Τα Μπεϊζιανά μοντέλα στη Γνωσιακή Επιστήμη

Παρουσίαση με θέμα: "Τα Μπεϊζιανά μοντέλα στη Γνωσιακή Επιστήμη"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Τα Μπεϊζιανά μοντέλα στη Γνωσιακή Επιστήμη
Αντίληψη Κατηγοριοποίηση Γλωσσική αντίληψη και κατάκτηση Αιτιακή απόδοση – Λογικές συναγωγές Τα Μπεϊζιανά μοντέλα στη Γνωσιακή Επιστήμη Βιβλιογραφία: Nick Chater, Mike Oaksford, Ulrike Hahn, and Evan Heit: Bayesian models of cognition (2010) John Wiley & Sons, Ltd. WIREs Cogn Sci –823

2 Αντίληψη Προσπαθούμε να καταλάβουμε τον κόσμο έχοντας στα αισθητηριακά συστήματα όχι πάντα όλη την απαιτούμενη πληροφορία (πχ φιγούρα ενός ζώου που αποκρύπτεται από ένα αντικείμενο). Από την άλλη μερικές φορές η πληροφορία είναι καταιγιστική και απαιτείται να γίνει μία επιλογή του τι είναι σημαντικό. Η Μπεϊζιανή θεώρηση μπορεί να βοηθήσει διότι υποστηρίζει ότι το αντιληπτικό σύστημα στην πρώτη περίπτωση (αβεβαιότητα πληροφορίας) υπολογίζει πιθανότητες με βάση τις διάφορες εναλλακτικές. Άρα συνάγεται όχι μία μοναδική απάντηση, αλλά η καλύτερη (αυτή που έχει υψηλότερο ποσοστό) μεταξύ των υπαρχόντων. Στη δεύτερη περίπτωση η πιθανότητα αφορά το αν η κάθε εισερχόμενη πληροφορία είναι εξίσου σημαντική και αξιολογείται η συνεισφορά της στο αντίλημμα. Στην περίπτωση αυτή μπορούμε να πούμε ότι ένα σύστημα που λειτουργεί με βάση τις Μπεϊζιανές αρχές μπορεί να καθορίζει το πού θα στραφεί το σύστημα προσοχής. Ιωαννίδης Τάσος: Μπεϊζιανά μοντέλα

3 Ιωαννίδης Τάσος: Μπεϊζιανά μοντέλα

4 Ιωαννίδης Τάσος: Μπεϊζιανά μοντέλα

5 Ιωαννίδης Τάσος: Μπεϊζιανά μοντέλα

6 Κατηγοριοποίηση Με βάση την πιθανοκρατική θεώρηση μπορεί να δοθεί μία καλύτερη ερμηνεία της κατηγοριοποίησης, της ικανότητας δηλαδή ομαδοποίησης κάποιων δειγμάτων με βάση ορισμένα χαρακτηριστικά. Το νοητικό σύστημα λειτουργώντας ως μηχανή που επεξεργάζεται πιθανότητες, υπολογίζει τη συχνότητα εμφάνισης καθενός χαρακτηριστικού σε ένα σύνολο δειγμάτων. Με βάση τις εξαγόμενες πιθανότητες, τα χαρακτηριστικά που συγκεντρώνουν τις μεγαλύτερες τιμές χρησιμοποιούνται ως ένα ¨πρότυπο¨ με το οποίο αξιολογείται αν κάθε νέο δείγμα ανήκει στην συγκροτημένη κατηγορία. Έτσι συμπληρώνεται η προσέγγιση της Γνωστικής Ψυχολογίας με το απαιτούμενο μαθηματικό υπόβαθρο. Μία άλλη προσέγγιση είναι ότι αντί να δημιουργείται ένα συγκεκριμένο πρότυπο, ενδέχεται να ¨κατασκευάζεται¨ μία αναπαράσταση με τη μορφή μίας κατανομής, χωρίς σαφή κεντρική τάση αλλά με διάφορες τοπικές παραμέτρους. Αν το εξεταζόμενο δείγμα πληροί τις περισσότερες παραμέτρους, τότε κατατάσσεται στην δομημένη κατηγορία. Ιωαννίδης Τάσος: Μπεϊζιανά μοντέλα

7 Κατηγοριοποίηση Σε κάθε περίπτωση, είτε με πρότυπα είτε με κατανομές, το μοντέλο της κατηγορίας είναι δυναμικό και όχι στατικό – πλατωνικό. Αλλάζει καθώς νέα δείγματα διαρκώς συγκρίνονται, επομένως η Μπεϊζιανή θεώρηση εδώ επιτρέπει τη δυναμική και διαρκή αναθεώρηση του τρόπου με τον οποίο γίνεται η κατηγοριοποίηση. Μία άλλη ενδιαφέρουσα πλευρά είναι το τι συμβαίνει όταν ένα δείγμα διαφέρει σημαντικά από το prior template. Η απάντηση είναι ότι είτε πρέπει να αναθεωρηθεί το prior, είτε «ιδρύεται» μία νέα κατηγορία. Η πιθανοκρατική θεώρηση της κατηγοριοποίησης βοηθά να εξηγήσουμε γιατί: κάποια δείγματα κατατάσσονται πιο εύκολα στην κατηγορία από άλλα (προεξάρχοντα χαρακτηριστικά) κάποια δείγματα μπορεί να θεωρούνται μέλη διαφορετικών κατηγοριών (κανονικότητες στις κατανομές) επιλέγονται ως περισσότερο σημαντικά κάποια χαρακτηριστικά σε σύγκριση με κάποια άλλα (prior probability) Ιωαννίδης Τάσος: Μπεϊζιανά μοντέλα

8 Γλωσσική αντίληψη και κατάκτηση
Η κατανόηση του προφορικού λόγου προϋποθέτει την εκτίμηση του ήχου που προφέρει ο ομιλητής, όχι μόνο με βάση τα φυσικά χαρακτηριστικά του ήχου, αλλά και με βάση του τι είχε την πρόθεση να εκφέρει. Παράλληλα, το αντιληπτικό σύστημα καλείται να συμπεράνει το πραγματικό νόημα της λέξης που χρησιμοποιείται, ανάμεσα σε άλλες πιθανές χρήσης της λέξης (αμφισημίες), ανάλογα με το συμφραστικό περιβάλλον (περικείμενο), τη σύνταξη, την ιστορία της συνομιλίας. Το πρόβλημα γίνεται πιο περίπλοκο καθώς εμπλέκεται και ο θόρυβος και η συνάρθρωση των φθόγγων (εκφέρονται μαζί, όχι χωριστά). Με βάση τα προηγούμενα, μόνο ένα πιθανοκρατικό σύστημα μπορεί να προβεί σε κατάλληλους υπολογισμούς και να συνάγει συμπεράσματα για τα προσλαμβανόμενα ερεθίσματα. Ακόμα και η γλωσσική κατάκτηση μπορεί να υποστεί ριζική αλλαγή, ως προς το πώς πραγματοποιείται, καθώς νέα δεδομένα υποστηρίζουν ότι η έκθεση των βρεφών σε γλωσσικά ερεθίσματα είναι αρκετή για να συνάγει αυτό γλωσσικούς κανόνες και να κάνει τις απαραίτητες γενικεύσεις, αν επεξεργάζεται στατιστικά τα δεδομένα εισροής. Σε αντίθεση με τη θεωρία περί ανεπάρκειας δεδομένων, που οδηγεί στην παραδοχή της εμφυτότητας της γλωσσικής δομής (Chomsky). Ιωαννίδης Τάσος: Μπεϊζιανά μοντέλα

9 Αιτιακή απόδοση – Λογικές συναγωγές
Στη μάθηση των αιτιών, δηλαδή των αιτιακά σημαντικών γεγονότων που προκαλούν αποτελέσματα, το αίτιο προκύπτει από τη σύγκριση πιθανοτήτων συνεμφάνισης σχέσεων. Αν κάποιες σχέσεις έχουν την τάση να εμφανίζονται μαζί, συχνότερα, τότε οι σχέσεις μεταξύ τους γίνονται κατανοητές στη νοητική λειτουργία ως αιτιακές. Για να γίνει όμως αυτό, πρέπει η συνεμφάνιση να μην είναι παροδική, επιμέρους και τυχαία. Αυτό εξασφαλίζεται αν πραγματοποιείται μέσα σε ένα πλούσιο πλέγμα σχέσεων με άλλα φαινόμενα. Η διαδικασία λογικών συναγωγών (επαγωγικών, παραγωγικών) ερμηνεύεται καλύτερα με την πιθανοκρατική προσέγγιση, διότι έτσι ξεπερνιούνται προβλήματα που παραβιάζουν την τυπική λογική (φορμαλισμός) αλλά και εξηγείται η αποδοχή εξαιρέσεων σε έναν κανόνα. Γενικά το σύστημα τυπικής λογικής δίνει περισσότερο έμφαση στη δομή παρά στο περιεχόμενο (ο κανόνας ως απόλυτη σχέση - σύνδεση). Αντίθετα, η συναγωγή ως πιθανοκρατικός υπολογισμός, μπορεί να ξεπεράσει τα θέματα αυτά. Ιωαννίδης Τάσος: Μπεϊζιανά μοντέλα