PSI lernt sprechen - Universität Bamberg

PSI lernt sprechen –
Erste Schritte zur verbalen Interaktion mit dem Autonomen
Künstlichen Agenten PSI
Inaugural-Dissertation
in der Fakultät Pädagogik, Philosophie und Psychologie
der Otto-Friedrich-Universität Bamberg
vorgelegt von
Johanna Künzel
aus
Hof
Bamberg, den 18.2.2004

Tag der mündlichen Prüfung: 14.06.2004
Dekan: Universitätsprofessor Dr. Max Peter Baumann
Erstgutachter: Universitätsprofessor Dr. Dietrich Dörner
Zweitgutachter: Universitätsprofessor Dr. Christoph Schlieder
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Kapitel 1: Einleitung ............................................................................................................................ 8
Kapitel 2: PSI – Eine Theorie und ihre Realisation .........................................................................12
2.1. Was ist PSI? ............................................................................................................................12
2.2. Die PSI-Theorie ......................................................................................................................15
2.2.1 Grundlagen........................................................................................................................15
2.2.2 PSIs Verhalten ..................................................................................................................18
2.2.3 PSIs Emotionen.................................................................................................................20
2.2.4 PSIs Gedächtnis................................................................................................................21
2.3. Wie ist PSI aufgebaut? (Neuronen und Schemata)...............................................................26
2.4. Was fehlt?................................................................................................................................28
Kapitel 3. Sprechen und verstehen....................................................................................................30
3.1 Was ist das – Sprache? ............................................................................................................30
3. 2 Was gehört zur Sprache?........................................................................................................31
3.2.1 Wörter................................................................................................................................31
3.2.2 Regeln................................................................................................................................34
3.2.2.1 Was sind Regeln? ..........................................................................................................34
3.2.2.2 Und wie werden Regeln erworben? .............................................................................36
3.3 Spracherwerb............................................................................................................................39
3.3.1 Beim Menschen: Erwerb der Erstsprache.......................................................................39
3.3.2 Bei Tieren..........................................................................................................................44
3.4 Eine Theorie des Sprachverstehens ........................................................................................49
3.5 Sprache und Denken................................................................................................................56
Kapitel 4: Computer, Sprache und Menschen – Eine Übersicht.....................................................59
4.1. Der Turing-Test oder: wie alles begann ................................................................................59
4.2. Ein Computer spricht: Eliza und ihre Nachfolger.................................................................60
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4.2.1 ELIZA ...............................................................................................................................60
4.2.2 Elizas Nachfolger..............................................................................................................64
4.3. Ein großer Schritt: SHRDLU.................................................................................................65
4.4. Sprechende Roboter: Talking Heads und Aibo.....................................................................68
4.5. Können Computer überhaupt Sprache verstehen?.................................................................75
4.6. Kismet und die Menschen ......................................................................................................78
4.7. Zusammenfassung und Ausblick...........................................................................................81
4.8. Das L0 Projekt oder: eine Neuronale Theorie der Sprache ..................................................83
4.8.1. Grundannahmen...............................................................................................................83
4.8.2. Konzepterwerb.................................................................................................................85
4.8.2.1 Konzepterwerb bei räumlichen Relationen..............................................................85
4.8.2.2 Konzepterwerb bei Handaktionen............................................................................90
4.8.3. Textverstehen und Metaphern ........................................................................................94
4.8.4. Grammatik .......................................................................................................................96
Kapitel 5: PSI-Lingua ......................................................................................................................100
5.1. Die Oberfläche von PSI-Lingua...........................................................................................100
5.2. Die Sprachein- und -ausgabe................................................................................................101
5.3. Wörter....................................................................................................................................105
5.3.1 Einführung.......................................................................................................................105
5.3.2 Grundprinzipien: Objekterkennung...............................................................................105
5.3.3 Grundprinzipien: Abtastung von Wörtern ....................................................................106
5.3.4 Grundprinzipien: Ausgabe .............................................................................................109
5.3.5 Wörter und Dinge ...........................................................................................................109
5.4. Was kann PSI-Lingua? .........................................................................................................112
5.4.1 Einleitung und Überblick...............................................................................................112
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5.4.2 Objekte und Situationen benennen und sich vorstellen................................................113
5.4.3 Relationen benennen und sich vorstellen......................................................................115
5.4.3.1 Wörter werden fest vorgegeben..............................................................................115
5.4.3.2 Wörter werden gelernt.............................................................................................116
5.4.4 Bedürfnisse benennen.....................................................................................................118
5.4.5 Bewegungen benennen...................................................................................................120
5.4.6 Aktionen benennen.........................................................................................................121
5.4.7 PSI stellt Fragen..............................................................................................................122
5.4.7.1 Einleitung.................................................................................................................122
5.4.7.2 Was-Fragen beantworten und stellen.....................................................................122
5.4.7.3 Wo-Fragen beantworten und stellen ......................................................................123
5.4.7.4 Wozu-Fragen stellen und beantworten, die Antwort verstehen ...........................125
5.4.7.5 Wastun-Fragen stellen und beantworten................................................................127
5.4.8 Pläne verbal mitteilen.....................................................................................................128
5.4.9 Richtungen verbal mitteilen...........................................................................................129
5.4.10 „Grammatik“.................................................................................................................130
5.4.11 Affiliation......................................................................................................................131
5.4.12 Abstrakta .......................................................................................................................132
5.4.13 Verstehen nicht-grammatischer Fragen ......................................................................134
5.4.14 Die Protokollierung ......................................................................................................135
6. Kritik und Ausblick, oder: „Die Grenzen meiner Sprache bedeuten die Grenzen meiner Welt“
(Wittgenstein)...................................................................................................................................136
6.1 Welche der Anforderungen werden von PSI erfüllt? ..........................................................136
6.2 PSI und die anderen (ELIZA, ...) ..........................................................................................141
6.3 Abgrenzung L0 – PSI.............................................................................................................143
6.4 Ausblick, oder: “The ability to speak does not make you intelligent.”..............................146
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7. Mensch-Computer-Kooperation..................................................................................................155
7.1 Ein (kurzer) Theoretischer Überblick...................................................................................155
7.2 Verbale Interaktion mit einem Autonomen Künstlichen Agenten .....................................164
7.2.1 Fragestellung und Vorgehen..........................................................................................164
7.2.2 Versuchsanordnung ........................................................................................................168
7.2.2.1 Die Umgebung.........................................................................................................168
7.2.2.2 Umgang mit dem Roboter.......................................................................................169
7.2.2.3 Umgang mit PSI ......................................................................................................173
7.2.2.4 Interviews.................................................................................................................179
7.2.3 Auswertung .....................................................................................................................181
7.2.3.1 Interviews.................................................................................................................181
7.2.3.2 Simulationen............................................................................................................186
7.2.3.3 Einzelfälle ................................................................................................................188
7.2.4 Die Probanden.................................................................................................................190
8. PSI und die Menschen .................................................................................................................191
8.1 Fragestellung ..........................................................................................................................191
8.2 Ergebnisse...............................................................................................................................192
8.2.1 Gibt es über alle Personen hinweg charakteristische Unterschiede im Verhalten
gegenüber PSI und gegenüber dem Roboter? ........................................................................192
Erster Versuchsdurchgang...................................................................................................192
Zweiter Versuchsdurchgang und Vergleich beider Durchgänge......................................196
8.2.2 In wie weit wird PSI als eigenständiger Agent wahrgenommen?...............................201
8.2.3 Als wie stark werden PSIs Kompetenzen eingeschätzt?..............................................203
8.2.4 Wurde der Roboter von den beteiligten Menschen eher als Werkzeug betrachtet als
PSI? ...........................................................................................................................................205
8.2.5 Gibt es einen Lerneffekt?...............................................................................................206
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8.2.6 Gibt es Verhaltenstypen? ...............................................................................................208
VP02: Teilen von Verantwortung.......................................................................................209
06: Was nicht sein kann.......................................................................................................213
VP07: PSI als Hindernis......................................................................................................217
VP11: PSI als willkommene Ergänzung ............................................................................220
VP13: PSI als Hilfe und Entlastung....................................................................................223
VP014: „Persönlichkeit“ im Wandel..................................................................................227
VP16: PSI als eigenständiger Agent...................................................................................230
VP17: PSI als Persönlichkeit ..............................................................................................233
8.3 Zusammenfassung und Ausblick ..........................................................................................236
9. Zusammenfassung und Ausblick ................................................................................................239
Literaturverzeichnis..........................................................................................................................242
Abbildungsverzeichnis.....................................................................................................................251
Tabellenverzeichnis..........................................................................................................................253
Verzeichnis der Anforderungen ......................................................................................................255
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