将认知科学带入年轻人的心灵

11名高中生站在Pennovation Works的宾夕法尼亚智能鸟舍（Penn Smart Aviary）的20×8×8英尺的围栏周围，专注于十几只棕头牛鸟从一个栖息处飞到另一个栖息处，发出高亢的歌声。

生物学教授 马克·施密特（Marc Schmidt ）和博士生纳塔利娅·阿庞特·博尔赫斯（Natalia Aponte Borges）指导学生们——当天从 宾夕法尼亚大学（Penn Upward Bound）来访的一半人——计算他们观察到不同行为的次数：张开翅膀唱歌，放下翅膀唱歌，装腔作势，飞翔。第二项任务是挑选一只鸟，通过鸟腿上的一对彩色带子来识别，并跟踪鸟的行为三分钟。

“我对了解大脑在自然主义背景下的工作方式非常感兴趣，”施密特告诉该小组。他有兴趣了解一只雄性牛鸟如何决定与某只雌性而不是另一只雌性在一起，而这个春天的一天正好在求偶季节开始之前。阿庞特·博尔赫斯（Aponte Borges）解释说，为了了解整个交配季节的求偶行为，它们在开始录音之前将雄性和雌性分开。学生们观察了雄性之间的行为，她说这对于在羊群中建立等级制度很重要。

宾夕法尼亚大学的心灵综合研究中心MindCORE在春假期间为来自Upward Bound的19名学生组织了一次对Pennovation的访问，其中包括来自以STEM为重点的Upward Bound数学和科学项目的三名学生。学生们通过在宾夕法尼亚智能鸟舍、宾夕法尼亚兽医工作犬中心和GRASP实验室（通用机器人、自动化、传感和感知）的讲座和演示，了解了认知科学，并看到了研究的实际应用。

MindCORE位于 艺术与科学学院，代表Mind Center for Outreach， Research， and Education，支持宾夕法尼亚大学各学校和中心的合作研究。几周后，MindCORE在Pennovation接待了Julia R. Masterman实验室和示范学校的学生。Penn Upward Bound 是一项全年的大学预科课程，面向来自西费城的积极进取的高中生，他们表现出经济需要或将成为第一代大学生。

“他们基本上正是我们想要接触的学生。外展正在将科学带到它没有的地方，“MindCORE和 认知科学 项目副主任Russell Richie说。他说，MindCORE以前在大学预科期间让教职员工与Upward Bound学生交谈，去年夏天，该中心为其暑期研究员举办了类似的Pennovation之旅。

“在这次访问之前，学生们无法定义认知科学。这次访问让学生有机会探索他们不熟悉的各种职业，“宾夕法尼亚大学向上发展主任乔安·冈萨雷斯将军说。“这是 Upward Bound 第一次访问 Pennovation Works，它让 STEM 职业栩栩如生。”

Richie首先解释了认知科学的意义——对人类、动物和机器智能的研究——以及它如何处于心理学、哲学、语言学、人类学、神经科学和人工智能的交叉点。

他解释了认知科学对技术、医疗保健和研究等各种职业的好处，然后概述了三个游览站，并给学生提出了一些问题：“机器人、狗和鸟类的感知、思考或行为似乎如何相似？“动物和机器人的行为从何而来？”“为什么要研究鸟或狗？”

萨米尔·托马斯-库珀（Samir Thomas-Cooper）是未来学校（School of the Future）的三年级学生，也是“向上发展的数学和科学”（Upward Bound Math and Science）学生，他后来表示，他从这次访问中走出来时，“对这一切真正投入了多少工作”感到震惊。人们非常认真地获取有关海洋的信息或获取有关鸟类如何行动的信息。狗也一样。

机器人、鸟类和小狗

参观活动从GRASP实验室开始， 工程与应用科学学院的 博士生Victoria Edwards和KongYao Chee谈论了实验室的工作，即用漂流器和传感器测量海洋，以更好地了解环境。

爱德华兹解释说，机器人工作涉及对感知、智能和行动的思考，指的是机器人如何感知世界、如何做出决定以及它们如何在环境中移动。她谈到了自适应采样，将机器人的任务与团队在玩夺旗游戏时进行的侦察进行了比较。“一旦你对某件事充满热情，数学就不应该让你失望，”Chee告诉学生们。

当爱德华兹问学生们是否有兴趣进入工程领域时，纳尔逊·奥克克（Nelson Okeke）举起了手。奥弗布鲁克高中三年级后表示，他很有兴趣了解机器人和狗是如何被训练来完成特定任务的，这次访问教会了他更加注意小事。

参观完GRASP实验室后，学生们分成两组，交替前往鸟舍和宾夕法尼亚兽医工作犬中心，这是一个国家研究和培训中心，为搜救和执法等工作做好准备。

WDC志愿者和外展协调员Ruth Desiderio向学生们解释说，该中心正在训练狗能够进入某种情况 – 例如地震中的建筑物倒塌 – 并使用气味检测来识别是否有幸存者被困在废墟中。工作人员和志愿者演示了如何训练这些狗工作和执行这些关键任务，三只工作犬正在训练：10周大的Skye和1岁的Whelan和Joe。

驯兽师凯瑟琳·伊兰德（Kathryn Eland）趴在桶里，在开口前拉了一个圆形的盖子，准备让斯凯来找她。“这只小狗正处于她玩得开心的阶段，看到桶里的人，然后吠叫”以提醒其他人注意伊兰德的存在，训练师阿莱娜·海耶（Alena Heyer）在斯凯进入设施时说。

在斯凯对着桶吠了好几次之后，就像她受过训练一样，伊兰德从被子后面提供了斯凯最喜欢的玩具，从而提供了一些积极的强化。现在是游戏时间。“真是个好狗！好姑娘！伊兰德用兴奋的声音和语气说，德西德里奥说狗喜欢。

在对Pennovation的访问结束时，罗马天主教高中三年级学生奈杰尔·斯图尔特（Nigel Stewart）反思了智力如何以不同的方式表现出来，并指出狗有一个目标，鸟类表现出不同的行为，机器人执行某些任务。

斯图尔特说，这次访问向他表明，认知科学可以融合心理学和人工智能，或者语言学和哲学，而且这个领域非常广泛：“你的选择是开放的。