universitatea titu maiorescu facultatea de...
TRANSCRIPT
UNIVERSITATEA TITU MAIORESCU
Facultatea de Psihologie
Departamentul de învățământ la distanță
MODUL:
PSIHOLOGIE COGNITIVĂ
TUTORE: Lect. univ. dr. DANIELA DUMITRU
- 2013 -
2
CUPRINS CUPRINS ................................................................................................................................... 2
INTRODUCERE .......................................................................................................................... 3
UNITATEA 1. Introducere. Bazele psihologiei cognitive .......................................................... 9
UNITATEA 2. Nivelurile de analiză ale sistemului cognitiv ..................................................... 16
UNITATEA 3. Paradigmele psihologiei cognitive. Paradigma clasic simbolică şi paradigma
neoconexionistă ..................................................................................................................... 23
UNITATEA 4. Procesarea vizuală ............................................................................................ 34
UNITATEA 5. Recunoaşterea limbajului (scris şi vorbit) ......................................................... 48
UNITATEA 6. Mecanismul atenţiei ......................................................................................... 55
UNITATEA 7. Memoria. Modelul memoriei de lucru ............................................................. 65
UNITATEA 8. Rezolvarea de probleme ................................................................................... 74
Test de autoevaluare final ..................................................................................................... 81
Bibliografie selectivă: ............................................................................................................. 84
3
INTRODUCERE
1. Scopul şi obiectivele disciplinei
Materialul de studiu este adresat studenţilor din anul II de studiu ce urmează
cursurile ID ale Facultăţii de Psihologie .
Scopul cursul este acela de a prezenta conceptele de bază cu care operează
psihologia cognitivă, precum şi problematicii acesteia.
Obiective generale
1. Familiarizarea cu conceptele şi problematica psihologiei cognitive.
2. Analiza şi explorarea cadrului conceptual al psihologiei cognitive.
Obiective specifice
1. Înţelegerea conceptelor cheie ale fiecărei teme din psihologia cognitivă.
2. Achiziţionarea conceptelor specifice psihologiei cognitive.
3. Familiarizarea cu lucrările autorilor importanţi ai domeniului.
4. Evidenţierea punctelor tari şi punctelor slabe ale fiecărei teorii prezentate.
5. Iniţierea unor dezbateri pe baza temelor prezentate la curs.
6. Scrierea de eseuri scurte pe teme propuse la curs sau la alegerea studenţilor, în
care aceştia să trateze şi să explice concepte cheie, teme importante şi/sau
controversate, să explice puncte de vedere personale cu privire la anumite teorii
şi idei prezentate.
2. Cerinţe preliminare
Se impune ca studentul să-şi fi însuşit, cel puţin la nivel mediu, conceptele de bază
ale disciplinelor psihologie generală, partea despre mecanismele cognitive şi
4
neuropsihologie concepte precum procesele psihice, structura psihicului, teorii
generale ale psihologiei, neurobiologia şi funcţionarea creierului.
3. Conţinutul materialului de studiu. Organizarea pe unităţi de studiu
Materialul de studiu cuprinde informaţii referitoare la obiectul de studiu al disciplinei,
precum şi despre principalele concepte ale psihologiei cognitive.
Unitate de studiu 1: Introducere în psihologia cognitivă
Această primă unitate de studiu asigură o introducere generală în
problematica psihologiei cognitive. Psihologia cognitivă este un domeniu nou,
pluridisciplinar, de „generaţie nouă”, aflat în plină expansiune şi în plină dezvoltare,
apelând în primul rând la cercetări experimentale. Aflată între simularea şi
implementarea pe calculator a funcţiilor cognitive umane şi plauzibilitatea
neuropsihologică şi comportamentală a teoriilor susţinute şi cercetate, psihologia
cognitivă trebuie să facă faţă tuturor criticilor şi provocărilor. Începuturile sale se află
în anii ’50, odată cu publicarea a trei lucrari capitale (H.A. Simon şi A. Newell -
prima demonstraţie pe calculator a unei teoreme logice (Logic Theory Machine), N.
Chomsky - Three Models of Language, G. Miller - The Magical number seven, plus
or minus two.) Cel care consacră termenul de „psihologie cognitivă” este Ulric
Neisser, care publică în 1967 o carte cu acelaşi titlu.
Unitate de studiu 2: Nivelurile de analiză ale sistemului cognitiv
În această unitate am analizăm sistemul cognitiv, orice sistem, din punctul de
vedere al nivelurilor sale, nivelul cunoştinţelor, nivelul algoritmic-reprezentaţional,
nivelul computaţional şi nivelul cunoştinţelor.
Unitate de studiu 3: Paradigmele psihologiei cognitive. Paradigma clasic
simbolică şi paradigma neoconexionistă
Principalele metafore explicative prezente în psihologia cognitivă sunt:
metafora calculatorului şi metafora creierului. Acestea sunt asociate cu două paradigme
fundamentale: paradigma simbolică(numită şi clasic-simbolică) şi paradigma
conexionistă (numită şi neo-conexionistă). Teza principală a paradigmei clasice-
simbolice din psihologia cognitivă este aceea potrivit căreia cunoştinţele sunt
5
reprezentate în sistemul cognitiv prin simboluri sau structuri simbolice. Conform
metaforei calculatorului, sistemul cognitiv al oamenilor poate fi înţeles cel mai bine
prin analogie cu un cadru de procesare a informaţiei. Paradigma (neo)conexionistă,
cunoscută şi sub denumirea de paradigma procesărilor paralele distribuite (PDP) sau
modelare neuronală porneşte de la ideea că activitatea cognitivă poate fi explicată pe
baza unor modele de inspiraţie neuronală. Conform metaforei creierului, cogniţia
umană este cel mai bine înţeleasă în termeni ai proprietăţilor creierului.
Unitate de studiu 4: Procesarea vizuală
Cea mai mare parte a informaţiilor despre mediul încare trăim este obţinută
prin intermediul văzului. Circa jumătate dinsuprafaţa neocortexului este implicată în
procesarea informaţiei vizuale. Procesarea informaţiei vizuale la nivel computaţional
se împarte în două mari stadii: procesare primară şi procesare secundară. Procesarea
primară cuprinde prelucrările preatenţionale care au ca rezultat reprezentarea, în
sistemul cognitiv, a caracteristicilor fizice ale stimulului. Ele realizează separarea
stimulului de fond, ne arată unde anume este acesta, nu ce anume este. Procesarea
secundară vizează mecanismele implicate în recunoaşterea figurii şi obiectelor. Ele au ca
input rezultatele procesărilor primare şi ca output – imaginea tridimesională a unui
obiect.
Unitate de studiu 5: Recunoaşterea limbajului (scris şi vorbit)
Există mai multe teorii care explică recunoaşterea limbajului, cele mai
cunoscute fiind teoria motorie, modelul cohortelor, modelul „trace”.
Unitate de studiu 6: Mecanismul atenţiei
Conform modelului lui Broadbent, output-ul informaţional din sistemul
perceptiv întâlneşte un filtru, care lăsa să treacă numaiinformaţia la care oamenii acordă
atenţie. Treisman (1969) a atribuit un nou rol filtrului lui Broadbent. În loc să blocheze
toate mesajele ce vin şi sunt incompatibile cu stimulul căruia i se acordă atenţie, filtrul
atenuant conceput de această autoare slăbeşte mesajul incompatibil. Resursele de atenţie
sunt considerate prin definiţie a fi limitate. Se pune problema dacă aceste resurse sunt
„centrale” (la ele apelează toate sarcinile) sau „multiple” (sunt specifice în funcţie de
modalităţile senzoriale).
6
Unitate de studiu 7: Memoria. Modelul memorie de lucru
Modelele derivate din teoria informaţiei concep memoria ca fiindcompusă din
mai multe depozite. Aceste modele au asumat că memoria pe termen scurt (MTS) şi
memoria pe termen lung (MTL) sunt structuri calitativ diferite, informaţia mai întâi
intrând în MTS şi apoi fiind transferată în MTL. Cele mai formalizate modele cu privire la
memorie sunt, cele ale lui Waugh şi Norman (1965), Atkinson şi Shiffrin (1968) şi
Baddeley şi Hitch (1974). Expresia „memorie de lucru” se referă la un sistem de
memorie ipotetic sau la procese de memorare ipotetice, specializate în memorarea de
informaţii atunci când acestea au un rol într-o sarcină mai mult sau mai puţin
complexă a cărei finalitate principală nu este memorarea lor, ci rezolvarea de
probleme, limbajul, planificarea unor acţiuni etc.
Unitate de studiu 8: Rezolvarea de probleme
Rezolvarea unei probleme înseamnă transformarea unei situaţii date într-o
situaţie dorită sau finalitate. Pentru a rezolva o problemă trebuie generată o
reprezentare, sau trebuie accesată o reprezentare preexistentă. O reprezentare include
(1) o descriere a situaţiei date, (2) operatori sau acţiuni pentruschimbarea situaţiei şi (3)
teste pentru a determina dacă finalitatea a fost atinsă.
4. Recomandări de studiu
Se impune ca studentul să parcurgă fiecare unitate de studiu respectând timpul
alocat calendarului disciplinei, modului de abordare a testelor de autoevaluare, a
sarcinilor de învăţare.
Pentru însuşirea conceptelor de bază ale disciplinei şi înţelegerea informaţiilor
prezentate în fiecare unitate de studiu este obligatoriu ca studentul să consulte
bibliografia şi să respecte indicaţiile rubricii cunoştinţe preliminare.
Fiecare unitate de studiu atinge următoarele aspecte: obiective, cunoștințe
preliminarii, resurse necesare și recomandări de studiu, durata medie de
parcurgere a unității, subiectele teoretice aferente acesteia, un rezumat, cuvinte
cheie, teste de autoevaluare și concluzii.
7
Fiecare dintre aceste subpuncte sunt semnalizate în text prin intermediul unor
pictograme. În continuare, prezentăm un tabel cu principalele pictograme utilizate in
text:
OBIECTIVE
CUNOȘTINȚE
PRELIMINARE
RESURSE
BIBLIOGRAFICE
DURATA MEDIE DE
PARCURGERE A
UNITĂȚII DE STUDIU
EXPUNEREA TEORIEI
AFERENTE UNITĂȚII
8
REZUMAT
CUVINTE CHEIE
TESTE DE
AUTOEVALUARE
RĂSPUNS CORECT
CONCLUZII
5. Recomandări de evaluare
După parcurgerea fiecărei unităţi de studiu se impune rezolvarea sarcinilor de
învăţare, ce presupun studiu individual, dar şi a celor de autoevaluare.
Activităţile de evaluare condiţionează nivelul nivelul de dobîndire a competenţelor
specificate prin obiectivele disciplinei.
În ceea ce priveşte evaluarea finală, se va realiza printr-un examen, planificat
conform calendarului disciplinei. Examenul constă în rezolvarea unei probe de tip
grilă sau redactarea unui eseu pe o temă dată.
6. Test de evaluare iniţială
1. Care sunt mecanismele cognitive şi care este ierarhia lor?
2. Gânditi-vă la ceea ce aţi aflat la cursul de neuropsihologie. Alegeţi un subiect
favorit. Scrieţi un eseu de jumătate de pagină despre acel subiect.
9
UNITATEA 1. Introducere. Bazele psihologiei cognitive
Obiective 10
Cunoștințe preliminarii 10
Resurse necesare și recomandări de studiu 10
Durată medie de parcurgere a unității 10
Introducere. Bazele psihologiei cognitive 11
Rezumat 14
Cuvinte cheie 15
Teste de autoevaluare 15
Concluzii 15
10
Obiective
La sfârşitul parcurgerii acestei unităţi, studenţii vor fi capabili să:
- Le fie familiare problematica şi specificul domeniului psihologiei cognitive.
- Sublinieze momentele importante din istoria scurtă a apariţiei psihologiei
cognitive.
- Evidenţieze criticile şi meritele acestui domeniu.
Cunoștințe preliminarii
Psihologie generală (mecanismele cognitive), introducere în filosofie/logică,
informatică.
Resurse necesare și recomandări de studiu
Resurse bibliografice obligatorii:
1. Miclea, M., (1997 sau 2000), Psihologie cognitivă, Polirom, Iaşi.
2. Zlate, M., (1999), Psihologia mecanismelor cognitive, Polirom, Iaşi.
Durata medie de parcurgere a unității de studiu
Este de două ore.
11
Psihologia cognitivă a devenit un domeniu aplicat al
psihologiei, cu puternice legături în ştiinţele cognitive, tehnologia informaţiei,
inteligenţa artificială, cibernetică, logică, teoria limbajului, neuroştiinţe, toate aceste
domenii fiind la rândul lor unele compozite şi interdisciplinare, conectate cu alte
domenii practice (inginerie, construcţie şi design).
În felul acesta, psihologia cognitivă îşi circumscrie aria cercetărilor într-un
univers de discurs foarte larg şi divers, creându-şi un limbaj propriu şi diferit de
restul disciplinelor psihologice ortodoxe. Tehnicitatea caracteristică acestui domeniu
surprinde la început pe studenţii care urmeză acest curs. sunt păstrate foarte multe
neologisme din engleză, iar mulţi dintre termenii folosiţi nu au nici acum o traducere
satisfăcătoare în română, aşa că ei supravieţuiesc cu forma lor engelză: input, output,
chunk, etc.
Psihologia cognitivă abordează teme despre sistemul cognitiv uman (gândirea,
memoria, percepţia, etc.) şi despre subsistemele sale. Sistemul cognitiv este văzut ca
fiind un sistem de prelucrare, de procesare a informaţiei, de transformare a input-ului
senzorial în output-ul motor sau comportamental.
Abordarea şi explicarea tuturor fenomenelor psihice din perspectiva
mecanismelor informaţionale pe care le includ şi de care depind în desfăşurarea lor
este abordarea care delimitează psihologia cognitivă de alte ramuri ale psihologiei.
Avem astfel, teorii cognitive ale emoţiilor, teorii cognitive ale motivaţiei, teorii
cognitive ale stresului, etc. Psihologia cognitivă doreşte să surprindă imaginea
sistemului psihic uman ca sistem capabil de schimburi informaţionale cu mediul
înconjurător, capabil de a transforma informaţia în funcţie de propriile reguli şi de
configuraţia propriilor subsisteme de procesare, capabil de autoreglare şi control (de
unde şi legătura stânsă cu cibernetica), sistem capabil de răspuns adaptat la
constrângerile mediului.
Începuturile psihologiei cognitive pot fi plasate la mijlocul secolului trecut,
după cel de-al doilea război mondial, când logica matematică, ciberetica şi teoria
12
informaţiei au apărut în forţă în peisajul ştiinţific internaţional. Efortul de a
formaliza logica astfel încât să fie posibilă manipularea simbolurilor pe baza unor
reguli sintactice generale şi recursive, duce la definirea calculabilităţii şi a
computaţiei.
Curentele psihologice ale căror idei şi cercetări psihologia cognitivă le-a
integrat sunt asociaţionismul, gestaltismul, behaviorismul şi constructivismul
piagetian.
Instrumentarul metodologic folosit în cercetare conţine metoda
experimentului ca metodă predilectă, la care se adaugă modelarea-formalizarea-
simularea pe calculator.
Chiar dacă acest domeniu se delimitează şi se defineşte în anii ’50, mugurii
teoretici ai ştiinţelor cognitive se găsesc la Aristotel (creatorul logicii), mai apoi la
Descartes prin celebrele sale dubitaţii şi prin faptul că plasează singura realitate certă
în „cogito”, cert este că noi suntem fiinţe cugetătoare, gândim, restul (realitatea
exterioară, corpul nostru) fiind nesigur, iluzoriu, himeric.
În 1956 se conturaseră două grupuri de cercetare a mecanismelor de
procesare a informaţiilor: unul la MIT şi celălalt la Carnegie-Mellon. În toamna
aceluiaşi an, MIT organizează un simpozion, iar în ultima zi, 12 septembrie,
considerată şi ziua de naştere a ştiinţelor cognitive, au fost prezentate trei comunicări
de refrinţă: H.A. Simon şi A. Newell prezintă prima demonstraţie pe calculator a
unei teoreme logice (Logic Theory Machine), N. Chomsky prezintă Three Models of
Language, iniţiind lingvistica teoretică, G. Miller prezintă într-o formă preliminară
celebrul său studiu The Magical number seven, plus or minus two. Dar cel care va
consacra termenul de „psihologie cognitivă” este Ulric Neisser, care publică în 1967
o carte cu acelaşi titlu.
Fundaţia Alfred P. Sloan a contribuit definitiv la avântul pe care ştiinţele
cognitive l-au luat prin acordare de granturi de cercetare în valoare de sute de
milioane de dolari la mijlocul anilor ‘70. Mulţi cercetători şi-au schimbat radical
programul pentru a putea accesa aceste fonduri.
13
În 1978 se prezintă primul raport de cercetare către Fundaţia Sloan, care mai
este cunoscut şi sub numele de raportul SOAP (State of the Art Paper). În acest
raport se spune: „existenţa domeniului nostru de cercetare este determinată de
existenţa unui obiectiv comun: descoperirea capacităţilor computaţionale şi de
reprezentare ale psihicului precum şi ale proiecţiilor lor structurale şi funcţionale în
creier.” Prin această „declaraţie de independenţă” se stipulează că ştiinţele cognitive
studiază sistemele cognitive naturale sau artificiale (iar psihologia cognitivă studiază
sistemul cognitiv uman).
Psihologia cognitivă devine parte componentă a ştiinţelor cognitive. Din
această familie mai fac parte: filosofia (epistemologia, logica filosofică, filosofia
analitică), lingvistica (lingvistica teoretică), neuroştiinţe (neuroştiinţa cognitivă),
antropologia (antroplogia culturală). Domeniile enunţate nu participă la ştiinţele
cognitive cu toată extensiunea domeniului lor, ci doar cu anumite ramuri şi dezvoltări
interdisciplinare pe care l-am enumerat în paranteză.
Psihologia cognitivă este supusă unei duble presiuni, ceea ce îi conferă şi un
caracter bicefal. Presiunile de sus în jos, dinspre inteligenţa artificială, îi cere
psihologiei cognitive să ofere modele formalizate şi implementabile pe calculator.
Presiunile de jos în sus, dinspre neuroştiinţe, solicită psihologiei cognitive să
construiască modele valide, relevante şi de predictibilitate pentru comportamentul
uman. Aflându-se în această dublă presiune, cercetătorii în psihologie cognitivă
trebuie să facă faţă criticilor venite din cele două direcţii.
S-au contrat de-a lungul timpului trei categorii de critici:
1. Lipsa de plauzibilitate neuronală a modelelor cognitive sau lipsa de validitate
ecologică. Adică, aceşti critici consideră că este foarte dificil să găsim la
nivel neuronal corespondentul diverselor procese sau reguli de funcţionare ale
sistemului cognitiv descrise în diferite modelări teoretice sau practice
cognitiviste. De exemplu, unde se găsesc regulile de producere (sau operaţiile)
de tipul „dacă....atunci”. Sistemul cognitiv are patru nivele de analiză, nivelul
semnatic, nivelul algoritmic-reprezentaţional, nivelul implementaţional şi
nivelul computaţional. Aceşti critici confundă nivelurile de analiză a
sistemului cognitiv cerând o analiză la nivel implementaţional a unei entităţi
14
aflate la nivelul computaţional. În plus, majoritatea modelelor cognitive iau în
consideraţie datele oferite de neuroştiinţe, mai ales dacă vorbim despre
paradigma neoconexionistă (vom reveni în cursurile viitoare la aceste
concepte şi explicaţii).
2. Criticile din partea behavioriştilor. Este criticată metodologia folosită de
cognitivişti pentru a obţine rezultate în urma ceretărilor, mai ales modelarea
şi simularea pe calculator. De asemenea, behavioriştii pun la îndoială şi
capacitatea unor factori cognitivi de a influenţa comportamentul. Aceste
critici au scăzut în ultimii ani, deoarece multe dintre rezultatele experimentale
ale behaviorismului au fost preluate de către psihologia cognitivă, dar şi
behavioriştii se regăsesc teoretic în modelările conexioniste ale sistemului
cognitiv.
3. Un alt gen de critici, dar mult mai puţin argumentate, pretind că psihologia
cognitivă este o modă, un curent care va dispărea curând. Acestor critici
putem răspunde că atâta timp cât psihicul rămâne un sistem informaţional, tot
atâta timp va supravieţui şi psihologia cognitivă. Şi psihicul va rămâne pentru
o perioadă lungă aşa (!), pentru că este un sistem care „lucrează” cu
informaţia.
Rezumat
Psihologia cognitivă este un domeniu nou, pluridisciplinar, de „generaţie
nouă”, aflat în plină expansiune şi în plină dezvoltare, apelând în primul rând la
cercetări experimentale. Aflată între simularea şi implementarea pe calculator a
funcţiilor cognitive umane şi plauzibilitatea neuropsihologică şi comportamentală a
teoriilor susţinute şi cercetate, psihologia cognitivă trebuie să facă faţă tuturor
criticilor şi provocărilor. Începuturile sale se află în anii ’50, odată cu publicarea a
trei lucrari capitale (H.A. Simon şi A. Newell - prima demonstraţie pe calculator a
unei teoreme logice (Logic Theory Machine), N. Chomsky - Three Models of
Language, G. Miller - The Magical number seven, plus or minus two.) Cel care
consacră termenul de „psihologie cognitivă” este Ulric Neisser, care publică în 1967
o carte cu acelaşi titlu.
15
Cuvinte cheie
Ştiinţe cognitive. Psihologie cognitivă.
Teste de autoevaluare
Prezentaţi ce se înţelege prin „dubla presiune” (p.13).
Concluzii
Domeniul psihologiei cognitive este robust, puternic, fundamentat pe cercetări
experimentale, fiind unul dintre domeniile cu o promiţătoare dezvoltare viitoare.
16
UNITATEA 2. Nivelurile de analiză ale sistemului cognitiv
Obiective 17
Cunoștințe preliminarii 17
Resurse necesare și recomandări de studiu 17
Durată medie de parcurgere a unității 17
Nivelurile de analiză ale sistemului cognitiv 18
Rezumat 22
Cuvinte cheie 22
Teste de autoevaluare 22
Concluzii 22
17
Obiective
La sfârşitul acestei prelegeri, studentul va putea :
- Aibă o altă pespectivă asupra sistemului cognitiv;
- Să înţeleagă că un sistem cognitiv poate fi analizat din punctul de vedere
a celor patru nivele;
- Să utilizeze noile informaţii pentru a înţelege perspectiva cognitivistă
asupra psihicului.
Cunoștințe preliminarii
Psihologie generală – mecanismele cognitive.
Resurse necesare și recomandări de studiu.
Resurse bibliografice obligatorii:
1. Miclea, M., (1997 sau 2000), Psihologie cognitivă, Polirom, Iaşi.
2. Zlate, M., (1999), Psihologia mecanismelor cognitive, Polirom, Iaşi.
Durata medie de parcurgere a unității de studiu
Este de două ore.
18
Prelegerea care urmează va aborda una dintre temele importante în psihologia
cognitivă, având ca scop prezentarea sistemului cognitiv într-o perspectivă nouă.
Definiţia sistemului cognitiv
Un sistem cognitiv este orice sistem fizic care posedă două proprietăţi: de
reprezentare şi de calcul.
Reformulând putem spune că un sistem cognitiv este un sistem fizic care
foloseşte informaţie stocată în diferite forme / medii (energetice sau chimice).
Nu avem în vedere aici doar sistemul cognitiv uman, deşi acesta este cel care
ne interesează. Orice sistem care posedă cele două proprietăţi este un sistem cognitv,
uman sau infra-uman, iar cele ce urmează se poate aplica tuturor acestor sisteme.
Trebuie să facem menţiunea că nu este demonstrată existenţa unui sistem
cognitiv exclusiv informaţional independent de o structură fizică.
Reprezentarea
În psihologia cognitivă reprezentarea primeşte o definiţie diferită, dar nu total
nouă faţă de cea clasică şi este considerată ca fiind o reflectare în mediul intern a
realităţii exterioare.
A. Newell (1992) oferă o simbolizare a acestei definiţii:
Luăm un eveniment extern: variabila X se transformă în variabila Y. Rezultă formula
X-T-Y (adică variabila X se transformă în variabilaY).
Reprezentarea evenimentului X-T-Y într-un mediu intern se realizează când o
proiecţie x a variabilei X şi o proiecţie t a lui T în acest mediu pot genera o variabilă
y care să corespundă lui Y.
19
Important este ca să existe o relaţie sistematică între variabilele externe şi referentul
lor intern. Adică, reprezentarea a ceva să corespundă întotdeauna cu acelaşi obiect
sau eveniment din mediul extern. Reprezentatrea nu este o copie a realităţii, cele
două nefiind identice, ci este o transformare, o traducere în mediul intern, folosind
„codul” sau „limbajul” mediului în care se află – electric sau chimic, în cazul
oamenilor, sau mamiferelor, mai extins.
Reprezentările conţinute de un sistem cognitiv (orice sistem cognitiv) sunt simbolice
(imagini, semne, conţinuturi, etc.) sau subsimbolice (pattern-uri de activare ale
reţelelor neuronale, care nu sunt interpretabile semantic, nu au un înţeles – a se vedea
prelegerea despre paradigma neo-conexionistă).
Proprietatea de calcul
Calculul este proprietatea sistemului cognitiv care constă în manipularea
reprezentărilor pe baza unor reguli.
Dacă reprezentările sunt simbolice, atunci avem reguli de manipulare a simbolurilor
(de efectuare a operaţiilor matematice, reguli gramaticale, sintactice, semantice, etc.),
dacă reprezentările sunt subsimbolice, avem reguli de modificare a stărilor de
activare (regula Hebb, regula delta generalizată, etc., la care vom reveni în cele ce
urmează).
Având în minte cele două concepte, vom prezenta nivelurile de analiză ale oricarui
sistem cognitiv. Acestea sunt straturi pur teoretice, adică ele nu se află ca nişte foi
unele peste altele, ci sunt toate odata, integrate şi funcţionale în acelaşi timp şi pentru
a servi un singur obiectiv, răspunsul adaptativ.
Nivelurile de analiză ale sistemului cognitiv
Sunt patru niveluri care descriu orice sistem cognitiv:
1. nivelul cunoştinţelor;
2. nivelul computaţional;
3. nivelul algoritmic-reprezentaţional;
20
4. nivelul implementaţional.
Acestea nu sunt straturi sau etaje ale unui sistem cognitiv, ele sunt integrate şi se află
la acelaşi nivel de execuţie. Cu alte cuvinte informaţia nu este transferată de la un
nivel la altul pentru a fi procesată, cele patru niveluri fiind concomitente în timp şi
neierarhizate în funcţie de importanţă.
Iată la ce se referă cele patru niveluri de analiză:
Nivelul cunoştinţelor (semantic)
La acest nivel de descriere, comportamentul sistemului cognitiv este înţeles pe baza
volumului şi naturii cunoştinţelor pe care le are, a scopurilor şi intenţiilor sale.
Sursele cunoştinţelor sunt: experienţa imediată sau de lungă durată, enunţurile
problemelor pe care trebuie să le rezolve, deprinderi, socializarea, participare la o
cultură, etc.
Cunoştinţele se împart în cognitiv-penetrabile şi cognitiv-impenetrabile.
Comportamentele şi mecanismele psihice care se modifică în funcţie de cunoştinţele
pe care le are subiectul se numesc cognitiv-penetrabile (Pylyshyn, 1984, 1990).
Ex.: recunoaşterea unei litere se face mai uşor dacă este prezentată într-un cuvânt
decât dacă este prezentată într-o combinaţie de litere fără sens.
Comportamentele care nu sunt influenţate de cunoştinţele de care dispune un subiect
se numesc cognitiv-impenetrabile (exemplu: extragerea contururilor unui obiect în
funcţie de intensitatea luminii).
Procesările informaţiilor de la palierele periferice ale sistemului cognitiv spre
cele centrale se numesc analiză ascendentă (bottom-up analysis, data-driven
processing).
Procesările pe baza informaţiilor deja deţinute de sistem se numesc analiză
descendentă (to-down analysis, knowledge driven processing). Ex.: trăsăturile feţei
umane sunt mai uşor recunoscute dacă sunt plasate în contextul unei figuri umane.
Nivelul computaţional
21
Procesările la care sunt supuse datele problemei (input-ul) pentru a obţine soluţia
(output-ul) formează nivelul computaţional.
Exemplu: analiza computaţională a sistemului vizual (cum se poate ajunge de la o
imagine bidimensională proiectată pe retină la interpretarea ei tridimensională). [a se
vedea tema de casă]
Există două tipuri de prelucrări:
- modulare (nu pot fi influenţate de cunoştinţele subiectului; ex. procesarea
primară a informaţiei vizuale);
- non-modulare (sunt influenţate de ceea ce ştie subiectul; ex.
recunoaşterea obiectelor) [a se vedea tema de casă]
Nivelul algoritmic-reprezentaţional
Analiza algoritmului care realizează funcţia input-output şi a modalităţilor în care
sunt reprezentate input-ul şi outputul poartă numele de nivel algoritmic-
reprezentaţional.
Algoritmul: o secvenţă de calcule pe baza căreia, printr-un număr finit de paşi din
datele de intrare, se obţin datele de ieşire.
Reprezentarea: modul de codare a input-ului (semantic, imagistic, serial, prin valori
de activare, etc.). Un anumit tip de reprezentare poate favoriza un anumit algoritm.
Nivelul implementaţional
Acesta este baza fizică a sistemului care realizează toate procesările sistemului.
Putem analiza sistemul cognitiv şi din punctul de vedere a ceea ce se întâmplă la
nivel fizic sau biochimic când au loc anumite operaţii. Mai este numit şi nivelul
hardware.
.
22
Rezumat
În această unitate am analizat sistemul cognitiv, orice sistem, din punctul de vedere
al nivelurilor sale, nivelul cunoştinţelor, nivelul algoritmic-reprezentaţional, nivelul
computaţional şi nivelul cunoştinţelor.
.
Cuvinte cheie
Sistem cognitiv, reprezentare, proprietatea de calcul, niveluri de analiză.
Teste de autoevaluare
1. Explicaţi care sunt diferenţele dintre nivelurile de analiză ale unui sistem
cognitiv (pp. 18-21).
2. Explicaţi ce este „proprietatea de calcul” (p. 19).
3. Explicaţi care este diferenţa dintre simbolic şi subsimbolic (p.19).
4. Ce este o reprezentare (p. 18)?
Concluzii
Datorită faptului că cele patru niveluri de analiză sunt caracteristice oricărui sistem
cognitiv, putem să spunem că un mare grad de abstractizare şi formalizare a fost
obţinut, un avantaj pentru simulările pe calculator şi pentru implenetările în domeniul
inteligenţei artificiale.
23
UNITATEA 3. Paradigmele psihologiei cognitive.
Paradigma clasic simbolică şi paradigma
neoconexionistă
Obiective 24
Cunoștințe preliminarii 24
Resurse necesare și recomandări de studiu 24
Durată medie de parcurgere a unității 24
Paradigmele psihologiei cognitive. Paradigma clasică simbolică şi
paradigma neoconexionistă
25
Rezumat 32
Cuvinte cheie 33
Teste de autoevaluare 33
Concluzii 33
24
Obiective
La sfârşitul acestei prelegeri, studentul va putea :
- Să înţeleagă temele principale şi fundamentele psihologiei cognitive;
- Să aibă o perspectivă nouă asupra sistemului cognitiv uman;
- Să compare şi să înţeleagă diferenţele dintre cele două paradigme.
Cunoștințe preliminarii
Psihologie generală – mecanismele cognitive
Resurse necesare și recomandări de studiu
Resurse bibliografice obligatorii:
1. Miclea, M., (1997 sau 2000), Psihologie cognitivă, Polirom, Iaşi.
2. Zlate, M., (1999), Psihologia mecanismelor cognitive, Polirom, Iaşi.
Durata medie de parcurgere a unității de studiu
Este de 4 ore.
25
În psihologia cognitivă există astăzi două modele de explicare şi de raportare
la sistemul cognitiv, numite paradigme (modelări): paradigma simbolică, numită şi
clasică, şi paradigma (neo)conexionistă.
Paradigma simbolică clasică
Paradigma clasică porneşte de la ideea că toate cunoştinţele şi stările de lucruri
corespunzătoare sunt reprezentate în sistemul cognitiv prin simboluri sau structuri
simbolice.
Un simbol este o reprezentare care denotă obiecte sau stări de lucruri şi se supune
unor reguli de combinare (au o “gramatică”).
Pentru a putea opera cu cunoştinţele calculatorul, ca şi creierul, trebuie să le codeze
în structuri simbolice. Newell şi Simon spun că sistemul cognitiv uman, cât şi
calculatorul, sunt sisteme fizico-simbolice, adică cele două sunt două sisteme care au
în comun faptul că sunt fizice, unul organic şi celălalt anorganic (sunt şi organice,
dar nu în producţia de masa), şi faptul că au capacitatea de a codifica în simboluri
informaţiile din mediul înconjurător.
Apariţia aceste teorii a fost susţinută de succesele înregistrate de formalizarea
logicii, de apariţia gramaticilor generative şi a lingvisticii teoretice care au dus la
ideea că sistemul psihic uman este un sistem de manipulare a simbolurilor.
Aplicarea paradigmei simbolice clasice a fost pentru explicarea proceselor
cognitive centrale şi, în primul rând, pentru rezolvarea de probleme (stare iniţială,
stare finală şi blocul de operatori, care premite trecerea de la starea iniţială la cea
finală).
Începând cu acest model de explicare a sistemului cognitiv, putem vorbi
despre metafora computerului cu privire la explicarea sistemului cognitiv uman
(sistemul cognitiv ca un computer).
26
Ea se numeşte “clasică” deoarece foloseşte idei dezvoltate în lucrările unor filosofi
cum ar fi Leibniz, Descartes (raţionalismul continental) sau Hobbes, Locke, Hume
(empirismul englez).
Paradigma (neo)conexionistă
Este cunoscută şi sub numele de paradigma procesărilor paralele distribuite
sau de modelarea neuromimetică.
Porneşte de la ideea că activitatea cognitivă poate fi explicată pe baza unor
modele de inspiraţie neuronală. Un sistem cognitiv este format dintr-o reţea de
neuroni formali (simplificaţi).
Primele încercări de a pune în aplicare această idee au fost făcute în 1943 de
Pitts si McCullogh. Rosenblatt (1958) a construit pe baza cercetărilor celor doi o
reţea neuromimetică cu două niveluri numită perceptron.
În urma cercetărilor lui Minsky şi Papert (1969) care demonstrau
incapacitatea reţelelor de tip perceptron de a calcula funcţii logice simple: “ca”, “de
exemplu”, “sau” (exclusiv), dezvoltarea în această direcţie a fost abandonată.
În anii ’80 însă, McClelland şi Rumelhart publică lucrarea Parellel
Distributed Processing: Exploration in the Microstructure of Cognition (1986) şi
volumul 2, Psychological and Biological Models (1987).
După această dată, renaşte conexionismul în forma pe care o cunoaştem astăzi,
numită neoconexionism.
Spre deosebire de paradigma simbolică (ce considera cunoaşterea ca o
manipulare de simboluri), conexionismul susţine că reprezentarea informaţiei în
sistemul cognitiv constă în activarea unor unităţi simple (neuromimi), pe baza unor
patternuri şi valori de activare.
Prin urmare, sistemul cognitiv este o reţea (neuromimetică, adică imită
reţeaua neuronală) în care informaţia circulă între unităţile de procesare nu sub formă
de mesaje, ci sub formă de valori de activare; sub formă de scalari, nu de simboluri
(D.A. Norman, 1986).
27
Reţelele neuromimetice
Neoconexionismul susţine o modelare a procesării la nivelul algoritmic-
reprezentaţional printr-o reţea neuromimetică. Modelarea este un proces de
traducere a unei realităţi într-o teorie, care poate fi testată sau implementată, în acest
caz, pe calculator.
Informaţia este reprezentată la nivelul sistemului cognitiv uman prin valori şi
patternuri de activare ale unor unităţi (neuromimi).
O reţea neuromimetică este formată din:
1. o mulţime de unităţi;
2. o stare de activare;
3. o regulă de activare;
4. o funcţie output;
5. un pattern de conexiuni între aceste unităţi;
6. reguli de învăţare;
7. un mediu (o ambianţă) în care operează reţeaua.
Acest tip de reţea poate modela comportamentul cognitiv fără a recurge la tipurile de
reguli explicite ce se găsesc în domeniul metaforei calculatorului.Reţelele realizează
acest lucru asociind diferite input-uri cu anumite output-uri şi stocând pattern-urile de
activare în reţea. Reţelele folosesc de obicei mai multe straturi pentru a trata
comportamentul complex. Un strat constă din unităţi input care encodează un stimul
în forma unui pattern de activare. Un alt strat este stratul output care produce un
răspuns, din nou în forma unui pattern de activare. Atunci când reţeaua a învăţat să producă un
anumit răspuns la nivelul stratului output în urma prezentării unui anumit stimul la nivelul
stratului input, ea poate prezenta un comportament care se aseamănă foarte mult cu
aplicarea unei reguli.
Unităţile
Se numesc unităţi cognitive, neuroni formali sau noduri.
28
Unităţile au caracteristici asemănătoare cu ale neuronilor: valoarea de
activare şi asocierea într-o reţea. Valoarea de activare este notată printr-o cifră
cuprinsă în intervalul -1, +1.
Într-o reţea sunt unităţi de input (receptează şi convertesc în valori de
activare semnalele externe) şi unităţi de output (care transmit în mediu răspunsul
reţelei). Acestea sunt unităţi vizibile pentru că pot fi accesate direct din mediul
reţelei.
Între unităţile vizibile de input şi de output sunt interpuse unităţi care nu pot
fi accesate decât prin intermediul acestora. Acestea se numesc unităţi ascunse.
Dacă o reţea este formată din unităţi vizibile, atunci ea se numeşte binivelară.
Dacă este formată atât din unităţi vizibile, cât şi din unităţi ascunse, reţeaua se
numeşte multinivelară.
Neuromimii nu sunt interpretabili semantic, adică nu semnifică lucruri,
concepte, fapte (aşa cum era în cazul simbolurilor). Spunem că reţelele
neuromimetice sunt semantic-opace.
Dacă o atribuire a semnificaţiei este totuşi făcută, putem distinge două tipuri
de reţele:
1. Localizaţionaliste, se consideră că fiecare unitate este un concept. Aceasta este
însă, o interpretare exterioară, ea nu este regăsită implicit în reţea.
2. Distributive, informaţia este distribuită pe interacţiunile dintre unităţi (de exemplu,
un concept sau o propoziţie nu sunt reprezentate de o singură unitate, ci de patternul
de conexiuni dintre mai multe unităţi ale reţelei). În acest caz, unităţile sunt
neinterpretabile semantic.
29
Fig. 1. O reţea conexionistă simplă
Stările de activare
Acestea sunt valori care definesc starea unei unităţi la un moment dat (aşa
cum neuronul are o stare de activare, o cantitate de energie care-i este carcteristică la
un moment dat). Sunt notate numeric, de la -1 la +1 (şi nu numai, pot fi alese şi alte
intervale), astfel că o reţea conexionistă este o matrice de valori de activare (0.2, 0,
0,5).
Fiecare unitate are un rest de activare ca rezultat al stimulărilor trecute
(întocmai ca un neuron). Acest rest de activare face ca o reţea neuomimetică să aibă
ca o caracteristică intrinsecă un potenţial de urmă (întocmai ca o reţea neuronală),
care face ca o unitate (un neuron) să răspundă mai rapid în cazul în care îi este
solicitat un răspuns identic cu cel dintr-o fază anterioară.
Rata descreşterii stării de activare se numeşte rata degradării (decay rate),
fiind o altă caracteristică intrinsecă a unei reţele neuromimetice.
Regula de activare
30
Este o funcţie care stabileşte modul în care se modifică valoarea de activare a
unităţilor dintr-o reţea. Modificarea valorii se face pe baza netinputului. Acesta este
suma ponderată a valorilor de activare recepţionate. Procesul este similar cu cel
petrecut în reţelele neuronale.
Funcţia output
Stabileşte relaţia dintre valoarea de activare a unei unităţi şi outputul pe care ea îl
transmite altor unităţi. În cazul unei reţele conexioniste un programator poate stabili
un prag al stării de activare sub care valoarea outputului este zero, iar deasupra
acestui prag outputul este egal cu valoarea de activare. Găsim şi în acest caz
similarităţi cu reţeaua neuronală.
Conexiunile
Nodurile, unităţile unei reţele sunt legate prin conexiuni. Când conexiunile sunt
orientate într-o singură direcţie de la unităţile input spre unităţile output, reţeaua este
unidimensională (feed-forward network). Dacă conexiunile sunt reciproce, reţeaua
este interactivă.
Conexiunile, la fel ca în cazul cerierului, sunt excitative şi inhibitive.
Ele sunt excitative când ponderea este pozitivă 0<Wi,j<1, unde W este ponderea, iar i
şi j sunt două unităţi oarecare.
Conexiunile sunt inhibitive dacă ponderea este negativă.
Conexiunile sunt elemente importante ale reţelei conexioniste, deoarece o unitate
reprezintă ceva pentru reţea în funcţie de conexiunile pe care le are. Acestea îi oferă
valoarea de activare.
Regulile de învăţare
Sunt algoritmi sau ecuaţii care guvernează ponderea conexiunilor dintr-o reţea.
Modificarea tăriei conexiunilor se face în funcţie de regulile de învăţare.
Regulile de învăţare sunt similare regulilor de manipulare a simbolurilor din
paradigma clasică.
31
Menţionăm trei reguli de învăţare:
Regula lui Hebb
Ponderea unei conexiuni creşte dacă unităţile au o stare de activare de acelaşi semn
(ambele pozitive sau ambele negative) şi scade dacă se află în stări de activare opuse.
Ponderea conexiunii dintre două unităţi se modifică în funcţie de produsul valorilor
de activare. Proporţia cu care se va modifica ponderea conexiunii este modulată de
rata învăţării (aceasta este stabilită de creatorul reţelei).
Prin urmare, avem relaţia:
Wu,i= lr · au · ai
Adică ponderea conexiunii de la unitatea i la unitatea u depinde de rata învăţării (lr)
înmulţită cu valoarea de activare a unităţilor u şi i.
Regula delta (Widrow-Hoff)
Această regulă utilizează discrepanţa între outputul dezirabil (du) şi outputul actual
(au).
Cu alte cuvinte, ponderea unei conexiuni se modifică cu atât mai mult cu cât eroarea
(diferenţa) dintre outputul dezirabil şi outputul actual este mai mare.
Wu,i= lr(du – au)ai
Dacă du = au ponderea conexiunilor rămâne neschimbată. Înseamnă că reţeaua a dat
răspunsul dorit.
Regula retropropagării erorii (delta generalizată)
Este o extindere a regulii delta la reţelele multinivelare. Eroarea dintre du şi au se
propagă invers de la unităţile output spre unităţile ascunse şi spre unităţile de input.
Mai întâi se calculează ponderea pe care două unităţi au avut-o în propagarea erorii
pe baza regulii delta, apoi se modifică tăria legăturii dintre ele după contribuţia pe
care au avut-o la apariţia erorii.
Wu,h= lr delta au ah
32
Mediul sau ambianţa reţelei
Orice reţea conexionistă (ca şi orice reţea neuronală) este în legătură cu structuri mai
generale, pot fi şi alte reţele, care o influenţează şi creează mediul reţelei.
Influenţa mediului apare într-un model conexionist sub forma unor biaşi (bias), adică
a unor inputuri cu valori fixe şi independenţi de activitatea reţelei.
Nu alegem, când explicăm cum funcţionează un sistem cognitiv, între una dintre
paradigme.
Paradigma clasică ne oferă un model de funcţionare a unei reţele când vorbim despre
procesarea la un nivel complex, central.
Paradigma conexionistă ne oferă un model când vorbim de procesări la un nivel
periferic.
Rezumat
Principalele metafore explicative prezente în psihologia cognitivă sunt: metafora
calculatorului şi metafora creierului. Acestea sunt asociate cu două paradigme fundamentale:
paradigma simbolică(numită şi clasic-simbolică) şi paradigma conexionistă (numită
şi neo-conexionistă). Teza principală a paradigmei clasice-simbolice din psihologia
cognitivă este aceea potrivit căreia cunoştinţele sunt reprezentate în sistemul cognitiv
prin simboluri sau structuri simbolice. Conform metaforei calculatorului, sistemul
cognitiv al oamenilor poate fi înţeles cel mai bine prin analogie cu un cadru de procesare
a informaţiei. Paradigma (neo)conexionistă, cunoscută şi sub denumirea de
paradigma procesărilor paralele distribuite (PDP) sau modelare neuronală porneşte
de la ideea că activitatea cognitivă poate fi explicată pe baza unor modele de
inspiraţie neuronală. Conform metaforei creierului, cogniţia umană este cel mai
bine înţeleasă în termeni ai proprietăţilor creierului.
33
.
Cuvinte cheie
Paradigmele psihologie cognitive, paradigma clasic-simbolică, paradigma
(neo)conexionistă, metafora creierului, metafora calculatorului, simboluri, reţele
neuromimetice.
Teste de autoevaluare
1. Redactaţi un eseu în care să comparaţi cele două paradigme din psihologia
cognitivă (pp. 24-32).
2. Subliniaţi punctele slabe şi punctele tari ale fiecărei paradigme (pp.24-32).
Concluzii
Sunt câteva concepte şi teorii care guverneză peisajul psihologiei cognitive astăzi,
cele două paradigme concurente disputându-şi supremaţia în demonstrarea faptului
că asumpţiile lor sunt cele mai potrivite pentru a explica funcţionarea sistemului
cognitiv uman.
34
UNITATEA 4. Procesarea vizuală
Obiective 35
Cunoștințe preliminarii 35
Resurse necesare și recomandări de studiu 35
Durată medie de parcurgere a unității 35
Procesarea vizuală 36
Rezumat 46
Cuvinte cheie 46
Teste de autoevaluare 46
Concluzii 47
35
Obiective
La sfârşitul acestei prelegeri, studentul va putea :
- Să aibă o nouă perspectivă asupra analizatorului vizual;
- Să înţeleagă modelarea pe calculator a proceselor cognitive;
- Să fie familarizaţi cu teroriile recunoaşterii obiectelor.
Cunoștințe preliminarii
Psihologie generală – mecanismele cognitive
Resurse necesare și recomandări de studiu
Resurse bibliografice obligatorii:
1. Miclea, M., (1997 sau 2000), Psihologie cognitivă, Polirom, Iaşi.
2. Zlate, M., (1999), Psihologia mecanismelor cognitive, Polirom, Iaşi.
Durata medie de parcurgere a unității de studiu
Este de patru ore.
36
Începem prin a spune că aproape 50% din suprafaţa neocortexului este
implicată în prelucrarea informaţiei vizuale. Prin urmare, majoritatea informaţiilor pe
care le avem despre mediul extern sunt de natură vizuală. Aceasta arată importanţa
pe care procesarea informaţiei vizuale în cadrul oricărei analize a sistemului cognitiv.
Modele dezvoltate în psihologia cognitivă pentru a explica acest tip de
procesare trebuie să aibă atât plauzibilitate neuronală, cât şi eficienţă în
implementarea lor în reţele non-umane.
Neurobiologia procesării vizuale
Numim un fenomen ca fiind vizibil atunci când emite unde electromagnetice
cu lungimi de undă între 440 şi 810 milimicroni şi care provoacă o activitate
fotochimică la nivelul receptorilor.
Lumina străbate mediile transparente ale ochiului şi ajunge la retină, care are
cinci straturi celulare: receptori (celule cu conuri şi bastonaşe), celule orizontale,
celule bipolare, celule amacrine şi ganglioni (aceştia se prelungesc în axoni care
formează nervii optici).
Retina are o structură laticeală, celulele nervoase sunt conectate pe orizontală
de celule amacrine şi celulele orizontale, iar receptorii sunt conectaţi pe verticală de
celulele bipolare, ganglionare şi de nervii optici.
Această structură arată că nu se vizează procesarea întregii informaţii vizuale,
ci doar a celei semnificative. Se face o diferenţere şi o procesare segregată încă de la
nivelul periferic al sistemului vizual.
Pe ansamblu, unei celule ganglionare îi revin 120-130 de receptori.
Informaţia este trimisă către nucleii geniculaţi laterali din talamus, apoi către
cortexul vizual (striat) unde este analizată şi se produce recunoaşterea obiectului.
Câmp receptor, celulele on-off şi off-on
37
Zona de pe suprafaţa retinei care modifică activitatea celulei nervoase se
numeşte câmp receptor. Aceasta se întâmplă deoarece unui ganglion îi corespund
mai mulţi receptori şi el nu se activeză la stimularea unui singur punct de pe retină, ci
la stimularea unei arii.
Este o noţiune funcţională, nu una biologică, adică nu există o formaţiune neuronală
care să reprezinte câmpul receptor, aşa cum este retina, spre exemplu.
Celulele on-off sunt acelea care intensifică rata descărcărilor electrice
(frecvenţa potenţialelor de acţiune) dacă stimulul luminos cade în centrul câmpului
receptor şi scade activitatea celulei nervoase, dacă stimulul se află la periferia
câmpului receptor.
În contrapartidă, celulele off-on au activitate maximă dacă în centrul câmpului lor
vizual este un punct negru înconjurat de fascicule luminoase (de lumină).
Activitatea celor două tipuri de celule este insensibilă la stimularea uniformă
a câmpului receptor datorită inhibiţiei laterale. Existenţa acestor tipuri de celule, care
îşi au sediul în corpii geniculaţi laterali, poate fi probată prin teste neurofiziologice,
cât şi prin metode psihofizice, cum ar fi grilajul Hermann-Hering.
Fig. 2 Grilajul lui Hermann (1870). Privirea grilajului produce iluzia unor pete cenuşii la
intersecţia canalelor albe situate între careurile negre.
38
Detectorii de trăsături
Hubel şi Wiesel, doi autori care au făcut experimente privind procesarea vizuală,
descriu trei tipuri de detectori de trăsături - features detectors (Hubel şi Wiesel, 1959):
celule simple, celule complexe şi celule hipercomplexe.
Celulele simple detectează contururi, fante luminoase sau linii. Ele sunt
hiperspecializate, încât recţionează decât la un singur tip de stimul (contururi, fante,
linii). O singură celulă simplă însumează activitatea mai multor celule on-off şi off-
on din nucleii geniculaţi.
Celulele simple sunt organizate somatotropic, adică o anumită regiune din cortexul
vizual procesează informaţia dintr-o anumită zonă a câmpului vizual, ignorând
stimulii dintr-o altă locaţie.
Celulele complexe: se află în ariile striate şi parastriate şi prelucrează informaţii cu
un nivel mai mare de generalitate. Ele răspund la aceeaşi categorie de stimuli
indiferent de zona în care se află în câmpul vizual. Decodifică şi stimulii în mişcare.
Celulele hipercomplexe: sunt de două tipuri. Primul tip detectează stimuli identici
cu cei decodificaţi de celulele complexe, dar care au o anumită dimensiune. Al doilea
tip detectează unghiuri. Acest tip este foarte selectiv, unele celule detectează doar
unghiuri drepte, altele doar unghiuri ascuţite, etc.
Unele cercetări sugerează că ar exista celule hipercomplexe care detectează chiar şi
forme de genul triunghiului, mâinii sau chiar feţei.
Este improbabil ca forme complexe precum feţele să fie detectate de o singură celulă.
În cazul în care aceasta moare, dispare şi posibilitatea de a detecta anumite obiecte
precum mâinile, feţele cunoscuţilor?
Hubel şi Wiesel sugerează o organizare ierarhică a celor trei tipuri de celule, dar nu
oferă destule informaţii despre această aranjare ierarhică. Nu este exclus, însă ca
toate cele trei tipuri de celule să funcţioneze în acelaşi timp şi nu transmiţându-şi
unele altora informaţiile în trepte.
Procesarea informaţiei vizuale
39
Ne vom afla la nivelul computaţional, adică vom încerca să explicăm prin
modele logico-matematice cum un input specific este calculat pentru a oferi un
output specific.
Cu alte cuvinte, există o multitudine de algoritmi care să calculeze o funcţie şi
o multitudine de sisteme fizice (de harduri) capabile să implementeze un algoritm.
Astfel, teoriile computaţionale care explică analiza vizuală a informaţiei sunt
abstracte şi formalizate, ceea ce pare nenatural pentru psihologii tradiţionalişti.
La nivel computaţional se descriu două niveluri ale procesării: procesarea
primară şi procesarea secundară a informaţiei.
Procesarea primară cuprinde prelucrări pre-atenţionale cu o durată de
aproximativ 200 milisecunde. Au ca scop reprezentarea în sistemul cognitiv a
caracteristicilor fizice ale stimului.
Aflăm unde este stimulul, dar nu şi ce este. Avem mecanismele de detectare a
contururilor, a texturii, a mişcării, a culorii şi a dispunerii spaţiale.
Procesarea secundară vizează recunoaşterea obiectelor. Are ca input
rezultatele procesării primare şi ca output imaginea tridimensională a unui obiect
identificat.
David Marr (1982) oferă schema generală a procesării informaţiei vizuale:
Stimulii vizuali sunt transpuşi într-o schiţă primară, care este supusă unui tratament
modular prin care se stabileşte:
poziţia şi forma
textura
culoarea
distanţa şi adâncimea
dacă este în mişcare şi cum.
40
Fig. 3. Schema generală a procesării informaţiei vizuale (David Marr)
În urma acestor procesări modulare realizate în paralel, se produce o imagine
intermediară numită şi 2½D (ca să sugereze intermediaritatea ei între imaginea
bidimensională de pe retină şi imaginea tridimensioanală finală).
După procesarea 2½
D şi pe baza inputului ei se realizează procesarea secundară,
imaginea 3D şi recunoaşterea obiectului.
Procesării primare îi corespunde decât primele două niveluri (schema primară şi
imaginea 2½D), imaginea 3D şi recunoaşterea aparţin procesării secundare.
Caracteristici ale procesărilor primare
Procesările primare vizuale sunt organizate pe module, care funcţionează în paralel,
sunt nepentrabile cognitiv şi non-inferenţiale (nu se pot descompune în secvenţe sau
paşi din care putem vedea cum este tratată informaţia).
Sunt independente de natura stimulului. Vor procesa la fel indiferent ce procesează
(un copac, o casă, o persoană, un peisaj, etc).
41
În cazul procesărilor primare avem de a face cu un caracter irepresibil, automat
(deschidem ochii şi vedem, fie ca vrem fie că nu vrem; auzim sunetele fie că vrem,
fie că nu vrem).
Este important să menţinăm că ele depind de nişte asumpţii despre realitate:
- asumpţia rigidităţii – prespunem că nu trăim într-un univers pulsatoriu, adică
obiectele mici sunt departe, iar cand se maresc şi observăm detaliile se apropie;
- asumpţia unicităţii – presupunem că nu trăim într-un univers transparent, astfel că
unui punct de pe retină îi corespunde un singur punct din realitate;
- asumpţia continuităţii – presupunem că un punct din vecinătatea unui alt punct
analizat are aceleaşi caracteristici cu punctul analizat). Nu este foarte clar demonstrat
dacă aceste asumpţii sunt precablate (înnăscute) în sistemul cognitiv sau sunt învăţate.
Sistemul vizual face o reconstrucţie a stimulului proiectat pe retină printr-un set de
mecanisme de tip modular, din care rezultă o imagine 2½D, o imagine intermediară,
centrată pe subiect (adică depinde de poziţia în care se află subiectul în raport cu
stimulul), pe baza căruia se realizează recunoaşterea obiectului şi imaginea 3D.
Procesarea este de tip computaţional şi se pune problema validităţii sale ecologice.
Procesarea secundară
Rostul prelucrărilor secundare este ca dintr-o schiţă intermediară 2½D luată ca input să
producă, pe baza unor prelucrări variate, schiţa 3D, adică recunoaşterea obiectului.
Prelucrările secundare realizează descentrarea reprezentărilor intermediare ale
obiectului. Recunoaşterea ar putea fi definită ca punere în corespondenţă a imaginii
perceptive a obiectului cu reprezentarea sa în memorie.
Recunoaşterea obiectelor este atât flexibilă cât şi rapidă. Este plauzibil ca
reprezentarea stocată în memorie, simbolică sau neurală, să reprezinte obiectul
indiferent de unghiul sau perspectiva din care este văzut. Acest fapt este facilitat de
existenţa unor detalii spaţiale constante sau proprietăţi neaccidentale (Lowe, 1984),
cum ar fi paralelismul sau simetria. Acest fapt ar explica flexibilitatea recunoaşterii.
Un obiect simplu poate fi identificat după o expunere de numai 100 ms, iar după alte 800 ms
acesta poate fi chiar numit. De asemenea este avansată prezenţa unor mecanisme de organizare a
stimulilor complecşi în unităţi mai simple, reducând diversitatea pe baza unor
42
mecanisme de grupare a elementelor unei figuri. Acest fapt ar explica rapiditatea
recunoaşterii.
Principiile gestaltiste
Întrucât primii care au studiat principiile de grupare ale elementelor unei figuri au
fost psihologii şcolii gestaltiste, acestea le poartă numele. Numărul total al acestor
principii nu este cu exactitate cunoscut, dar pentru obiectele sau figurile statice, mai
cunoscute sunt următoarele: principiul proximităţii, care afirmă că elementele aflate în
proximitate spaţială sunt grupate într-o singură unitate perceptivă; principiul
similarităţii, care afirmă că elementele similare sunt grupate în aceeaşiunitate
perceptivă, care este contrapusă altora; principiul bunei continuări, care afirmă că la
intersecţia a două contururi, ele sunt percepute dupăcontinuarea cea mai simplă; şi
principiul închiderii, potrivit căruia conturul ocluzatal unei figuri este închis după
configuraţia sa vizibilă. Versiunea generalizată a acestor principii poartă numele de
legea lui Prägranz, postulând că stimulii vizuali sunt în aşa fel grupaţi încât să rezulte
configuraţia cea mai simplă.
Recunoaşterea obiectelor
În explicarea recunoaşterii obiectelor sunt implicate o serie de teorii numite
teoriile recunoaşterii de patternuri (structuri).
1. Teoria şabloanelor (template): în memoria de lungă durată sunt stocate
şabloane ale unor structuri, tipare care sunt “potrivite” cu inputul vizual. Sunt
implicate mai multe template-uri. Se realizează o reprezentare a trăsăturilor
standard ale template-ului înainte de a căuta un anume template.
2. Teoria prototipurilor: se desfăşoară un proces de comparare şi de “potrivire”
între inputul vizual şi reprezentantul mintal al unei clase de obiecte. Dacă
obiectul nu este recunoscut, atunci se trece la compararea cu un alt prototip.
3. Teoria analizei de trăsături: trăsăturile cheie ale unui obiect sunt comparate
cu informaţia deţinută deja în memorie (identificarea literei Z se face mult mai
repede dacă este într-o serie cu litere cu trăsături rotunde, cu care să nu
împărtăşească prea multe trăsături comune).
43
Reprezentanţi ai acestor teorii:
1. O.G. Selfridge (1959). El susţine că în recunoaşterea obiectelor sunt implicate
patru stadii, organizate ierarhic, de recunoaştere a trăsăturilor (autorul foloseşte
metafora demonilor). Obiectul este proiectat pe retină unde este procesat biologic
– demonul imaginii (image demon). Trăsăturile acestei imagini sunt analizate şi
comparate (liniile, unghiurile, etc.) de demonii de trăsături (feature demons).
Componenetele sunt apoi recunoscute şi se construiesc structuri cu sens (demonii
cognitivi – cognitive demons).
În final, patternul este recunoscut ca urmare a procesului de “potrivire”, demonul
decident (demonii cognitivi propuneau mai multe interpretări).
Această teorie se numeşte Pandemonium din cauza faptului că se presupune că
“demonii” produc un mare haos în timp ce strigă unii la alţii, fiecare fiind
inamicul celuilalt.
Este o teorie a analizei de trăsături.
Fig. 4. Pandemonium (Selfridge). O reprezentare
44
2. I. Biederman (1987). Porneşte de la teoria computaţională a lui Marr şi
presupune că sunt 36 de părţi, de volume primitive, din care sunt compuse
obiectele. Acestea se numesc geoni (geons – geometrical ions).
Modele de geoni:
Modele de obiecte formate din geoni
Segmentarea obiectelor se face în zonele de concavitate. Trebuie să fie
identificare proprietăţile invariante, adică dacă muchiile sunt drepte, convergente,
paralele, simetrice sau curbe. Apoi acestea sunt comparate cu tiparele (template-
urile) aflate în memorie. Aceasta înseamnă că obiectul poate fi recunoscut şi
dacă nu este în totalitate văzut şi dar şi dacă este parţial reamintit.
Este denumită şi teoria recunoaşterii după componente (recognition by
components).
45
Fig. 5. Stadiile recunoaşterii obiectelor pe baza componentelor
3. Modelarea conexionistă a recunoaşterii obiectelor (McClelland şi
Rumelhart, 1981). Recunoaşterea obiectelor poate fi implementată atât pe reţele
binevelare, cât şi pe reţele multinivelare. Calculul netimputului se face, însă
diferit. O reţea conexionistă leagă patternul vizual de numele obiectului, care este
codat în sistemul verbal. O reţea va recunoaşte un obiect atunci când produce
numele obiectului în momentul când detectează componentele corespunzătoare
acelui obiect.
Procesarea se face folosind comparaţia între outputul dezirabil şi outputul actual,
trecând prin iteraţii sau epoci succesive până la obţinerea outputului dezirabil.
4. Teorii ale recunoaşterii feţelor. V. Bruce şi A. Young (1986) susţin că sunt
implicate opt componente: o descriere iniţială (codarea structurală), analiza
expresiei, analiza felului de a vorbi, procesarea selectivă a informaţiilor
(procesarea direcţionată), construirea informaţiilor despre feţe, identificarea de
puncte nodale ale informaţiei despre persoana în cauză, asocierea cu numele
persoanei, adăugarea oricărei informaţii relevante.
46
Eysenck şi Keane (2000) sugerează că în recunoaşterea feţelor familiare sunt
implicate codarea structurală, informaţiile personale şi numele, iar în
recunoaştera feţelor nefamiliare sunt implicate codarea, analiza expresiei şi a
vorbirii şi procesarea direcţionată, selectivă.
Rezumat
Cea mai mare parte a informaţiilor despre mediul încare trăim este obţinută prin
intermediul văzului. Circa jumătate dinsuprafaţa neocortexului este implicată în
procesarea informaţiei vizuale.
Procesarea informaţiei vizuale la nivel computaţional se împarte în două mari stadii:
procesare primară şi procesare secundară.
Procesarea primară cuprinde prelucrările preatenţionale care au ca rezultat
reprezentarea, în sistemul cognitiv, a caracteristicilor fizice ale stimulului. Ele
realizează separarea stimulului de fond, ne arată unde anume este acesta, nu ce
anume este. Procesarea secundară vizează mecanismele implicate în recunoaşterea figurii şi
obiectelor. Ele au ca input rezultatele procesărilor primare şi ca output – imaginea
tridimesională a unui obiect.
Cuvinte cheie
procesare vizuală primară, procesare vizuală secundară, teorii ale recunoaşterii
obiectelor
Teste de autoevaluare
1. Ce sunt celulele on-off şi celulele off-on?
2. Ce înseamnă procesare primară a informaţiei şi care este importanţa acesteia
pentru cogniţia vizuală?
3. Alegeţi o teorie a recunoaşterii obiectelor şi arătaţi care sunt punctele slabe
ale acelei teorii.
47
Concluzii
Analizatorul vizual este unul dintre cei mai cercetaţi analizatori în psihologia
cognitivă, multe dintre rezultatele ceecetărilor fiind implementate pe calculator
(programe pentru detectarea contrurilor, dectarea texturii, recunoaşterea feţelor
umane, etc.).
48
UNITATEA 5. Recunoaşterea limbajului (scris şi vorbit)
Obiective 49
Cunoștințe preliminarii 49
Resurse necesare și recomandări de studiu 49
Durată medie de parcurgere a unității 49
Recunoaşterea limbajului (scris şi vorbit) 50
Rezumat 53
Cuvinte cheie 53
Teste de autoevaluare 53
Concluzii 54
49
Obiective
La sfârşitul acestei prelegeri, studentul va putea :
- Să fie familarizaţi cu teoriile recunoaşterii limbajului;
- Să ştie care sunt caracteristicile identificării cuvintelor;
- Să ştie care este deosebirea dintre procesarea primară şi procesarea
secundară
Cunoștințe preliminarii
Psihologie generală – mecanismele cognitive
Resurse necesare și recomandări de studiu.
Resurse bibliografice obligatorii:
1. Miclea, M., (1997 sau 2000), Psihologie cognitivă, Polirom, Iaşi.
2. Zlate, M., (1999), Psihologia mecanismelor cognitive, Polirom, Iaşi.
Durata medie de parcurgere a unității de studiu
Este de două ore.
50
Literatura de specialitate şi cercetările desfăşurate în legătură cu acest subiect
sunt străbătute de o idee centrală, aceea că recunoaşterea cuvintelor are un dublu
input: buttom-up şi top-down.
Aceasta înseamnă că recunoaşterea unui cuvânt este determinată de datele
exterioare care formează efectiv cuvântul, sunetele sau literele, cât şi de conceptele
stocate care creează un context lingvistic mental.
Identificarea unui cuvânt are următoarele caracteristici:
1. Procesare automată (adică un cuvânt este procesat fără o prea mare implicare
conştientă). A se vedea efectul Stroop.
2. Primaritatea semantică. Dacă o propoziţie conţine cuvinte care adaugă un sens la
un conext deja existent, atunci ele sunt mai repede recunoscute.
3. Primaritatea cuvântului asupra literei. Adică se identifică cuvântul, nu fiecare
literă în parte, şi mai apoi cuvântul (ex.: PSIHOLGIE – citim „psihologie”, dar
lipseşte al doilea „o”).
Elementele de prozodie contribuie şi ele la identificarea cuvintelor (intonaţia,
accentul pus pe anume cuvinte, topica, etc.).
Recunoaştere cuvintelor se face şi atunci când nu se recepţionează complet cuvântul
sau întreaga propoziţie prin faptul că procesarea de tip top-down adaugă părţile lipsă
pentru a obţine sensul, semnificaţia.
Baza neurofiziologică a producerii limbajului:
Înţelegerea vorbirii începe ca proces la nivelul sistemului auditiv. Regiunea
din creier considerată cea mai importantă pentru înţelegerea vorbirii este aria
WERNICKE. Această arie identificată de Karl Wernicke la 1874 corespunzând
51
porţiunii posterioare şi inferioare din lobul temporal stâng este implicată în
înţelegerea şi elaborarea vorbirii - prin transformarea datelor perceptive în elemente
de semnificaţie a cuvintelor (se produce afazia Wernicke atunci când această arie
este afectată).
Aria BROCA (identificată de Paul Broca), localizată în lobul frontal stâng,
este răspunzătoare de procesul de articulare a cuvintelor, de elaborare a lor şi de
înţelegere a constructelor gramaticale. Regiunea în care a fost identificată aria Broca
cuprinde formaţiunile neuronale care alcătuiesc cortexul motor primar, acesta
controlând mişcările implicate în vorbire (emitere şi elaborare). Din această cauză,
aria Broca conţine memoria segmentelor de mişcare musculară, fiecare din aceste
secvenţe fiind legată cu o secvenţă omoloagă auditivă din partea posterioară a
creierului.
Teorii care explică recunoaşterea cuvintelor:
1. Teoria motorie (Liberman, 1967): susţine că o persoană nu ar putea fi capabilă să
perceapă limbajul dacă fiecare fonem ar corespunde unui sunet. Experimentele
desfăşurate de Orr, Friedman şi Williams în 1965 arată că un subiect poate urmări
aproximativ 400 de cuvinte/minut (în engleză), cu oarecare dificultate, dar poate
înţelege. Aceasta înseamnă că aprox. 30 de foneme pe secundă sunt percepute şi
decodificate. Dar din experimentele psihofiziologice auditive ale lui Miller şi Taylor
(1948) aflăm că nici 15 foneme/secundă (cantitate care nu este neobişnuită în
vorbirea cotidiană) nu pot fi percepute prea clar, dacă fonemele ar fi un şir de
evenimente acustice distincte. Această teorie spune că ascultătorii „reproduc” (eng.
mimic) mişcările necesare emiterii cuvintelor pe care vorbitorii le emit. În cercetările
care au oferit dovezi acestei teorii s-a constatat că se produce o mişcare mai
puternică a limbii şi o activare mai puternică a cortexului motor care controlează
mişcările limbii, la ascultători, când li se prezintă cuvântul „terra”, decât în cazul
prezentării cuvântului „baffo” (Fadiga, Craighero, Buccino, Rizzolatti, 2002).
Aceste cercetări nu demonsterază, însă o relaţie cauzală între percepţia limbajului şi
activarea cortexului motor, ci doar faptul că facilitează percepţia prin activare.
Acest fapt este demonstrat de cercetările care arată că copiii de 6-8 luni, care nu au
bine dezvoltată articularea cuvintelor, se descurcă destul de bine la sarcinile de
detecţie a silabelor.
52
2. Teoria (modelul) cohortelor (Marslen-Wilson şi Tyler, 1980): un cuvânt este
recunoscut prin reducerea succesivă a numărului de posibil candidaţi pentru un
cuvânt pe măsură ce noi foneme apar. Cu alte cuvinte, un cuvânt este recunoscut
atunci când rămâne doar un singur candidat dintre toate cuvintele posibile. Acesta
este numit „punctul unicităţii”. Se produce o procesate de tip bottom-up determinată
de apariţia primelor foneme din cuvânt, etapă în care cuvântul nu este recunoscut
prin care se deschide o intrare în sistemul lexical. Aceasta procesare este continuată
de una de tip top-down prin care multitudinea de posibile cuvinte este comparată cu
cuvântul original, auzit. Cuvintele pot fi recunoscute mai devreme folosind contextul
în care se află. Aşa că nu se poate stabili o relaţie mecanică între apariţia şi derularea
cuvântului până la punctul unicităţii unde se produce saltul la punctul recunoaşterii.
Varianta revizuită a acestei teorii spune că procesarea de tip bottom-up nu
elimină un cuvânt candidat, ci îl dezactivează parţial (această variantă
încearcă să explice cum de putem recunoaşte cuvintele chiar dacă sunt
pronunţate greşit de la începutul lor).
3. Modelul „TRACE”, al „urmelor” (McClelland şi Elman, 1986; McClelland,
1991). Recunoaşterea unui cuvânt vorbit cuprinde activarea concomitentă a
detectorilor de trăsături, a detectorilor de foneme şi a detectorilor de cuvinte, ca şi în
cazul modelului activării interactive descris de McClelland şi Rumelhart în 1981
pentru a explica recunoaşterea cuvintelor scrise. Se bazează tot pe procesările de tip
bottom-up şi top-down şi pe activarea şi inhibiţia unor unităţi lexicale.
Potrivit teoriei activării interactive excitaţia şi inhibiţia se transmit într-o reţea
de unităţi care sunt elementele care procesează informaţia (clar un model
conexionist). Fiecare unitate este un dispozitiv simplu de procesare, care are
rolul de ipoteză despre inputul care este procesat. Activarea unei unităţi este
legată de tăria ipotezei pe care unitatea o reprezintă. Unităţile ale căror
conexiuni sunt reciproc consistente, sunt reciproc excitatoare; unităţile ale
căror conexiuni sunt reciproc inconsistente, sunt reciproc inhibitoare.
Procesarea activării interactive permite fiecărei ipoteze atât să congtrângă,
dar să şi fie constrânsă de alte ipoteze consistente sau inconsistente.
Unităţile sunt organizate pe diferite niveluri, nivelul trăsăturilor, nivelul
fonemelor şi nivelul cuvintelor. O acţiune inhibitoare sau una activatoare se
53
propagă în reţea, creându-se astfel un pattern sau o „urmă” (trace). Cuvântul
este recunoscut sau identificat prin nivelul de activare ale posibilor cuvinte
candidate. Aceasta arată cum sunt recunoscute cuvintele chiar dacă nu sunt
pronunţate corect şi cum sunt recunoscute aceste sunt recunoscute rapid.
Acest model, deşi are multe avantaje, nu poate explica cum ortografia unor
cuvinte sau durata unor silabe pentru a fi pronunţate influnţează identificarea
cuvintelor.
.
Rezumat
Există mai multe teorii care explică recunoaşterea limbajului, cele mai cunoscute
fiind teoria motorie, modelul cohortelor, modelul „trace”.
.
Cuvinte cheie
teoria motorie, modelul cohortelor, modelul „trace”, aria Broca, aria Wernicke.
Teste de autoevaluare
1. Care sunt caracteristicile identificării cuvintelor? (p. 50)
2. În ce constă modelul TRACE? (p. 52)
54
Concluzii
Pentru a explica cum recunoaştem limbajul, trebuie, cel mai probabil, să apelăm la
un complex de teorii, nu doar la una care poate explica doar o parte a complexităţii
acestui mecanism.
55
UNITATEA 6. Mecanismul atenţiei
Obiective 56
Cunoștințe preliminarii 56
Resurse necesare și recomandări de studiu 56
Durată medie de parcurgere a unității 56
Mecanismul atenţiei 57
Rezumat 63
Cuvinte cheie 63
Teste de autoevaluare 64
Concluzii 64
56
Obiective
La sfârşitul acestei prelegeri, studentul va putea :
- Să fie familiarizaţi cu teoriile ce explică mecanismul atenţiei;
- Să compare modele explicative ale mecanismului atenţiei şi să găsească
punctele tari şi punctele slabe.
Cunoștințe preliminarii
Psihologie generală – mecanismele cognitive.
Resurse necesare și recomandări de studiu
Resurse bibliografice obligatorii:
1. Miclea, M., (1997 sau 2000), Psihologie cognitivă, Polirom, Iaşi.
2. Zlate, M., (1999), Psihologia mecanismelor cognitive, Polirom, Iaşi.
Durata medie de parcurgere a unității de studiu
Este de două ore.
57
Utilitatea acestui mecanism psihic se dovedeşte dacă ne gândim că
analizatorii sunt asaltaţi de aproximativ 100.000 biţi de informaţie pe secundă, în
timp ce capacitatea noastră de procesare conştientă este de 25-100 biţi/secundă.
Se impune prelucrarea selectivă a informaţiei determinată de caracteristicile
mediului şi de caracteristicile sistemului cognitiv.
Selectivitatea atenţiei are două sensuri:
1. selecţia itemilor sunt prelucraţi şi izolarea lor de ce care nu sunt procesaţi;
2. selectivitatea procesărilor pentru aceeaşi categorie de itemi (unii sunt prelucraţi
mai profund decât alţii).
Prin urmare, atenţia este un mecanism de prelucrare selectivă a informaţiei.
Neurofiziologia atenţiei
Principala formaţiune implicată este sistemul reticulat. Acesta pregăteşte
cortexul şi analizatorii pentru a răspunde la adecvat la stimuli.
Dacă este lezată formaţiunea reticulată, se produce coma, iar dacă este
activată, atunci persoana este trezită (dacă doarme, spre exemplu).
Pe baza sistemului reticulat activator ascendent, formaţiunea reticulată
activează cortexul, iar acesta prin acţionare descendentă poate excita sau inhiba
activitatea formaţiunii reticulate. Substanţa reticulată se află în trunchiul cerebral,
aceasta generând activitatea tonică a cortexului, în timp ce proiecţia sa talamică
declanşează o reacţie fazică implicată în comutarea şi concentrarea atenţiei.
Atenţia este un mecanism psihic distribuit, adică este realizat de mai multe
componente neurale, şi anume: cortexul cingulat anterior (detecţia stimulului),
58
cortexul cingulat posterior şi formaţiunea reticulată din creierul mijlociu (urmărirea
stimulului, comutarea atenţiei).
Cercetările de patologie neuronală au arătat faptul că procesarea primară nu
este atenţională şi nici realizarea imaginii 3D nu este afectată de diferitele leziuni ale
ariilor responsabile de realizarea mecanismului atenţiei.
Neurochimia atenţiei a pus în evidenţă rolul activator pe care îl au
catecolaminele şi rolul inhibitor al monoaminooxidazei (MAO).
De reţinut: nu atenţia selectează informaţia care urmează să fie prelucrată mai
profund, ci o serie de procesări ascendente (caracteristicile stimulului) şi descendente
(valoarea adaptativă a stimului şi relevanţa sa motivaţională).
Modelarea atenţiei
Modelul filtrajului timpuriu
A fost tropus de Broandbendt (1958).
Fig. 6. Modelul lui Broadbendt (apud Miclea, 1999)
Acest model presupune că există un filtraj al informaţiei încă de la nivelul
senzorial (modelul „gâtului de sticlă), doar o mică parte din informaţia care ne
parvine este procesată, cea nerelevantă fiind oprită de un filtru care nu are niciun
criteriu interpretativ.
Neajunsurile acestui model:
1. MSD nu este un loc, ci este o stare de activare temporară a cunoştinţelor din
MLD.
59
2. Nu explică comutarea atenţiei (a se vedea experimentele ascultării dihotomice
şi situaţiile “petrecere cocktail”).
Cercetările au arătat însă, că filtrajul nu este senzorial, ci semantic, adică
există o interpretare a semnificaţiei informaţiei (experimentele de ascultare
dihotomică ale lui Gray şi Wedderburn, 1960). Subiecţii aveau un set de căşti, la
urechea dreaptă începea mesajul „Soarele strălucea ...” şi continua la urechea stângă
„...într-o zi frumoasă de vară.” Când mesajul de la urechea dreaptă se termina acesta
era înlocuit de silabe fără sens, la fel fiind şi la urechea stângă până la momentul în
care apărea cea de-a doua parte a mesajului. Subiecţilor li s-a spus să se concentreze
asupra mesajului de la o singură ureche, stânga sau dreapta. După experiment ei au
reprodus întreg mesajul. Dacă filtrajul era senzorial, ei trebuiau să redea doar
jumătate din el, jumătatea prezentată la urechea pe care îşi focalizau atenţia.
Se trage concluzia că, cel puţin parţial, mesajele sunt prelucrate semantic la nivel
inconştient.
Modelul filtrajului târziu
Este propus de Norman în 1968.
Fig. 7. Modelul filtrajului târziu (Norman, apud Miclea, 1999)
60
Procesarea senzorială se realizează automat, stimulii din mediu declanşează
detectorii de trăsături, recunoaşterea obiectelor se face cu ajutorul modelelor stocate
în memoria de lungă durată care sunt activate temporar, formând memoria de scurtă
durată. Această activare este menţinută datorită unor mecanisme de pertinenţă
motivaţională, care reclamă alocare atenţională.
Mesajele procesate parţial sunt procesate la nivel subconştient tot semantic.
Acest model explică multe dintre fenomenele pe care modelul anterior nu putea să le
explice (comutarea atenţiei pentru întregirea mesajului dihotic), dar nu poate explica,
de exemplu, de ce nu putem reţine două mesaje diferite prezentate la aceeaşi ureche,
la aceeaşi intensitate şi frecvenţă (dacă acest model ar fi în totalitate corect, nu ar
trebui să avem probleme).
Modelul filtrelor atenuate
Este propus de Anne Treisman (1969, 1988). Este un model care hibridează
cele două modele anterioare şi susţine că filtrul nu funcţionează pe principiul totul
sau nimic, ci atenuează semnalele, făcând selecţii succesive, la diferite niveluri de
procesare. Procesarea stimulilor la un moment dat se face în funcţie de
disponibilitatea sistemului cognitiv din acel moment.
Dacă sarcina din acel moment nu consumă pronunţat resursele sistemului,
atunci din ce în ce mai mulţi stimuli din exterior pot intra sub procesare.
Dovezi de cercetare: intensitatea bioelectrică a procesării mesajului non-
dominant din creier este mai mică decât intensitatea mesajului dominant.
Dezavantajul acestui model: disoluţia noţiunii de filtru. Acesta devine
multidimensional, adică întreg sistemul cognitiv acţionează ca un filtru.
Un model conexionist
Să presupunem că fiecare stimul pe care îl recepţionează un subiect este codat
de un neuromim al unei reţele. Aceşti stimuli formează o reţea neuromimetică. La un
61
moment dat, un stimul este activat fie datorită intensităţii sale, fie datorită relevanţei
motivaţionale (este important pentru rezolvarea unei probleme).
Dacă postulăm că legătura dintre neuromimi se face pe baza unui mecanism
similar inhibiţiei laterale, atunci când o unitate este activată, celelate sunt inhibate.
Deci nici nu avem nevoie de postularea unor mecanisme de procesare
atenţionale pentru a putea explica procesarea selectivă a unor stimuli, alegerea lor şi
ignorarea altora.
Este vorba şi despre alocarea de resurse. Acestea sunt limitate în ceea ce
priveşte sistemul cognitiv şi capacitatea sa de procesare. Prin urmare, sistemul
trebuie să gestioneze energia limitată şi o face prin inhibiţie laterală.
Dovada: fenomenul interferenţei (deteriorarea performanţei când sunt se
solicită procesarea a două sarcini ce solicită aceleaşi mecanisme). Cu cât două unităţi
se află într-o mai mare proximitate, cu atât inhibiţia laterală este mai profundă. Ex.:
putem vedea şi asculta la televizor, dar nu putem asculta în acelaşi timp două radiouri.
Sunt trei cauze ale interferenţei:
1. similaritatea stimulilor/sarcinilor de procesare/răspunsurilor solicitate;
2. nivelul de automatizare scăzut (sarcinile automatizate sunt mai puţin predispuse
interferenţei);
3. nivelul ridicat de complexitate al sarcinii, cu cât sarcina este mai complexă, cu atât
predispoziţia la interferenţă este mai mare.
Inconştientul cognitiv
În acest punct trebuie să amintin de “Bombardamentul” subliminal, de
experimentele din anii ’50 (“Drink Coke” and “Eat Popcorn”). Între cadrele filmului
care rula la cinematograf se inserau mesajele “Drink Coke” and “Eat Popcorn”.
Mesajele fiind scurte ca durată în timp nu aveau suficientă energie să treacă în
conştient. Aveau însă, suficicientă energie pentru a fi procesate subconştient. În
pauze s-a constat creşterea vânzărilor la aceste produse cu 50%. Oare suntem aşa de
vulnerabili la mesajele subliminale?
62
Temerile sunt nejustificate. Cercetările ulterioare au demonstrat că ce mult se poate
influenţa apariţia unui comportament general (sete, foame), dar nu un comportament
specific, de a cumpăra Coca-Cola sau popcorn (în anii ’50 doar Coca-Cola şi
popcorn erau disponibile în cinematografe).
Cercetările non-psihanalitice asupra inconştientului încep din 1950 cu lucrările lui J.
Brunner. Se evidenţiază rolul expectaţiilor, setului (informaţiilor predispozante),
etichetelor verbale asupra percepţiei etc.
Deşi se foloseşte o terminologie psihanalitică, inconştientul analizat în aceste
cercetări este nepulsional.
Aplicaţiile cercetărilor şi modelărilor cognitiviste asupra inconştientului se reflectă în
psihologia reclamei şi în psihoterapie.
Sunt două chestiuni controversate:
1. există o prelucrarea semantică subconştientă sau inconştientă a stimulilor
subliminali?
2. procesările subconştiente au consecinţe comportamentale vizibile?
În explicarea acestor probleme sunt implicate conceptele de prag senzorial obiectiv
şi prag senzorial subiectiv.
Pragul senzorial obiectiv reprezintă intensitatea minimă a unui stimul, necesară
pentru ca acesta să fie receptat de analizator; acest prag poate fi determinat cu
metode obiective de măsurare. Pragul senzorial subiectiv reprezintă intensitatea
minimă de la care subiectul poate conştientiza prezenţa stimulului, fără să poată încă
oferi informaţii despre natura şi semnificaţia acestuia. Dacă echivalăm conştiinţa cu
capacitatea subiectului de a alege răspunsuri în mod conştient, atunci ceea ce percepe
subiectul în manieră subiectivă este o percepţie inconştientă. Aşadar, pragul senzorial
subiectiv constituie un indice al percepţiei subliminale.
Experimentele lui R. Fowler (1981): pe display se prezenta cuvântul LODGE sub
pragul senzorial subiectiv. Subiecţii alegeau apoi dintre BOOK şi HOTEL. Au ales
HOTEL.
63
Experimentele lui Vokey (1985): “Jesus loves me, this I know!” ca mesaj subliminal
auditiv. Subiecţii aleg la nivelul şansei dintre mesaj creştin, mesaj satanic, mesaj
porno, mesaj publicitar.
Concluzia: Un mesaj subliminal decodificat semantic, poate cel mult influenţa o
clasă de comportamente, dar nu poate induce un comportament specific.
O procesare semantică generică poate induce decât un comportament generic.
Efectele mesajelor subliminale pot fi anulate de unele procesări descendente, spre
exemplu expectanţele subiectului sau procesarea concomitentă a unor mesaje
supraliminale cu impact.
.
Rezumat
Conform modelului lui Broadbent, output-ul informaţional din sistemul perceptiv
întâlneşte un filtru, care lăsa să treacă numaiinformaţia la care oamenii acordă atenţie.
Treisman (1969) a atribuit un nou rol filtrului lui Broadbent. În loc să blocheze toate
mesajele ce vin şi sunt incompatibile cu stimulul căruia i se acordă atenţie, filtrul atenuant
conceput de această autoare slăbeşte mesajul incompatibil. Resursele de atenţie sunt
considerate prin definiţie a fi limitate. Se pune problema dacă aceste resurse sunt
„centrale” (la ele apelează toate sarcinile) sau „multiple” (sunt specifice în funcţie de
modalităţile senzoriale).
.
Cuvinte cheie
Filtraj, modelarea atenţei, Broadbendt, Treisman, model conexionist al atenţiei,
inconştientul cognitiv
64
Teste de autoevaluare
Care sunt câştigurile explicării mecanismului atenţiei pe parcursul modelelor
prezentate mai sus? (pp. 57-63)
Concluzii
Modelele de explicare ale mecanismului atenţiei trebuie privite în evoluţie, de la cel
mai simplu, primul, până la cele cu o mai mare validitate ecologică (corespund cel
mai mult realităţii).
65
UNITATEA 7. Memoria. Modelul memoriei de lucru
Obiective 66
Cunoștințe preliminarii 66
Resurse necesare și recomandări de studiu 66
Durată medie de parcurgere a unității 66
Memoria. Modelul memoriei de lucru 67
Rezumat 72
Cuvinte cheie 72
Teste de autoevaluare 72
Concluzii 73
66
Obiective
La sfârşitul acestei prelegeri, studentul va putea :
- Să aibă o altă perspectivă asupra memorie;
- Să facă comparaţie între diferitele modele explicative ale memoriei.
Cunoștințe preliminarii
Psihologie generală – mecanismele cognitive.
Resurse necesare și recomandări de studiu.
Resurse bibliografice obligatorii:
1. Miclea, M., (1997 sau 2000), Psihologie cognitivă, Polirom, Iaşi.
2. Zlate, M., (1999), Psihologia mecanismelor cognitive, Polirom, Iaşi.
Durata medie de parcurgere a unității de studiu
Este de trei ore.
67
Interesul pentru memorie s-a manifestat încă de la momentul naşterii psihologiei
cognitive. Astfel, începând cu anii 1960, s-a înregistrat dezvoltarea, în literatura
anglo- americană, a unui număr important de modele derivate din teoria informaţiei.
Acestea concep memoria ca fiindcompusă din mai multe depozite (engl. multi-store
models) în care este stocată informaţia. Multe dintre acestea fac referire la teoria
informaţiei,fapt vizibil atunci când se vorbeşte despre „fluxul” informaţiilor
stocate,adică despre transferul de la un registru la altul. De asemenea,
aceastăinfluenţă este vizibilă şi atunci când se vorbeşte despre succesiunea diferitelor
stări ale informaţiei în diferite depozite. Aceasta conduce la ideea de etape succesive
(engl. multi-stage models). Mai recent, au fost realizate distincţii între sistemele de
memorie declarativ/explicit (reactualizareintenţională a experienţelor anterioare) şi
procedural/implicit (influenţenoninteţionale din expuneri anterioare). În prezent, nu
este clar modul în care multiple sisteme de memorie distincte coexistă în sistemul
cognitiv uman. Totuşi, studii recente cu pacienţi amnezici şi studii de
imagisticăcerebrală par să sugereze că memoria poate să nu fie unitară.Modelul lui Broadbent
cu privire la atenţie şi memorie a stimulat formulareade modele rivale în anii 1960. Aceste
modele au asumat că memoria petermen scurt (MTS) şi memoria pe termen lung (MTL) erau
structuri calitativ diferite, informaţia mai întâi intrând în MTS şi apoi fiindtransferată în
MTL (de ex., Waugh şi Norman, 1965).
În anii 1960, Atkinson şi Shiffrin au introdus un model de procesare a
informaţiei care depozitele de memorie pe termen scurt şi petermen lung. Craik şi
Lockheart, câţiva ani mai târziu, au propus o perspectivă unitară asupra memoriei.
Modelului lui Atkinson şi Shiffrinm (1968) s-a dovedit deosebit de influent. Cu
accentele sale asupra fluxului informaţional între depozitele de memorie, procese de
control care regleazăfluxul şi descrieri matematice ale acestor procese, modelului a
fost unexemplu de chintesenţă a abordării procesării informaţiei. Modelul a fost legat
de diferite rezultate cu privire la memorie. De exemplu, când oamenii trebuie să-şi
amintească o listă lungă de cuvinte ei se comportă cel mai binela primele cuvinte
68
prezentate, un efect de „primat” [primacy], şi la ultimele câteva cuvinte prezentate,
un efect de „recenţă” [recency]. Diferite experimente au indicat că efectul de recenţă
reflecta recuperarea din MTS,în timp ce efectul de primat reflecta recuperarea sporită
din MTL datoritărepetării mai ample pentru primii itemi prezentaţi (de ex., Murdock
1962, Glanzer and Cunitz 1966). La momentul prezentării lor aceste rezultate aufost
privite ca sprijinind modelele memoriei duale (deşi interpretări alternative vor fi
propuse curând – mai ales de Craik şi Lockhart, 1972). Progresul în această perioadă a
implicat de asemenea determinarea empiricăa caracteristicilor proceselor de
encodare, stocare şi recuperare în MTS şi MTL. Rezultatele au indicat că materialul verbal
era encodat şi stocat într-un cod fonologic pentru MTS, şi într-un cod în mai mare măsură
bazat pe semnificaţie pentru MTL (Conrad 1964, Kintsch and Buschke 1969). Alte
studii clasice au demonstrat că uitarea în MTS reflecta o pierdere deinformaţie din
depozit datorită fie degradării fie interferenţei (de ex.,Wickelgren, 1965), în timp ce
o pierdere aparentă a informaţiei în MTL adesea reflecta un eşec temporar de
recuperare (Tulving şi Pearlston, 1966).
Modele seriale ale memoriei
Modelul lui Waugh şi Norman (1965) se bazează pe o concepţie şi pe un lexic
puternic inspirate din punctul de vedere susţinut de W. James.Structura memoriei şi
relaţiile dintre elementele ei structurale pot fi schematizate.
Orice item verbal căruia subiectul îi acordă atenţie intră în memoria primară(autorii
consideră acest sistem de memorie primară echivalent sistemului Pal lui Broadbent).
Capacitatea sistemului de memorie primară este strict limitată. De aici rezultă că
itemii noi care sunt luaţi în calcul şi intră în memoria primară înlocuiesc itemii care erau
memoraţi acolo, iar itemii înlocuiţi sunt uitaţi: există deci riscul unei interferenţe
prinapariţia eventuală de stimuli noi înaintea evocării stimulilor memoraţi anterior în
memoria primară. Însă, dacă este repetat mental, un item poate rămâne în memoria
primară, iar probabilitatea ca el să intre în memoria secundară creşte, itemul
devenind astfel insensibil la interferenţa stimulilor interpuşi.
Waugh şi Norman precizează că cele două sisteme, memoria primară şi
memoria secundară, nu trebuie considerate ca mutual exclusive: probabilitatea de
evocare a unui item dat depinde atât de probabilitatea ca el să se mai afle în memoria
primară, cât şi de probabilitatea de a fi intrat în memoria secundară, cele două
69
probabilităţi însumându-se. Ei consideră că rezultatele lucrărilor clasice asupra
memoriei pe termen scurt reflectă acest efect conjugat al celor două sisteme de memorie.
Modelul lui Atkinson şi Shiffrin (1968) reprezintă una dintre cele mai clasice referinţe
din momentul în care se invocă ipoteza unei pluralităţi a sistemelor de memorie. Prezentarea
lui Atkinson şi Shiffrin se bazează pe argumente empirice: declinul rapid al
informaţiilor stocate, în lipsa repetiţiei mentale, sindromul amnezic, codificarea
verbală a informaţiilor în memoria imediată. Autorii propun să se distingă două aspecte ale
sistemului de memorie:
– aspectele structurale : sunt caracteristici permanente, legate de sistemul
fizic şi de procesele fixe; diferitele depozite ale sistemului constituie baza
acestei structuri;
– procesele de control: pot fi modificate de către subiect sau utilizate în
manieră opţională în funcţie de caracteristicile sarcinii; sunt procese care
privesc în special codificarea informaţiilor, repetarea mentală şi căutarea
în memorie.
Cele trei componente ale sistemului sunt: RS - registrul senzorial (sensory register);
DTS - depozitul pe termen scurt (short-term store); DTL - depozitul pe termen lung (long-
term store).
Modelul memoriei de lucru
A fost propus de Baddeley şi Hitch (1974) pentru a nuanţa conceptul de memorie de
scurtă durată.
Surprinde foarte bine atât procesarea activă a informaţiei, cât şi stocarea acesteia
pentru o perioadă scurtă de timp.
Se referă la trei componente: unitatea executivă centrală, bucla fonologică
(phonological loop) şi blocnotesul/carneţelul spaţio-vizual (visuo-spatial scratch-
pad).
70
Fig. 8. Modelul memoriei de lucru (Baddeley, 1986)
Unitatea executivă centrală
Este un sistem de control care monitorizează şi controlează celelalte două
componente, care îi sunt subordonate. Poate procesa atât informaţie vizuală cât şi
informaţie auditivă. Are capacitate limitată de stocare.
Bucla fonologică (Phonological Loop)
Este un sistem subordonat unităţii executive.
Este formată din două componente:
Sistemul de control articulat (verbal): pentru ca informaţia temporar stocată în MSD
să treacă în MLD trebuie să fie repetată. Acest sistem este responsabil pentru această
sarcină.
Unitatea de stocare fonologică: permite stocarea temporară a informaţiilor care vor fi
preluate şi repetate pentru a fi transferate în MLD.
Blocnotesul spaţio-vizual
Stochează temporar şi manipulează (operează cu) informaţia de natură spaţială şi
vizuală.
Structura şi funcţiile MSD
În modelul etajat al memoriei, MSD este văzută ca o singură unitate în care sunt
temporar activate informaţii din MLD şi temporar stocate informaţii noi.
71
În modelul memoriei de lucru, MSD este văzută ca fiind alcătuită din mai multe
componente care acţionează împreună ca un “spaţiu de lucru mental”.
Numeroase cercetări sugerează ca nu există un administrator central unitar, ci
un ansamblu de funcţii de control (numite în mod obişnuit „executive”) care ar putea opera cu
destulă independenţă. Se pare că tendinţa actuală constă din ce în ce mai mult în a aborda
aceste funcţii sub unghiul uneidinamici de ansamblu în alocarea resurselor cognitive.
Apariţia deficitelor în una sau alta din funcţiile executive poate fi rezultatul unor
modificări sau dificultăţi în controlul dinamicii de ansamblu, fie prin eşecul sau
dificultăţile întâmpinate de un anumit proces (fapt care modifică dinamica), fie prin
eşecul controlului global.
Puncte slabe ale modelului memoriei de lucru:
Rolul unităţii executive centrale este neclar. Este cea mai mare slăbiciune a
modelului datorită faptului că această componentă are rolul de coordonare.
Este presupus faptul că unitatea executivă are activităţi de procesare extrem
de variate, ceea ce face extrem de dificilă explicarea funcţionării ei.
Este posibil ca unitatea executivă să aibă, la rândul ei, alte componente.
Dacă unitatea executivă are o capacitate redusă, care este aceasta?
Sunt dovezi care arată că memoria de lucru vizuală este până la un anumit
punct separtă de memoria de lucru verbală.
Puncte tari ale modelului memorie de lucru:
Modelul tratează procesarea activă şi stocarea tranzitorie a informaţiei şi este
implicat în toate sarcinile cognitive complexe.
Blocnotesul spaţio-vizual ajută la explicarea orientării geografice.
Explică efectiv capacitatea noastră de a stoca informaţii temporar, în timp ce
procesăm acel material.
72
Este general acceptat că modelul memoriei de lucru care descrie MSD ca
fiind compusă din mai multe unităţi este mai apropiat de realitate (are
validitate ecologică) decât modelul memoriei etajate care tratează MSD ca pe
o singură unitate.
Poate explica deficienţele MSD la pacienţii care au suferit leziuni pe creier.
Rezumat
Modelele derivate din teoria informaţiei concep memoria ca fiindcompusă din mai multe
depozite. Aceste modele au asumat că memoria pe termen scurt (MTS) şi memoria pe
termen lung (MTL) sunt structuri calitativ diferite, informaţia mai întâi intrând în MTS şi
apoi fiind transferată în MTL. Cele mai formalizate modele cu privire la memorie sunt,
cele ale lui Waugh şi Norman (1965), Atkinson şi Shiffrin (1968) şi Baddeley şi Hitch
(1974). Expresia „memorie de lucru” se referă la un sistem de memorie ipotetic sau la
procese de memorare ipotetice, specializate în memorarea de informaţii atunci când
acestea au un rol într-o sarcină mai mult sau mai puţin complexă a cărei finalitate
principală nu este memorarea lor, ci rezolvarea de probleme, limbajul, planificarea
unor acţiuni etc.
.
Cuvinte cheie
Modelele seriale ale memoriei, modelul memoriei de lucru
Teste de autoevaluare
1. Încercaţi să găsiţi asemănări între modelul memoriei de lucru şi unul dintre
modelele explicative ale atenţiei (pp. 57-72).
73
Concluzii
Pentru explicarea psihologică a memoriei sunt folosite astăzi mai multe modele,
dintre care am prezentat câteva mai sus. Cele mai multe sunt foarte noi, după cum şi
domeniul psihologiei cognitive este foarte nou. Fiecare model are puncte tari,
succese în explicarea memoriei, dar trebuie să privim critic toate premisele de la care
pleacă ele.
74
UNITATEA 8. Rezolvarea de probleme
Obiective 75
Cunoștințe preliminarii 75
Resurse necesare și recomandări de studiu 75
Durată medie de parcurgere a unității 75
Rezolvarea de probleme 76
Rezumat 80
Cuvinte cheie 80
Teste de autoevaluare 80
Concluzii 80
75
Obiective
La sfârşitul acestei prelegeri, studentul va putea :
- Înţeleagă ce este din perspectiva psihologiei cognitive rezolvarea de
probleme.
Cunoștințe preliminarii
Psihologie generală – mecanismele cognitive.
Resurse necesare și recomandări de studiu
Resurse bibliografice obligatorii:
1. Miclea, M., (1997 sau 2000), Psihologie cognitivă, Polirom, Iaşi.
2. Zlate, M., (1999), Psihologia mecanismelor cognitive, Polirom, Iaşi.
Durata medie de parcurgere a unității de studiu
Este de trei ore.
76
Rezolvarea unei probleme înseamnă transformarea unei situaţii date într-o
situaţie dorită sau finalitate [engl. goal] (Hayes, 1989). Rezolvarea de probleme
poate avea loc în interiorul minţii umane, în interiorul unui computer, într-o
combinaţie a celor două, sau în interacţiune cu mediul. O strategie poate fi generată
înainte de desfăşurarea oricărei acţiuni (planificare – engl. planning) sau chiar în
timpul căutării obiectivului.
Planificarea este procesul generării (posibil parţiale) a reprezentărilor
comportamentului viitor înaintea utilizării unor atare planuri pentru a constrânge sau
controla acel comportament. Rezultatul este de obicei un set de acţiuni (având
constrângeri temporale sau de alt gen asupra lor) pentru execuţie de către un agent
sau mai mulţi agenţi. Planificarea este considerată un aspect central al inteligenţei
umane şi a fost studiată încă de la începuturile ştiinţei cognitive şi inteligenţei
artificiale. Cercetările au condus la multe instrumente utile pentru aplicare în lumea
reală şi au generat insight-uri semnificative în ce priveşte organizarea
comportamentului şi natura gândirii cu privire la acţiuni.
Pentru a rezolva o problemă trebuie generată o reprezentare, sau trebuie
accesată o reprezentare preexistentă. O reprezentare include:
(1) o descriere a situaţiei date
(2) operatori sau acţiuni pentru schimbarea situaţiei
(3) teste pentru a determina dacă finalitatea a fost atinsă.
Aplicarea operatorilor creează noi situaţii, şi aplicările potenţiale ale tuturor
operatorilor permişi definesc un arbore de situaţii ce pot fi atinse, anume spaţiul
problemei. Rezolvarea de probleme corespunde atunci cu căutarea în spaţiul
problemei a unei situaţii care satisface testele pentru o soluţie (VanLehn, 1989).
Atât în cazul programelor de calculator cât şi al oamenilor (după cum indică
dovezi recente), operatorii de obicei iau forma regulilor condiţie-acţiune (producţii).
Atunci când sistemul observă că sunt satisfăcute condiţiile unei producţii, acesta
77
declanşează acţiunea corespunzătoare de accesare a informaţiei în memorie,
modificare a informaţiei, sau acţiune asupra mediului (Newell şi Simon, 1972).
Newell şi Simon (1972) au dezvoltat o simulare pe calculator destinată să
rezolve o varietate de probleme care se înscriau de la şah la logică, la aritmetică. În
programul de rezolvare a problemelor, informaţia constă din „structuri simbol” (p. 23)
precum o listă, arbore sau reţea, şi procesarea constă din „executarea de secvenţe de
procese informaţionale elementare” (p. 30). O problemă este reprezentată ca un
spaţiu al problemei constând din starea iniţială, starea finală şi toate stările
intermediare posibile cu legături între ele. Procesul căutării spaţiului este realizat
printr-o strategie de rezolvare de probleme numită analiza mijloace-scopuri (engl.
means-ends),
în care rezolvitorul stabileşte un obiectiv şi îl atinge dacă este posibil sau determină
un obstacol care trebuie depăşit. Astfel, rezolvarea de probleme implică procese
aplicate unei reprezentări simbolice ale unei probleme:
Dacă aplicarea este de succes, reprezentarea este modificată; dacă nu, un nou
proces este selectat pe baza unei strategii de analiză mijloace-scopuri.
Într-o problemă complexă, poate fi aplicată o serie lungă de procesări
informaţionale şi pot fi create multe reprezentări succesive ale stării problemă.
În cele mai multe probleme din viaţă, spaţiul problemei este foarte mare. Nici chiar
cele mai rapide calculatoare nu pot căuta exhaustiv în astfel de spaţii. Totuşi, în astfel
de situaţii, oamenii au adesea nevoie de numai câteva secunde pentru a examina
fiecare nouă stare. Astfel, căutarea trebuie să fie înalt selectivă, folosind reguli
euristice pentru a selecta numai câteva stări promiţătoare pentru a fi considerate.
Euristicile care orientează căutarea derivă din proprietăţile sarcinii. Dacă un
domeniu are o structură matematică tare (de exemplu, poate fi descris ca o problemă
de programare lineară), pot exista strategii care găsesc totdeauna o soluţie optimă
într-un timp acceptabil computaţional. În domenii mai puţin structurate (incluzând
cele mai multe situaţii din viaţa reală) euristicile urmează căi plauzibile care adesea
găsesc soluţii satisfăcătoare (nu neapărat optime) bazându-se pe computaţii modeste
dar fără garanţia succesului.
Problemele sunt numite bine structurate dacă situaţiile, operatorii şi testele
finalităţilor sunt clar definite şi slab structurate, în măsura în care acestea sunt vag
definite.
78
Pe măsură ce nivelul de structurare al problemei scade, sunt solicitate
euristici failibile pentru a căuta şi evalua soluţiile potenţiale. În situaţiile foarte slab
structurate, testele pentru succes sunt complexe şi slab definite, şi sunt adesea
elaborate în timpul procesului de soluţionare (Akin, 1986). Cum optimizarea este
imposibilă şi pot fi întâlnite mai multe soluţii satisfăcătoare, ordinea în care sunt
sintetizate alternativele afectează puternic produsul final.
O contribuţie fundamentală a teoriei procesării informaţiei este analiza
sarcinii cognitive – tehnic pentru descrierea proceselor cognitive pe care o persoană
trebuie să le desfăşoare pentru a îndeplini o sarcină cognitivă. De exemplu, să
considerăm probleme de analogie câine : latră :: pisica : ____, care poate fi citită
„câine este pentru lătrat ceea ce pisica este pentru ce?” şi în care termenul (a) este
„câine”, termenul (b) este „latră”, termenul (c) este „pisică” şi termenul (d) este
necunoscut. Care sunt procesele cognitive pe care un rezolvitor trebuie să le parcurgă
pentru a rezolva această problemă?
Pe baza unei analize a sarcinii cognitive, rezolvarea unei probleme de
analogie poate fi împărţită în cinci paşi fundamentali (Mayer, 1987; Sternberg, 1977).
1. Encodarea – adică, citirea şi formarea unei reprezentări mentale a cuvintelor şi a
punctuaţiei însoţitoare;
2. Inferarea – adică, determinarea relaţiei dintre termenul (a) şi termenul (b) [de ex.,
termenul (b) este sunetul pe care termenul (a) îl face];
3. Stabilirea corespondenţelor [engl. mapping] – adică, determinarea a ce este
termenul (c) şi cum corespunde el cu termenul (a) [de ex., termenul (a) este un tip de
animal care emite sunet, şi termenul (c) este un alt tip de animal care emite sunet];
4. Aplicarea – adică, generarea unui termen (d) pe baza aplicări regulii relaţionale
termenului (c) [adică, sunetul pe care termenul (c) îl face este ___];
5. Formularea răspunsului – adică producerea fizică a răspunsului precum a scrie
„miaună” sau încercuirea cuvântului corect într-o listă.
Analiza cognitivă a sarcinii are aplicaţii educaţionale utile deoarece sugerează
procese cognitive specifice pe care elevii trebuie să le înveţe. De exemplu, analiza
cognitivă a problemelor de analogie sugerează că elevii ar beneficia de pe urma
instruirii cu privire la cum să infereze relaţia între termenul (a) şi termenul (b)
(Sternberg, 1977). Pentru a testa această idee, Sternberg şi Ketron (1982) au învăţat
elevi de liceu cum să rezolve probleme de analogie arătându-le cum să infereze
79
schimbarea de la termenul (a) la termenul (b) şi cum să aplice acea modificare al
termenul (c). La un test ulterior de gândire analogică implicând noi probleme, elevii
antrenaţi au
rezolvat problemele de două ori mai repede şi au comis jumătate din numărul de
erori în comparaţie cu elevii care nu au beneficiat de antrenament.
Analiza cognitivă a sarcinii oferă de asemenea avantaje în ce priveşte
evaluarea rezultatelor de învăţare ale elevilor. De exemplu, în loc să măsurăm doar
procentajul de corectitudine la un test, este posibil să specificăm mai precis
cunoştinţele pe care le posedă un elev – incluzând componentele incomplete sau
incorecte. De exemplu, să presupunem că un elev dă următoarele răspunsuri la un
test de aritmetică:
O evaluare tradiţională ar indica că elevul a rezolvat corect 25% dintre
probleme. Totuşi, o analiză cognitivă a sarcinii relevă că elevul pare să aplice
consecvent o procedură de scădere care are un pas incorect (eroare în algoritm sau
engl. bug) – anume, scade numărul mai mic din numărul mai mare pe fiecare coloană
(Brown şi Burton, 1978). Specificând procedura pe care elevul o foloseşte, devine
clar că este necesară o intervenţie pentru a ajuta elevul să înlocuiască acest pas
incorect scade-mai-mic-din-mai-mare.
Două limitări ale perspectivei clasice – oamenii ca procesori de informaţie –
privesc caracterizarea informaţiei ca o marfă (bun obiectiv) şi caracterizarea
procesărilor ca aplicare de algoritmi. Deşi astfel de caracterizări se pot potrivi cu
sarcini de laborator înalt controlate, ele par prea limitate pentru a explica întregul
spectru al învăţării umane în situaţii complexe din lumea reală. De exemplu,
Metcalfe (1986a, 1986b; Metcalfe şi Wiebe, 1978) a arătat că oamenii folosesc
procesări cognitive diferite pentru probleme de insight (care solicită o reorganizare
majoră a problemei) şi probleme noninsight (care solicită aplicarea pas-cu-pas a unei
serii de procese cognitive).
Pentru problemele de insight, oameni nu sunt capabili să prezică cât de
aproape sunt de rezolvarea problemei (inconsecvent cu gândirea pas-cu-pas susţinută
de perspectiva clasică), dar pentru problemele noninsight ei sunt capabili să întrevadă
80
cât de aproape sunt de soluţie (consecvent cu gândirea pas-cu-pas avansată de
perspectiva clasică). Aparent, perspectiva clasică poate oferi o explicaţie rezonabilă a
modului cum oamenii gândesc cu privire la problemele non-insight, dar nu şi cum
gândesc cu privire la probleme de insight.
.
Rezumat
Rezolvarea unei probleme înseamnă transformarea unei situaţii date într-o situaţie
dorită sau finalitate. Pentru a rezolva o problemă trebuie generată o reprezentare, sau
trebuie accesată o reprezentare preexistentă. O reprezentare include (1) o descriere a
situaţiei date, (2) operatori sau acţiuni pentruschimbarea situaţiei şi (3) teste pentru a
determina dacă finalitatea a fost atinsă.
.
Cuvinte cheie
Rezolvare de probleme, planificare, probleme insight, probleme non-insight,
probleme de analogie.
Teste de autoevaluare
1. În ce constă modelul implementat pe calculator al lui Newell şi Simon (1972)?
(p.72)
2. Care sunt paşii rezolvării unei probleme de analogie? (p. 78)
81
Test de autoevaluare final
1. Care este perspectiva din care psihologia cognitivă abordează psihicul?
(A) Perspectiva mecanismelor perceptuale.
(B) Perspectiva procesuală.
(C) Prespectiva mecanismelor informaţionale.
(D) Perspectiva computaţională.
Răspuns corect: C
2. Obiectivul de cercetare al psihologiei cognitive este:
(A) Studierea capacităţilor de calcul, reprezentarea şi acţiune ale psihicului.
(B) Studierea capacităţilor analitice şi reprezentaţionale ale psihicului precum şi
studirea creierului, structural şi funcţional.
(C) Studirea capacităţilor de reprezentare şi de proiectare ale psihicului, funcţionarea
şi capacitatea creierului.
(D) Studierea capacităţilor computaţionale şi de reprezentare ale psihicului precum şi
ale proiecţiilor lor structurale şi funcţionale în creier.
Răspuns corect: D
3. Care sunt criticile care se aduc psihologiei cognitive?
(A) lipsa plauzibilităţii neuronale; obţinerea rezultatelor prin simulare pe calculator; este o
modă.
(B) abordarea sumară a psihicului; lipsa interesului pentru personalitate.
(C) interesul crescut pentru inteligenţa artificială.
(D) lipsa metodologiei proprii; folosirea experimentelor pe animale; interesul crescut pentru
teorie.
82
Răspuns corect: A
4. Care dintre următoarele afirmaţii este adevărată?
(A) Reprezentarea evenimentului X-T-Y într-un mediu intern se realizează când o proiecţie a
acestui eveniment este refăcută punct cu punct în memorie.
(B) Reprezentarea evenimentului X-T-Y într-un mediu intern se realizează când o proiecţie t
a lui T în acest mediu pot genera o variabilă y care să corespundă lui Y.
(C) Reprezentarea evenimentului X-T-Y într-un mediu intern se realizează când o proiecţie x
a variabilei X şi o proiecţie t a lui T în acest mediu pot genera o variabilă y care să
corespundă lui Y.
(D) Reprezentarea evenimentului X-T-Y într-un mediu intern se realizează când pe retină se
proiectează acest eveniment punct cu punct.
Răspuns corect: C
5. Ce este proprietatea de calcul a sistemului cognitiv?
(A) Proprietatea sistemului cognitiv care constă în determinarea unor reguli de manipulare.
(B) Proprietatea sistemului cognitiv care constă în manipularea reprezentărilor pe baza unor
reguli.
(C) Proprietatea sistemului cognitiv care constă în manipularea regulilor.
(D) Proprietatea sistemului cognitiv care constă în manipularea reprezentărilor şi
percepţiilor.
Răspuns corect: B
6. Ce înţelegem prin „nivelurile de analiză a sistemului cognitiv”?
(A) niveluri care descriu orice sistem cognitiv din punctul de vedere al alcătuirii sale (nivelul
cunoştinţelor, nivelul algoritimic-reprezentaţional).
(B) niveluri care reprezintă orice sistem cognitiv sub forma unor straturi prin care informaţia
trece şi este prelucrată.
(C) niveluri care descriu orice sistem cognitiv (nivelul cunoştinţelor şi nivelul
implementaţional).
(D) niveluri care descriu orice sistem cognitiv (nivelul cunoştinţelor, nivelul computaţional,
nivelul algoritimic-reprezentaţional, nivelul implementaţional).
Răspuns corect: D
7. Ce înseamnă „cognitiv-penetrabil”?
83
(A) Comportamentele şi mecanismele psihice care sunt expuse la degradare în timp.
(B) Comportamentele şi mecanismele psihice care se nu se modifică în funcţie de
cunoştinţele pe care le are subiectul.
(C) Comportamentele şi mecanismele psihice care se modifică în funcţie de cunoştinţele pe
care le are subiectul.
(D) Comportamentele şi mecanismele psihice care sunt supuse modificării datorită
manipulării şi sugestibilităţii.
Răspuns corect: C
8. Care este ideea centrală a paradigmei simbolice (clasice)?
(A) Reprezentarea informaţiei în sistemul cognitiv este constă în activarea unor unităţi
simple (neuromimi) pe baza unor patternuri şi valori de activare.
(B) Toate cunoştinţele şi stările de lucruri corespunzătoare sunt reprezentate în sistemul
cognitiv prin simboluri sau structuri simbolice care se supun unor reguli de combinare (o
gramatică).
(C) Cunoştinţele sunt reprezentate în sistemul cognitiv prin activarea unor unităţi simple care
se supun unor reguli de combinare.
(D) Se folosesc teoriile filosofilor clasici pentru a explica reprezentarea şi combinarea
cunoştinţelor.
Răspuns corect: B
84
Bibliografie selectivă:
1. Anderson, J. R. (2000). Cognitive psychology and its implications (5th ed.).
New York: Worth.
2. Bechtel, W., & Abrahamsen, A. A. (2002). Connectionism and the mind:
Parallel processing, dynamics, and evolution in networks (2nd ed.). Oxford:
Basil Blackwell.
3. Bruner, J. S., Goodnow, J. J., & Austin, G. A. (1956). A study of thinking.
New York: Wiley.
4. Churchland, P. M. (1989). A neurocomputational perspective. Cambridge,
MA: MIT Press.
5. Clark, A. (1997). Being there: Putting brain, body, and world together again.
Cambridge, MA: MIT Press.
6. Feldman, J. A. (1981). A connectionist model of visual memory. In G. E.
Hinton & J. A.
7. Anderson (Eds.), Parallel models of associative memory. Hillsdale, NJ:
Erlbaum.
8. Gibson, J. J. (1979). The ecological approach to visual perception. Boston:
Houghton-Mifflin.
9. Gick, M. L., & Holyoak, K. J. (1980). Analogical problem solving. Cognitive
Psychology, 12, 306-355.
10. Hebb, D. O. (1949). The organization of behavior. New York: Wiley.
11. Johnson-Laird, P. N. (1983). Mental models. Cambridge, MA: Harvard
University Press.
12. Kosslyn, S. M. (1980). Image and mind. Cambridge: Harvard University
Press.
13. Marr, D. (1982). Vision. San Francisco: Freeman.
14. McClelland, J. L., & Rumelhart, D. E. (1989). Explorations in parallel
distributed processing. Cambridge, MA: MIT Press.
15. Miclea M. (1999). Psihologie cognitivă. Polirom, Iaşi.
16. Miller, G. A. (1956). The magical number seven, plus or minus two: Some
limits on our capacity for processing information. Psychological Review, 63,
81-97.
85
17. Minsky, M. (1975). A framework for representing knowledge. In P. H.
Winston (Ed.), The psychology of computer vision New York: McGraw-Hill.
18. Newell, A. (1990). Unified theories of cognition. Cambridge, MA: Harvard
University Press.
19. Newell, A., & Simon, H. A. (1972). Human problem solving. Englewood
Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
20. Norman, D. A. (1989). The design of everyday things. New York: Doubleday.
21. Pylyshyn, Z. (1984). Computation and cognition: Toward a foundation for
cognitive science. Cambridge, MA: MIT Press.
22. Rumelhart, D. E., & McClelland, J. L. (Eds.). (1986). Parallel distributed
processing: Explorations in the microstructure of cognition. Cambridge MA:
MIT Press/Bradford Books.
23. Salomon, G. (Ed.). (1993). Distributed cognitions. Cambridge: Cambridge
University Press.
24. Sternberg, R. J. (2003). Cognitive Psychology (third ed.). Belmont, CA:
Wadsowrth.
25. Thagard, P. (1988). Computational philosophy of science. Cambridge, MA:
MIT Press/Bradford Books.
26. Winston, P. (1993). Artificial intelligence (3rd ed.). Reading, MA: Addison
Wesley.
27. Zlate M. (1999). Psihologia mecanismelor cognitive. Polirom, Iaşi.