The Problem of Implementation and its Relation to the Philosophy of Cognitive Science

According to certain arguments, computation is observer-relative either in the sense that many physical systems implement many computations (Hilary Putnam), or in the sense that almost all physical systems implement all computations (John Searle). If sound, these arguments have a potentially devastating consequence for the computational theory of mind: if arbitrary physical systems can be seen to implement arbitrary computations, the notion of computation seems to lose all explanatory power as far as brains and minds are concerned. David Chalmers and B. Jack Copeland have attempted to counter these relativist arguments by placing certain constraints on the definition of implementation. In this thesis, I examine their proposals and find both wanting in some respects. During the course of this examination, I give a formal definition of the class of combinatorial-state automata , upon which Chalmers s account of implementation is based. I show that this definition implies two theorems (one an observation due to Curtis Brown) concerning the computational power of combinatorial-state automata, theorems which speak against founding the theory of implementation upon this formalism. Toward the end of the thesis, I sketch a definition of the implementation of Turing machines in dynamical systems, and offer this as an alternative to Chalmers s and Copeland s accounts of implementation. I demonstrate that the definition does not imply Searle s claim for the universal implementation of computations. However, the definition may support claims that are weaker than Searle s, yet still troubling to the computationalist. There remains a kernel of relativity in implementation at any rate, since the interpretation of physical systems seems itself to be an observer-relative matter, to some degree at least. This observation helps clarify the role the notion of computation can play in cognitive science. Specifically, I will argue that the notion should be conceived as an instrumental rather than as a fundamental or foundational one.

Eräiden argumenttien mukaan laskenta eli komputaatio on havaitsijarelatiivista siinä mielessä, että monien fysikaalisten systeemien voidaan nähdä implementoivan useita komputaatioita (Hilary Putnam), tai että miltei kaikkien fysikaalisten systeemien voidaan nähdä implementoivan kaikki komputaatiot (John Searle). Sikäli kuin nämä argumentit ovat pitäviä, niillä voi olla kohtalokkaita seurauksia komputationaaliselle mielen teorialle. Jos mielivaltaiset fysikaaliset systeemit implementoivat mielivaltaisia komputaatioita, komputaation käsite näyttää kadottavan kaiken selittävän voimansa mielen ja aivojen toiminnan selittämisen yhteydessä. David Chalmers ja B. Jack Copeland ovat yrittäneet vastata edellä mainittuihin relativistisiin argumentteihin asettamalla eräitä rajoitteita implementaatiorelaation määritelmälle. Tässä tutkielmassa tarkastelen heidän ehdotuksiaan ja esitän, että molempiin liittyy joitakin ongelmia. Tarkastelun myötä annan täsmällisen määritelmän kombinatoristen tilojen automaattien luokalle, jolle Chalmersin implementaation teoria perustuu. Osoitan, että määritelmästä seuraa kaksi tulosta (joista toinen on Curtis Brownin aiemmin esittämä huomautus) liittyen kombinatoristen tilojen automaattien laskennalliseen voimaan. Argumentoin, että näiden tulosten vuoksi implementaation teoriaa ei tulisi perustaa kombinatoristen tilojen automaattien formalismille. Tutkielman loppua kohden esitän vaihtoehtoisen implementaation analyysin, joka perustuu määritelmälle Turingin koneiden implementoitumisesta dynaamisissa systeemeissä. Näytän, että ehdottamani määritelmä ei implikoi Searlen universaalin implementaation väitettä. Tästä huolimatta on mahdollista, että määritelmästä seuraa tuloksia, jotka ovat Searlen väitettä heikompia mutta silti ongelmallisia komputationalismin kannalta. Implementaation teorian ytimessä näyttää joka tapauksessa säilyvän tietty relatiivisuus, sillä fysikaalisten systeemien tulkinta näyttäisi itsessään olevan jossakin määrin havaitsijarelatiivista. Tämä huomio auttaa selvittämään sitä roolia, joka komputaation käsitteellä on kognitiotieteessä. Erityisesti esitän, että käsite tulisi ymmärtää instrumentaalisena, ei fundamentaalisena tai perustan antavana käsitteenä.