67表象与知识组织.ppt

1、本章主要内容,第六章 长时记忆中的知识组织,命题、图示和脚本 知识组织的网络模型 层次网络模型 激活扩散模型 理性思维适应性控制理论 神经网络模型,本章主要内容,第七章 视觉表象与视觉记忆,表征 表象以及表象的研究方法 心理旋转 表象扫描,先讲第七章,第一节 不同类型的表征,表征是指可反复指代某一事物的任何符号或符号集。也就是说，在某一事物缺席时，它代表该事物。（Eysenck long rows, sometimes more closely fitted together; all twining and twisting in snakelike motion. But look! Wh

2、at was that? One of the snakes has seized hold of its own tail, and the form whirled mockingly before my eyes. As if by a flash of lightening I awoke.”,Wolfgang Amadeus Mozart (1756-1791),Mozart (1789),“ All of this fires my soul and, provided I am not disturbed, my subject enlarges itself, becomes

3、methodized and defined, and the whole, though it be long, stands almost complete and finished in my mind, so that I can survey it, like a fine picture or a beautiful statue, at a glance. Nor do I hear in my imagination the parts successively, but I hear them, as it were, all at once.” Beethoven also

4、 used auditory imagery during musical composition, particularly when his natural hearing failed him in later life.,Conceptual stage of design,Engineers and architects use relatively unstructured forms of pictorial representation such as sketches during early conceptual phase of design process. Only

5、during later stages that more structured forms, such as plans or sections, are adopted. Purcell A figure-eight dance, greater distance,第六章 长时记忆中的知识组织,命题、图式与脚本,一、命题 命题代表了概念性目标以及某种形式的关系。 命题是按照一定的规则形成和组织的，每一个命题都具有其形式化的结构。 逻辑学家发明了一种简写法（即“谓词演算”）来表示命题：谓词（主词1，主词2，），例如：on (book, table) 命题为两个或多个概念之间的关系。 命题是知

6、识表征的基本单位。,二、图式(schema) 哲学家康德首先提出用图式这一概念来表征那些帮助我们知觉世界的先天结构。 20世纪30年代，图式概念得到了剑桥大学的Bartlett爵士的大力提倡，并进行了早期的实验研究。Bartlett认为，人对事件的理解和记忆受到期望的影响，而期望是以图式的形式被表征的。 皮亚杰运用图式概念理解儿童认知的一些变化。,对图式概念的一般理解： 图式是人们“对过去反应或过去经验的主动组织，它必须随时听候调遣，应用于任何适应良好的有机体的反应中”（Bartlett，1932）。 图式是一个大的有组织的信息单元，用于在记忆中表征概念、情景、事件和行动（Rumelhart

7、& Norman,1988）。,图式的特征（Rumelhart & Orlony,1997）：,图式既包含变化的成分，也包括固定不变的内容。 图式指明了各种信息之间的相互关系。 图式可以通过不同的方式与其他的图式联系起来。,Friedman(1978)的研究,1、过程 向被试呈现六种不同场景的具体的线条图：一个城市、一间厨房、一间卧室、一间办公室、一个幼儿园和一个农场。 每一幅图片均包含被试所期待的物体以及一些出乎意料的其他物体。 记录被试注视图片中不同物体的时间。 最后完成一个再认测验。,2、结果 第一次注视意外物体的时间要比注视那些在意料之中的物体所花的时间长两倍。 对意料中和意料之外的物

8、体的再认成绩也有明显差异。 当只考虑所注视的那些预期物体时，被试很少会注意那些缺失的或部分改变的意料之中的物体；但几乎总是能够察觉到对那些出乎意料物体的删除和替代。 3、解释 图式减少了知觉系统用来识别预期目标所需的信息加工。,三、脚本（script）,脚本是图式的一种，是一种关于常规性事件或人类行为的某些相对固定的程序的图式。 Schank & Abelson(1977)把那些包含固定行动序列的图式成为脚本。 “是在一个特定背景下对事件按适当序列进行描述的一种结构体。脚本由时段和可填充这些时段的那些必需品一同构成。该结构体是一个互相连接的整体，在一个时段中的事物也会影响在另一个时段中的事物。

9、脚本操纵着程式化了的日常情境。它们不会服从于太多的改变，也不会为有待操纵的虚构情境提供平台。”,“餐馆脚本”所包含的成分与动作,脚本具有以下几个特征： 小道具：如餐桌、菜单、食物、帐单、钱 要扮演的角色：如消费者、服务员、厨师 初始条件：如消费者饿了、身上有钱 场景：如进入、点菜、用餐、离开 结果：如消费者的钱少了、消费者不饿了、餐馆老板的钱多了,Bower等（1979）的研究,1、过程 给被试呈现18个简短的故事，要求被试阅读；然后进行回忆或再认。 回忆任务中要求被试尽可能地回忆每个故事； 在再认任务中，呈现给被试句子，其中一些句子来自于故事，另一些不是。在不是来自于故事的句子当中，有些是来

10、自于相关的脚本，另一些不是来自于这些脚本。要求被试对每个句子的相信程度进行一个7点量表的自我评。,2、结果 回忆任务：被试表现出明显的回忆倾向，即将故事中实际没有的、却是故事所表征的脚本中一部分的一些要素作为故事的一部分回忆出来。 再认任务：与非源自故事且不是来自相关脚本的句子相比，对非源自故事但来自相关脚本的句子，被试会更倾向于将其描绘为来自于故事之中。 3、解释 脚本引导了人们回忆与再认的内容。,关于知识表征和组织的理论,一、层次语义网络模型 Quillian(1968)在其博士论文中提出了一个网络模型可教的语言理解者（Teachable-Language Comprehender，简称T

11、LC）。最初，Quillian关注的是语言，而不是知识的组织，该模型设计是用来描述有关语言的基本理解。 Collios和Quillian(1969) 对此作了一些修改，创造出可被经验验证的语义网络模型。 该模型认为，语义知识可以表征为一种由相互联结的概念而组成的网络。,1、主要假设 每个节点从属于其他的一些节点，例如，金丝雀是一种鸟，鸟是一种动物。 每个节点都具有一个或更多特征，表示为“具有”关系。如：鲨鱼具有会咬的特征。 知识的获取是由交叉搜索来完成的，（不同搜索途径相交叉于某一点）,2过程 搜索开始于特定的节点，然后扇形展开。 扇形展开是平行的，即认知过程在同一时间扫描与开始结点相连结的所

12、有结点。 搜索没有能量限制，搜索速度并不因为连结的数量而降低。从开始结点扇形扩散到三个结点与仅扩散到一个结点所用的时间相等。 在搜索中触接的每个结点上，扫描加工器将留下一个指向最初开始搜索的节点的标记。 如果来自不同节点的扇形搜索过程在搜索中相互相遇，就是一次交叉。 当发现一个交叉时，认知过程检查所有的标记节点，从而决定到起始点的路径。 一旦这种路径确定，就可以应用推论程序来提取某些知识。,3举例 TLC的经验结果：虽然假设交叉搜索是以平行方式进行的，但从一个节点到另一个节点还需要时间。两者之间语义距离越长，陈述所需要的时间也就越长。 如： S0：金丝雀是金丝雀。 S1：金丝雀是鸟。 S2：金

13、丝雀是动物。,S0：金丝雀是金丝雀。,S1：金丝雀是鸟。,S2：金丝雀是动物。,S0所需要的时间较少，因为搜索过程开始于同一地点，很快产生交叉。 S1搜索过程必须扩散一个水平，对这个句子的验证需要较多的时间。 S2搜索过程必须扩散两个水平，对这个句子的验证需要更多的时间。 4、局限 该模型不能解释为什么验证“狗是动物”比验证“狗是哺乳动物”更快（Rip等,1973），验证“桃是水果”比验证“西瓜是水果”更快（Smith等,1974）。,二、激活扩散模型(spreadingactivation model) 1、两个有关结构的假设 连接两个概念的连线长度具有理论意义。连线越短，概念联系越紧密。

14、一个概念的内涵是由它相联系的其它概念，特别是联系紧密的概念来确定的，而概念的特征并不是分层级存储的。,2加工过程 当搜索到节点时，贮存于其中的知识状态将发生改变。即搜索活动激活被搜索的节点，此时，该节点的知识具有高度可获得性(accessibility)。 节点激活依赖于多种因素，包括搜索记忆者的策略与决策。 高度联系的节点激活具有一定的不随意性。 激活一个节点后，激活就沿着高强度连线辐射，以使其他的节点具有可获得性。 激活扩散的远近取决于最初激活的强度、从最初激活到当前节点的时间，节点间的语义距离会影响激活扩散的结果。 如果最初激活的是一个异常的或偏僻的概念，激活的节点就不会很多。相反，则许

15、多节点都会被激活。,三、理性思维适应性控制(adaptive control of thought)（ACT）理论,Andersons ACT Model,ACT模型包含有三种记忆： 工作记忆：一种积极活动的短时记忆，它容纳了系统当前能够访问的信息，包括从长时陈述性记忆中提取的信息。 陈述性记忆：是我们拥有的关于世界的知识。情景信息和语义信息都是包含在陈述性记忆之中。知识的陈述性表征以组块或认知单元的形式进入系统。 产生式记忆：很类似于程序性知识,产生式系统(production system) 在人类认知活动的背后，是一套叫做产生式的条件行为配对集合。 最简单的产生式就是一对“如果那么”从句

16、，“如果”部分规定了要执行 “那么”部分所必需满足的一些条件。 当一个产生式被应用的时候，它的行动内容存放在工作记忆中。 例如： 如果 a是b的父亲 并且 b是c的父亲， 那么 a是c的祖父。,加法运算例子： 67 39 72 在这个例中，要应用一系列的子目标来算出竖式加法： 如果 目标是解决加法问题 那么 子目标是用竖式处理该问题 如果 目标是用竖式处理加法问题，并且最右侧一列数尚未被加工 那么 子目标是处理最右侧列的每一行数字。 ,产生式系统的工作方式： 产生式系统由目标来组织。产生式可以有多个相关的目标,但是在每一时刻至少必须有一个目标处于激活状态. 产生式系统执行完一个特定产生式后，还

17、要执行模式匹配来决定下一步执行哪个产生式。在模式匹配中，系统做两件事： 检查工作记忆中的内容，并且记录问题的哪一部分已经解决和哪一部分仍需解决。 系统把与当前状态相匹配的产生式应用于尚未完成的问题中。 系统考虑所有的条件陈述,以发现同当前的哪部分符合.,在两个产生式的条件都满足的情况下，进行如下操作之一： 执行具有高优先级的产生式。 根据上次产生式执行的情况，执行上次没有执行的产生式。,Anderson提出知识表征的三重编码理论，这三种编码包括： 时间串，用来编码一组项目的顺序，如对“一、二、三”的编码。 空间图像，用来编码空间表征，如对一个正方形或三角形的编码。 抽象命题，用来编码意义或语义

18、信息，如“Bill，John，打”。,命题知识的表征,例子“那个高个子律师相信那些男人来自火星”,四、 联结主义表征,心理表征的研究取向： 符号主义取向：人类认知主要是通过各种基于规则的加工过程而对符号表征进行操作。 联结主义取向：将神经系统活动过程与认知过程结合起来，采用由神经网络组成的计算模型。这些模型有时称为神经网络模型(neuralnetwork models)、联结主义模型(connectionist model)、分布式(distributed)或者非符号(non-symbolic processing)加工。,联结主义模型的特点： 1、能不通过命题一类的符号内容而对信息进行表征，即采用分布式表征（distributed representation）； 2、它们可