschijnlijk
precies doet wat je van een baby verwacht.
We kunnen baby's nou een keer niet nog wonderlijker maken dan ze al zijn.
Maar het meest wonderlijke volgens mij,
en daar moet je hier op letten,
is het verschil tussen de twee condities,
want het enige verschil tussen de beide filmpjes
is het statistische bewijs dat de baby's in acht nemen.
We laten de baby's een doos met blauwe en gele ballen zien,
en mijn toenmalige student, nu collega in Stanford, Hyowon Gweon,
pakt drie blauwe ballen achter elkaar uit die doos,
en telkens als ze een bal pakt, knijpt ze erin
en piept de bal.
En voor een baby is dat zoiets als een TED-talk.
Beter wordt het niet.
(Gelach)
Waar het om gaat, is dat het eenvoudig is om drie blauwe ballen achter elkaar
te pakken uit een doos met vooral blauwe ballen.
Dat kun je met ogen dicht doen.
Het zou goed een willekeurige steekproef kunnen zijn.
En als je willekeurig dingen uit een doos haalt en ze piepen,
dan piept misschien wel alles wat in de doos zit.
Dus misschien zouden baby's verwachten dat de gele ballen ook piepen.
Aan de gele ballen zitten echter grappige stokjes,
dus zouden baby's er ook andere dingen mee kunnen doen.
Ze kunnen ermee rammelen of slaan.
Laten we kijken wat de baby doet.
(Video) Hyowon Gweon: Kijk eens? (Bal piept)
Zag je dat? (Bal piept)
Wat mooi!
Kijk eens naar deze?
(Bal piept)
Wow.
Laura Schulz: Ik zei het toch. (Gelach)
(Video) HG: Kijk eens naar deze? (Bal piept)
Kijk, Clara, deze is voor jou. Speel er maar mee.
(Gelach)
LS: Ik hoef niets meer te zeggen, toch?
Oké, het is leuk dat baby's eigenschappen generaliseren
van blauwe naar gele ballen,
en het is indrukwekkend dat baby's kunnen leren door te imiteren,
maar die dingen wisten we al heel lang.
De echt interessante vraag is
wat er gebeurt als we baby's meermaals exact hetzelfde laten zien.
En we weten dat het exact hetzelfde is, want we hebben een geheim vakje
waar we de ballen uit halen.
Het enige dat we veranderen, is de zichtbare populatie
waar het bewijs vandaan komt.
Deze keer laten we de baby's drie blauwe ballen zien
uit een doos met vooral gele ballen,
en wat denk je?
Je kunt niet willekeurig drie blauwe ballen achter elkaar
uit een doos met vooral gele ballen pakken.
Het is niet aannemelijk dat je ze dan willekeurig gekozen hebt.
Dat resultaat suggereert dat Hyowon misschien expres de blauwe ballen pakte.
Misschien is er iets speciaals aan de blauwe ballen.
Misschien piepen alleen de blauwe ballen.
Laten we kijken wat de baby doet.
(Video) HG: Kijk eens? (Bal piept)
Kijk eens naar deze? (Bal piept)
Oh, dat was leuk. Kijk? (Bal piept)
Hier, deze is voor jou om mee te spelen. Toe maar, speel er maar mee.
(Gerommel) (Gelach)
LS: Jullie hebben net twee baby's van 15 maanden gezien
die totaal verschillend reageerden,
enkel gebaseerd op de waarschijnlijkheid van de proef die ze zagen.
Hier zijn de resultaten van het experiment:
Op de verticale as zie je het percentage baby's
dat in de bal kneep, per conditie.
En je ziet: baby's generaliseren het bewijs eerder
als het representatief lijkt te zijn voor de populatie
dan wanneer het bewijs duidelijk gekozen is.
En dit leidt tot een leuke voorspelling:
stel dat je maar één blauwe bal pakt uit de doos met vooral gele.
Drie blauwe ballen achter elkaar uit een gele doos pakken is onwaarschijnlijk,
maar je kunt wel toevallig één blauwe bal pakken.
Dat is geen onwaarschijnlijke steekproef.
En als je willekeurig iets uit een doos pakt
en dat piept, misschien dat alles in die doos dan wel piept.
Dus ook al zien de baby's veel minder bewijs voor het piepen,
en veel minder voorbeelden om na te doen
in deze conditie met één bal dan in de conditie die je net zag,
wij voorspelden dat meer baby's in de ballen zouden knijpen,
en dat is precies wat er gebeurde.
Dus baby's van 15 maanden vinden, net als wetenschappers,
het van belang of bewijs uit een willekeurige steekproef komt.
En dat passen ze toe als ze verwachtingen over de wereld scheppen:
wat piept en wat niet,
wat te ontdekken en wat te negeren.
Ik zal nu een ander voorbeeld laten zien,
over het probleem van causaal redeneren.
En het begint met het verwarrende bewijs
waar we allemaal over beschikken,
namelijk dat we deel uitmaken van de wereld.
Misschien lijkt jullie dat geen probleem, maar zoals meestal,
is het alleen een probleem als er iets mis gaat.
Neem bijvoorbeeld deze baby.
Hij heeft een probleem:
hij wil dat dit speeltje werkt en dat lukt niet.
Ik laat een paar seconden van het filmpje zien.
Er zijn twee mogelijkheden:
misschien doet hij iets fout,
of misschien is het speeltje kapot.
Dus in het volgende experiment
geven we de baby's een heel klein beetje statistisch bewijs
dat een van de hypotheses ondersteunt
en we kijken of baby's dat kunnen gebruiken in hun beslissingen
over wat ze moeten doen.
Dit is wat we deden:
Hyowon probeert het speeltje en het werkt.
Daarna probeer ik het twee keer en beide keren lukt het niet,
Hyowon probeert het nog een keer en het werkt.
En dit is ongeveer hoe het meestal gaat tussen mij en mijn studenten
met de meeste technologische dingen.
Maar waar het hier om gaat is dat het enigszins bewijst
dat het niet aan het speeltje ligt, maar aan de persoon.
Sommige mensen krijgen dit speeltje aan de praat,
en andere niet.
Wanneer de baby het speeltje krijgt, heeft hij een keuze.
Zijn moeder zit naast hem,
dus hij kan het meteen aan haar geven en de persoon veranderen.
Maar er ligt ook nog speeltje op het kleed,
dus hij kan het kleed naar zich toe trekken en het speeltje veranderen.
Kijk maar wat de baby doet.
(Video) HG: Twee, drie, go! (Muziek)
LS: Een, twee, drie, go!
Arthur, ik probeer het nog een keer. Een, twee drie, go!
HG: Arthur, ik probeer het nog eens, oké?
Een, twee, drie, go! (Muziek)
Kijk eens! Ken je deze speeltjes nog?
Zie je ze? Ik leg deze hier neer
en deze geef ik aan jou.
Speel er maar mee.
LS: Ja, Laura, maar natuurlijk houden baby's van hun moeder.
Baby's geven hun moeder het speeltje
als het niet werkt.
Dus het gaat er ook hier weer om wat er gebeurt
als we de statistische data een beetje veranderen.
Deze keer zien de baby's het speeltje wel en niet werken in dezelfde volgorde,
maar we veranderen de distributie van het bewijs.
Deze keer lukt het Hyowon één keer wel en één keer niet, en mij ook.
En dit suggereert dat het niet uitmaakt wie het probeert, het speeltje is kapot.
Het doet het niet altijd.
Ook nu heeft de baby weer een keuze.
Haar moeder zit naast haar, dus ze kan de persoon veranderen
en er is nog een speeltje op het kleed.
Kijk maar wat ze doet.
(Video) HG: Twee, drie, go! (Muziek)
Nog een keer. Een, twee, drie, go!
Hmm.
LS: Laat mij eens proberen, Clara.
Een, twee, drie, go!
Hmm, nog een keer.
Een, twee, drie, go! (Muziek)
HG: Ik leg deze hier neer,
en deze geef ik aan jou.
Speel er maar mee.
(Applaus)
LS: Dit zijn de resultaten:
op de verticale as zie je de distributie
van de keuzes voor de beide condities,
en je ziet dat de verdeling van de keuzes die kinderen maken
afhangt van het bewijs dat ze zien.
Dus in het tweede jaar van hun leven,
kunnen baby's wat statistische data gebruiken
om te kiezen tussen twee fundamenteel verschillende manieren
om je te gedragen:
hulp vragen en op verkenning gaan.
Ik heb jullie net twee experimenten laten zien
van de honderden in dit gebied die vergelijkbare dingen aantonen.
Het echt cruciale punt
is dat het vermogen van kinderen om rijke conclusies te trekken uit weinig data
de grondslag is van hoe mensen leren.
Kinderen hebben maar een paar voorbeelden nodig om een nieuw apparaat te begrijpen.
Ze leren over nieuwe causale verbanden van maar een paar voorbeelden.
Ze leren zelfs nieuwe woorden, in dit geval in Amerikaanse gebarentaal.
Ik wil afsluiten met twee punten.
Als je mijn vakgebied, de neurocognitieve wetenschappen, hebt gevolgd
in de afgelopen paar jaar,
dan zullen drie grote ideeën je zijn opgevallen.
Het eerste is dat dit het tijdperk is van de hersenen.
En inderdaad, er zijn indrukwekkende ontdekkingen gedaan in neurowetenschap:
het localiseren van functioneel specifieke gebieden van de cortex,
het doorzichtig maken van de hersenen van muizen,
neuronen activeren met licht.
Een tweede groot idee
is dat dit het tijdperk is van veel data en machinaal leren,
en machinaal leren lijkt te zorgen voor een revolutie in ons begrip
van alles, van sociale netwerken tot epidemiologie.
Naarmate vragen opgelost raken rond het begrip van de omgeving
en natuurlijke taalverwerking
kan het ons misschien iets leren overmenselijke cognitie.
En het laatste grote idee
is dat het misschien wel goed is dat we zoveel over de hersenen leren
en toegang hebben tot zoveel data,
want als we aan onszelf zijn overgelaten,
dan zijn mensen feilbaar: we nemen een kortere weg,
we vergissen ons, we maken fouten,
we zijn partijdig, en op ontelbaar veel manieren
begrijpen we de wereld verkeerd.
Ik denk dat dit allemaal belangrijke ideeën zijn,
die ons veel vertellen over de mensheid,
maar ik heb jullie vandaag een heel ander verhaal verteld.
Een verhaal over het verstand in plaats van over hersens,
en vooral over het soort berekeningen die
het menselijk verstand kan maken,
op basis van rijke, gestructureerde kennis
en het vermogen om van een kleine hoeveelheid data te leren,
van het bewijs van enkele voorbeelden.
In de kern is het een verhaal over hoe we van jongs af aan
tot aan de meest indrukwekkende prestaties
van onze cultuur,
de wereld wél begrijpen.
Het menselijk verstand leert natuurlijk niet alleen van kleine hoeveelheden data.
Ons verstand kan nieuwe ideeën bedenken.
Ons verstand onderzoekt en ontdekt,
en het creëert kunst, literatuur, poëzie en theater.
En met het menselijk verstand kunnen we voor andere mensen zorgen:
de ouderen, jongeren, zieken.
We kunnen ze zelfs genezen.
In de komende jaren zullen we technologische innovaties zien,
die mijn eigen verbeelding te boven gaan,
maar het is zeer onwaarschijnlijk
dat we in onze tijd iets zullen zien wat ook maar enigszins lijkt
op het calculerende vermogen van een kind.
Door te investeren in deze doortastende lerenden en hun ontwikkeling,
in baby's en kinderen
en moeders en vaders
en verzorgers en leraren
op dezelfde manier als we investeren in onze andere fantastische, mooie vormen
van techniek en design,
dromen we niet alleen van een betere toekomst,
maar maken we er plannen voor.
Dank je wel.
(Applaus)
Chris Anderson: Laura, dank je wel. Ik heb nog een vraag voor je.
Ten eerste, dit is onderzoek is krankzinnig.
Ik bedoel, wie doet er nou zo'n experiment? (Gelach)
Ik heb dit een paar keer gezien,
en ik geloof nog steeds niet dat het echt is,
maar anderen hebben soortgelijke experimenten gedaan; het klopt.
De baby's zijn echt zulke genieën.
LS: Ze zien er heel indrukwekkend uit in onze experimenten,
maar let maar eens op hoe ze er in het echt uitzien.
Eerst is het een baby.
Achttien maanden later praat het met je,
de eerste woordjes beperken zich niet tot dingen als bal of eend,
ze zeggen ook dingen als "op" wat verwijst naar verdwijning,
of "oh-oh", als iets per ongeluk gebeurt.
Hij moet zoveel kunnen.
Hij moet veel meer kunnen dan wat ik heb laten zien.
Ze zijn de hele wereld aan het ontdekken.
Een vierjarige kan over bijna alles met je praten.
(Applaus)
CA: En als ik het goed begrijp, is jouw andere punt
dat er de afgelopen jaren zo vaak is gezegd dat ons verstand
maar eigenzinnig en gebrekkig is,
de gedragseconomie en al die theorieën daarachter,
dat we niet rationeel zijn.
Jij legt juist de nadruk op hoe buitengewoon,
dat er echte genialiteit is die wordt ondergewaardeerd.
LS: Deze quote uit de psychologie
is van sociaal psycholoog Solomon Asch;
hij zei dat de fundamentele taak van de psychologie is om
de sluier van vanzelfsprekendheid weg te nemen.
We maken elke dag ontelbaar veel meer beslissingen waaruit blijkt
dat we de wereld begrijpen.
Je kent objecten en hun eigenschappen.
Je kent ze als ze verstopt zijn. Je kent ze in het donker.
Je kunt door ruimtes lopen.
Je kunt erachter komen wat andere mensen denken. Je kunt met ze praten.
Je kunt navigeren. Je kent cijfers.
Je kent causale verbanden. Je kan moreel redeneren.
Je doet het vanzelf, dus we zien het niet,
maar zo begrijpen we de wereld, en dat is een wonderbaarlijke
en moeilijk te begrijpen prestatie.
CA: Ik vermoed dat er mensen in het publiek zijn die
een beeld hebben van technologische ontwikkeling,
die het er niet mee eens zijn dat er nooit in ons leven
een computer zal doen wat een driejarig kind kan doen,
maar wat hier in ieder geval uit blijkt
is dat onze apparaten nog heel veel kunnen leren van onze peuters.
LS: Ja dat denk ik wel. Machinaal leren zit hier vast ook.
Je moet natuurlijk nooit tegen baby's of chimpansees
of techniek zijn, enkel uit principe,
maar het gaat niet alleen om een verschil in kwantiteit,
het is een verschil in aard.
We hebben ontzettend slimme computers,
en ze doen ongelooflijk geavanceerde dingen,
vaak met gigantisch veel data.
Mensen doen iets heel anders
en ik denk dat het de gestructureerde, hiërarchische aard van onze kennis is,
wat een echte uitdaging blijft.
CA: Laura Schulz, mooi om over na te denken. Dank je wel.
LS: Bedankt. (Applaus)