Učenje i viši kognitivni procesi 9. Simboličke funkcije, III Deo: Kauzalnost, teorija teorija i efekti znanja

UČENJE I VIŠI KOGNITIVNI PROCESI
Prolećni semestar 2013.
Predavač: Goran S. Milovanović
Predavanje 10
SIMBOLIČKE FUNKCIJE – Deo III: Kauzalnost, teorija teorija i efekti znanja

Učenje i viš.kog.procesi, Proleće 2013: Mišljenje, Deo III – Predavanje 10 2
TEORIJE REPREZENTACIJA
Kako kognitivni sistem reprezentuje koncepte i kategorije?
Prototip neke kategorije C
f – karakteristike, w – važnost karakteristika
C
f4
f3
f2
f1
f5
w1
w2
w3
w4
w5
Primerci neke kategorije C
e – primerci, s – relacije sličnosti
e1
e4
e3
e2
e5
e7
e6
s12
s26
s36
s34
s57
s35
s24

KONEKCIONIZAM
Back-prop neuronske mreže obuhvataju mnoge osobine
modela prototipova i modela primeraka...
Podsetimo se: komplikovanije neuronske mreže
sa skrivenim slojevima su daleki potomci R-W
modela tj. Vidrou-Hof pravila učenja...
Isti princip: učenje redukcijom greške.

ASOCIJATIVNE I KOGNITIVNE TEORIJE, JOŠ JEDNOM...
ASOCIJATIVNA TEORIJA UČENJA KOGNITIVNA TEORIJA UČENJA
Učenje je automatsko stvaranje
asocijacija po određenim principima
Učenje je stvaranje propozicionog znanja
koje sledi iz kontrolisanih procesa rezonovanja
X Y
• Dikinson: asocijacije su samo
ekscitatorne veze između mentalnih
reprezentacija – veze koje nemaju
drugih osobina do asocijativnosti, da
kada je aktivno (pobuđeno) X, aktivno
postaje i Y.
X Y
• Ponovljeno izlaganje dva stimulusa
pruža kognitivnom sistemu mogućnost
da postavi hipotezu o vezi dva
događaja:
• Simbolička (propoziciona) forma:
Pred(X, Y)
X predviđa pojavu Y.

SAVREMENI KONEKCIONIZAM OCRTAVA GRANICE ASOCIJATIVNOG UČENJA...
• Sada posvećujemo našu pažnju strukturama informacija koje ne mogu da se nauče čisto
asocijativnim procesima, niti da se reprezentuju čisto asocijativnim strukturama.
... to boldly go where no associative structure
has ever gone.

KAUZALNOST: ELEMENTARNA RELACIJA KOJU MORATE DA REPREZENTUJETE SIMBOLIČKI
Jer, kauzalnost, to su strelice...
X Y
• U gravitacionom polju planete
Zemlje, stvari padaju na nju.
• Događaji „biti u gravitacionom polju
Zemlje“ i „padati na Zemlju“ su
povezani. Oni kovariraju, nalaze se u
kontingeciji.
• Ipak, gravitacija je uzrok tome što
Vam je telefon pao na zemlju; nije
padanje Vašeg telefona uzrok
gravitacionog polja.
• Relacija kauzalnosti, na mentalnom
planu, onda nije puka asocijacija.
• „Korelacija ne implicira kauzalnost“
odslikava upravo ovu činjenicu.
• Ali, kauzalnost implicira korelaciju (kovarijaciju,
kontingeciju)...
E ~E
C CE C~E
~C ~CE ~C~E
C – Cause (engl. uzrok)
E – Effect (engl. posledica)

KAUZALNOST I KOVARIJACIJA: PROBLEM KAUZALNOG UČENJA
Dejvid Hjum (1711-1776)
• Postoji temporalna sukcesija
između uzroka i posledica:
uzroci prethode svojim
posledicama.
• Slični uzroci izazivaju slične
posledice.
• Uzrok i posledica moraju da se
nalaze u spaciotemporalnoj
kontingeciji.
• Broj cipela koji neka osoba nosi
i neka apsolutna mera njene
inteligencije (ukoliko bi takva
mera uopšte imala smisla) su u
korelaciji.
• Ipak, to nije kauzalna veza.
• Visina neke osobe i njena
efikasnost u „zakucavanju“ u
basketu su u korelaciji...
• ... i to jeste kauzalna veza: neki
ljudi efikasnije „zakucavaju“
zahvaljujući većoj visini.
E ~E
C CE C~E
~C ~CE ~C~E
• Međutim, kauzalni odnosi su suštinski
neopservabilni.
• Sve što je našem perceptivnom sistemu dostupno jesu
podaci o kontingenciji: u kom stepenu potencijalni
uzroci i potencijalne posledice kovariraju.
• Hjumov problem kauzalne indukcije: kako mogu da
ocenim šta jeste, a šta nije kauzalni odnos, ako
raspolažem samo podacima o njihovoj kovarijaciji?

PROBLEM KAUZALNE INDUKCIJE TJ. KAUZALNOG UČENJA
Interesantno, o kovarijaciji smo imali šta da kažemo:
E ~E
C CE C~E
~C ~CE ~C~E
ΔP = P(E|C) – P(E|~C)
... ne propustite da primetite promenu oznaka varijabli:
O (Outcome) je postalo E (effect)
C
B
E
P(C)
P(B)
P(E)
pC
pB
C
B
E
P(B)
P(E)
pB

REŠENJE ZA OCENU KAUZALNE MOĆI UZROKA
E ~E
C CE C~E
~C ~CE ~C~E
C
B
E
P(C)
P(B)
P(E)
pC
pB
• pC – kauzalna moć uzroka C; to je
verovatnoća da će kauzalni mehanizam koji
povezuje C i E proraditi ako je uzrok C
prisutan;
• P(C) – verovatnoća sa kojom se javlja uzrok C;
• pB – kauzalna moć konglomerata svih drugih
mogućih uzroka B;
• P(B) – verovatnoća sa kojom se javljaju drugi
mogući uzroci B
ΔP = P(E|C) – P(E|~C)
Primetimo da je P(E|~C) = pB∙P(B)!
Onda može da se reši po kauzalnoj moći uzroka C:
Patriša Čeng (Cheng, 1997).

TEORIJA KAUZALNE MOĆI
POWER PC (Cheng, 1997)
C
B
E
P(C)
P(B)
P(E)
pC
pB
NAJZNAČAJNIJA DISKUSIJA U SAVREMENOJ PSIHOLOGIJI
UČENJA LJUDI:
• Od 1997. do danas veliki broj
eksperimentalnih testova u kojima se
suprostavljaju kauzalna moć i ΔP.
• Savremena rasprava između asocijacionista i
simbolicista: ΔP se uzima kao model
asocijacionističke paradigme, pC kao model
simbolicističke.
• Empirijski testovi: nerešeno. Nekad bolji
performans pokazuje ΔP, nekad kauzalna
moć, nekad neki treći od sijaset modela
kauzalnog učenja u ovoj komplikovanoj
oblasti.
• 2004: Lora Novik i Patriša Čeng predstavljaju
teoriju kauzalnih interakcija zasnovanu na
teoriji kauzalne moći: kada isti efekat ima više
uzroka koji su potencijalno u interakcijama.

PODSETIMO SE: KAUZALNI MODELI I FENOMEN BLOKIRANJA
Fenomen blokiranja koji se javlja u eksperimentalnim nacrtima
sa više uslovnih stimulusa u klasičnom uslovljavanju ilustruje fundamentalan
proces izbora znakova koji će biti „asocirani“ za određene ishode
Voldman i Holiuk, 1992: Prediktivno i dijagnostičko učenje
C
E1 E2
Dijagnostičko
učenje
E
C1 C2
Prediktivno
učenje
Pojava blokiranja Nema pojave blokiranja
• Asocijativne teorije ne mogu da
objasne ovu razliku između
prediktivnog i dijagnostičkog učenja.
• Sistem koji je u stanju da razlikuje
prediktivno od dijagnostičkog učenja
mora da se bazira na uvidu u relacionu
strukturu – šta je uzrok čega – tj. ne
može da zasniva svoje učenje i svoje
reprezentacije na čisto asocijativnim
principima.
Nezavisno od pitanja o tome da li kauzalna moć ili ΔP objašnjavaju bolje empirijske ocene intenziteta
kauzalnih odnosa, ljudski kognitivni sistem svakako mora da reprezentuje kauzalne odnose u formi
kauzalnih modela.

ULOGA TEORIJA U KONCEPTUALNOJ KOHERENCIJI
“The Role of Theories in Conceptual Coherence”
Gregory Murphy & Douglas Medin, Psych.Review, 1985.
C1 C2 C3 C4 C5
Tigar
Lav
Jaguar
Panter
Gepard
Ocilot
Tigar
Zmija
Delfin
Bubamara
Jarebica
Iguana
Lična karta
Pokrivač
Radio
Vaše dete
Alkohol
Zavoj
Košarka
Fudbal
Odbojka
Rukomet
Vaterpolo
Hokej
Fudbal
Šah
Tango
Domine
Valcer
Bridž
Šta čini da stvari „idu zajedno“ u nekoj kategoriji ili u nekom kontekstu?
Šta „lepi“ koncepte jedne za druge?
Koji je princip konceptualne koherencije?

Formalne taksonomije su često od male pomoći osobama bez ekspertskog
znanja, a neretko stvaraju probleme i samim ekspertima. Evo jedne od
klasičnih glavobolja:
"[Posle 80 godina pogađanja], spor je okončan. MONOTREMI su sisari i ovipare„
(Umberto Eko, "Kant i kljunar", 1997.)

Kritika teorija konceptualne koherencije koje se
baziraju na sličnosti ili korelacijama karakteristika:
• Pristupi bazirani na sličnosti ne obuhvataju
znanje o odnosima između karakteristika i
koncepata: zašto neki pripadnik sisara ima
neke karakteristike, a ne neke druge?
• Sličnost propušta da nas informiše o
generalnom, naivnom, svakodnevnom
znanju koje ljudi imaju o entitetima koji ih
okružuju. To znanje doprinosi konceptualnoj
koherenciji.
• Ljudski koncepti su obuhvaćeni teorijama o
odgovorajućim domenima entiteta u svetu
koji nas okružuje: tek u odnosu na te
teorije, shvaćene kao skupove objašnjenja
događaja oko nas, koncepti dobijaju svoje
značenje i tako postaju koherentni.

Nedovoljnost sličnosti da objasni konceptualnu
koherenciju se podjednako ogleda u nedovoljnosti
pristupa putem koreliranih karakteristika:
• Kategorija je koherentna u meri u kojoj su njeni
pripadnici međusobno slični, a sličnost je neka
funkcija zajedničkih i distinktivnih karakteristika
ponderisanih nekim koeficijentom važnosti (kao
kod Tverskog, 1977, kao u modelima prototipova,
primeraka, itd.)
Npr. veoma je važno imati štrafte?
Korelacije
karakteristika
Teorija o
korelacijama
karakteristika

EFEKTI ZNANJA U UČENJU KATEGORIJA I KATEGORIZACIJI
Pazani, 1991: Učenje konjuktivnih i disjunktivnih kategorija
Žuti Ljubičasti
mali
veliki
Dete Odrasli
Potapanje
nenaduvanog
balona u čašu
Razvlačenje rukom
nenaduvanog balona
AKCIJE
AKTERI
BOJE
NENADUVANIH BALONA
VELIČINE
NENADUVANIH
BALONA
„Odrasli razvlači rukom veliki ljubičasti balon“
„Dete potapa mali žuti balon u čašu“

Pazani, 1991: Učenje konjuktivnih i disjunktivnih kategorija
KONJUKTIVNE KATEGORIJE DISJUNKTIVNE KATEGORIJE
„Osoba mora biti ODRASLA
ILI
je akcija RAZVLAČENJE balona“
„Boja mora biti ŽUTA
I
balon mora biti MALI“
Konjuktivne se lakše se uče,
to znamo iz prethodnih istraživanja
učenja kategorija!
• I grupa ispitanika uči „Kategoriju Alfa“: prikazuje se slika i daje se odgovor da li situacija
jeste ili nije u „kategoriji Alfa“.
• II grupa grupa ispitanika treba da predvidi da bi se balon na slici naduvao ili ne
ako bismo pokušamo da ga naduvamo.
• Hipoteza: ispitanici u II grupi mogu da pretpostave (a) da će odrasla osoba lakše naduvati
balon i (b) da je razvlačenje balona priprema za njegovo bolje naduvavanje – uporedite
ovo sa strukturom disjunktivne kategorije.
• REZULTAT: u II grupi brže se uči disjunktivna od konjuktivne kategorije  efekat prethodnog,
preeksperimentalnog znanja (Marfi: background knowledge).

Marfi & Alopena, 1994
Klasično učenje kategorija sa integrisanim i neutralnim kategorijama
• Proizvedeno u Africi
• Slabo izolovano
• Zeleno
• Vozi se u džunglama
• Ima točkove
• Proizvedeno u Norveškoj
• Dobro izolovano
• Belo
• Vozi se na glečerima
• Ima gusenice
KATEGORIJA 1 KATEGORIJA 2
INTEGRISANE KATEGORIJE
• Zeleno
• Ručna transmisija
• Radijalne šare na gumama
• Er-beg
• Sedišta od vinila
• Belo
• Automatska transmisija
• Ne-radijalne šare na gumama
• Automatski kaiševi
• Sedišta od tekstila
KATEGORIJA 1 KATEGORIJA 2
NEUTRALNE KATEGORIJE
Korišćene su potpuno iste
kategorijalne strukture!

Bot, Hofman & Marfi, 2007
Nema blokiranja u učenju kategorija!
U eksperimentu 1 koriste iste karakteristike kao Marfi i Alopena 1994, dakle osam (8)
karakteristika:
Faza pretreninga
• I grupa ispitanika ima „pretrening“: u svakoj od dve kategorije jedna karakteristika
ima apsolutni dijagnosticitet (nužna je i dovoljna za pripadnost); ova faza je
analogna fazi u kojoj se jedan stimulus A vezuje za BS u Kaminovoj proceduri
blokiranja;
• II grupa ispitanika nema „pretrening“, uči nešto sasvim drugo (koje dugme na
tastaturi kompjutera odgovara kojoj od dve kategorije);
Faza učenja kategorija i transfera
• U transfer fazi testirane su i sve pojedinačne karakteristike (data karakteristika i
pitanje za koju kategoriju je ona karakteristična)  pošto je u „pretreningu“ grupa
I naučila da je jedna karakteristika nužna i dovoljna, trebalo da dođe do blokiranja
učenja drugih karakteristika
•  ipak, blokiranje je jedva primetno (efekat ne prelazi uobičajeni nivo
statističke značajnosti);
•  ljudi uče sve (što više mogu) karakteristike kategorija bez obzira na to što
je samo jedna od njih već dovoljna za kategorizaciju.
Učenje kategorija nije vođeno isključivo
redukcijom greške predikcije!

Aspekti konceptualne
koherentnosti Pristup zasnovan na sličnosti Pristup zasnovan na teorijama
Reprezentacija
koncepata
Strukture sličnosti, liste
karakteristika, korelirani atributi
Korelirani atributi + principi
određivanja značajnih korelacija
Definisanje kategorija Metrika sličnosti, grupisanje
atributa
Eksplanatorni principi zajednički
pripadnicima
Jedinice analize Karakteristike
Karakteristike + eksplicitne
reprezentacije relacija između
karakteristika i koncepata
Osnova kategorizacije Poređenje karakteristika
Poređenje + proces izvođenja
zasnovan na eksplanatornim
principima
Važnost karakteristika
Validnost znaka (posedovanje
karakteristika je „znak“ za neki
koncept), zasićenje – zasićenje
određuje značaj jedne
karakteristike relativno u odnosu
na druge
Delom je detereminisana i učešćem
karakteristika u eksplanatornim
principima
Interkonceptualna
struktura
Hijerarhija zasnovana na
zajedničkim karakteristikama
Mreža kauzalnih i eksplanatornih
relacija + zajedničke karakteristike

GENERATIVNE TEORIJE KATEGORIZACIJE
Kauzalni modeli generišu strukture karakteristika
F1 F2
pf1
P(F1)
B
pb
P(B)
F1 F2
pf1
P(F1)
B1
pb1
P(B1)
F3
pf2
B2
pb2
P(B2)
Fn
pfn-1
Bn
pbn
P(Bn)
. . .
F1
F3
F2
F2 F4
F3
F1
F3F1
F4
F2

Kauzalni modeli i teorija psihološkog esencijalizma
Generativni kauzalni model kategorije „Ptica“
(prema Rehder, 2007).
Esencijalna karakteristika
(generiše „prvu generaciju“ karakteristika
u kauzalnom modelu kategorije
Eksperimenti sa konceptualnim
transformacijama:
- Rezultati upućuju na to da ljudski
kognitivni sistem „esencijalizuje“
kategorije.
- Koncepti zadržavaju svoj identite
uprkos temeljnim manifestnim
promenama entiteta koji im pripadaju.
- Evidencija iz razvojne psihologije
upućuje na to da je ovaj fenomen
prisutan u veoma ranom razdoblju
(uzrast: 3 god.) konceptualnog razvoja.

Eksperimentalni test generativne teorije
Bob Reder , 2007: koristi model kauzalnog lanca
• F1 je definisana kao neopservabilna
• F2, F3 i F4 su opservabilne
• Generisano nekoliko raznih kategorija na ovaj
način
• Zadatak ispitanika: prikazuju se entiteti
koji sadrže F1, F2 ili F3
• Na skali Likertovog tipa 1-100 treba dati
procenu da li je prikazani entitet član
kategorije ili nije (skala je od „definitivno
nije član“ do „definitivno jeste član“).
• Kontrolna grupa: nema nikakve informacije o
kauzalnim odnosima među karakteristikama.
F1 F2 F3 F3
Setite se ovoga ako se nekad
budete bavili psihodijagnostikom!

ASOCIJATIVNE I KOGNITIVNE (SIMBOLICISTIČKE) TEORIJE UČENJA, KONCEPATA I KATEGORIZACIJE
Asocijativno učenje sasvim sigurno ne iscrpljuje forme učenja kod ljudi
• Eksperimentalni rezultati i veoma, veoma ubedljiva teorijska argumentacija pokazuju da
ljudski kognitivni sistem nesumnjivo barata sa reprezentacionim strukturama koje nisu čisto
asocijativne prirode (kauzalni modeli, relacione strukture, simbolički sistemi ...).
• Prethodna tvrdnja je postala sine qua non savremenih kognitivnih nauka; kao što smo već
primetili na početku naših diskusija procesa učenja uopšte, teško da je danas dovode u
pitanje i najtvrdokorniji asocijacionistički teoretičari.
• „Velika ideja“ asocijacionističkih teoretičara učenja u savremenoj kognitivnoj psihologiji, i to
konekcionista na prvom mestu, jeste ta da se simboličke reprezentacije nekako objasne kao
posledice asocijativnih mehanizama tj. otkrića strukture korelacija kroz učenje redukcijom
greške predikcije.
• Neuronske mreže konekcionista, razvijane od sredine 80-ih godina XX veka do prve decenije
XXI veka, predstavljale su modele koji su - po pretpostavci - mogli da opravadaju takvu nadu.
• Ali nisu.

ASOCIJATIVNE I KOGNITIVNE (SIMBOLICISTIČKE) TEORIJE UČENJA, KONCEPATA I KATEGORIZACIJE
Asocijativne strukture sasvim sigurno ne iscrpljuju forme reprezentacije kod ljudi
• Po svemu sudeći, taj projekat savremenog asocijacionizma – da se simboličke, kognitivne
forme redukuju na složene asocijativne forme – nije moguće konsekventno sprovesti.
Postoje ubedljivi argumenti da je to tako, a mi smo danas upoznali tek neke od empirijskih:
(i) ljudski kognitivni sistem ne uči kategorije (isključivo) kroz proces redukcije greške
predikcije,
(ii) postoje jasne razlike u kategorizaciji sa i bez kauzalnih informacija;
(iii) uopšte, postoje robustni efekti prethodnog znanja  učenje kategorija
podrazumeva razvoj i upotrebu eksplanatornih struktura, ne samo otkriće strukture
korelacije u okolini.
ASOCIJACIONISTIČKI MEHANIZMI UČENJA SU MOĆNI, ALI NEDOVOLJNO.
LAIČKIM JEZIKOM SVAKODNEVNE PSIHOLOGIJE:
RAZUMETI NEŠTO ZNAČI DALEKO VIŠE OD „POVEZATI STVARI“.

Učenje i viši kognitivni procesi 9. Simboličke funkcije, III Deo: Kauzalnost, teorija teorija i efekti znanja

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (14)

Viewers also liked

Viewers also liked (10)

More from Goran S. Milovanovic

More from Goran S. Milovanovic (12)

Učenje i viši kognitivni procesi 9. Simboličke funkcije, III Deo: Kauzalnost, teorija teorija i efekti znanja