Quine argumenterar i sin artikel ”Epistemology Naturalized” från 1969 för att filosofisk epistemologi bör ersättas av vetenskapliga och naturalistiska studier av hur människor faktiskt förvärvar kunskap. Han kritiserar den logiska empirismen, särskilt försöket att reducera meningsfulla uttalanden till omedelbar erfarenhet och att grunda vetenskapen på otvivelaktiga observationsgrunder.

Han betonar också holism: Våra övertygelser möter erfarenheten som ett system. Det finns ingen skarp gräns mellan analytiska och syntetiska sanningar, och inte heller mellan filosofi och vetenskap. Epistemologi är, precis som vetenskap, felbar och reviderbar.

Quine skriver sin artikel ungefär samtidigt som det sker en ”kognitiv vändning” inom psykologin. Innan dess hade behaviorismen varit dominerande. Den analytiska filosofin, så som den utvecklades i början av 1900-talet, innehöll idéer som förstärkte den behavioristiska rörelsen inom psykologin. På 1920-talet formulerade Wienkretsen ett filosofiskt program som hade som sitt främsta syfte att eliminera så mycket metafysisk spekulation som möjligt. Vetenskapliga resonemang skulle grundas på observationer. Observationsdata erhålls från experiment. Från dessa data kunde kunskapen endast utvidgas med hjälp av logiskt giltiga resonemang.

Inom analytisk filosofi pågick under 1900-talets början en utveckling av den formella logiken som en grundval för matematiken. Turing kan räknas som uppfinnaren av datorn som beräkningsmetod. I en klassisk artikel från 1950 argumenterade han för att datorer inte bara kan räkna utan även skulle kunna användas för andra ändamål, till exempel språklig kommunikation. Turings resonemang om vad datorerna kan utföra har gett upphov till myten om att människans hjärna fungerar som en dator. En grundhypotes var att om vi bara kan förstå hjärnans program, så kommer vi även att veta hur människor tänker.

Datormetaforen för tänkandet var utgångspunkten för den tidiga kognitionsvetenskapen. Det finns goda skäl att säga att ämnet föddes 1956. En konferens hölls vid Dartmouth College där begreppet artificiell intelligens (AI) användes för första gången. Datormetaforen kom att dominera kognitionsvetenskapen under de första årtiondena. 

Minnesforskningen blommade upp med datorns minnesmekanismer som inspirationskälla, och inom lingvistiken dominerade Chomskys generativa grammatik, som fungerar på ett sätt som liknar datorprogram. Neuroforskningen såg paralleller mellan hur neuroner och datorns transistorer fungerar. Hilary Putnam formulerade en ’funktionalistisk’ medvetandeteori som tillät att även artificiella system kan ha ett medvetande. 

Att beskriva kognitiva processer med hjälp av symboliska system visade sig emellertid snart ha stora begränsningar. Forskarna sökte därför efter andra sätt att modellera tänkandet.

För empiristiska filosofer som Locke och Hume består tänkandet av att bilda associationer mellan vad sinnena uppfattar. Under 1970-talet återupplivades associationismen med hjälp av en ny modell av kognition, nämligen artificiella neuronnätverk. Dessa består av ett stort antal enkla men sammankopplade enheter (”neuroner”). Enheterna bearbetar information parallellt, till skillnad från de flesta datorprogram där bearbetningen är seriell. Det finns ingen central processor i nätverket, utan alla neuroner fungerar som oberoende arbetande enheter. Kognitionen blir därmed distribuerad i hela systemet.

Datormetaforen medför att man anser att hjärnan kan fungera isolerad från den omgivande världen. Men den mänskliga hjärnan har inte utvecklats för att utföra räkneoperationer – dess främsta uppgift är att styra kroppen. Hjärnan fungerar inte i ensamt majestät utan den är i hög grad beroende av den kropp den är anställd av. Under 1980-talet utvecklades en riktning inom kognitionsvetenskapen, så kallad förkroppsligad kognition som utgår från detta perspektiv.

Under 1990-talet uppstod ytterligare en riktning inom kognitionsvetenskapen, så kallad situerad kognition, som går ytterligare ett steg. Idén är att hjärnan inte bara behöver kroppen utan även den omgivande världen för att den skall kunna fungera optimalt. I de teoretiska modellerna beskrivs interaktionen mellan hjärnan, kroppen och den omgivande världen som ett dynamiskt system på samma sätt som andra fysiska system.

Inriktningen mot situerad kognition är kopplad till en ny syn på de grundläggande mänskliga kognitiva strukturerna. I stället för att identifiera hjärnan med en dator sätts det evolutionära ursprunget till vårt tänkande i fokus. Den centrala idén är att vi har våra kognitiva förmågor eftersom de har varit användbara för vår överlevnad och reproduktion. 

Metodiken inom denna gren är annorlunda än den traditionella kognitiva psykologins. I stället för att studera individer i laboratorier under mycket begränsade förhållanden, fokuserar den evolutionära psykologin på att studera kognitiva uppgifter som är ekologiskt giltiga i den meningen att de visar något om hur människor och djur agerar i naturliga problemlösningssituationer.

Kognitionsvetenskap har huvudsakligen blivit en empirisk disciplin och man kan därför undra över ämnets metodologi. Det är svårt att hitta någon metod som är unik för kognitionsvetenskapen. Mycket av de experimentella undersökningar som görs rörande människans tänkande utnyttjar de metoder som utvecklats inom kognitiv psykologi.

Inom det område som kallas kognitiv neurovetenskap kombinerar man flera metoder. En del, som exempelvis magnetröntgen (fMRI) och EEG, avbildar hjärnan och dess aktiviteter direkt. När det gäller att bygga modeller av hjärnans aktiviteter används ofta olika former av datorsimuleringar. Framför allt har olika former av artificiella neuronnätverk blivit populära inom forskningen, men även andra typer används.

En god metod för att avgöra hur väl vi förstår hur människor tänker är att konstruera artificiella system som skall lösa vardagliga problem. Därför har robotik blivit ett viktigt experimentellt område inom kognitionsvetenskap. En robot behöver perception, minne, kunskap, inlärning, planering och kommunikativ förmåga. Det är exakt de förmågor som forskningen vill förstå. Den nuvarande trenden inom robotik är att utgå från system som reagerar på vad som händer i omgivningen och sedan lägga till högre kognitiva moduler som förstärker eller modifierar robotens grundläggande reaktiva system.

Kognitionsvetenskap kan ses som en empirisk gren av filosofin eftersom huvudmålet är att förstå hur människor tänker genom att studera upplevelser, resonemang, planer och beslut. En annan central fråga är samspelet mellan språk och tanke. Kognitionsvetenskapens framväxt har lett till att många av de klassiska filosofiska frågorna nu kan studeras med mer experimentella metoder.