【心理學(xué)和AI】2020-06-12第二章整合筆記

Chapter 2 - To Cognize is to Categorize: Cognition is Categorization

2.1-2.5 朱碧涵

摘要

生物是感覺運(yùn)動系統(tǒng)。世界上的事物與我們的感官表面接觸,我們與它們的互動是基于感覺運(yùn)動接觸所能提供的“affordances”。我們所有的分類都包含了我們對不同事物的不同行為方式——我們吃或不吃、配合或逃避的事物;或者我們用語言描述的事物,比如質(zhì)數(shù),絕對可區(qū)分的事物,或者真理。分類——用正確的東西做正確的事——很大程度上是認(rèn)知的內(nèi)容和目的。

2.1感覺運(yùn)動系統(tǒng)

生物體是感覺運(yùn)動系統(tǒng)。世界上的事物與我們的感官表面接觸,根據(jù)Gibson(1979)的說法,我們與它們的互動是基于感覺運(yùn)動接觸所“提供的(afford)”。

2.2不變的感覺運(yùn)動特征(“affordances”)

一個(gè)感覺運(yùn)動系統(tǒng)能做什么,取決于從其與感覺輸入的運(yùn)動相互作用中能提取什么。光刺激為我們這些擁有正確感覺器官的人提供了色覺。當(dāng)我們移動時(shí),附近物體投射在視網(wǎng)膜上的“陰影”比其他物體的陰影移動得更快,這一幾何事實(shí)意味著,對于我們這些視力正常的人來說,我們的視覺輸入提供了深度感知。

對于三維形狀,即使它在視網(wǎng)膜上的陰影的大小和形狀隨著我們和它的關(guān)系變化而變化,但實(shí)際上可以保持相同的形狀和大小。我們的視覺系統(tǒng)可以檢測并提取這種不變性,并將其轉(zhuǎn)化為視覺恒定性。

2.3 分類

感覺運(yùn)動機(jī)器人學(xué)和感覺運(yùn)動生理學(xué)迄今為止只復(fù)制和解釋了我們感覺運(yùn)動能力子集的一小部分,但是已經(jīng)進(jìn)入了分類(categorization)的范疇。

分類是一個(gè)自主的、適應(yīng)性的感覺運(yùn)動系統(tǒng)和世界之間的任何系統(tǒng)性的差異互動(systematic differential interaction)。任意的相互作用,如風(fēng)對沙漠中的沙子的影響,不算作分類。風(fēng)和沙都不是一個(gè)自主的感覺運(yùn)動系統(tǒng),它們只是動態(tài)系統(tǒng)。

分類是一種特殊的動態(tài)系統(tǒng)。分類也會隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化。

自主系統(tǒng)(autonomous system)中的自適應(yīng)變化是指自主系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)部狀態(tài)隨時(shí)間而系統(tǒng)地變化,因此,簡單地說,相同的輸入不會產(chǎn)生完全相同的輸出。類別(categories)是種類(kinds),當(dāng)相同的輸出與相同kinds的輸入(而不是完全相同的輸入)發(fā)生時(shí),就會發(fā)生分類。不同的輸入會產(chǎn)生不同的輸出。這就是“差異”的來源。

2.4 學(xué)習(xí)

自適應(yīng)性與實(shí)時(shí)性相適應(yīng)。自主的、自適應(yīng)的感覺運(yùn)動系統(tǒng)對不同類型的輸入有不同的反應(yīng),但是,要證明它們確實(shí)是自適應(yīng)系統(tǒng),它也并非總是像現(xiàn)在這樣作出不同的反應(yīng)。換句話說(盡管很容易將其視為完全相反),分類與學(xué)習(xí)密切相關(guān)。

分類的問題并不是確定存在什么樣的事物,而是像我們這樣的感覺運(yùn)動系統(tǒng)是如何檢測出它們能檢測到和確實(shí)檢測到的那些事物的;它們是如何對它們做出不同的反應(yīng)的。

2.5 固有分類(innate categories)

也許我們生來就有能力對我們做的所有事情做出不同的反應(yīng),而不需要去學(xué)習(xí)。也許所有我們能檢測到的不變性,我們已經(jīng)可以本能地檢測到,而不需要任何依賴于時(shí)間的內(nèi)部變化。不需要任何復(fù)雜的差異互動,我們稱之為“學(xué)習(xí)”。

分類能力起源的“生活大爆炸理論”:

分類的能力在我們的大腦中以某種方式預(yù)先形成,就像碳原子的結(jié)構(gòu)在大爆炸中預(yù)先形成一樣,不需要像達(dá)爾文進(jìn)化論那樣通過變異和自然選擇來塑造它。

分類能力的一個(gè)特殊子集做出類似的推理:即根據(jù)構(gòu)成所有可能自然語言基礎(chǔ)的通用語法(UG),生成和檢測所有且僅檢測語法上的字符串的能力。

UG依從性是所討論的潛在不變量,我們檢測和生成UG依從字串的能力既不是通過學(xué)習(xí)也不是通過進(jìn)化形成的;相反,它在某種程度上是我們大腦結(jié)構(gòu)中固有的,作為一種結(jié)構(gòu)必然性,直接源于大爆炸。

就UG而言,有相當(dāng)多的“缺乏刺激(poverty-of-the-stimulus)”的證據(jù)表明,根據(jù)兒童在學(xué)習(xí)第一語言所需的時(shí)間內(nèi)所聽到和產(chǎn)生的數(shù)據(jù),他們無法通過反復(fù)試驗(yàn)來學(xué)習(xí)UG。

?2.6-2.13 林鋇鋇

2.6 后天習(xí)得的類別

證據(jù)表明,我們的大多數(shù)類別都是后天習(xí)得的

對于感官系統(tǒng)來說,一個(gè)個(gè)體(專有名詞)和一個(gè)內(nèi)容詞所指的事物都是種類(kind)。

2.7 監(jiān)督學(xué)習(xí)

分類是一種感覺運(yùn)動技能,其中很大一部分是通過分析感覺輸入來決定做/不做什么。輸出是分類的,非連續(xù)的。像所有的技能一樣,分類是習(xí)得的。但是不像游泳或繪畫這樣的連續(xù)技能,分類是離散的,要么全有,要么全無:要么做這個(gè),要么做那個(gè)。

什么是學(xué)習(xí)?描述“一個(gè)系統(tǒng)什么時(shí)候做什么”比描述“它如何做”更容易。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)根據(jù)材料和誤差模擬輸入并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出時(shí),學(xué)習(xí)就發(fā)生了。它的性能由正確的反饋來指導(dǎo)。我們從自己行為的后果中得到反饋,在此基礎(chǔ)上學(xué)會做什么。然而,這只是描述輸入和感覺運(yùn)動的相互作用,而不是感覺運(yùn)動系統(tǒng)實(shí)際上如何做這些事情——“how”(感覺運(yùn)動能力的內(nèi)在機(jī)制)。

2.8 操作性(工具性)學(xué)習(xí)

操作性或工具性學(xué)習(xí):由一個(gè)自動適應(yīng)系統(tǒng)執(zhí)行對不同類型輸入的系統(tǒng)的不同反應(yīng),最初隨機(jī)響應(yīng),但在糾錯(cuò)反饋的指導(dǎo)下學(xué)會適應(yīng)其反應(yīng)(這是由于其內(nèi)部狀態(tài)的某種功能變化)。

當(dāng)一只鴿子看到黑色圓圈時(shí),它會啄一個(gè)鍵,當(dāng)它看到白色圓圈時(shí),它會啄另一個(gè)鍵(給食物是反應(yīng)正確的反饋,沒有食物是反應(yīng)錯(cuò)誤的反饋)。在只對黑和白進(jìn)行訓(xùn)練之后,逐漸“變形”為灰色陰影,并在沒有反饋的情況下測試中間的陰影,圖像將顯示出平滑的“綜合梯度”,在“黑”鍵上啄得越多,灰色輸入就越接近黑色,在白鍵上啄得越多,灰色輸入就越接近白色,并在兩者之間接近一個(gè)偶然的表現(xiàn)水平。在這種情況下,人類也是如此。

2.9 顏色類別

然而,如果動物有色覺,用藍(lán)色和綠色作為輸入,圖像就會不同。在藍(lán)色-綠色的中點(diǎn)仍會有最大的混亂,但是在邊界的兩邊,按鍵的正確選擇和按壓的次數(shù)會比灰色陰影更突然地增加——甚至可以說是“分類的”。原因是黑色和白色之間沒有天生的類別界限,而綠色和藍(lán)色之間有(在藍(lán)-綠色覺正常的動物中)。

2.10 分類感知

這種在邊界上相對突然的感知變化被稱為“分類感知”(CP,categorical perception),在顏色感知的情況下,這種影響是與生俱來的。如果我們沒有顏色分類感知,那么從紅色到紫色的連續(xù)光譜看起來很像灰色的陰影,中間沒有任何由中性混合物分隔的定性“帶”。

顏色類別是通過一種復(fù)雜的感覺感受機(jī)制來檢測的(該機(jī)制尚未被完全理解),不僅包括光的頻率和其他屬性(比如亮度和飽和度),還包括一個(gè)內(nèi)部機(jī)制——三個(gè)專門的檢測器選擇性地調(diào)諧到頻譜的某些區(qū)域(紅、綠、藍(lán)),而且之間存在相互抑制的“反過程”關(guān)系(紅色—綠色,藍(lán)色—黃色)。這種機(jī)制會導(dǎo)致一些頻率范圍被自動“壓縮”。每一個(gè)顏色范圍內(nèi)都有一個(gè)壓力,它們之間也有一個(gè)膨脹。因此,大小相等的頻率差異在同一個(gè)顏色類別內(nèi)時(shí)看起來比跨越不同顏色類別的小得多。

雖然顏色CP是天生的,并非習(xí)得的,但仍符合我們對分類的定義。我們的祖先能夠根據(jù)顏色進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的區(qū)分,他們比那些不能區(qū)分的人活得更久、復(fù)制得更好。自然選擇作為基因試錯(cuò)變異的“糾錯(cuò)”反饋。

2.11 學(xué)習(xí)的算法

人工智能研究中的機(jī)器學(xué)習(xí)算法(Michalski,Carbonell和Mitchell,2013),人工生命研究中的遺傳算法(Mitchell & Forrest,1994)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究中的連接主義算法(Schmidhuber,2015)都為執(zhí)行分類的“how”提供了候選機(jī)制:我們的大腦是如何學(xué)習(xí)抽象、不變的特征,如何區(qū)分每個(gè)類別的成員和非成員,如何使得我們用正確的事情做正確的事情。

總的來說,有兩種學(xué)習(xí)模型:“監(jiān)督(supervised)”和“無監(jiān)督(unsupervised)”模型。

無監(jiān)督模型通常是基于假設(shè)輸入的“affordances”已經(jīng)非常顯著,因此正確的分類機(jī)制將能夠根據(jù)輸入landscape的形狀來進(jìn)行選擇(無需要任何外部糾錯(cuò)反饋)。然而這首先需要大量的重復(fù)exposure和處理,其次這種假設(shè)還存在普遍的不確定性問題——相同的事物往往可以用許多不同的方式進(jìn)行分類。

2.12 無監(jiān)督學(xué)習(xí)

物體的感覺痕跡(sensory shadow)中既有形態(tài)不變量,也有幾何不變量,特別是當(dāng)我們與物體發(fā)生相對移動時(shí)。這些不變量可以通過對結(jié)構(gòu)和相關(guān)性進(jìn)行采樣的非直觀學(xué)習(xí)機(jī)制來提取。這種機(jī)制根據(jù)事物的結(jié)構(gòu)相似性和差異性對事物進(jìn)行分類,增強(qiáng)相似性和對比性。無監(jiān)督對比度增強(qiáng)和邊界發(fā)現(xiàn)機(jī)制的一個(gè)例子是“相互抑制”,即視覺空間中一點(diǎn)的活動抑制周圍點(diǎn)的活動,反之亦然。這種內(nèi)部競爭傾向于將輸入所固有的和提供的結(jié)構(gòu)集中化。

2.13 監(jiān)督學(xué)習(xí)

根據(jù)其他環(huán)境(依賴于上下文的分類)采用對相同的感覺痕跡進(jìn)行分類的不同方法,需要通過糾錯(cuò)反饋進(jìn)行監(jiān)督。因此,有監(jiān)督的分類比無監(jiān)督的分類更加模糊。兩種分類都是不確定的,因?yàn)樗鼈兂蓡T的感覺痕跡由大量的特征或維度組成,存在無數(shù)的潛在組合,很難找到能夠提供正確分類的子集。但是有監(jiān)督的分類更難,對于同一組感覺痕跡,有許多正確的分類。

不僅所有的事物都是無限多個(gè)不同類別的成員,而且它們的每一個(gè)特征和特征的每一種組合都是一種潛在的affordances,可以把事物分配到更多的類別中。當(dāng)試圖解釋感覺運(yùn)動系統(tǒng)如何工作的理論問題時(shí),感覺輸入就是無數(shù)不同種類事物的感覺痕跡。

監(jiān)督學(xué)習(xí)的算法往往適用于:當(dāng)不變特征是不確定的,且找到它們的問題不是“NP-complete問題”(即,只要有足夠的數(shù)據(jù)、反饋和時(shí)間來找到不變特征)。數(shù)據(jù)不足和時(shí)間不足的一個(gè)例子是UG(通用語法),兒童學(xué)習(xí)語言的時(shí)間較短,他們無法學(xué)習(xí)區(qū)分與UG相符和與UG不相符的話語的不變量,然而,所有的孩子都會UG法,這意味著他們生來就必須遵守已經(jīng)在大腦中編碼的通用語法規(guī)則。但是,我們的大部分分類,不是天生的而是后天習(xí)得的。

我們的分類算法必須能夠做到我們所能做到的。因此,如果我們能夠正確地對一組輸入進(jìn)行分類,那么這些輸入不僅必須具有能夠提供正確分類的特征,而且還必須有一種方法來發(fā)現(xiàn)和使用這些affordances。

2.14-2.2.0 葉一州


2.14 ?vanishing intersections

福多(Fodor)和其他人認(rèn)為,大多數(shù)分類學(xué)習(xí)既不能通過反復(fù)試驗(yàn)(監(jiān)督學(xué)習(xí),supervised learning)來習(xí)得,也不能通過逐漸改變的反復(fù)試驗(yàn)來發(fā)展(*即分類學(xué)習(xí)能力大程度上是先天的),重要的原因就是vanishing intersections問題 。如果回到字典里,挑一些實(shí)義詞,會發(fā)現(xiàn)尋找不到那些詞所指定事物的感官陰影區(qū)(sensory shadows)所共有的不變性,因?yàn)樗鼈兊摹癷ntersection”是空的。

(A)向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供三組刺激:左邊刺激的垂直臂比水平臂長得多;中間垂直和水平臂大約相等;右的水平臂比垂直臂長得多。(B)在無監(jiān)督自動關(guān)聯(lián)之后但在監(jiān)督學(xué)習(xí)之前,這三類中的每一個(gè)類別的隱藏單元表示的位置(多維數(shù)據(jù)集表示具有長垂直臂的Ls;金字塔Ls具有幾乎相等的臂;而球體Ls具有長的水平臂 )。 (C)類內(nèi)壓縮和類間分離時(shí)網(wǎng)已經(jīng)學(xué)會了分離三類輸入

2.15 DIRECT SENSORIMOTOR INVARIANTS

不變理論家們同意了福多等人的部分觀點(diǎn),他們認(rèn)為在正確地分類字典指定的所有類別的成員時(shí)的確受到了能力的限制,但是他們否認(rèn)“先天論”這種神秘的觀點(diǎn)。他們假設(shè),如果個(gè)體可以進(jìn)行分類,那么該技能必須具有感覺運(yùn)動基礎(chǔ),其來源必須是進(jìn)化發(fā)展,學(xué)習(xí)或兩者都有,這意味著shadows中必須有足夠的空間來承擔(dān)我們所有的分類能力。

2.16 ABSTRACTION AND HEARSAY

不僅僅是直接的感覺運(yùn)動是否不變的問題,通過追溯抽象的源頭,分類研究從直接的感官經(jīng)驗(yàn)獲得的范疇,進(jìn)入到到那些通過語言傳聞(linguistic hearsay)獲得的范疇。人可以對事物做五種操作——看到它們,識別它們,操縱它們,給它們命名以及描述它們。但其中,識別(Recognizing)是較特殊的,當(dāng)我們識別出某種事物時(shí),我們將其視為一種我們以前見過的事物(或個(gè)體),即類別的成員。 從識別事物(作為一種事物或作為一個(gè)個(gè)體)到通過為其賦予名稱來識別它只是一小步。 “看見”需要感覺運(yùn)動基礎(chǔ),而“識別”則需要更多抽象的能力,不是簡單的被動感知。

2.17 ?ABSTRACTION AND AMNESIA

2.16提出一個(gè)問題:“有非抽象的感覺運(yùn)動嗎?”為了回答,2.17利用小說的內(nèi)容進(jìn)行解釋。一篇小說《記憶中的福內(nèi)斯》中描述了一個(gè)無法進(jìn)行抽象的人:他再也不能忘記任何事情,有超強(qiáng)的死記硬背能力。他的生活經(jīng)歷的每一個(gè)連續(xù)的瞬間都被永久地儲存起來;之后,他可以在腦海中重放日常經(jīng)歷,而持續(xù)重新體驗(yàn)它們所花費(fèi)的時(shí)間甚至比一開始就經(jīng)歷它們所花費(fèi)的時(shí)間還要長。

無限的死記硬背因此成為障礙,而不是優(yōu)勢——他無法忘記。然而,為了識別和命名事物所需要的是選擇性的忘記,或者至少是選擇性的忽略。他只能是一個(gè)被動的感覺運(yùn)動系統(tǒng),受到周圍環(huán)境的影響。作者將該角色描述為難以掌握抽象概念的人,然而如果他真的擁有無限的記憶和完全喪失選擇性遺忘的能力,那么他根本就不會說話,因?yàn)槲覀兊脑~匯都是基于抽象的分類。

2.18 INVARIANCE AND RECURRENCE

2.17描述的是一位小說中的角色,而神經(jīng)心理學(xué)家亞歷山大·盧里亞描述了一個(gè)真實(shí)的人:他有類似的殘疾,但并沒有延伸到擁有無限的死記硬背能力。在《記憶大師的頭腦》(1968)中,羅瑞亞描述了一個(gè)舞臺記憶藝術(shù)家S,他在S還是記者的時(shí)候就注意到了這個(gè)人,因?yàn)镾從不做筆記。S不像小說中那樣有無窮無盡的死記硬背,而是比普通人更強(qiáng)大更持久的記憶力;但是他強(qiáng)大的硬記能力也是一個(gè)障礙——他在閱讀小說時(shí)遇到了麻煩,因?yàn)楫?dāng)描述一個(gè)場景時(shí),他會形象地看到自己曾經(jīng)實(shí)際看到過的場景,不久他迷失在依靠自己生動的思想記憶中,無法跟隨小說的內(nèi)容。對于抽象概念,比如數(shù)字,甚至是我們不難做出的普通概括,S也很難做到。

S等的故事表明,生活中人需要檢測重復(fù)發(fā)生的能力,而這又需要忘記或至少忽略了什么使每個(gè)瞬間變得獨(dú)特且無法準(zhǔn)確重復(fù)。如前所述,吉布森的“負(fù)擔(dān)”概念很好地體現(xiàn)了必需的能力:物體在我們的身體與人體之間提供一定的感覺運(yùn)動相互作用。這些承受能力是感覺輸入或感覺運(yùn)動與輸入的相互作用的所有不變特征,并且生物體必須能夠選擇性地檢測這些不變變量,即抽象化它們并忽略其余的變化。如果所有感覺運(yùn)動特征都可以相提并論,并且每個(gè)變化都是無限、獨(dú)特的,那么就不可能有不變量的抽象來允許我們識別相同或相似之處或識別種類或個(gè)體。

2.19 FEATURE SELECTION AND WEIGHTING

丑小鴨定理”也有相同的見解。從邏輯上講,沒有理由說“丑小鴨”可以說與任何小鴨都比更像天鵝。丑小鴨看起來比其他鴨子更相似的唯一原因是我們的視覺系統(tǒng)對某些特征的重視程度高于其他特征,換句話說,它是選擇性地將某些特征抽象為特權(quán)。當(dāng)然,我們的感覺運(yùn)動系統(tǒng)不能對所有功能給予同等的重視。 他們甚至沒有檢測到所有功能。 在它們檢測到的特征中,某些特征(例如形狀和顏色)比其他特征更顯著(例如空間位置和羽毛數(shù)量)。 而且不僅檢測到的特征是有限的和差分加權(quán)的,而且我們對它們的記憶甚至更加有限:當(dāng)它們存在時(shí),我們看到的特征遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們以后所記得的——這被稱為“降維,它可以通過進(jìn)化選擇產(chǎn)生于固有的不變性檢測器,也可以通過無監(jiān)督和監(jiān)督產(chǎn)生的學(xué)習(xí)獲得不變性。

2.20 DISCRIMINATION VERSUS CATEGORIZATION

一個(gè)來自心理物理學(xué)的經(jīng)典例證是米勒強(qiáng)調(diào)的相對區(qū)分和絕對區(qū)分(relative and absolute discrimination)之間的區(qū)別—— The Magical Number 7 Plus or Minus 2。假設(shè)你給一個(gè)人看一個(gè)隨機(jī)的,不熟悉的形狀。緊接著,你再給他們看一遍同樣的形狀,或者另一個(gè)稍微不同的形狀。這個(gè)人應(yīng)該能夠告訴你這兩個(gè)連續(xù)的形狀是相同的還是不同的。這是一種相對區(qū)分,基于同時(shí)的或快速連續(xù)的兩兩比較。JND(just noticeable-difference)被視作兩兩相對比較中能夠檢測到的最小差異。如果差異小于JND,則圖形將被視為相同。

假設(shè)不是快速連續(xù)地展示它們以進(jìn)行比較,而是單獨(dú)展示兩個(gè)圖形中的一個(gè),然后問它是兩個(gè)圖形中的哪一個(gè)。孤立地識別一個(gè)形狀是要進(jìn)行絕對區(qū)分的分類。米勒指出,我們進(jìn)行絕對歧視的能力遠(yuǎn)比相對歧視的能力受到更大的限制。

米勒把相對區(qū)分稱為描述(discrimination),把絕對區(qū)分稱為分類(categorization)。兩個(gè)刺激(或兩個(gè)種類的刺激)需要有更多的差異,使我們能夠確定兩個(gè)刺激是獨(dú)立顯示的(分類)還是同時(shí)(或快速連續(xù))看到的,我們要做的是判斷是否相同。米勒指出,如果這兩種刺激只在一個(gè)感覺維度上有差異,比如長度,那么我們可以辨別(相對區(qū)分)的最小差異JND的大小就可以很小,而我們可以辨別的JND差異的數(shù)量沿著維度增加可以是巨大的,我們可以區(qū)分的規(guī)模和數(shù)量取決于感官維度。

相比之下,如果每個(gè)刺激都是單獨(dú)呈現(xiàn)的(絕對區(qū)分),米勒估計(jì),對于任何一個(gè)感官維度,我們都可以用不同的名稱將單個(gè)感官維度細(xì)分為7個(gè)類別,但如果我們試圖將維度細(xì)分得更細(xì),分類的錯(cuò)誤就會隨之增加。對分類能力的限制在存儲容量上也有相應(yīng)的要求——如果給我們要記住的一串?dāng)?shù)字,我們只能記住大約7個(gè)數(shù)字。 如果數(shù)字字符串較長,記憶的錯(cuò)誤則會增加。之后科恩重新估計(jì)了米勒限制,將其限制為接近四個(gè)而不是七個(gè)。

??2.21-2.26 張昱

【總述】分類可以通過將某些特征抽象化及忽略其他特征而進(jìn)行,且訓(xùn)練后類內(nèi)差距縮小而類間差距增大。

1、重新編碼和特征選擇

有兩種增強(qiáng)分類能力的方法。其一是增加對事物認(rèn)識的維度,有聯(lián)覺的人因?yàn)榭梢詫κ挛飶亩鄠€(gè)感覺進(jìn)行識別,所以其分類能力高。但其局限性在于每個(gè)維度都無法達(dá)到單一維度的精確率。第二種方法是重新編碼,正如我們將0和1組成的二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼為十進(jìn)制時(shí)能夠記憶原先3倍的數(shù)據(jù)一樣。類似地,事物特征可以幫助分類。如果兩個(gè)事物只有幾個(gè)特征是相同的,我們不確定其是否歸為一類,這就涉及到上述的“不確定性underdetermination”、“信用分配credit-assignment”問題。

監(jiān)督學(xué)習(xí)(強(qiáng)化學(xué)習(xí))即在正確的反饋指導(dǎo)下學(xué)習(xí),可以解決信用分配問題,并將事物的特征抽象化。如果學(xué)習(xí)成功,則特征被重新編碼、重新加權(quán),與無關(guān)特征相比,同類事物的相同特征具有更大的權(quán)重,導(dǎo)致類內(nèi)差距縮小而類間差距增大

2、習(xí)得的分類知覺

突然的感知變化稱為“類別感知”(categorical perception,CP)。

【圖1】被試進(jìn)行了對紋理的難、易兩種分類,即任務(wù)學(xué)習(xí)的CP??v坐標(biāo)表示任務(wù)訓(xùn)練后除以訓(xùn)練前的分類準(zhǔn)確率。發(fā)現(xiàn)簡單任務(wù)下訓(xùn)練前后沒有顯著差異,但是困難任務(wù)訓(xùn)練后比訓(xùn)練前導(dǎo)致了類內(nèi)差距減小和類間差異增大。


【圖2】區(qū)分了學(xué)習(xí)成功(“學(xué)習(xí)者”)與未成功(“非學(xué)習(xí)者”)的被試??v坐標(biāo)表示越靠近1則分離越明顯,越靠近7則差距縮小越明顯。此外,學(xué)習(xí)者也顯示出相關(guān)電位(ERP)的變化,而非學(xué)習(xí)者沒有。表明學(xué)習(xí)到的CP僅發(fā)生在學(xué)習(xí)者中。

3、信息可以減少相互混淆的事物之間分類的不確定性。當(dāng)我們分類并收到反饋時(shí),我們正在對混淆的事物進(jìn)行辨別。對新生雛雞的性別分類比較困難,因?yàn)檫@種分類方法無法用語言表達(dá),需要經(jīng)過數(shù)年的反復(fù)強(qiáng)化訓(xùn)練。但并不是完全沒有辦法。Biederman和Shiffrar對新生雛雞進(jìn)行了計(jì)算機(jī)分析,確定了一個(gè)分類的特征“geon”,使得一些有經(jīng)驗(yàn)的人也能像大師一樣分類小雞。所以分類取決于選擇性地抽象某些特征而忽略其他特征。

一般來說,對特征進(jìn)行抽象的結(jié)果直接作用在分類上,但大部分應(yīng)用于符號(如語言表達(dá)),通過他人對抽象結(jié)果的傳授,別人也可以間接地獲得分類知識而不需要強(qiáng)化學(xué)習(xí)。

2.27-2.33 唐文文

2.27 語言的適應(yīng)性特征

在分類學(xué)習(xí)中,對于一些復(fù)雜的分類,往往是內(nèi)隱的,我們無法用語言表達(dá)為何會這樣分類,能說出來的一些特征也往往不是,因此在實(shí)踐中我們無法將我們的隱性知識變得顯式。但是如果能用語言表達(dá)的經(jīng)驗(yàn),往往會省去很多反復(fù)試驗(yàn)的麻煩,因此語言教學(xué)是有強(qiáng)大是適應(yīng)性優(yōu)勢的。

圖A是一個(gè)人工模擬的蘑菇采集模型,有兩種方式,一種是不斷的試錯(cuò),獲得反饋;一種是通過語言獲取一些可描述的信息。結(jié)果是語言描述更具有優(yōu)勢,可以更快掌握規(guī)則類別。但是語言的基礎(chǔ)也是感覺運(yùn)動的試錯(cuò),不可能一直靠語言獲取就行。

2.28 GROUNDING INSTRUCTION IN INDUCTION

對于一些完全陌生的新分類,例如櫻花草,我們可以(1)直接的試錯(cuò)經(jīng)驗(yàn),通過反饋糾正我們的猜測;(2)從大師、網(wǎng)絡(luò)、百科全書等獲得語言上的信息。但是這些語言信息也需要我們已經(jīng)有了一些基礎(chǔ)的分類(例如在理解櫻花草是什么,基礎(chǔ)是對花、草的理解),通過這些需要直接的感覺運(yùn)動感應(yīng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)信息,我們可以重新組合間接學(xué)習(xí)其他的分類。

2.29?NUMBERS’ AFFORDANCES

對于數(shù)字這個(gè)分類,例如質(zhì)數(shù)是什么,光靠語言描述是不夠的,需要我們進(jìn)行切實(shí)的時(shí)間,得到反饋,例如質(zhì)數(shù)和因子有關(guān),我們需要嘗試不同的數(shù)字分解因子是什么樣,然后找到類別的特征。

2.30 絕對的可辨性和affordances

在櫻花草和質(zhì)數(shù)兩個(gè)例子中,有沒有關(guān)聯(lián)和比較?Miller(1956)認(rèn)為他們都具有絕對的可變性,而且都具有感覺運(yùn)動感應(yīng)的affordances。我們可以通過隱性的和顯性的方式認(rèn)識他們,例如直接的試錯(cuò)時(shí)間,語言的指示和描述。

2.31 認(rèn)知科學(xué)不是本體論(ontology)

純粹的認(rèn)知科學(xué)家都不會覺得本體論是一切。但在感覺運(yùn)動感應(yīng)理論里,我們能看到,辨別,命名都是感覺器官接受了輸入的結(jié)果,這里就是有本體論的影子。

2.32 “抽象”的類別

類別都是抽象的,但是也有一些更加“抽象”的,例如美,真,善。這些類別被教育家等等用語言進(jìn)行了很多描述。但是在具體的視覺中,我們更多地會用到感覺體驗(yàn),比如品嘗好和不好,通過直接的感覺經(jīng)驗(yàn)我們可以獲得大量取樣,而那些專家的語言描述也會有一定的影響。

2.33 認(rèn)知就是分類

歸根結(jié)底,分類就是我們對不同的事物有不同的行為方式。

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