Μαθηματικά και εγκέφαλος

 

Η δημιουργία ενός μηχανισμού αποθήκευσης νέων πληροφοριών στον ανθρώπινο εγκέφαλο κατά τη διάρκεια της ζωής του αποτέλεσε ένα μεγάλο άλμα στην εξέλιξη. Ο άνθρωπος μαθαίνει και οι γνώσεις του αποθηκεύονται στη μνήμη. Μάθηση είναι η απόκτηση γνώσεων και μνήμη είναι η αποθήκευση αυτής της γνώσης. Υπάρχουν δύο είδη μνημονικής αποτύπωσης, η βραχυπρόθεσμη και η μακροπρόθεσμη μνήμη.

Κατά την πρώτη μνήμη ο άνθρωπος θυμάται για ορισμένα λεπτά ή ώρες την εμπειρία, ενώ κατά τη δεύτερη η εγγραφή διαρκεί πολύ περισσότερο και δεν εξαρτάται από την ικανότητα των νευρικών κυττάρων να μεταδώσουν ερεθίσματα. Αλλά με ποιους τρόπους μπορούμε να βελτιώσουμε τη μνήμη; Αρκετά πειράματα έχουν γίνει στην περιοχή της γνωστικής ψυχολογίας και από τα αποτελέσματα έχει προκύψει ένα απλό μαθηματικό μοντέλο, όπου μελετώντας το καταλήγουμε σε σημαντικά συμπεράσματα για τη μάθηση. Ας υποθέσουμε ότι το συνολικό ποσό της γνώσης που έχει να μάθει ένα άτομο είναι M . Οι γνώσεις που αποκτά εξαρτώνται από την χρονική στιγμή t. Δηλαδή είναι μια συνάρτηση y(t) της αποκτημένης γνώσης κατά τη χρονική στιγμή t. Υποθέτουμε ότι αρχικά το άτομο δεν έχει καμία γνώση του ποσού M, επομένως  το y(0)=0.
Πειραματικά δεδομένα έδειξαν ότι η μεταβολή της συνάρτησης y(t) , δηλαδή η παράγωγος της y(t) είναι ανάλογη του υπολειπόμενου ποσού γνώσης. Δηλαδή όσα περισσότερα έχουμε να μάθουμε τόσο γρηγορότερα μαθαίνουμε. Αυτό είναι ένα γενικό μαθηματικό μοντέλο που δε λαμβάνει υπ’όψην κοινωνικά, προσωπικά κριτήρια, αλλά η μελέτη αυτού καταλήγει σε συμπεράσματα άμεσα αναγνωρίσιμα και πολύ χρήσιμα για την κατανόηση του μηχανισμού της γνώσης. Μαθηματικά το μοντέλο της μάθησης μπορεί να αναπαρασταθεί με την παρακάτω διαφορική εξίσωση dy(t)/dt=A(M-y(t)).
Το A είναι ένας συντελεστής αναλογίας, είναι θετικός αριθμός και δεν είναι ο ίδιος για όλους τους ανθρώπους, εξαρτάται από την ευφυΐα του ατόμου αλλά και τη συστηματικότητα στη μελέτη του. Όσο πιο μικρός είναι, τόσο πιο αργά μαθαίνει το άτομο και αντίστροφα.
Γενικά ύστερα απο λύση της εξίσωσης μάθησης προκύπτει y(t)= M(1-ce^-At), t >0.

Aν σε αυτή την σχέση αντικαταστήσουμε όπου y(t) το Μ/2 δηλαδή το μισό του όγκου μάθησης που μαθαίνει ένας άνθρωπος καταλήγουμε σε κάτι παράδοξο.
Συμπεραίνουμε ότι όσο πιο λίγο ποσό γνώσης μένει να μάθει ένα άτομο, τόσο πιο πολύς χρόνος απαιτείται για να μάθει το ποσό αυτό. Γενικά, διπλασιάζοντας το χρόνο προσπάθειας καλύπτεται το μισό του εναπομείναντος όγκου γνώσης. Αυξάνοντας τον συντελεστή A απαιτείται λιγότερος χρόνος για να μάθει ένα ποσό. Αν διπλασιάσουμε το A χρειάζεται μισός χρόνος για να μάθει τη μισή ύλη. Κάτι τέτοιο είναι τουλαχιστόν ανησυχητικό για κάποιον που προσπαθεί να τελειοποιήσει ένα χόμπι αλλά τα μαθηματικά μιλούν την γλώσσα της ακρίβειας. Σωστά;

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *