Rappresentazione delle conoscenze

Rappresentazione
delle Conoscenze
la natura delle rappresentazioni mentali
cos’è una rappresentazione?
definizione molto generale
una rappresentazione è qualcosa che “sta per” qualcos’altro
esempio come rappresentare l’altezza dei
quattro rettangoli?
utilizzando segmenti
la lunghezza dei segmenti deve corrispondere
all’altezza dei rettangoli
7
5
6
3
i numeri devono corrispondere
all’altezza dei rettangoli
o numeri
il linguaggio del pensiero
• la psicologia cognitivista studia come la mente elabora
gli stimoli che riceve dal mondo
• è necessario postulare che il sistema cognitivo compia
delle operazioni su rappresentazioni del mondo
• il sistema cognitivo manipola oggetti mentali
che rappresentano le informazioni provenienti dall’ambiente
dibattito
qual è la natura delle rappresentazioni mentali?
rappresentazioni
esterne
pittoriche
interne
linguistiche
simboliche
analogiche
(immagini,
modelli mentali)
distribuite
(reti neurali)
proposizionali
(proposizioni)
rappresentazioni
esterne
pittoriche
linguistiche
i Siamesi possiedono un corpo
snello e affusolato, il mantello
sfumato e occhi blu a mandorla;
hanno zampe lunghe e sottili, il
pelo corto e chiaro su tutto il
corpo, con aree più scure sul
muso, sulle orecchie, sulle
zampe e sulla coda.
rappresentazioni
interne
simboliche
analogiche
(immagini,
modelli mentali)
proposizionali
(proposizioni,
linguistiche)
distribuite
che cos’è un simbolo?
• rappresenta un significato
• legato a questo significato da una relazione convenzionale
di riferimento
• i simboli sono manipolabili al posto dei significati
esempio
un uomo primitivo vuole scambiare le sue pecore e quelle
della suocera con la grotta del suo vicino
l’uomo non sa quante sono le sue pecore, né quante
sono quelle della suocera perché non conosce i numeri
e non sa contare
cosa può fare?
visto che è un uomo intelligente decide di fare così:
•prende un sassolino per ogni pecora
•fa sfilare le pecore davanti a sè (le sue e quelle della suocera)
•mette tutti i sassolini in un mucchio
•porta il mucchio di sassolini dal vicino e gli propone l’affare
•quando il vicino gli chiede quante sono le pecore gli risponde
“sono tante così” sparpagliando tutti i sassolini e dicendo
che ogni sassolino sta per una pecora
l’uomo primitivo ha creato un sistema di simboli
ogni sassolino sta per (rappresenta) una pecora
per ogni pecora si aggiunge un sassolino
mettere tutti i sassolini in uno stesso mucchio
riflessione
le parole sono simboli?
rappresentazioni simboliche
rete semantica
cane
animale
gatto
ha la
proprietà
mangia
è un
pesce
• ogni simbolo (nodo) rappresenta un concetto
• le relazioni tra concetti sono rappresentate da un
codice proposizionale
• tra concetti e significati la relazione è arbitraria
simboliche
analogiche
(immagini,
modelli mentali)
proposizionali
riproducono le relazioni
strutturali e le caratteristiche
distintive di ciò che viene
rappresentato
come se si trattasse di una
riproduzione fisica (es. fotografia
del gatto siamese)
(proposizioni)
simboliche
analogiche
proposizionali
(immagini,
modelli mentali)
(proposizioni)
rappresentazioni astratte che non
contengono le caratteristiche
fisiche di ciò che rappresentano
(es. descrizione del gatto siamese)
rappresentazione analogica
rappresentazione proposizionale
la panca la capra …
la panca la capra …
il codice proposizionale
codice mentale universale
evidenzia le relazioni tra i concetti
MANGIARE (GATTO, PESCE)
questa notazione
 deriva da un sistema logico denominato “calcolo dei
predicati”
 è utilizzata per descrivere i processi cognitivi che fanno
uso delle rappresentazioni proposizionali
MANGIARE (GATTO, PESCE)
 MANGIARE è il predicato
rappresenta la relazione esistente tra gli altri elementi
della frase
 GATTO è il soggetto
chi o la cosa che effettua l’azione
 PESCE è l’ oggetto
chi o la cosa subisce l’azione
interne
simboliche
analogiche
(immagini,
modelli mentali)
distribuite
proposizionali
(proposizioni)
cfr. manuale, da pag. 136 a pag. 138, figura 7.3)
rappresentazioni distribuite
nessuna unità singola veicola la conoscenza rappresentata
ciascun nodo (unità) contribuisce contemporaneamente alla
rappresentazione di diversi concetti
animale
graffia
abbaia
cane
miagola
gatto
coda
pelo
connessionismo approccio diffuso nella psicologia
cognitiva a partire dagli anni ‘80
spiega i processi mentali tramite la simulazione del
funzionamento del sistema nervoso
il calcolatore tradizionale
le informazioni sono
elaborate in sequenza
diversi stadi di elaborazione
si attivano uno dopo l’altro
il sistema nervoso
i neuroni connessi
tra loro si attivano
contemporaneamente
elaborazione in parallelo
rappresentazione distribuita della conoscenza
le informazioni sono elaborate da diverse unità (neuroni) che
si attivano nello stesso momento
in una rete neurale
gatto
g
a
topo
t
t
o
p
è la configurazione
complessiva
di attivazione che
determina la
rappresentazione di
un concetto
rappresentazione delle conoscenze procedurali
le conoscenze procedurali si riferiscono a
come si fanno le cose, come si utilizzano gli oggetti o
come si possono raggiungere gli obiettivi
sapere come si usa una
bicicletta
sapere cos’è una
bicicletta
le informazioni procedurali sono rappresentate sottoforma
di regole di produzione
strutture “se…. allora”
che mettono in relazione concetti o eventi con un dato
comportamento
esempi
• se vedi un leone allora devi scappare
• se vuoi spendere poco allora è meglio se non vai al
ristorante
• se cerchi Paolo allora prova a chiamarlo in ufficio
script (copione)
Schank e Abelson, 1977
sorta di schema che descrive in termini generali come si fa
qualcosa.
rappresentazione mentale di una
procedura abituale e stereotipata
esempi
fare un acquisto in un negozio, andare dal parrucchiere,
inserire il rullino nella macchina fotografica, cambiare la
gomma bucata …
script
entrare
è uno schema
molte informazioni non
sono esplicite nella
rappresentazione
schematica e devono
essere inferite
ristorante
menù
mangiare
pagare
uscire
immagini mentali
• secondo Kosslyn (1994) sono
rappresentazione
fondamentale
rappresentazioni proposizionali
una forma di
separata
dalle
“Da lungo tempo l’immaginazione visiva gioca un ruolo
centrale nelle spiegazioni filosofiche e psicologiche dei
processi cognitivi e della rappresentazione delle
conoscenze” (Kosslyn e Pomerantz, 1977)
esperimento di Kosslyn, Ball e Reiser (1978)
come si esplorano le immagini mentali?
•
•
•
•
•
•
osserva questa mappa di un’isola immaginaria
ci sono alcuni oggetti contrassegnati con la lettera “X”
cerca di memorizzare la mappa
forma un’immagine mentale della mappa
focalizza l’attenzione su X (capanna)
ora sposta l’attenzione su un altro X (laghetto)
risultati
•
il tempo necessario all’esplorazione dell’immagine
mentale della mappa è funzione della distanza reale
tra due punti X
•
quanto più distanti sono i punti da raggiungere sulla
mappa reale tanto più lungo è il tempo impiegato per
spostarsi mentalmente sulla mappa mentale
•
le immagini mentali sono esplorate come fossero spazi
fisici
esperimento di Shepard e Metzler (1971)
le immagini mentali sono dinamiche
esperimento sulla
rotazione di
immagini mentali
• coppie di stimoli (solidi) erano presentate per intervalli
molto brevi
• per ciascuna coppia
le due figure sono uguali?
• misurazione TR
risultati
i TR variano in funzione
della differenza angolare
delle due figure
per rispondere è necessario
ruotare mentalmente la
seconda figura
fino al completo allineamento
con la prima
rotazione
circa 60 gradi /secondo
rappresentazione spaziale e ….
l’apprendimento delle relazioni spaziali e la capacità di
muoversi nell’ambiente si basano su due tipi diversi di
conoscenze spaziali (Thorndike e Hayes-Roth 1982)
• route
si riferisce ai percorsi specifici necessari per muoversi da
un posto ad un altro
• survey
è basata su relazioni più globali tra indizi ambientali ed è
caratterizzata da una “prospettiva dall’alto”
cfr. manuale, quadro 7.2, pag. 142
… orientamento nello spazio
alle due modalità di rappresentazione spaziale
corrispondono due strategie di esplorazione e di
orientamento nello spazio
1)
basata su rappresentazioni
route utilizza le
conoscenze dei percorsi
e degli ambienti nei quali
ci si muove
si basa su informazioni di
tipo verbale
2)
basata su rappresentazioni
survey privilegia
riferimenti spaziali globali
e punti di orientamento
fissi
teoria della doppia codifica
Paivio 1971, 1979, 1983, 1986
il sistema cognitivo usa due sistemi di rappresentazione ed
elaborazione delle informazioni
i due sistemi sono connessi ma indipendenti e specializzati
sistema verbale
sistema non verbale
codifica, organizzazione
ritenzione e recupero di
stimoli verbali
codifica, organizzazione
ritenzione e recupero di
stimoli non verbali
linguaggio
informazioni
visive e spaziali
rappresentazione grafica del modello
stimoli verbali
stimoli non-verbali
sistemi sensoriali
logogeni
immageni
sistema
non
verbale
connessioni
referenziali
sistema
verbale
risposte verbali
risposte non-verbali
gatto orientale immagine e descrizione
anche il gatto Orientale è originario
della Thailandia e si distingue dal gatto
Siamese solo per il colore che è
uniforme su tutto il corpo e per gli
occhi che sono verdi, invece che blu.
È un gatto longilineo ed elegante, con
un corpo lungo e snello; le orecchie
sono grandi e larghe alla base.
Gli occhi sono mandorla di colore
verde smeraldo. Il collo è lungo e
sottile
le connessioni referenziali rendono possibile
• immaginare oggetti nominati
• nominare oggetti immaginati
fenomeni spiegati dalla doppia codifica
1)
effetto concretezza
parole concrete sono più facili da ricordare di
parole astratte
perché sono codificate in entrambi i sistemi
2)
immagini di oggetti comuni
sono più facili da ricordare
perché tali oggetti possono essere facilmente
nominati e quindi codificati anche nel sistema
verbale
rappresentazione dei significati in termini di
concetti (categorie mentali)
“La creazione di categorie rende equivalenti cose
diverse, consente di raggruppare oggetti ed eventi in
classi, e di rispondere ad essi in funzione della loro
appartenenza ad una data classe piuttosto che della loro
unicità” (Bruner, Goodnow e Austin, 1956)
• complessità ambientale
i colori percepibili sono 7 milioni
senza categorie mentali in cui raggruppare i colori non
basterebbe tutta la vita per imparare i loro nomi
• riconoscimento e comportamento
oggetti ed eventi nuovi sono riconosciuti perché vengono
collocati in categorie mentali già esistenti in memoria
se distinguo i funghi posso evitare di compiere
l’azione inappropriata di mangiare funghi velenosi
• comunicazione
io conosco il barboncino di zia Clara, tu conosci il
bracco del vicino Giovanni.
Ma entrambi abbiamo in mente la categoria CANE e
quindi possiamo parlare dei cani in generale
l’organizzazione della MLT in categorie mentali si basa su
due principi
informatività
riconoscimento delle caratteristiche
di esemplari diversi
economia cognitiva
riduzione delle differenze
tra esemplari diversi
Teoria di Rosch e Mervis (1975)
i concetti sono organizzati in base a due dimensioni
principali
 dimensione verticale
gerarchica
riflette le relazioni di inclusione
 dimensione orizzontale
riflette le differenze tra categorie allo stesso livello
dimensione verticale
animale domestico
gatto
persiano
categoria
superordinata
categoria
di base
cane
siamese
alano
categoria
subordinata
superordinate
• ampie perché comprendono le altre
• pochi aggettivi perché gli esemplari al loro interno
sono molto diversi
• massima economia cognitiva
subordinate
• ristrette
• molti aggettivi perché gli esemplari al loro interno
sono molto simili
• massima informatività
di base
• ampiezza intermedia
• apprese per prime dai bambini
• caratteristiche distintive (miagola / abbaia)
• condivisione di caratteristiche (tutti i gatti miagolano)
• equilibrio tra economia e informatività
organizzazione gerarchica
animale
uccello
canarino
è giallo
canta
ha le ali
ha le piume
becca
aquila
Collins e Quillian 1969
ha la pelle
mangia
respira
pesce
ha le pinne
nuota
ha le branchie
squalo
morde
è pericoloso
le caratteristiche (proprietà, attributi) associati ad un nodo sono
ereditate dai nodi ai livelli inferiori
esperimento
i soggetti devono rispondere vero o falso a frasi
“UN X è UN Y oppure Un X ha la proprietà Y”
esempio
un canarino è un canarino
un salmone ha la pelle
un cane ha il pelo
vero
vero
vero
un cavallo ha le pinne
un gatto è un animale
falso
vero
misurazione TR
risultati
effetto della distanza semantica
i TR per rispondere sono funzione della “distanza” tra i nodi
le reti semantiche funzionano secondo il principio della
propagazione dell’attivazione
all’interno della rete le unità concettuali sono connesse
la distanza tra unità esprime la forza della relazione
semantica
unità concettuali vicine
relazione semantica
forte
unità concettuali lontane
relazione semantica
debole
• la percezione di uno stimolo attiva l’unità
concettuale corrispondente
• l’attivazione si propaga dal nodo iniziale e si
espande costantemente
• prima ai nodi fortemente relati al primo e
successivamente ai nodi più lontani
• l’attivazione decresce mentre si propaga a nodi
sempre più lontani
l’organizzazione gerarchica spiega
perché
un canarino è un canarino TR più veloci che
un canarino è un animale
ma non spiega
perché
uno squalo è un pesce
una manta è un pesce
TR più lenti che
effetto tipicità
gli esemplari tipici di una categoria vengono classificati
più velocemente rispetto agli esemplari periferici
dimensione orizzontale
struttura sfuocata delle categorie mentali
le categorie mentali hanno una struttura interna graduata e
contorni non ben definiti
esempio
non tutti i rossi sono buoni esemplari del concetto ROSSO
alcuni rossi sono più tipici di altri rossi
cioè più rappresentativi della categoria ROSSO
le categorie naturali si basano su dimensioni continue
effetto tipicità
Rosch, 1975
non tutti gli esemplari di una categoria hanno lo stesso grado
di appartenenza categoriale
 elementi centrali
condividono molte caratteristiche
 elementi periferici
condividono poche caratteristiche
dimmi tutti gli esemplari della categoria “frutta” che ti
vengono in mente
veicoli
frutta
auto
camion
arancia
mela
trattore
carro
ananas
mirtillo
pattini
ascensore
cocco
oliva
gli esemplari tipici
(centrali)
sono citati per primi e da
molti soggetti
esemplari meno buoni
gli esemplari non tipici
(periferici) sono citati
per ultimi e da pochi
soggetti
teoria del prototipo
(Rosch, 1970)
la struttura delle categorie mentali rispecchia la struttura
del mondo fisico
gli oggetti del mondo non sono costituiti da insiemi casuali
di caratteristiche
alcune combinazioni di caratteristiche ricorrono più
frequentemente di altre
piume
ali
pelo
le ali tendono ad essere insieme
alle piume e non al pelo
è molto probabile che un animale dotato di ali abbia
anche le piume e che sappia volare
tipici
periferico
ha le ali
vola
ha il pelo
è un mammifero
le categorie mentali NON sono definibili in base a liste di
caratteristiche
esempi
perché un cane è un cane?
il pomodoro è frutta o verdura?
i concetti sono rappresentati da prototipi
il prototipo è l’esemplare più rappresentativo di
una categoria
reale o ipotetico
condivide molte caratteristiche con gli altri
esemplari della categoria e poche caratteristiche
con esemplari di altre categorie
somiglianza di famiglia
Wittengstein
(1953)
che cosa hanno in comune gli esemplari
di una stessa categoria ?
“ … Considera, ad esempio, gli oggetti che chiamiamo GIOCHI. Intendo giochi
da scacchiera, giochi di carte, giochi con la palla, gare sportive e via dicendo. Cos’è
in comune a tutti questi giochi? …. Se li osservi non vedrai certamente qualcosa che sia
in comune a tutti, ma vedrai delle somiglianze, delle parentele.
Osserva, ad esempio, i giochi da scacchiera, con le loro molteplici affinità. Ora
passa ai giochi di carte: troverai molte corrispondenze con i giochi del primo gruppo,
ma molti tratti comuni sono scomparsi e altri ne sono subentrati. Se ora passiamo ai
giochi con la palla, qualcosa in comune si è conservato, ma molto è andato perduto. Sono
tutti divertenti? Oppure c’è dappertutto un perdente e un vincitore, o una competizione
tra giocatori? Pensa allora ai solitari. Nei giochi con la palla c’è da vincere e da perdere,
ma quando un bambino lancia la palla contro il muro e la riacchiappa, questa caratteristica
è sparita. Considera quale parte abbiano abilità e fortuna. Quanta differenza c’è tra scacchi
e tennis. Pensa al girotondo: c’è l’elemento del divertimento, ma quanti altri tratti
caratteristici sono spariti.
Il risultato di questo suona: vediamo una rete complicata di somiglianze che si
sovrappongono e si incrociano a vicenda. Non posso caratterizzare meglio queste
somiglianze che con l’espressione SOMIGLIANZE DI FAMIGLIA….
E dirò che i giochi formano una famiglia”
• è
possibile
riconoscere
che
alcuni
esemplari
appartengono alla medesima famiglia, anche se non è
possibile individuare le caratteristiche che ne determinano
l’appartenenza
• gli esemplari della stessa famiglia posseggono con
diversa intensità le caratteristiche che ci permettono di
percepirli come membri di quella famiglia
• alcuni esemplari “riuniscono” un maggior numero di tratti
caratteristici, tanto da essere percepiti come esemplari
più tipici della famiglia
riassumendo …
teoria del prototipo
•le categorie mentali rispecchiano la struttura del mondo fisico
•non tutti gli esemplari di una categoria sono buoni esemplari
(l’appartenenza categoriale è graduale)
•le categorie mentali sono sfumate
(alcuni esemplari centrali tipici e altri esemplari
periferici
alcuni esemplari possono appartenere a più categorie)
• le categorie mentali sono definite da prototipi
(non da insiemi fissi di caratteristiche)
• i prototipi sono esemplari rappresentativi perché
condividono molte caratteristiche con numerosi esemplari
della stessa categoria
• la quantità di caratteristiche condivise determina la tipicità
degli esemplari e la loro “somiglianza di famiglia”