Wissensrepräsentation

Wissensrepräsentation
Wahrnehmungsbasierte
und Bedeutungsbasierte
Wissensrepräsentation
Gliederung
1. Definition „Wissensrepräsentation“
2. Wahrnehmungsbasierte Wissensrepräsentation
2.1 Duale Kodierung nach Paivio
2.2 Vergleich verbaler und visueller Kodierung
2.3 Mentale Bilder
2.4 Visuelle Vorstellungen = visuelle Wahrnehmung?
2.4.1 Experiment zur Unterscheidungsleistung
2.5 Chunks
2.6 Zusammenfassung
3. Bedeutungsbasierte Wissensrepräsentation
3.1 Das bedeutungsbasierte Gedächtnis
3.2 Episodisches und Semantisches Wissen
3.3 Modelle des Semantischen Gedächtnisses
3.3.1 Modell des hierarchischen Netzwerkes
3.3.2 Modell der sich ausbreitenden Aktivierung
3.3.3 Modell des Merkmalvergleiches
3.3.4 Zusammenfassung
4. Literatur
2. Wahrnehmungsbasierte Wissensrepräsentation
�� Theorien befassen sich nur mit der Frage, wie Informationen
verarbeitet werden (nicht mit der Frage, wie diese vom Gehirn
enkodiert werden)
�� Informationen verbal oder bildhaft
⇒ Wirft die Frage auf, ob verbales und bildhaftes Wissen auf gleiche gleiche
Art gespeichert wird?
⇒ Theorie von Alan Paivio: Paivio:
Unterschiedliche kognitive Kodierungen
für verbale und non-verbale
non verbale Informationen
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�� Anderson, John, R.: „Kognitive Psychologie“; 2. Auflage; Oxford: Spektrum
Akademischer Verlag; Heidelberg, Berlin 1996
�� Solso, Solso,
Robert L.: Heidelberg : „Kognitive Psychologie“; Springer, 2005 200
1. Definition
�� Zum Begriff Wissensrepräsentation:
�� Wissen = Speicherung, Integration und Organisation von Information Information
im
Gedächtnis
�� repräsentieren = darstellen, vergegenwärtigen
�� Theorien zur Wissensrepräsentation = Frage, was mit der Information
Information
geschieht, nachdem sie wahrgenommen wurde und Eingang ins kognitive kognitive
System gefunden hat
�� Wie ist das Wissen im Gehirn eines Menschen
verankert?“
�� Art der Weiterverarbeitung der Information hängt davon ab, in welchem welchem
Format
die Information gespeichert wird
=> Wahrnehmungsbasierte Wissensrepräsentation
- erhält viel von der ursprünglichen Wahrnehmungserfahrung
=> Bedeutungsbasierte Wissensrepräsentation
- enkodiert die Bedeutung der Erfahrung
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2.1 Die Theorie der dualen Kodierung nach Paivio
�� Zwei Kodierungssysteme:
�� 1. Imaginales (bildhaftes) System
- Repräsentiert Informationen, die in Bildern enthalten sind,
oder die mentale Bilder hervorrufen
(z.B. konkrete Begriffe wie „mein Fahrrad“)
�� 2. Verbales System
- Repräsentiert abstrakte sprachliche Information
(z.B. „Bruttosozialprodukt“)
⇒ Beide Systeme nehmen keine Bedeutungsextraktion vor!
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�� Kodierungssysteme arbeiten unabhängig voneinander
�� Enkodierung von
- Bildern: erfolgt meist imaginal
- abstrakten Begriffen: meist verbal
Kodierungssysteme wirken auch zusammen
Enkodierung von
- konkreten Begriffen: erfolgt imaginal + verbal
( z.B. hat fast jeder zum Begriff „Haus“ auch ein Bild gespeichert)
gespeichert)
⇒ Wird Verbales Material mit einem Bild verknüpft erhöht sich die
Erinnerungschance
⇒ Bildhaftes Material wird besser behalten als verbales
(wie das folgende Experiment von Santa zeigt)
�� Ergebnis des Experimentes von Santa (1977):
�� Unter geometrischer Bedingung wurde eine schnellere positive
Entscheidung getroffen, wenn der Prüfreiz die
gleiche räumlich Konfiguration aufwies wie das Original
�� Unter verbaler Bedingung gab es eine schnellere
positive Entscheidung, wenn die Komponenten linear angeordnet
angeordnet
waren.
⇒ Demnach: Bilder erschließen sich direkt in ihrer Ganzheitlichkeit
Ganzheitlichkeit
⇒ Wörter müssen erst dekodiert werden um den Sinn zu verstehen
⇒ Bilder sind im Gehirn repräsentiert als Mentale Bilder
�� Ergebnis:
- Vpn gaben an, dass sie eines der beiden Objekte in ihrer
Vorstellung so lange drehten, bis beide Objekte entweder zur zur
Deckung kamen, oder festgestellt werden konnte, dass sie nicht nicht
identisch sind.
- Je größer der Winkel, desto länger die Bearbeitungszeit
⇒ Operationen an mentalen Bildern entsprechen Operationen an
physikalischen Objekten
⇒ Zeitfaktor eingeschlossen
Auch die zwei folgenden Experimente sind Beispiele für die
Repräsentation mentaler Bilder
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2.2 Vergleich verbaler und visueller
Verarbeitung
Experiment von Santa (1977); Quelle: Anderson
(1996)
⇒ Vpn sollten die drei oberen
Objekte bzw. Wörter in den
vier unten aufgeführten
Grafiken wiedererkennen.
wiedererkennen
⇒ In Teil a) ging dies am
schnellsten bei der
identischen Grafik links
⇒ In Teil b) interpretierten die
Vpn die Wörter sequentiell
(der Reihe nach), und
entschieden sich am
schnellsten für die zweite
Grafik von links, also die
lineare Anordnung
2.3 Mentale Bilder
�� Mentale Bilder = visuelle Repräsentationen räumlicher Informationen
Informationen
�� Bilder von Szenen/Objekten, die wir vor unserem „geistigen geistigen Auge“ Auge
sehen
�� Wie unser Gehirn mit diesen arbeitet, zeigt ein
Experiment zur Mentalen Rotation von Shepard & Metzler (1971)
- zweidimensionale
Bilder von
dreidimensionalen
Objekten
- Vpn sollten entscheiden,
ob die Objekte (in a,b,c) a,b,c
identisch sind
- Dann wurden Vpn nach
Lösungsstrategie
befragt
2.4 Entsprechen visuelle Vorstellungen der visuellen Wahrnehmung?
Wahrnehmung
�� Die Frage, ob ein Tisch, den wir uns vorstellen, im Wesentlichen einem Tisch
entspricht, kann wohl mit „ja“ beantwortet werden
�� Mit der Frage, ob es auch Unterschiede zwischen mentaler Vorstellung Vorstellung
und
tatsächlichem Sehen gibt, beschäftigte sich
�� Wallace 1984: Vorstellungssystem produziert optische Täuschungen
⇒ Das Vorstellungssystem kann also eine optische Täuschung produzieren
produzieren
⇒ Spricht für einen Unterschied zwischen mentaler Vorstellung und Wahrnehmung
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Experiment:
- Vpn bekamen Figur (a)
oder (b) vorgelegt, und
sollten die Länge der beiden
horizontalen Linien einschätzen
- Bei (b) sollten sie sich ein
umgekehrtes V vorstellen,
das über den Linien liegt
- Beide Gruppen schätzten
die obere Linie als länger
ein
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2.4.1.Experiment zur Unterscheidungsleistung
�� Frage: Wie schnell kann der Mensch zwei
im Gedächtnis gespeicherte Objekte
miteinander vergleichen, und wie tut er
das?
�� Moyer 1973
�� Elch oder Forelle größer?
(Probanden stellten sich diese bildlich vor)
�������� Aufgrund des deutlichen
Größenunterschiedes
�������� schnelles Ergebnis
�� Löwe oder Hund größer?
�������� Aufgrund des geringeren
Größenunterschiedes
�������� längere Überlegung
⇒ Reaktionszeit abhängig vom
Größenunterschied
⇒ Der Größenvergleich von zwei
vorgestellten Objekten ist – genau wie der
Größenvergleich zweier wahrgenommener
Objekte – um so schwieriger, je ähnlicher
die Objekte sich hinsichtlich ihrer Größe
sind
� Zur Verarbeitung komplexer mentaler Bilder werden diese oftmals auch in Teilstrukturen
(sogenannte Chunks) zerlegt
2.6. Zusammenfassung Wahrnehmungsbasierte
Wissensrepräsentation
�� Wissen repräsentiert in Form von Vorstellungsbildern oder
linearen Ordnungen
�� Operationen an mentalen Bildern ähneln Operationen an
physikalischen Objekten, Zeitfaktor eingeschlossen
�� Prozess beim Vergleich zweier mentaler Objekte auf Quantität
ähnelt Vergleich zweier tatsächlicher Objekte (Zeitfaktor
eingeschlossen)
�� Komplexe Bilder zerlegt in hierarchische Teilstrukturen, die
Verarbeitung erfolgt nach einer hierarchischen Struktur
- Im Gegensatz zur wahrnehmungsbasierten Wissensrepräsentation wird in
der bedeutungsbasierten Repräsentationsform auf die Bedeutung einer einer
Information eingegangen
Dies geschieht im bedeutungsbasierten Gedächtnis
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Experiment von Mandler und Ritchey (1977)
- Vpn wurde Bild präsentiert
- Anschließend wurden die Vpn
gebeten dieses gesehene
(alte) Bild aus einer Menge
alter und neuer Bilder heraus
zu suchen
- Auf neuen Bildern entweder
Änderung eines visuellen
Merkmals oder
Bedeutungsänderung der
Situation
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�� Chunks = engl. Bündel
�� sind Teilstrukturen komplexer mentaler Bilder
⇒ Figur (a) in 4 Dreiecke zerlegbar
⇒ In der kognitiven Psychologie: Chunks
⇒ Basiseinheiten einer größeren Struktur
2.5 Chunks
�� Experiment von Reed 1974 sollte beweisen, dass komplexe mentale Bilder aus Einzelteilen zusammengesetzt
werden
(a) (b) (c)
Abb. Abb. 4: 4: Reed Reed (1974); (1974); Quelle: Quelle: Anderson Anderson (1996) (1996)
⇒ (b) Trefferquote 65%, (c) 10%
- zeigte Vpn kurz Abb. (a)
- dann die Teilfiguren aus a): b) und c)
- Vpn sollten sagen, welche Teile in
der der
ursprünglichen Figur enthalten
sind sind
⇒ Liegt daran dass die Vorstellungsbilder von Figur a) aus Teilfiguren Teilfiguren
wie b), aber nicht aus Teilfiguren wie c)
bestehen
⇒ Ein wirkliches Bild hat diese Eigenschaft nicht (in Wirklichkeit sind b) und c) gleichwertige Bestandteile von
Fígur a))
⇒ Schlussfolgerung: Es existiert eine hierarchische Struktur der visuellen visuellen
Vorstellung!
3. Bedeutungsbasierte Wissensrepräsentation
3.1 Das bedeutungsbasierte Gedächtnis
�� Bedeutungsbasiertes Gedächtnis unterteilt in Bereich für verbale und
Bereich für visuelle Informationen
�� Im verbalen Bereich Speicherung von Informationen in exakter
Reihenfolge der Wörter in einzelnen Teilen (z.B. Gedichte)
�� Für den Verstehensprozess muss eine Bedeutung erfasst werden
(hat man z.B. den Sinn einer auswendig gelernten Definition nicht
verstanden, wird man sie bald vergessen)
�� Langfristig repräsentiert werden nicht oberflächliche Details, sondern sondern
Bedeutungen (so z.B. Gespräch: es wird meist die Bedeutung der Worte, Worte,
aber nicht der exakte Wortlaut erinnert)
�������� Dies beweist auch das folgende Experiment von Mandler und Ritchey: Ritchey
40% Fehler 4% Fehler
Identisch Merkmalsänderung Situationsänderung
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�� Bei der Merkmalsänderung
(anderer Rock) lag die
Fehlerquote bei 40%
�� Bei der Situationsänderung
(andere Karte, was z.B. Kunst -
statt Erdkundeunterricht
bedeuten könnte) nur bei 4%
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Ergebnis:
�� Mensch besonders empfindlich für bedeutungsbezogene
Veränderung (Typusveränderung
( Typusveränderung)
�� Merkmalsveränderungen werden schlechter erinnert
�� Wird die wahrnehmungsbasierte Information vergessen, ist nur
die Bedeutung abrufbar
- Um die noch folgenden drei Modelle des semantischen Gedächtnisses
Gedächtnisses
vorzustellen, ist zunächst der Unterschied zwischen episodischem episodischem
und
semantischem Wissen zu klären
3.2 Modelle des semantischen
Gedächtnisses
�� Modell des hierarchischen Netzwerks
�� Modell der sich ausbreitenden Aktivierung
�� Modell des Merkmalvergleichs
�� Hierarchisches Netzwerk aufgrund von verschiedenen Eigenschaften kritisiert
�� U. a. weil Assoziationsstärke innerhalb des Netzes variiert
Bsp.:
Sportart
Fußball Ringen
�� rund
�� um Finger
�� kämpfen…
⇒ „Fußball“ leichter als Sportart identifizierbar als „Ringen“, weil weil
mit dem Wort
„Ringen“ mehrere Begriffe anderer Kategorien assoziiert werden können können
�� Modell trotzdem von Bedeutung
�� Hat sich als „Sprungbrett“ für andere Modelle erwiesen
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3.1 Episodisches und semantisches Wissen
�� Episodisches Wissen autobiographisch (z.B. das Wissen: was habe
ich gestern abend gegessen?)
�� Semantisches Wissen = Alltagswissen (z.B. Definition von
Wörtern)
�� Zur Erklärung, wie Menschen einfache Inferenzen (Wissen, das
aufgrund von logischen Schlussfolgerungen gewonnen wurde)
machen und entscheiden ob Sätze wie „Ein Rotkehlchen ist ein
Vogel“ richtig oder falsch sind, folgen drei Modelle des
semantischen Gedächtnisses, dies sind
3.2.1 Modell des hierarchischen Netzwerks Collins Collins und und Quillian Quillian (1969; (1969; 1972) 1972)
⇒ Hierarchisch aufgebaut
⇒ Bsp.: Überprüfung der Aussage :“Ein Hai hat eine Haut“ :
– Festlegung: 1. Hai = Fisch 2. Fisch = Tier 3. Tier = hat Haut
⇒ Dauert länger als Überprüfung von „Hai kann schwimmen“ (weil man man
nur von
Ebene 3: Hai zu Ebene 2: Fisch gehen muss, um festzustellen: - kann
schwimmen
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⇒ Fester Zeitbetrag, um von einer Ebene zur anderen zu gelangen
3.2.2 Modell der sich ausbreitenden Aktivierung Collins Collins und und Loftus Loftus
(1975) (1975)
⇒ Heute allgemein akzeptiertes Modell des semantischen Gedächtnisses
Gedächtnisses
⇒ Kognitives Netzwerk nicht mehr hierarchisch strukturiert
⇒ Assoziative Zusammenhänge zwischen Knoten (Hitze, Feuer…) durch Linien dargestellt
⇒ Je kürzer die Verbindungslinie, desto enger die Verbundenheit und umgekehrt
(z.B. ist die Assoziation zwischen rot – Abenddämmerung entfernter als rot – Rose)
⇒ Keine Gedächtnissuche wie beim hierarchischen Netzwerk
(Beziehung der Begriffe vorgespeichert, und deshalb schnell schnell
abrufbar)
⇒ Nach Aktivierung eines Begriffes dehnt sich Aktivierung auch auf benachbarte Begriffe aus
(Verifikation der Aussage „Ein Bär ist ein Tier“ z.B. erfolgt in einem Prozess der
Aktivierungsausdehnung: - lesen der Wörter „Bär“ und „Tier“ – Aktivierung verbreitet sich von
beiden Knoten aus - Aktivierungslinien schneiden sich an einigen Knoten – Auslösung
Entscheidungsprozess
⇒ Je enger die Knoten miteinander verbunden sind, umso schneller erfolgt erfolgt
die Verifizierung
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�� Netzwerkmodelle gehen davon aus, dass
ein Großteil des menschlichen Wissens im
Gedächtnis vorgespeichert ist
�� Es ist jedoch auch denkbar, dass dieses
Wissen aus im Gedächtnis gespeicherten
Informationen neu gebildet wird
Modell des Merkmalvergleichs
⇒ Überprüfung der Richtigkeit einer Aussage erfolgt über Vergleich
der definierenden und charakteristischen Merkmale von zwei
Kategorien
⇒ Zur Überprüfung der Aussage „Ein Rotkehlchen ist ein Vogel“
werden die
⇒ Merkmale der Kategorien „Rotkehlchen“ und „Vogel“ verglichen
⇒ Bei großer Überlappung der Merkmale Aussage als richtig
verifiziert
⇒ Bei keiner oder geringer Überlappung als falsch
Das Modell des Merkmalvergleichs wurde mehrfach kritisiert, denn die
definierenden Merkmale sind nicht eindeutig festlegbar (Pinguin hat keine
Flügel, kann nicht fliegen…, ist aber trotzdem ein Vogel)
Dies führt zu unklarer Unterscheidung von definierenden und
charakteristischen Merkmalen
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3.2.3 Modell des Merkmalvergleichs
⇒ Ein Wort wird hier als Menge semantischer Merkmale
repräsentiert, die von wichtig bis trivial reicht
Bsp. für die Merkmale eines Rotkehlchens:
klein, zerbrechlich, rote Brust, zwitschert, zwei
Beine, sitzt auf Bäumen, Schnabel, Flügel, im Wald
zu sehen, nicht als Haustier zu halten, Vorbote des Frühlings,
kein Säugetier…
⇒ Wort wird anhand von zwei Sorten von Aspekten repräsentiert:
1. Definierende Merkmale: Essenziell, definierend
2. Charakteristische Merkmale: Zufällig, charakteristisch
Auf oberes Bsp. Bezogen:
1. Definitionsmerkmale eines Rotkehlchens:
Flügel, zwei Beine, Schnabel, rote Brust …
2. charakteristische Merkmale: Vorbote
des Frühlings, im Wald zu sehen, sitzt
auf Bäumen …
Modell des Merkmalvergleichs
Bei der Überprüfung der Aussage: Ein Rotkehlchen ist ein Vogel
wird also z.B. festgestellt:
Definierendes Merkmal eines Vogels: - hat Federn
Charakteristisches Merkmal eines Vogels: - sitzt auf Bäumen
Rotkehlchen:
Rotkehlchen:
- hat Federn
- sitzt auf Bäumen
�������� Rotkehlchen = Vogel
Aber: nicht alle Vögel können auf Bäumen sitzen
(z.B. Huhn, Pinguin…)
�������� Falls sich die Merkmale zwar in gewisser Art ähneln, jedoch noch
nicht eindeutig verifiziert werden können, erfolgt Vergleich nur auf
2. Ebene: ausschließlich die definierenden Merkmale werden
verglichen
�������� Ansonsten gäbe es Fehler bei der Verifizierung
Zusammenfassung Bedeutungsbasierte
Wissensrepräsentation
�� Gedächtnis speichert im verbalen Bereich nicht den genauen Wortlaut, Wortlaut,
sondern die
Bedeutung der Botschaft
�� Im visuellen Bereich weniger die visuellen Details als die Bedeutung Bedeutung
des Bildes
⇒ Die eigene Gedächtnisleistung kann also erhöht werden, indem man zu lernende,
nicht bedeutungshaltige Informationen in eine bedeutungshaltige Form bringt
�� Das Modell der sich ausbreitenden Aktivierung bzw. des hierarchischen hierarchischen
Netzwerkes
geht davon aus, dass ein Großteil des menschlichen Wissens im Gedächtnis Gedächtnis
vorgespeichert ist, und die Begriffe im Netzwerk miteinander verbunden verbunden
sind
⇒ Je näher sich zwei Knoten sind, desto bessere Stichworte sind sie sie
für die
Reproduktion des jeweils anderen Wortes
�� Das Modell des Merkmalvergleichs geht davon aus, dass Wissen aus im Gedächtnis
gespeicherten Informationen neu gebildet wird
⇒ Es ist möglich, aus bereits verfügbaren Informationen nicht direkt direkt
verfügbare
Informationen abzuleiten
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Zusammenfassung
�� Es ist schwer abzuschätzen, in welchem Ausmaß Wissen vorgespeichert
vorgespeichert
oder neu generiert ist
�� Wahrscheinlich ist, dass manche Bestände des Wissens sowohl
vorgespeichert, als auch neu gebildet sind. Das menschliche Wissen Wissen
ist zu
verschiedenartig und zu flexibel, um als streng vorgespeichert oder oder
neu
gebildet kategorisiert zu werden
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4. Literatur
�� Anderson, John R.: „Kognitive Psychologie“; 2. Auflage; Oxford: Spektrum
Akademischer Verlag; Heidelberg, Berlin 1996
�� Anderson, John R.: Language, Memory and Thought. Hillsdale, NJ (Erlbaum) ( Erlbaum) 1976
�� Anderson, John R.;Bower, R.;Bower,
G.H.: Human Associative Memory. Washington, DC
(Winston) 1973
�� Der Brockhaus multimedial 2006 premium DVD (Win ( Win); ); Institut & F. A. Brockhaus
�� AG, Mannheim, 2004, Sat Wolf, Bayern
�� Kintsch, Kintsch,
W.: The Representation of Meaning in Memory. Hillsdale, NJ (Erlbaum) (Erlbaum)
1977
�� Solso, Solso,
Robert L.: Heidelberg : „Kognitive Psychologie“; Springer, 2005 2005
�� Internetquellen:
Internetquellen
�� http://www.wikipedia.de
http:// www.wikipedia.de
�� nyitottegyetem.phil-inst.hu
nyitottegyetem.phil inst.hu
�� plato.stanford.edu/entries
plato.stanford.edu entries/mental mental-imagery imagery
�� (Abrufdatum: Juni 2007)
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