Categorization-and-idealized-cognitive-models

1、Categorization and idealized cognitive modelsPresentor: 刘英姿Contents Part 1 Categorization Part 2 Prototype Theory Part 3 The theory of Idealized Cognitive ModelPart 1 Category Definitions of categorization Principles of categorization Levels of categorization The classical theory of categorizatonCat

2、egorization1 Category 柏拉图柏拉图认为世界本身拥有自然的分类，知识的表征(knowledge representation)涉及到学习这些分类(partition)下潜在的结构，获得概念知识是一个学习存在于外部世界的结构的事情，作为分类的范畴化，始自于根据统摄这些结构的法则对这些事物进行分析。可见柏拉图是把范畴视作一种独立于人的认知，存在于客观世界的结构，人们通过学习获得它。 亚里士多德亚里士多德则认为“范畴”是作用于经验的，是为经验而设定的法则和规律。范畴使“混乱”的感觉材料规范化，使之有序化。它只是一种工具，是为得到知识服务的。感觉世界中“一切皆流”，所有“变”，如何

3、在这种“流变”中见出“秩序”，使感觉的事物成为“可知的”，成为我们知识的对象，则需要经验知识的“范畴”来对这些材料加以“规整”。在亚氏的范畴观中，人们的经验参与其中。在范畴篇中亚氏探讨了“思想对象的八种范畴”、“实体范畴”、“数量范畴”、“关系范畴”、“性质范畴”、“活动、遭受和其他范畴”、“范畴的对立关系”、“时间和空间范畴”、“运动的六种范畴”、“有的范畴”。 德国古典哲学家康德康德的范畴观念来自于亚里士多德。他对范畴定义为：“知性先验地包含于自身的那种本源的纯粹综合概念，因有这些概念，知性才是纯粹的知性。因为只有通过这些概念，知性才能理解直观杂多中的某物，即才能思想直观的客体。” 康德把

4、范畴分为四大类： (1)量的范畴(统一性、多样性、全体性)； (2)质的范畴(实在性、否定性、限制性)； (3)关系的范畴(依附性与存在性、因果性与依附性、交互 性)； (4)模态的范畴(可能性与不可能性、存在性与非存在性、必然性与偶然性)。 范畴是指人们在互动体验的基础上对客观事物普遍本质在思维上的概括反应，是由一些通常聚集在一起的属性构成的“完形”概念构成的。范畴与人们的类属划分密切相关，因此这期间必然要涉及人的认知，同样也不能排除主观因素。因此，范畴是认知主体对外界事物所作出的主观概括，是以主客观为基础对事物所作的归类。范畴是各科知识的基础，是人类认识发展的历史产物，既是以往认识成果的总

5、结，又是认识进一步发展的起点。范畴是在社会实践基础上概括出来的成果，又反过来成为人们认识世界和改造世界的工具。有了范畴，就可使得认知得以实现，也降低了认知的复杂性。 （王寅 ）2 Definitions of Categorization Wikipedia :Categorization is the process in which experiences and concepts are recognised and understood. Categorization implies that concepts are classified into categories based

6、on commonalities and usually for some specific purpose. Categorization is fundamental in decision making, in all kinds of interaction with the environment, and in language.F.Ungerer H.J.Schmid: The mental process of classification. And its products are the cognitive categories. Categorization is som

7、ething that underlies the mental processes of language comprehension and language production.Vyvyan and Evans: Our ability to identify perceived similarities (and differences) between entities and thus group them together. 赵艳芳：赵艳芳：主客观相互作用对事物进行分类的过程即范畴化的过程，其结果是认知范畴。王寅：王寅：我们拟将范畴化描写为：是一种基于体验，以主客体互动为出发点

8、，对外界事体（事物、事件。现象等）进行主观概括和类属划分的心智过程，是一种赋予世界以一定结构，并使其从无序转向有序的理性活动，也是人们认识世界的一个重要手段。3 Principles of categorization Principle of cognitive economy This principle states that an organism, like a human being, attempts to gain as much information as possible about its environment while minimizing cognitive e

9、ffort and resources. This cost-benefit balance drives category formation. In other words, rather than storing separate information about every individual stimulus experienced, humans can group similar stimuli into categories, which maintains economy in cognitive representation. Principle of perceive

10、d world structure The world around us has correlational structure. For instance, it is a fact about the world that wings most frequently co-occur with feathers and the ability to fly (as in birds), rather than with fur or the ability to breathe underwater. This principle states that humans rely upon

11、 correlational structure of this kind in order to form and organize categories.4 Levels of Categorization Superordinate level Basic or generic level Subordinate level The human categorisation system Level of inclusiveness (Rosch et al. 1976)Vehicle mammal furniture Car dog chair Saloon collie rockin

12、g chairSuperordinate level 上位层次范畴上位层次范畴Superordinate categories are the most general ones. The members of a superordinate category do not have enough features in common to conjure up a common gestalt at this level.其特征体现在以下四个方面(Croft and Cruse)：1 上位范畴没有基本层次范畴好，尽管它的成员可以区别于邻近的范畴，但是范畴内的相似性相对比较低。2 上位范畴比基

13、本层次范畴的定义特征是少。3 基本层次范畴的中间层次上位范畴之间有单一的修饰关系。4 从语言学的角度说，上位范畴的名词大多是物质名词，而基本层次范畴的名词是可数名词。Basic level 基本层次范畴基本层次范畴The categories at the basic level are those that are most culturally salient and are required to fulfill our cognitive needs the best. This is the level where we perceive the most differences b

14、etween “objects” in the world. 其特征体现在以下四个方面（克劳褔特和克鲁兹）： 1 由行为相互作用产生典型范式的最具包容性的层次。 2 构成清晰图像的最具包容性的层次。 3 代表部分-整体信息的最具包容性的层次。 4 为日常参考所提供的层次。Subordinate level附属层次范畴附属层次范畴At this level we perceive the differences between the members of the basic level categories. Often the names for SUBORDINATE LEVEL cate

15、gories are morphologically complex. They are typically composite forms. One such example is that of compound nouns. 其特征体现在以下三个方面（克劳褔特和克鲁兹）： 1 附属范畴比基本范畴层次尽管它们的低，尽管它们的成员之间有很高的相似性，但于临近的范畴成员的区别性却很低。 2 它们的信息性相对比它们的中间层次上位范畴少。 3 它们是多词素性的，而最普遍的格式是修饰中心语结构。5 The classical theory The classical theory of catego

16、risation was the prevalent model since the time of Aristotle and holds that conceptual and linguistic categories have definitional structure. This means that an entity represents a category member by virtue of fulfilling a set of necessary and sufficient conditions for category membership. Eg. BACHE

17、LOR Is not marriedIs maleIs an adultSPINSTERHUSBANDGRANDPAThrees serious problems The definitional problem It is difficult to identify a precise set of conditions that are necessary and sufficient to define a category.Eg. GAMEAMUSEMENTtiddlywinkCOMPITITIONchessLUCKDice games The problem of conceptua

18、l fuzziness Definitional structure entails that categories have definite and distinct boundaries. However, many categories are not so clear defined but instead have “fuzzy” boundaries.Eg. ODD NUMBER-all those numbers that cannot be divided by 2 without leaving a remainder: 1,3,5,7,9 and so on.FURNIT

19、URE The problem of prototypicalityThe classical theory of categorization says that all members in the same category get a equal place. But we can easily found that many categories, including some with clear boundaries, exhibit typicality effct(or prototype)Eg. EVEN NUMBER Armstrong et al (1983) foun

20、d that participants in their experiment consistently rated certain members of category including 2, 4, 6, as better example than 98, 10002.Part 2 Develop history Definitions of Prototype Factors That Influence The Prototype Basic Contents of Prototype Theory Differences Problems with prototype theor

21、yPrototype Theory1 Develop history Aristotle-Classical Category Theory 亚里士多德是西方哲学史上第一个对哲学范畴进行系统阐述的学者。 亚里士多德提出的经典范畴观认为，一切范畴皆由范畴成员共有的一组充分而且必要的特性来界定。这些特征是二元对立的，一个物体如果具备某个范畴成员的所有的重要特性，便可认定它属于该范畴，否则不属于该范畴。因此，不存在“好像属于该范畴、又好像不属于该范畴”的情况。即是说，不同范畴之间存在清晰的界限；在同一范畴中，各成员之间的关系是平等的，即不存在典型成员与边缘成员之间的差别.Wittgenstein-F

22、amily Resemblance Theory Wittgenstein 对家族相似概念的论证主要集中在“spiel”（游戏）这个概念上。他指出种种游戏并没有一种共同的特征，而是形成了一个家族，家族成员具有某些相似之处。一个概念下的各种现象A、B、C、D 并不具有唯一共同性质，而是A相似于B, B相似于C,C相似于D。 维特根斯坦的“家族相似性”对于认知语言学的一个重要贡献在于它揭示了语义范畴具有“中心”（典型）和“边缘”（非典型成员）的内部结构.Rosch-Prototype Category Theory 语言学家Labov 和Rosch 先后发表了他们对于自然范畴的试验研究结果，以此证

23、明维氏的“家族相似性”原理适用于描述自然界中的许多范畴，即许多自然范畴都具有维氏所说的“家族相似性”。Labov 和Rosch 把具有“家族相似性”的这些自然范畴称为“原型范畴”（prototype category），即具有原型（prototype, 即范畴的典型成员）的范畴。从而建立了现代范畴理论，原型范畴理论。2 Definitions of Prototype The term prototype has been defined in Eleanor Roschs study Natural Categories (1973) and was first defined as a s

24、timulus, which takes a salient position in the formation of a category as it is the first stimulus to be associated with that category. Later, she redefined it as the most central member of a category. A relatively abstract mental representation that assembles the key attributes or features that bes

25、t represent instances of a given category. Accordingly, the prototype is viewed as a schematic representation of the most salient or central characteristics associated with members of the category in question. According to Prototype Theory, the prototype provides structure to and serves to organize

26、a given category, a phenomenon known as prototype structure. An important consequence of this is that categories exhibit typicality effects. wikipedia学者们对“原型”这一术语的两种不同解释：(1) (1) 指范畴内的具体的典型代表。指范畴内的具体的典型代表。(2)(2)指范畴成员的概括性图式表征指范畴成员的概括性图式表征( (schematic representation). . Taloy (1989:59) 认为“. the prototy

27、pe can be understood as a schematic representation f the conceptual core of a category (原型可被理解为范畴的概念核心的图式表征）”，并认为实例不是原型，仅例示了原型。比如：按照第一种解释，“鸟”这个范畴的原型就是知更鸟。 按照第二种解释，“鸟”这种范畴的原型并不是任何一 种实体，而是对范畴进行抽象的图示表征。3 Basic Contents of Prototype Theory 1. 范畴内的各个成员由家族相似性 联系在一起，并非满足一组充分必要条 件。“家族相似性”意味着范畴中所有成员都由一个相互交叉的

28、相似性网络连接在一起。 如“鸟”中成员的特性包括：有羽、生蛋、有喙、会飞、短尾、体型小、重量轻等，知更鸟完全满足这一特征，鸵鸟、企鹅虽然没有会飞、体型小等特征，但它们仍是“鸟”范畴的成员，并具备了鸟类的其它特征，如有羽、生蛋等。范畴成员之间的家族相似性使范畴内部构成一个连续体。Family resemblance (P266)2. 范畴的边界具有模糊性，相邻范畴互相重叠、互相渗透。 例如：色彩范畴中，典型的红色、黄色、黑色容易被识到，但若让人们指出紫红是属于红色范畴还是紫色范畴，可能就不容易做出判断或答案因人而异，原因在于各个颜色范畴的边界是模糊的、连续的，紫红处于红色和紫色的交叉处。 3.

29、范畴原型与该范畴成员共有的特性最多，与相邻范畴的成员共有特征最少；范畴边缘成员与该范畴成员相似的特征较少，而与其它范畴的成员共性最多（UngererSchmid 2001)。也就是说，不同范畴的原型之间特征差异最大。 例如：Rosch 实验中椅子原型与“家具”中的沙发、床、书柜、衣柜等成员共有特征最多，而与“水果”成员的共性最少；同时，椅子和“水果”的原型苹果的差异最大。 4. 范畴成员依据具有该范畴所有特性的多寡，具有不同的典型性（prototypicality），因此范畴成员之间并不平等。原型是范畴内最典型的成员，其它成员由的典型性显著，有的则处于范畴的边缘位置。 例如：Rosch 的实验

30、结果表明在“鸟”这个范畴中，知更鸟是最典型的成员，它具有“鸟”的所有特性。麻雀、金丝雀、鸽子等属于典型性较高的成员，它们与知更鸟的共同特性相对较多。而鸵鸟、企鹅则处于“鸟”的边缘位置，它们和知更鸟共有的特性非常少。5. 范畴呈放射状结构，原型位于范畴结构的中心位置；多数范畴呈现的不是单一中心结构（monocentric structure），而是多中心结构（polycentric structure），即某些范畴通常具有多个原型，原型之间通过家族相似性获得联系。例如：汉语中“水果”范畴的成员梨、桃都是极具典型性的，都可以视为原型。 4 Factors That Influence The Pr

31、ototype 越来越多的学者意识到原型作为范畴的心理表征并非实现存在，也不是稳定不变的，范畴原型受到许多因素的影响。 首先，范畴原型取决于语境首先，范畴原型取决于语境 如: a. The hunter took his gun, left the lodge and called his dog. b. Right from the start of the race the dogs began chasing the rabbit. 例a是打猎的语境，dog“带回猎物”、“指名击中的猎物方向”等特征得到凸显，而“吠”、“四条腿”、“高兴时摇尾”等基本特征则受到压制，因此a句中dog的原型

32、是一种猎犬；而b句是追逐比赛的场景，强调的是dog腿长、善跑、耐力强等特征，而dog吠、带回猎物等特征就显得不那么重要。因此，人们脑中会浮现出灵瑅（greyhound）的形象，b句中的dog的原型就不再是猎犬了。 其次，文化差异也是影响范畴原型的重要因素。同一个范其次，文化差异也是影响范畴原型的重要因素。同一个范畴，文化背景不同的人选择的范畴原型通常不同。畴，文化背景不同的人选择的范畴原型通常不同。 如，我们以【饮料】为例，在中国文化背景中，汉语言中的【饮料】原型通常是茶，而西方文化中，英美人【饮料】的原型就可能是咖啡，可乐等。 一项对中国古代经典尔雅的研究表明，先秦时期中国人心中【家畜】范畴

33、的原型是马，猪是范畴中的典型成员，而现代人心目中【家畜】的代表是猪和鸡，这也是不同时期文化差异导致的结果。 最后最后，个人因素也会导致对范畴原型的不同理解。，个人因素也会导致对范畴原型的不同理解。 例如：Barsalou（1993）的研究结果表明人们在描述【椅子】和【鸟】范畴的原型时，两个受试列举的特征最高只有47%的特征相似；即使是同一个受试，特也可能在不同的测试情况下，给同意范畴列出不同的特征。5 Differences between classical category theory and prototype category theory 经典范畴理论 原型范畴理论 特征（prop

34、erty） 属性（attribute） 范畴的边界是明确的，范畴具有闭合性。 范畴的边界不明确，范畴具有开放性。 范畴内所有成员地位相等。 范畴成员之间的地位不相等。 范畴可由充分必要条件来联合定义。 不可能完全制定出充分必要条件的标准。 特征特征 VS. VS. 属性属性 经典范畴理论认为特征是事物的客观标志、固有本质，同一范畴的全部成员具有共享的特征（shared features/ properties）, 它们就区分出了范畴，也就是说范畴是由客观的共享特征界定的。特征具有客观性、二分性、不可分解性、普遍性、抽象性、先天性，是经典理论的重要基础。 原型范畴理论认为范畴不是建立在共享特征之

35、上的，没有一组特征能够准确界定范畴中的成员，范畴是建立在纵横交错的相似性网络之上，建立在属性之上。主张用属性代替特征，以示区别。属性是事体特征在人们心理上的体现，是认知与事物互相作用的结果。属性具有互动性、多值性、可分解性、差异性、具体性、后天性，这是原型理论的重要基础。范畴边界的明确性、闭合性范畴边界的明确性、闭合性 VS. VS. 范畴边界的模糊性、开放性范畴边界的模糊性、开放性 经典范畴理论认为范畴所具有的内在特征是客观存在的，“概念/意义”不在人的个体中，而是游离于个体之外，存在于某个社团并为该社团所共享的，具有固定性和明确性。 原型理论认为范畴边界是不确定的、模糊地，范畴具有开放性，

36、这也反应了人类具有一定的主观能动性。 e.g.在现实世界中，“书籍”、“桌子”和“房子”都是界限分明的物体。但是，还有一些现象的情况就不是如此。例如：我们如何在“冷水”、“温水”和“热水”之间划分界限？ 此外，模糊限制语（hedges）的存在表明我们划分事物的范畴并不像经典理论所描述那样整齐划一，一成不变。 Strictly speaking，a whale is a mammal.(严格来说，鲸鱼是一种哺乳动物。) Loosely speaking，a whale is a fish.(非严格意义上来说，鲸鱼是一种鱼。)范畴内所有成员地位相等范畴内所有成员地位相等 VS.VS.不相等不相等

37、经典范畴理论认为范畴仅用全部成员所共有的特征来定义，边界具有明确性，因此，范畴内没有一个成员比另一些成员更加典型，范畴内的全部成员地位都相等。 原型理论认为，范畴的成员靠家族相似性联系起来，从中心不断向外扩展，范畴内各成员的地位是不平等的，有核心和边缘之分，有较好样本和较差样本之分，原型成员拥有最多的共同特征 。 e.g. 在“鸟”这一范畴中，燕子”就比“鸵鸟”更能代表鸟的特征，因为它比“鸵鸟”拥有更多更原型“鸟”的特征。充分必要条件充分必要条件 VS.VS.不能充分必要条件不能充分必要条件 经典范畴理论认为，范畴是根据一组充分必要条件来定义的，这些条件被认为是界限分明独立的特征，某一事物要么

38、具有要不不具有这些特征，所有具有某一特征或某一相同特征的事物形成一个范畴。这样的特征形成定义这一范畴的必要和充分条件。 原型理论家们在对一系列范畴如“家具”、“交通工具”、“水果”等进行实验分析，他们发现范畴内部成员很少存在经典论所描述的共同特征。 例如：“家具”这一范畴的成员只是在比较抽象的层次上有一些共同点，如“用于家庭生活”。如床、柜、桌、椅之间无论在形状还是在用途上都没有共同的地方。“交通工具”、“水果”等范畴也是类似的情况。这证明了经典范畴理论关于所有范畴成员必须共有一些基本特征到底观点至少是不准确的。 6 Problems with prototype theoryIt has b

39、een argued that prototype theory is inadequate as a theory of knowledge representation：(1)The problem of prototype primes “偶数”是一个严格按照定义区分形成的一个范畴。一般情况下，范畴内的成员具有同等的地位。但有趣的是，Armstrong （1983）发现，即使“偶数”有比较明确的定义，但人们还会认为像2，4，6这样比较小的数字是原型的偶数。因此，他们提出了所谓的“双重表征”理论，把原型理论与经典理论结合起来。也就是说，概念有两种表征，各有不同的功能。其中“核心”表征与经典

40、定义相似。这一表征决定该概念的逻辑特征。但问题在于，许多日常概念没有核心定义。 (2)The Problem of Ignorance and Error It fails to explain how we can possess a concept while not knowing or being mistaken about its properties. For example, a concept with prototype structure might incorrectly include an instance that is not in fact a member

41、of category, or incorrectly exclude instances that are a member of the category but fail to display any of the attributes that characterize the prototype. (3)The Missing Prototype Problem It is not possible to describe a prototype for some category. These category include unsubstantiated (non-existe

42、nt) categories like US MONARCH and heterogeneous categories like OBJECTS THAT WEIGH MORE THAN A GRAM. (4)The Problem of Compositionality This is the criticism that prototype theory provides no adequate explanation for the fact that complex categories do not reflect prototypical features of the conce

43、pts that contribution to them. e.g. PET FISH PET FISH is a straightforward composite of the meaning of the two conceptual categories PET and FISH. The prototypical PET is fluffy and affectionate and a prototypical FISH is grey in color and medium-sized, the prototypical PET FISH is golden fish rathe

44、r than the combination of the prototypical attributes of the categories PET and FISH.Part 3 Definition of ICM Sources of typicality effects The structure of ICMsIdealized cognitive models1 Definition of ICM ICM, short for Idealized Cognitive Models, are the ways of our knowledge construction. It is

45、a theory of category struction at the cognitive level. According to Lakoff(1987: 68-76) ICMs is the cognitive way formed by the interaction between the world and us. This concept is originated from Minskys frame theory and Fillmores frame semanties. However, their theories are built on the prepositi

46、ons. Cognitive linguistics drew on their strong points and developed ICMs theory. .Besides, there are other three Sources as Lakoff and Johnsons theory of metaphor and metonymy, Langaekers eognitive grammar and Fauconniers theory of mental spaces. Each ICM is a complex structured whole, a gestalt, w

47、hich uses four kinds of structuring principles: propositional structure as in Fillmores frames，imageschematic structure as in Langaekers cognitive grammar, Metaphoric mappings as described by Lakoff and Johnson and metonymic mappings as deseribed by Lakoff and Johnson. ICMs are rich in detail, they

48、are idealized because they abstract across a range of experiences rather than representing specific instances of a given experience. In Lakoffs theory, ICMs guide cognitive processes like categorisation and reasoning Eg. ad hoc categorisation WHAT TO TAKE FROM ONES HOME DURING A FIRELakoff argues th

49、at category this kind are constructed on the basis of pre-existing ICMs2 Sources of typicality effects The simplest type of typicality effects Typicality effects can arise due to mismatches between ICMs against which particular concepts are understood.Eg. BACHELORMARRIAGEPOPECATHOLIC CHURCH Typicali

50、ty effects due to cluster models Cluster models are models consisting of a number of converging ICMs, which “is psychologically more complex than the models taken individually”(Lakoff 1987：74)Eg. MOTHER subcategoriesTHE BIRTH MODELTHE GENETIC MODELTHE NURTURANCE MODELTHE MARITAL MODELTHE GENEALOGICAL MODEL Typicality effects due to metonymy A third kind of typicality effects arises when an exemplar(individual instance) stands for a