UNIVERSITATEA „TITU MAIORESCU”

DEPARTAMENTUL PENTRU ÎNVĂŢĂMÂNT LA DISTANŢĂ FACULTATEA DE PSIHOLOGIE

Lect. univ. dr. ALEXANDRU D. IORDAN

PSIHOLOGIE COGNITIVĂ

– CURS –

BUCUREŞTI 2007

2

CUPRINS

I. Psihologia cognitivă, domeniu de studiu ştiinţific .....................................................................4 1. Ce este psihologia cognitivă?...................................................................................................4 2. Trecut, prezent şi viitor în psihologia cognitivă........................................................................5

II. Paradigme, metafore şi niveluri de explicare în psihologia cognitivă....................................9

1. Introducere ..............................................................................................................................9 2. Paradigma simbolică şi metafora calculatorului......................................................................10 3. Paradigma conexionistă şi metafora creierului .......................................................................13 4. Niveluri de explicare în psihologia cognitivă .........................................................................16

III. Metode de cercetare în psihologia cognitivă ........................................................................19

1. Introducere ............................................................................................................................19 2. Metode cronometrice .............................................................................................................19 3. Metode vizând memoria.........................................................................................................20 4. Studii de caz ..........................................................................................................................21 5. Studii cross-populaţionale ......................................................................................................21 6. Măsurători ale activităţii cerebrale .........................................................................................21 7. Modelarea computaţională .....................................................................................................21

IV. Procesarea vizuală şi recunoaşterea patternurilor ..............................................................23

1. Introducere ............................................................................................................................23 2. Elemente de neurobiologia procesării vizuale.........................................................................23

2.1. Câmp receptor; celule on-off şi off-on.............................................................................24 2.2. Detectorii de trăsături ......................................................................................................25

3. Niveluri ale procesării vizuale................................................................................................26 3.1. Procesarea vizuală primară ..............................................................................................27 3.2. Procesarea vizuală secundară ..........................................................................................30

V. Atenţia .....................................................................................................................................36

1. Introducere ............................................................................................................................36 2. Atenţia selectivă ....................................................................................................................37

2.1. Experimentul de ascultare dihotică ..................................................................................38 2.2. Modelul filtrului (Broadbent) ..........................................................................................38 2.3. Modelul atenuării (Treisman) ..........................................................................................39

3. Atenţia distribuită ..................................................................................................................40 3.1. Limite de resurse şi date ..................................................................................................41 3.2. Resurse centrale vs. resurse multiple ...............................................................................41

4. Atenţie automată vs. voluntară ...............................................................................................42 VI. Memoria ................................................................................................................................44

1. Introducere ............................................................................................................................44 2. Modele seriale ale memoriei ..................................................................................................45 3. Modelul memoriei de lucru al lui Baddeley şi Hitch...............................................................50

3

VII. Judecata şi luarea deciziei ...................................................................................................54

1. Introducere ............................................................................................................................54 2. Abordarea normativă şi abordarea descriptivă ........................................................................54 3. Raţionalitate absolută şi raţionalitate limitată .........................................................................55 4. Euristici şi devieri cognitive...................................................................................................56

VIII. Reprezentarea cunoştinţelor şi rezolvarea problemelor ..................................................61

1. Introducere ............................................................................................................................61 2. Limbaj şi reprezentarea cunoştinţelor .....................................................................................61 3. Rezolvarea de probleme.........................................................................................................65

IX. Aspecte privind arhitectura sistemului cognitiv...................................................................70

1. Introducere ............................................................................................................................70 2. Un model generic al procesării informaţiei. Aplicaţii .............................................................70

Teme.............................................................................................................................................74 Bibliografie selectivă....................................................................................................................75

4

I. PSIHOLOGIA COGNITIVĂ, DOMENIU DE STUDIU ŞTIINŢIFIC

1. Ce este psihologia cognitivă? Termenul „psihologie cognitivă” (latină: cognoscere; greacă: gignoskein = a ştii, a percepe) este mai degrabă unul recent. Deşi găsim termenul înrudit „cogniţie” menţionat ocazional în psihologiile de la sfârşitul secolului al XIX-lea şi începutul secolului al XX-lea (de ex., James, Spence, Wundt) unde denota elementele fundamentale ale conştiinţei şi combinaţiile lor, semnificaţia actuală a termenului „psihologie cognitivă” datorează destul de puţin consideraţiilor teoretice şi filosofice timpurii cu privire la mintea umană. Mai degrabă, semnificaţiile moderne actuale ale termenului datorează mult următoarelor aspecte: a) faptul că studiul cogniţiei a emers în opoziţie cu perspectiva behavioristă predominantă din anii 1940 şi 1950 care încerca să explice comportamentul uman în primul rând în termeni ai condiţiilor de mediu antecedente şi b) apariţiei conceptelor teoretice noi (de ex., teoria informaţiei – Shannon, ciberneticii – Wiener, teoriei sistemelor – von Bertalanffy) şi maşinilor de calcul în sine care au oferit noi date cu privire la natura potenţială a dispozitivului mental care intervine între lumea exterioară şi comportamentul uman. Termenul „psihologie cognitivă” are cel puţin trei semnificaţii diferite. 1. În primul rând, termenul se referă la „o simplă colecţie de arii de subiecte”, adică, de fenomene observabile comportamental sau propuse teoretic care sunt studiate în limitele domeniului psihologiei cognitive. 2. În al doilea rând, termenul face trimitere la faptul că psihologii cognitivişti încearcă să explice comportamentul uman inteligent făcând referire la un sistem cognitiv care intervine între inputul enviromental ( = provenit din mediu) şi comportament. Al doilea sens al psihologiei cognitive se referă astfel la un set de asumpţii care guvernează operaţiile sistemului cognitiv propus. Conform perspectivei procesării informaţiei, mintea umană funcţionează formând reprezentări mentale şi aplicând procese cognitive acestora. Această definiţie are două elemente: (a) conţinutul cogniţiei îl constituie reprezentările mentale şi (b) activitatea cogniţiei implică procese cognitive. 3. În al treilea rând, psihologie cognitivă înseamnă o abordare metodologică particulară cu privire la studiu, adică, cu privire la abordarea empirică a explicaţiilor potenţiale ale comportamentului uman.

5

În prezent, psihologia cognitivă este un domeniu cuprinzător care vizează multe arii de subiecte diferite, precum, de exemplu, memoria, percepţia, atenţia, recunoaşterea pattern-urilor, conştiinţa, neuroştiinţa, reprezentarea cunoştinţelor, dezvoltarea cognitivă, limbajul şi gândirea umană. Numitorul comun al acestor fenomene apare ca fiind faptul că toate fenomenele reflectă operarea „inteligenţei” într-un fel sau altul, cel puţin dacă inteligenţa este larg definită ca abilitate a unui individ de acţiona cu scop, gândi raţional şi interacţiona eficient cu mediul. Astfel, la un nivel general, psihologia cognitivă vizează explicarea structurii şi operaţiilor mentale ale inteligenţei cât şi manifestările sale comportamentale. Ideea că un sistem cognitiv uman poate fi privit ca un dispozitiv de procesare a informaţiei a avut un impact deosebit asupra cercetărilor teoretice şi empirice privind funcţionarea minţii umane. Câteva teme importante actuale în psihologia cognitivă care reflectă această abordare sunt prezentate în această lucrare.

2. Trecut, prezent şi viitor în psihologia cognitivă Istoria psihologiei cognitive poate fi împărţită în patru perioade distincte: filozofică, experimentală timpurie, revoluţia cognitivă şi psihologia cognitivă modernă. Perioada filozofică. Filozofia timpurie (vechii egipteni, filozofii greci, empiriştii britanici) au oferit un context pentru înţelegerea minţii şi a proceselor sale (adică, asocieri) şi au identificat multe dintre aspectele teoretice majore care au fost mai târziu studiate empiric (de ex., cum funcţionează percepţia? cum sunt reprezentate conceptele?). Perioada experimentală timpurie. De la începutul psihologiei experimentale în secolul al XIX-lea, a existat un interes privind studiul proceselor mentale superioare. Activitatea experimentală timpurie a început, cel mai târziu, în timpul perioadei de mijloc a secolului al XIX-lea, când Fechner a studiat empiric relaţia dintre proprietăţile stimulului (de ex., greutatea) şi senzaţiile interne însoţitoare şi când, în 1879, Wilhelm Wundt a fondat primul laborator de psihologie în Leipzig, Germania. Faza experimentală timpurie a psihologiei cognitive era în plin avânt atunci când, la începutul anilor 1900, Donders şi Cattell realizau experimente asupra „gândirii fără imagini” şi Frederic Bartlett investiga memoria dintr-un punct de vedere naturalist. Încă de timpuriu psihologii au realizat cercetări orientate spre înţelegerea modului în care cunoştinţele sunt reprezentate şi procesate în mintea umană. Astfel de preocupări au pătruns în domeniul ştiinţific pe măsura ce psihologia intra în secolul XX, fapt marcat de publicarea studiilor de pionierat ale lui Ebbinghaus asupra memoriei în 1885 (Ebbinghaus, 1964) şi muncii de pionierat a lui Thorndike privind învăţarea în 1898 (Thorndike, 1965). În prima jumătate a secolului XX, au emers două perspective aflate în competiţie – perspectiva asociaţionistă asupra învăţării ca întărire a

6

asociaţiilor şi perspectiva gestaltistă asupra învăţării ca şi construire de structuri cognitive. Conform perspectivei asociaţioniste, conţinutul cogniţiei constă din noduri şi asociaţii între acestea şi procesul cogniţiei constă din întărirea şi slăbirea asociaţiilor. Thorndike a oferit o perspectivă clară asupra învăţării ca întărire şi slăbire a asociaţiilor stimul-răspuns şi memoriei ca procesare a nodurilor legate într-o reţea – o perspectivă care a dominat psihologia traversând anii 1950 şi încă înfloreşte azi într-o formă revizuită. Conform perspectivei gestaltiste, conţinutul cogniţiei constă din structuri coerente, şi procesul cogniţiei constă din construirea acestora. Teoria gestaltistă pune accent pe învăţarea prin insight – reorganizarea mentală a obiectelor în situaţie astfel încât ele se potrivesc într-un mod care face posibilă atingerea scopului. Astfel, insight-ul este un proces de construire de structuri. Abordarea gestaltistă a dobândit proeminenţă în anii 1930-1940 dar este relativ rar menţionată azi. Totuşi, tema gestaltistă asupra cogniţiei ca şi construire de structuri stă la baza unor aspecte cheie în ştiinţa cognitivă, inclusiv ideea schemelor, gândirii analogice şi învăţării autentice. Aproximativ în perioada 1920-1950, psihologia americană a fost dominată de behaviorism. Behaviorismul era preocupat în primul rând cu învăţarea asociaţiilor, mai ales la animale, şi a constrâns teoretizarea la noţiunile stimul-răspuns. Însă o discontinuitate s-a produs la sfârşitul anilor 1950, ceva atât de dramatic încât este acum numit „revoluţia cognitivă” iar perspectiva asupra proceselor mentale la care a dat naştere este numită „psihologie cognitivă”. Ceea ce s-a întâmplat este că psihologii americani au respins behaviorismul şi au adoptat un model al minţii bazat pe metafora calculatorului. Revoluţia cognitivă. La mijlocul anilor 1950 şi începutul anilor 1960, psihologia cognitivă a fost martora unei renaşteri. Putem recunoaşte două cauze principale pentru acest fapt: în primul rând, până în anii ’60, atât behaviorismul strict stimul-răspuns cât şi psihologia freudiană îşi pierduseră din credibilitate în rândul multor cercetători; în al doilea rând, recent-apărutul calculator electronic s-a dovedit rapid o metaforă credibilă pentru activitatea mentală. În anii 1950-1960, perspectivele gestaltistă şi asociaţionistă a fost remodelate într-o nouă perspectivă asupra cogniţiei, numită procesarea informaţiei (Lachman, Lachman şi Butterfield, 1979). Perspectiva procesării informaţiei în cele din urmă a devenit elementul central al ştiinţei cognitive – studiul interdisciplinar al cogniţiei. O premisă centrală în ştiinţa cognitivă este aceea potrivit căreia cogniţia implică computaţie; adică, cogniţia apare atunci când începem cu o reprezentare ca input, aplicăm un proces, şi creăm o reprezentare ca output. De exemplu, într-o sinteză asupra domeniului ştiinţei cognitive, Johnson-Laird (1988, p. 9) nota, „Ştiinţa cognitivă, uneori explicit şi alteori implicit, încearcă să elucideze procesele mentale tratându-le ca fiind computaţii”. Cogniţia umană în orice sarcină poate fi descrisă ca o serie de procese cognitive (adică, o descriere o computaţiilor care au fost

7

desfăşurate) sau ca o serie de transformări ale reprezentărilor mentale (adică, o descriere a input-urilor şi output-urilor pentru fiecare computaţie). Behaviorismul era în declin în toate departamentele academice din America (în Europa nu a prins niciodată rădăcini puternice). La numai un deceniu de la apariţia calculatorului, psihologii vorbeau despre studierea procesării informaţiei la om. Abundenţa fără precedent a cercetărilor în psihologia cognitivă a semnalat o modificare abruptă a interesului ştiinţific, de la concentrarea asupra comportamentului manifest şi motivaţiilor inconştiente la concentrarea asupra activităţii mentale. Psihologii interesaţi de abordarea procesării informaţiei veneau în mediul academic şi Universitatea Harvard a stabilit un Centrul pentru Studii Cognitive sub conducerea lui Jerome Bruner şi George Miller. Noua perspectivă în psihologie era procesarea informaţiei. Ea asemăna mintea cu un calculator şi a accentuat reprezentările şi procesele necesare pentru a da naştere la activităţi care se încadrau de la recunoaşterea pattern-urilor şi atenţie la categorizare, memorie, gândire, luarea deciziei, rezolvarea de probleme şi limbaj. Lucrarea Psihologie Cognitivă [Cognitive Psychology], care a sistematizat această ştiinţă renăscută, a fost scrisă de Neisser şi a fost publicată în SUA (1967). Cartea lui Neisser a avut un rol central pentru solidificarea psihologiei cognitive întrucât a oferit o etichetă domeniului şi a definit ariile sale de investigaţie. Neisser a folosit metafora calculatorului pentru a surprinde selectarea, stocarea, recepţia şi manipularea informaţiei în sistemul cognitiv uman. În 1966, Hilgard şi Bower au adăugat un capitol în lucrarea lor Teorii ale învăţării [Theories of Learning] în care a fost dezvoltată ideea utilizării programelor de calculator pentru a servi drept modele ale teoriilor cogniţiei. Psihologia cognitivă modernă. Anii 1970 au fost martorii emergenţei revistelor de specialitate dedicate Psihologiei Cognitive, precum Cognitive Psychology, Cognition, Memory & Cognition şi a unei serii de volume ale simpozioanelor, incluzând Loyola Symposium on Cognition şi Carnegie–Mellon Series. Au fost construite laboratoare cognitive, au apărut simpozioane şi conferinţe în SUA dar şi alte ţări, au fost adăugate cursuri de Psihologie Cognitivă în curricule, au fost scrise manuale având acest subiect şi au fost angajaţi profesori de Psihologie Cognitivă. Între anii 1980 şi 1990 au demarat eforturi semnificative de a descoperi componentele neuronale care sunt legate de constructe cognitive specifice şi domeniul a suferit transformări datorită modificărilor în tehnologia calculatoarelor şi neuroştiinţe. Ca rezultat, psihologia cognitivă a realizat convergenţe cu ştiinţa calculatoarelor şi neuroştiinţa pentru a crea o nouă disciplină numită „ştiinţa cognitivă”. Chiar mai recent, odată cu apariţia unor noi modalităţi de a vizualiza activitatea cerebrală (de ex., imagistică prin rezonanţă magnetică funcţională fMRI, tomografia prin emisie de pozitroni PET, electroencefalograma EEG), psihologii cognitiviştii şi-au extins activitatea spre neuroştiinţă, în speranţa de a fi capabili să localizeze empiric componentele creierului care sunt implicate în operaţii specifice ale sistemului cognitiv.

8

Viitorul psihologiei cognitive. Dacă trecutul este un bun predictor pentru viitor, atunci viitorul psihologiei cognitive este dificil de prezis. Cel mai probabil, totuşi, nici raza de cuprindere teoretică nici metodele empirice ale domeniului nu se vor schimba dramatic. Dacă va exista un dezacord între cercetători, atunci acesta va privi natura sistemului mental care intervine între inputul enviromental şi comportament. De reţinut:

Psihologia cognitivă este un domeniu cuprinzător care vizează multe arii de subiecte diferite, precum, de exemplu, memoria, percepţia, atenţia, recunoaşterea pattern-urilor, conştiinţa, neuroştiinţa, reprezentarea cunoştinţelor, dezvoltarea cognitivă, limbajul şi gândirea umană.

Psihologii cognitivişti încearcă să explice comportamentul uman

inteligent făcând referire la un sistem cognitiv care intervine între inputul enviromental şi comportament.

Conform perspectivei procesării informaţiei, mintea umană

funcţionează formând reprezentări mentale şi aplicând procese cognitive acestora. Această definiţie are două elemente: (a) conţinutul cogniţiei îl constituie reprezentările mentale şi (b) activitatea cogniţiei implică procese cognitive.

Istoria psihologiei cognitive poate fi împărţită în patru perioade

distincte: filozofică, experimentală timpurie, revoluţia cognitivă şi psihologia cognitivă modernă.

9

II. PARADIGME, METAFORE ŞI NIVELURI DE EXPLICARE ÎN PSIHOLOGIA COGNITIVĂ

1. Introducere Din perspectiva epistemologică a lui T. S. Kuhn (1962), paradigma se defineşte ca un mod de explicaţie ce domină într-o comunitate ştiinţifică, într-un anumit moment al dezvoltării istorice a unei discipline particulare. În calitate de corp organizat de concepţii logic sau empiric satisfăcătoare, ea are o funcţie euristică: generează ipoteze operaţionale, metodologii şi criterii de validare. În calitate de produs al „curentelor de gândire” dominante şi al ideologiei, paradigma este, de asemenea, implicată în fenomenul de adeziune: când credinţa din care decurge este bulversată de intruziunea unor contradicţii interne sau externe, se produce o veritabilă „revoluţie ştiinţifică”. Sintetic, termenul de paradigmă desemnează un set de concepte, propoziţii, metode de investigaţie cu un pronunţat caracter normativ, dezvoltat pentru a ghida cercetarea într-un anumit domeniu specificat. Acelaşi concept desemnează totalitatea realizărilor dintr-un domeniu disciplinar, larg acceptate de către comunitatea ştiinţifică respectivă, care oferă modelului probleme de cercetare şi soluţii explorate.

Metafora este o figură de stil ce atribuie unui cuvânt semnificaţia altui cuvânt, aparţinând unui câmp semantic vecin. Metafora aparţine unui cod şi este totodată un cod. Metafora selecţionează conţinuturi, „vehicule”, semne care să conducă la înţelegerea unor fenomene, aspecte la care se fac referiri în mod indirect sau care sunt greu accesibile. Metaforele nu sunt simple vehicule lingvistice pentru comunicarea unor concepte şi propoziţii. Mai degrabă, metaforele oferă substanţa şi logica de tip conceptual a teoriilor. Metaforele nu sunt fixe, date odată pentru totdeauna, ci sunt modificate de practica ştiinţifică. Altfel spus, datele de cercetare le influenţează evoluţia. Studiul metaforelor are implicaţii pentru elaborarea unei teorii, pentru studiul descoperirii ştiinţifice şi a rezolvării de probleme. Explicaţia reprezintă o treaptă superioară a cunoaşterii ştiinţifice. Ea reprezintă răspunsul la întrebarea „de ce”. De asemenea, urmăreşte surprinderea dinamicii şi a interacţiunii fenomenelor şi cauzelor, formularea legilor cauzale, a ipotezelor explicative. În sens larg, termenul de „explicaţie” se foloseşte pentru a desemna tot ceea ce clarifică, tot ceea ce sporeşte impresia noastră de înţelegere. Într-un sens restrictiv, explicaţia este redusă la un proces de deducţie. Sistemele explicative evoluează odată cu progresele în ştiinţă, în felul acesta crescând coerenţa explicaţiilor pentru un număr tot mai mare de fenomene. În fond, adevărul ştiinţific nu este niciodată definitiv şi de aceea teoriile integrează, în fiecare etapă ştiinţifică, noi descoperiri, fapte de nebănuit, care pot deplasa centrul lor de greutate, deschizând noi domenii de reflecţie umană.

10

Principalele metafore explicative prezente în psihologia cognitivă sunt: metafora calculatorului şi metafora creierului. Acestea sunt asociate cu două paradigme fundamentale: paradigma simbolică (numită şi clasic-simbolică) şi paradigma conexionistă (numită şi neo-conexionistă).

2. Paradigma simbolică şi metafora calculatorului Paradigma clasic-simbolică a orientat dezvoltarea ştiinţelor cognitive încă din primii ani ai afirmării acestora, dominând până la mijlocul anilor 1980. Ea are puternice rădăcini filosofice în raţionalism şi în empirismul englez, de unde atributul de clasică. Succesele obţinute în prima parte a secolului XX în formalizarea logicii şi apariţia lingvisticii teoretice şi a gramaticilor generative au impus ideea conceperii gândirii ca manipulare de simboluri. Apariţia psihologiei cognitive a fost precedată de o serie de realizări ştiinţifice remarcabile în logica matematică, cibernetică şi teoria informaţiei. Putem menţiona aici eforturile de axiomatizare şi formalizare a logicii întreprinse de B. Russell, R. Carnap, D. Hilbert, K. Goedel etc. materializate prin crearea sistemelor formale şi definirea calculabilităţii (computabilităţii); conceperea maşinii teoretice cu computabilitate universală (A. Turing); elaborarea primelor teorii matematice ale informaţiei (Shannon) şi primelor maşini de procesare a informaţiei (von Neumann); În timpul celui de-al doilea război mondial, au fost dezvoltate noi concepte şi teorii cu privire la procesarea semnalului şi comunicare, şi aceste idei au avut un impact profund asupra psihologilor activi în timpul acelor ani. O lucrare importantă a fost cea a lui Shannon în 1948 cu privire la Teoria informaţiei. Lucrarea propunea că informaţia este comunicată prin trimiterea unui semnal printr-o secvenţă de stadii sau transformări. Acest fapt a sugerat că percepţia şi memoria umană pot fi conceptualizate într-un mod similar: informaţia senzorială pătrunde în receptori, apoi este livrată analizatorilor perceptivi, ale căror output-uri la rândul lor sunt input-uri pentru sistemele memoriei. Acesta a fost startul abordării „procesării informaţiei” – ideea potrivit căreia cogniţia ar putea fi înţeleasă ca un flux de informaţii în interiorul organismului, o idee care continuă să domine psihologia cognitivă. Dezvoltările tehnice din timpul celui de-al doilea război mondial au condus de asemenea la dezvoltarea calculatoarelor digitale. Au apărut curând întrebări cu privire la comparabilitatea dintre calculator şi inteligenţa umană (Turing, 1950). Au fost dezvoltate legături între modelarea pe calculator şi abordările procesării informaţiei, care s-au cristalizat în lucrarea din 1960 Plans and the Structure of Behavior (Miller et al., 1960). Cartea arăta că psihologia procesării informaţiei ar putea folosi limbajul teoretic al modelării pe calculator chiar dacă nu conducea practic la programe de calculator. Modelarea pe calculator a oferit idei puternice cu privire la reprezentări (ca structuri de date), cât şi cu privire la procesele care operează asupra acestor structuri. În logica simbolică, propoziţiile sunt reprezentate prin variabile propoziţionale sau funcţii propoziţionale. Operarea cu aceste simboluri se

11

realizează pe baza unor reguli (de compunere, deducţie etc.) care nu mai ţin seamă de cunoştinţele sau propoziţiile a căror simbolizare sunt. Expresiile simbolice mai complexe se pot genera exclusiv pe baza unor reguli abstracte dintr-o mulţime de expresii simple. Implementate pe calculator, sistemele formal-logice au dus la demonstrarea unor teoreme prin mijloace strict mecanice. Prin analogie, sistemul cognitiv uman a fost conceput ca un sistem simbolic. Teza principală a paradigmei clasice-simbolice din psihologia cognitivă este aceea potrivit căreia cunoştinţele şi, implicit, stările de lucruri corespunzătoare, sunt reprezentate în sistemul cognitiv prin simboluri sau structuri simbolice. Un simbol este o reprezentare care denotă obiecte sau stări de lucruri şi se supune unor reguli de combinare (gramatică). Expresiile lingvistice, conceptele, judecăţile, imaginile sunt reprezentări simbolice. Ideea rezultantă a procesării informaţionale umane ca secvenţe de procese computaţionale care operează asupra reprezentărilor mentale rămâne piatra unghiulară a psihologiei cognitive moderne (a se vedea, de ex., Fodor, 1975). În consecinţă, metafora dominantă subiacentă cercetărilor teoretice şi empirice în psihologia cognitivă este metafora calculatorului. Conform metaforei calculatorului, sistemul cognitiv al oamenilor, adică dispozitivul care intervine între input-ul din mediu şi comportament, poate fi înţeles cel mai bine prin analogie cu un cadru de procesare a informaţiei. Un sistem cognitiv este un sistem fizic (entitate obiectuală) care posedă două proprietăţi: – reprezentare, adică reflectare într-un mediu intern a realităţii exterioare; reprezentările utilizate de sistemul cognitiv uman pot fi simbolice (de ex., imagini, conţinuturi semantice etc.) sau subsimbolice (patternuri de activare ale reţelelor neuronale); – calcul, adică manipularea reprezentărilor pe baza unor reguli. Sistemul cognitiv uman, ca şi calculatorul, sunt sisteme fizico-simbolice (physical symbolic systems). Sistemul cognitiv uman este un sistem fizic, pentru că are o instanţiere neurobiolgoică şi este simbolic deoarece, pentru a putea opera cu cunoştinţele, şi le prezintă sub forma unor expresii simbolice, pe care le manipulează după anumite reguli. Un sistem de procesare a informaţiei fundamental (Figura 1) conţine două componente fundamentale, o memorie şi un procesor, care interacţionează între ele. În plus, procesorul interacţionează cu mediul prin receptori şi efectori. Newell şi Simon au afirmat că orice sistem fizic-simbolic, precum un sistem de procesare a informaţiei, are mijloacele necesare şi suficiente pentru a genera acţiune inteligentă (ipoteza sistemelor fizice simbolice).

12

Figura 1. Sistem fundamental de procesare a informaţiei. În termeni profani, despre cadrul de procesare a informaţiei descris formal de Newell şi Simon (1972, pp. 20-21) se poate spune că se bazează pe şapte idei fundamentale (Lachman et al., 1979): a) oamenii sunt priviţi ca fiinţe autonome, intenţionale care interacţionează cu lumea externă; b) sistemul cognitiv este un sistem universal de procesare a simbolurilor; c) există o distincţie fundamentală între procese şi date (adică, memorii). Asupra datelor acţionează procesele care manipulează şi transformă date; d) procesele cognitive solicită timp, astfel încât se pot face predicţii cu privire la timpii de răspuns dacă se asumă că procesele se produc într-o secvenţă şi au complexitate specificabilă; e) sistemul cognitiv este un procesor cu capacitate limitată care are limitări atât structurale cât şi de resurse; f) sistemul cognitiv depinde, dar nu este total constrâns, de un substrat neurologic; g) scopul cercetării psihologice este de a specifica procesele şi reprezentările subiacente performanţei inteligente în sarcini cognitive. Recent, un număr tot mai mare de teoreticieni au ajuns să respingă perspectiva potrivit căreia sistemul cognitiv uman operează precum un calculator. Două noi metafore au fost propuse. a) Mai întâi, unii teoreticieni au susţinut că sistemul cognitiv uman poate fi mai bine înţeles în termeni ai unei metafore a creierului, asumând că sistemele cognitive constau din unităţi elementare, asemănătoare neuronilor care sunt conectate şi produc comportamentul ca întreg. b) În al doilea rând, cel puţin unele arii din psihologia cognitivă au adoptat o metaforă ecologică sau contextuală, susţinând că sistemele cognitive trebuie să fie înţelese în termeni ai relaţiilor organism-mediu.

13

3. Paradigma conexionistă şi metafora creierului Modelele bazate pe calculator care au dominat psihologia cognitivă de la începuturile sale au folosit simbolurile complexe ca reprezentări şi au procesat aceste reprezentări într-o manieră bazată pe reguli (de exemplu, într-un model al recunoaşterii obiectelor, reprezentarea pentru o broască poate să constea dintr-o conjuncţie de proprietăţi complexe şi regula pentru recunoaştere poate fi de genul „Dacă este verde, mică şi orăcăie, atunci este o broască”). Începând cu anii 1980, un tip alternativ de model cognitiv a început să atragă interesul, anume modelul „conexionist” (sau „procesarea paralelă distribuită”). Aceste propuneri au forma reţelelor neuronale, constând din noduri (reprezentări) care sunt dens interconectate, conexiunile variind în tărie. Paradigma (neo)conexionistă, cunoscută şi sub denumirea de paradigma procesărilor paralele distribuite (PDP) sau modelare neuronală, a devenit o forţă abia în ultimii douăzeci de ani. Ea porneşte de la ideea că activitatea cognitivă poate fi explicată pe baza unor modele de inspiraţie neuronală. Primele tentative în acest sens au fost făcute de Pitts şi McCullogh (1943), care demonstrau comportamentul unor neuroni simplificaţi (formali). Altfel spus, o reţea neuromimetică poate realiza calcule logice. Ideea a fost preluată de F. Rosenblatt, care a construit o reţea neuromimetică cu două niveluri numită perceptron, menită să facă discriminarea între două impulsuri senzoriale diferite. Ulterior, din cauza unor limitări demonstrate de M. Minsky şi S. Papert (1969), paradigma conexionistă a intrat într-un con de umbră pentru aproape două decenii. Abia la începutul anilor 1980, J.L. McClelland şi D.E. Rumelhart relansează ideea construirii unor modele cognitive de inspiraţie neuronală şi formează PDP Research Group. În 1981, Hinton şi Anderson au publicat o carte care a examinat modelele conexioniste existente la acea vreme (Hinton şi Anderson, 1981), şi în acelaşi an McClelland şi Rumelhart (1981) au prezentat un model conexionist al recunoaşterii cuvintelor care explica o largă varietate de rezultate experimentale. Porţile au fost deschise şi modele conexionsite ale percepţiei, memoriei şi limbajului au proliferat, până în punctul în care ele acum dominau abordările computaţionale ale cogniţiei. De unde atracţia deosebită? a) Un motiv frecvent citat este plauzibilitatea neurologică: modelele sunt în mod clar mai apropiate de funcţionarea cerebrală decât sunt modelele tradiţionale bazate pe reguli. b) Un al doilea motiv este că modelele conexioniste permit satisfacerea paralelă a constrângerilor: surse diferite de activare pot converge simultan pe acelaşi reprezentări sau răspuns.

14

c) Un al treilea motiv este că modelele conexioniste manifestă degradare graţioasă: când modelul este lezat, performanţa se degradează lent, în mare parte aşa cum se vede în tulburările neurologice umane (Rumelhart et al., 1986). Dintr-un punct de vedere istoric, există un aspect ironic cu privire la ascendenţa modelelor conexioniste. Astfel de modele revin la asociaţionismul pur care caracteriza behaviorismul. În timp ce modelele conexioniste nu se potrivesc cu toate dictoanele behavioriste – reprezentările lor nu sunt limitate la stimuli şi răspunsuri şi ele asumă de obicei procesarea paralelă masivă – totuşi faptul că ele se bazează pe asociaţii este contrar cu argumentele lui Chomsky potrivit cărora doar asociaţionismul singur nu poate explica limbajul (Chomsky, 1957, 1959). Acest aspect constituie parte a bazei criticilor modelelor conexioniste (de ex., Fodor şi Pylyshyn, 1988). Newell (1990), unul dintre fondatorii modelelor computaţionale tradiţionale, a sugerat o rezolvare plauzibilă: procesele cognitive de nivel inferior precum recunoaşterea obiectelor pot fi bine modelate de modelele conexioniste, dar procesele cognitive de nivel superior precum raţionarea şi limbajul pot solicita modelare simbolică tradiţională. Conform metaforei creierului, cogniţia umană este cel mai bine înţeleasă în termeni ai proprietăţilor creierului. Metafora creierului şi, mai specific, aşa-numitele reţele neuromimetice conexioniste, ca implementări computaţionale ale modului în care creierul ar putea funcţiona, au devenit tot mai populare în ultimul timp şi au atacat statutul de lider al metaforei calculatorului atunci când vine vorba de teoretizări cu privire la natura cogniţiei umane. Reţelele conexioniste, reţelele neurale sau modelele de procesare paralelă distribuită, aşa cum sunt ele variat denumite, diferă de teoriile bazate pe metafora calculatorului în multiple privinţe. De exemplu, în teoriile care aderă la metafora calculatorului, toate procesele asumate ca fiind subiacente comportamentului uman trebuie să fie descrise explicit. Reţelele conexioniste, pe de altă parte, pot într-o anumită măsură să se „programeze” singure, în sensul că pot învăţa să producă output-uri specifice atunci când li se dau anumite input-uri. Mai mult, teoreticienii conexionişti adesea resping utilizarea de reguli şi simboluri explicite şi utilizează reprezentări distribuite, în care conceptele sunt caracterizate ca pattern-uri de activare într-o reţea. Reţelele conexioniste actuale prezintă tipic următoarele caracteristici: a) reţeaua constă din unităţi elementare sau neuron-like sau noduri care sunt conectate între ele astfel încât o singură unitate are multe legături cu alte unităţi; b) unităţile afectează alte unităţi excitându-le sau inhibându-le pe acestea; c) o unitate de obicei preia suma ponderată a tuturor legăturilor input şi produce un singur output spre altă unitate dacă suma ponderată depăşeşte o valoare prag;

15

d) reţeaua ca întreg este caracterizată de proprietăţile unităţilor sale, de maniera în care unităţile sunt conectate între ele şi de algoritmii sau regulile folosite pentru a modifica tăria conexiunilor între unităţi; e) reţelele pot avea diferite structuri de straturi; ele pot avea un strat de unităţi input, straturi intermediare (de aşa numite „unităţi ascunse”) şi un strat de unităţi output; f) o reprezentare a unui concept este stocată într-o manieră distribuită de un pattern de activare în reţea; g) aceeaşi reţea poate stoca multe pattern-uri diferite fără ca ele să interfereze în mod necesar între ele; h) un algoritm sau o regulă care sunt folosite în reţelele neuronale pentru a permite apariţia învăţării sunt cunoscute sub numele de „propagarea inversă” (sau „retropropagare”) a erorilor. Se pune întrebarea referitoare la modul în care acţionează unităţile individuale atunci când le afectează activarea. Orice unitate dată poate fi conectată la mai multe alte unităţi (Figura 2). Fiecare dintre aceste alte unităţi poate trimite un semnal excitator sau inhibitor la prima unitate. Această unitate în general preia o sumă ponderată a tuturor acestor input-uri. Dacă suma depăşeşte un anumit prag, atunci unitatea produce un output care se poate constitui ca intrare pentru alte unităţi.

Figura 2. Un model conexionist simplu. Acest tip de reţea poate modela comportamentul cognitiv fără a recurge la tipurile de reguli explicite ce se găsesc în domeniul metaforei calculatorului. Reţelele realizează acest lucru asociind diferite input-uri cu anumite output-uri şi stocând pattern-urile de activare în reţea. Reţelele folosesc de obicei mai multe straturi pentru a trata comportamentul complex. Un strat constă din unităţi input care encodează un stimul în forma unui pattern de activare.

16

Un alt strat este stratul output care produce un răspuns, din nou în forma unui pattern de activare. Atunci când reţeaua a învăţat să producă un anumit răspuns la nivelul stratului output în urma prezentării unui anumit stimul la nivelul stratului input, ea poate prezenta un comportament care se aseamănă foarte mult cu aplicarea unei reguli. Unul dintre aspectele cele mai critice ale reţelelor conexioniste este regula de învăţare sau algoritmul folosit pentru a forma pattern-uri de activare. Un algoritm care a fost folosit pentru a permite reţelelor conexioniste să înveţe este numit „propagare inversă” (sau „retropropagare”). La începutul unui episod de învăţare, reţeaua este iniţializată cu greutăţi ale conexiunii aleatorii între unităţi. În timpul stadiilor timpurii ale învăţării, când pattern-ul de input a fost prezentat, unităţile output adesea produc un răspuns care nu este pattern-ul output solicitat. Retropropagarea compară acest pattern imperfect cu răspunsul solicitat cunoscut, observând diferenţele. Ea apoi propagă invers activarea prin reţea astfel încât unităţile sunt ajustate de aşa manieră încât vor tinde să producă pattern-ul solicitat la următorul ciclu de învăţare. Acest proces este repetat cu un anumit pattern stimul până când reţeaua produce pattern-ul de răspuns solicitat. Scenariul viitor cel mai dezirabil este poate unul în care cele două metafore principale (adică, a calculatorului şi a creierului), împreună cu cea ecologică, vor fi integrate în una coerentă. Deoarece cele trei metafore tratează niveluri distincte ale minţii umane, acest scenariu constituie o posibilitate teoretică.

4. Niveluri de explicare în psihologia cognitivă Vom discuta în această secţiune relaţia dinte psihologia cognitivă şi studiul creierului – adică, neuroanatomie sau studiul circuitelor neuronale (în continuare, numită neurobiologie). De ce, atunci când sunt discutate modele ale funcţionării cognitive, există adesea puţine referiri legate de modul în care sistemele cognitive sunt propriu-zis implementate la nivel cerebral? Pot fi considerate în acest sens două motive principale. Primul se constituie ca influenţă a perspectivelor meta-teoretice ale lui David Marr (1982, 2003) cu privire la modul în care psihologii ar trebui să investigheze sistemele de procesare a informaţiei. Marr a propus că un sistem de procesare a informaţiei poate fi înţeles la oricare din trei niveluri de descriere. Acestea sunt: - Nivelul 1: Nivelul computaţiei unde ne întrebăm ce face un dispozitiv şi de ce. - Nivelul 2: Nivelul reprezentării şi algoritmului unde ne întrebăm cum sunt implementate computaţiile descrise la nivelul 1; specific, suntem interesaţi care sunt reprezentările ce corespund inputului şi outputului dispozitivului, şi care este algoritmul pentru transformarea acelor reprezentări. - Nivelul 3: Nivelul implementării hardware – în psihologie acesta este nivelul unde am descrie realizarea fizică în creier a reprezentărilor şi algoritmilor descrişi la nivelul 2.

17

Marr a văzut relaţii importante între aceste niveluri. În particular, el a specificat că „unele tipuri de algoritmi se vor potrivi mai bine anumitor substraturi fizice decât altele” (Marr, 2003, p. 113; prima dată publicat 1982). Aceasta sugerează că dacă suntem interesaţi de o teorie corectă a procesării informaţiei la om, atunci nivelul 3 poate, în principiu, constrânge nivelurile 1 şi 2 – informaţia cu privire la organizarea şi operarea creierului poate constrânge ceea ce se afirmă la celelalte niveluri. Dar Marr a considerat de asemenea că nivelurile 1 şi 2 au precedenţă faţă de nivelul 3 din moment ce, fără descrieri la acele niveluri, „nu poate exista o înţelegere reală a funcţiei tuturor acelor neuroni” (Marr, 2003, p. 111). Într-adevăr, Marr a adoptat perspectiva că munca la nivelul 3 este orientată de munca la nivelurile 1 şi 2 – munca la nivelurile 1 şi 2 putem spune că stabileşte agenda de lucru. Al doilea motiv pentru absenţa discuţiei cu privire la organizarea şi funcţionarea crierului fizic în psihologia cognitivă este că, până foarte recent, nu erau disponibile tehnici şi instrumente pentru a realiza investigaţii la nivelul 3 care să ne informeze cu privire la întrebări legate de funcţionarea cognitivă umană. În esenţă, investigaţiile experiementale erau limitate la studii pe animale unde era posibilă experimentarea invazivă precum studiile bazate pe leziuni şi înregistrarea unitară a neuronilor. Desigur, astfel de studii nu pot fi realizate pe oameni. Totuşi, situaţia s-a schimbat recent odată cu avansarea tehnicilor de neuroimagistică precum tomografia prin emisie de pozitroni (PET) şi imagistica prin rezonanţă magnetică funcţională (fMRI) care permit obţinerea de imagini ale crierului uman produse în timpul executării de sarcini cogntive. În conjuncţie cu acest fapt, a existat o creştere a interesului legat de modele cognitive mai plauzibile neuronal, precum modelele conexioniste. Astfel, problema relaţiei dintre modelele propuse de psihologii cognitivişti şi modelele care sunt clasate la nivelul 3 al lui Marr a devenit o problemă de dispute teoretice semnificative. De reţinut:

Principalele metafore explicative prezente în psihologia cognitivă sunt: metafora calculatorului şi metafora creierului. Acestea sunt asociate cu două paradigme fundamentale: paradigma simbolică (numită şi clasic-simbolică) şi paradigma conexionistă (numită şi neo-conexionistă).

Teza principală a paradigmei clasice-simbolice din psihologia

cognitivă este aceea potrivit căreia cunoştinţele şi, implicit, stările de lucruri corespunzătoare, sunt reprezentate în sistemul cognitiv prin simboluri sau structuri simbolice. Conform metaforei calculatorului, sistemul cognitiv al oamenilor, adică dispozitivul care intervine între input-ul din mediu şi comportament, poate fi înţeles cel mai bine prin analogie cu un cadru de procesare a informaţiei.

18

Paradigma (neo)conexionistă, cunoscută şi sub denumirea de paradigma procesărilor paralele distribuite (PDP) sau modelare neuronală porneşte de la ideea că activitatea cognitivă poate fi explicată pe baza unor modele de inspiraţie neuronală. Conform metaforei creierului, cogniţia umană este cel mai bine înţeleasă în termeni ai proprietăţilor creierului.

19

III. METODE DE CERCETARE ÎN PSIHOLOGIA COGNITIVĂ

1. Introducere Psihologii cognitivişti se bazează puternic pe metoda experimentală, în care variabilele independente sunt manipulate iar variabilele dependente sunt măsurate pentru a oferi insight-uri în ce priveşte specificitatea sistemului cognitiv subiacent. Pentru a evalua statistic rezultatele în urma experimentelor, psihologia cognitivă se bazează pe testarea standard a ipotezelor, alături de statistica inferenţială (de ex., analizele de varianţă). Metodele de cercetare pe care le utilizează psihologia cognitivă depind, în parte, de aria de studiu şi constau în principal din metode cronometrice, metode ale memoriei, studii cross-populaţionale, studii de caz, măsurători ale activităţii cerebrale şi modelare computaţională.

2. Metode cronometrice Începând cu studiile timpurii ale lui Donders (1868-1969), psihologii cognitivişti au folosit timpii de reacţie pentru a măsura viteza operaţiilor mentale. Donders a dezvoltat aşa-numita metoda a scăderii [engl. subtractive]. Conform lui Donders, informaţia de intrare va fi procesată intern într-o secvenţă de stadii care conduc la o performanţă specifică în sarcină. Tipuri diferite de sarcini îşi au impactul asupra unor stadii de procesare diferite, ceea ce implică că poate fi măsura timpul de procesare al unui stadiu specific prin intermediul metodei scăderii. Metoda scăderii este destul de simplă. Diferenţa dintre o sarcină simplă (apasă un buton când vezi o lumină) şi o sarcină care implică discriminare (apasă numai când vezi o lumină roşie, nu când vezi o lumină verde) este că, în a doua sarcină, este necesar un proces în plus pentru un răspuns corect, anume procesul discriminării celor doi stimuli diferiţi. Donders a afirmat că timpul de reacţie în sarcina care implică discriminare este totdeauna mai mare decât timpul de reacţie la sarcina simplă, diferenţă dată de timpul necesar procesului de discriminare. Scăzând pur şi simplu timpul de reacţie din sarcina simplă din timpul de reacţie la sarcina cu discriminare putem obţine o reprezentare exactă a timpului necesar discriminării dintre stimuli. Conform aceloraşi argumente, putem obţine informaţii adiţionale cu privire la timpul necesar unor procese alese. De exemplu, sarcina A poate fi asumată că solicită Procesul 1, în timp ce sarcina B poate solicita Procesele 1 şi 2. Donders a presupus că operaţiile cognitive sunt independente unele de altele şi sunt procesate într-o manieră strict serială. Astfel, durata Procesului 2 poate fi estimată scăzând timpul de răspuns pentru sarcina A din timpul de reacţie pentru sarcina B. Pentru a depăşi unele dintre asumpţiile restrictive ale metodei scăderii, Saul Sternberg (1969) a introdus o logică a factorilor aditivi. În teoria sa, se fac

20

următoarele asumpţii: a) informaţia este procesată în stadii diferite, independente; b) fiecare stadiu îşi obţine inputul din stadiul precedent; c) procesarea informaţiei într-un stadiu particular este independentă de procesarea în stadii precedente, şi d) timpul total de procesare este suma timpului de procesare al fiecărui stadiu. Conform acestei logici, dacă o sarcină conţine procese distincte, atunci ar trebui să existe variabile care influenţează selectiv viteza fiecărui proces. Astfel, dacă două variabile influenţează procese diferite, efectele lor ar trebui să fie statistic aditive. Prin contrast, dacă două variabile afectează acelaşi proces, efectele lor ar trebui să interacţioneze statistic. Această metodă poate fi privit ca o extensie a metodei scăderii a lui Donders. Accentul său principal este asupra validării diferitelor stadii de procesare, mai degrabă decât asupra măsurării vitezei diferitelor procese, aşa cum viza Donders. Mai recent, cercetătorii au identificat empiric aşa-numitele sisteme „în cascadă” în care nici asumpţiile lui Donders nici ale lui Sternberg nu se menţin deoarece procesele mentale apar simultan la diferite niveluri de procesare a informaţiei. Au fost dezvoltate noi măsurători care combină măsurarea timpului de reacţie cu măsurarea altor proprietăţi ale sistemului cognitiv (de ex., funcţii de schimb viteză-acurateţe [engl. speed-accuracy tradeoff functions], metode de tracking ocular).

3. Metode vizând memoria Unul dintre primii care a studiat experimental memoria umană a fost Hermann Ebbinghaus, care a dezvoltat şi o tehnică pentru a evalua retenţia silabelor fără sens. Retenţia a fost măsurată în termeni ai numărului de încercări necesare pentru a reînvăţa o listă de silabe relativ la numărul de încercări necesare pentru a învăţa lista pentru prima dată. Mai recent, cercetătorii au început să facă distincţie între trei aspecte diferite ale memoriei, anume encodare, retenţie şi recuperare, şi au dezvoltat metode pentru a studia cele trei aspecte izolat. De exemplu, un mod de a investiga procesele de encodare este manipularea expectanţelor oamenilor prin intermediul instrucţiunilor de învăţare intenţională vs. incidentală. Prin contrast, procesele de recuperare sunt adesea studiate în unul din două moduri generale. La un test de memorie explicită, participanţilor li se prezintă o listă cu mai mulţi itemi şi apoi, la un moment ulterior, li se solicită să recupereze materialul anterior prezentat. Recuperarea este măsurată în termeni de reproducere, recunoaştere sau recuperare cu indici. La testele de memorie implicită, participanţilor nu li se cere direct să-şi amintească un episod anterior, ci mai degrabă, li se cere să se angajeze într-o sarcină în care performanţa poate creşte în urma expunerii anterioare la itemii stimul. În mod interesant, cercetările recente au demonstrat că unele populaţii neuropsihologice (de ex., pacienţi amnezici) pot să nu prezinte deficite la testele de memorie implicită, dar pot prezenta un deficit considerabil la testele de memorie explicită.

21

4. Studii de caz Deşi relativ rar utilizate în psihologia cognitivă, studiile de caz cu un singur subiect pot furniza informaţii vitale cu privire la modul în care poate fi structurat sistemul cognitiv şi cu privire la procesele specifice pot fi necesare pentru a executa sarcini specifice. Cazul clasic al pacientului HM, descris de Milner (1966) care, ca o consecinţă a unei operaţii anterioare pentru epilepsie, a suferit o deteriorare severă a memoriei în sarcinile explicite dar nu şi cele implicite, poate servi ca exemplu frapant care susţine disocierea diferitelor structuri ale memoriei. Studiile de caz pot furniza constrângeri destul de convingătoare pentru înţelegerea de către psihologii cognitivişti a arhitecturii cogniţiei umane.

5. Studii cross-populaţionale Psihologia cognitivă se bazează destul de mult pe studenţi ca participanţi la cercetare. Recent, totuşi, s-a manifestat un interes tot mai mare pentru compararea atât a structurii cât şi a proceselor sistemului cognitiv între populaţii distincte. De exemplu, studii asupra cogniţiei de la copilăria timpurie la maturitatea târzie încearcă să urmărească modificările developmentale în ce priveşte operaţiile mentale, precum viteza de procesare şi memoria. În plus, studiile cu populaţii clinice speciale sunt realizate pentru a înţelege deteriorări ale funcţionării mentale, aşa cum apar ele în boala Alzheimer, schizofrenie sau amnezie.

6. Măsurători ale activităţii cerebrale Recent, au devenit disponibile o varietate de modalităţi de a măsura unele corelate ale activităţii mentale cerebrale (de ex., potenţiale evocate, tomografia prin emisie de pozitroni [PET], imagistica prin rezonanţă magnetică funcţională [fMRI]). Potenţialele evocate măsoară activitatea electrică a sistemelor de neuroni; PET măsoară fluxul sanguin. Deoarece măsurătorile diferă mult în ce priveşte gradul lor de invazivitate şi rezoluţia temporală şi spaţială, o combinaţie a acestor metode, împreună cu măsurători comportamentale (de ex., timpi de reacţie, acurateţe) pare să fie un candidat extrem de promiţător pentru sporirea înţelegerii interacţiunii dintre neuropsihologie şi psihologia cognitivă.

7. Modelarea computaţională De la primele cercetări ale lui Newell şi Simon asupra General Problem Solver, asumpţiile teoretice care privesc atât structura cât şi procesarea internă a sistemului cognitiv au fost testate prin implementarea asumpţiilor în programe de calculator. Modelarea a fost de două tipuri diferite, anume modelare conexionistă versus modelare simbolică. De exemplu, pentru a modela procesele subiacente învăţării limbajului uman, abordarea prin modelare simbolică asumă că oamenii dobândesc un set de reguli care specifică cum pot fi combinaţi constituenţii într-un limbaj şi cum pot fi

22

specificaţi într-un program. Alternativ, sistemul cognitiv poate dobândi „regulile limbajului” fără a specifica direct aceste reguli ca simboluri, adică într-un sistem reprezentaţional distribuit (teoria conexionistă). În prezent, controversa vizând aceste două explicaţii ale modelării este departe de a fi stabilită şi, în mod important, ea reflectă un aspect fundamental privind natura sistemului cognitiv care a vizat metafora calculatorului vs. metafora creierului. De reţinut:

Principalele metode de cercetare în psihologia cognitivă sunt: metode cronometrice, metode vizând memoria, studii de caz, studii cross-populaţionale, măsurători ale activităţii cerebrale, modelarea computaţională.

23

IV. PROCESAREA VIZUALĂ ŞI RECUNOAŞTEREA PATTERNURILOR

1. Introducere Unul din primele domenii care au beneficiat de pe urma revoluţiei cognitive a fost cel al procesării vizuale şi recunoaşterii pattern-urilor, studiul modului în care oamenii percep şi recunosc obiecte. Abordarea cognitivă a furnizat o perspectivă generală cu două stadii a recunoaşterii obiectelor: a) descrierea obiectului input în termeni ai unor trăsături relativ primitive (de ex., „are două linii diagonale şi o linie orizontală care le conectează”); şi b) potrivirea acestei descrieri a obiectului cu descrieri stocate ale obiectului în memoria vizuală şi selectarea celei mai bune potriviri ca identitatea obiectului input („această descriere se potriveşte cel mai bine literei A”). Această perspectivă cu două stadii nu era complet nouă în psihologie, dar exprimarea ei în termeni ai procesării informaţiei permitea conectarea studiilor empirice ale percepţiei obiectului cu modele computerizate ale procesului. Psihologul Ulrich Neisser (1964) a folosit un model pe calculator al recunoaşteri pattern-urilor (Selfridge, 1959) pentru a-şi orienta studiile sale empirice şi a oferi dovezi dramatice că un obiect poate fi potrivit cu reprezentări mnezice vizuale multiple în paralel. Alţi cercetători au indicat că procesarea subiacentă percepţiei obiectului ar putea persista după ce stimulul a fost îndepărtat. Pentru a se întâmpla acest fapt, trebuia să existe o memorie vizuală a stimulului. Dovezi pentru o astfel de memorie „iconică” au fost furnizate de Sperling în experimente clasice din anii 1960. Dovezi pentru o memorie auditivă de scurtă durată asemănătoare au fost curând oferite de asemenea (de ex., Crowder şi Morton, 1969). Mare parte a lucrărilor asupra recunoaşterii obiectelor şi memoriilor senzoriale au fost integrate în lucrarea influentă a lui Neisser din 1967, Cognitive Psychology (Neisser, 1967). Cartea a servit ca prima afirmare comprehensivă a cercetărilor existente în psihologia cognitivă şi a dat noului domeniu numele său.

2. Elemente de neurobiologia procesării vizuale În mod obişnuit, cea mai mare parte a informaţiilor despre mediul în care trăim este obţinută prin intermediul văzului. Circa jumătate din suprafaţa neocortexului este implicată în procesarea informaţiei vizuale. Analizatorul vizual este relativ bine cunoscut din punctul de vedere al procesării informaţiei.

24

Sistemul vizual uman receptează şi procesează unde elecotromagnetice cu lungimi de undă între 440-810 nm, adică spectrul dintre ultraviolete şi infraroşii. Principala proprietate a acestor unde este aceea de a fi vizibile. Un fenomen fizic este vizibil dacă provoacă activitate fotochimică la nivelul receptorilor care determină formarea unor potenţiale de acţiune, transportate şi prelucrate de sistemul nervos vizual. Razele luminoase traversează corneea, camera anterioară, pupila, cristalinul şi umoarea apoasă înainte de a ajunge să formeze o imagine pe retină. Aria cea mai sensibilă a retinei se numeşte fovee. Retina conţine două tipuri de receptori: conuri şi bastonaşe. Conurile, circa 6 milioane, sunt plasate în centrul retinei şi au o mare sensibilitate pentru culori şi acuitatea detaliilor. Bastonaşele, circa 120 de milioane, se află în zona periferică a retinei, sunt specializate în detectarea luminii de slabă intensitate şi nu au acuitate pentru detalii şi culoare. Ambele tipuri de receptori conţin pigmenţi sensibili la lumină care se descompun sub acţiunea fotonilor, creând potenţiale de acţiune în celulele nervoase şi variaţii ale frecvenţei de descărcare a acestora. Receptorii sunt conectaţi pe verticală de celulele bipolare, celulele ganglionare şi nervii optici (Figura 3). Între celulele nervoase există conexiuni pe orizontală, asigurate de celulele amacrine şi celulele orizontale. Distribuţia receptorilor la celulele ganglionare este diferenţiată: dacă fiecare con din zona foveală este conectat la un ganglion, cu cât ne depărtăm spre periferia retinei, cu atât numărul de receptori (bastonaşe) conectaţi la o celulă nervoasă creşte, ajungând să fie de ordinul sutelor.

2.1. Câmp receptor; celule on-off şi off-on Fiecărei celule ganglionare din structura retinei îi revine un număr mare de receptori (în medie, circa 130 : 1). În consecinţă, aceasta va reacţiona la stimularea unei arii care include mai mulţi receptori. Suprafaţa de pe retină care modifică funcţionarea celulei nervoase se numeşte câmpul receptor al celulei respective.

Figura 3. Structura simplificată a retinei. Retina este alcătuită din multiple straturi neuronale. Lumina focalizată trece prin aceste straturi de la stânga la dreapta pentru a ajunge la fotoreceptori (stratul din dreapta). Aceasta produce reacţii chimice şi semnalul nervos se propagă spre celulele bipolare (stratul central). Semnalul ajunge apoi la ganglioni; aceştia se prelungesc în axoni care formează nervii optici ce transmit semnalul brut spre creier.

25

Au fost detectate două tipuri de celule: celule on-off şi celule off-on. Ambele au câmpuri receptoare circulare şi concentrice, dar polaritatea acestor câmpuri este diferită. Celulele on-off au un câmp receptor cu o polaritate pozitivă în centru şi negativă spre periferie şi se activează pentru spoturi luminoase. Celulele off-on au o funcţie complementară celulelor on-off. Activitatea lor este maximă dacă în zona centrală a câmpului receptor este expus un punct negru, mărginit sau circumscris de fascicule luminoase. Celulele cu câmp receptor on-off şi off-on sunt caracteristice ganglionilor vizuali şi celulelor nervoase din corpii geniculaţi laterali implicaţi în procesarea informaţiei vizuale. Dacă prelucrarea stimulilor luminoşi s-ar rezuma doar la activitatea celulelor on-off şi off-on, am surprinde doar spoturi şi puncte. Neuronii din cortexul vizual realizează procesări mult mai complexe.

Figura 4. Grilajul lui Hermann (1870). Privirea grilajului produce iluzia unor pete cenuşii la intersecţia canalelor albe situate între careurile negre. Este o metodă psihofizică de a identifica activitatea celulelor on-off.

2.2. Detectorii de trăsături Prin cercetările îndelungate ale laureaţilor Nobel D. Hubel şi T. Wiesel, au fost identificaţi neuronii din cortexul vizual care îşi modificau activitatea la prezentarea unor stimuli vizuali foarte simpli: benzi luminoase albe sau întunecate, linii albe sau negre, unghiuri etc. Aceştia au fost denumiţi detectori de trăsături (engl. features detectors). În funcţie de complexitatea caracteristicilor fizice la care reacţionau, au fost identificate trei tipuri de astfel de celule nervoase: simple, complexe şi hipercomplexe. 1. Celulele simple detectează contururi, fante luminoase sau linii. Specializarea lor este atât de pregnantă, încât reacţionează numai la o anumită orientare şi localizare a caracteristicilor respective. Frecvenţa potenţialelor de acţiune este maximă dacă stimulul corespunde exact trăsăturii la care reacţionează detectorul respectiv. O celulă simplă însumează activitatea mai multor celule on-off şi/sau off-on din nucleii geniculaţi laterali. 2. Celulele complexe, localizate în ariile striate şi parastriate ale cortexului vizual, prelucrează informaţia vizuală cu un nivel mai ridicat de generalitate. Celulele complexe reacţionează la aceleaşi tipuri de stimuli-trăsături ca şi celulele simple, dar indiferent de locaţia lor în câmpul vizual, detectând mişcarea.

26

3. Celulele hipercomplexe sunt actual clasificate în două tipuri: cele funcţional identice cu celulele complexe, care reacţionează la orice stimul simplu dacă acesta are o anumită dimensiune şi cele care detectează unghiuri, deci stimuli mai complecşi. Se pune întrebarea cât de complex poate fi stimulul detectat de o astfel de celulă? Unii cercetători susţin existenţa unor neuroni care par să detecteze stimuli complecşi, precum triunghiuri, pătrate, palma sau chiar expresia facială la maimuţe. Totuşi, este improbabil ca stimuli mult mai complecşi să fie detectaţi de neuroni specifici, cu o locaţie dată, şi numai de aceştia. Cortexul vizual este sediul unor celule (simple, complexe şi hipercomplexe) care detectează stimuli de complexitate tot mai ridicată. Din punct de vedere funcţional, aceste celule au fost numite detectori de trăsături. Dincolo de proprietăţile lor specifice, neuronii detectori de trăsături au câteva note comune: manifestă o reactivitate maximă la un anumit tip de stimul-trăsături, dar răspund, în măsură mai redusă, şi la stimuli similari; sunt fatigabili, sensibilitatea lor scăzând în condiţiile expunerii repetate la acelaşi stimul; formează structuri de reţea în cadrul cărora funcţionează mecanismul inhibiţiei laterale.

3. Niveluri ale procesării vizuale Există tendinţa generală de a împărţi procesarea informaţiei vizuale la nivel computaţional în două mari stadii: procesare primară şi procesare secundară. Procesarea primară cuprinde prelucrările preatenţionale, cu o durată de aproximativ 200 de milisecunde, care au ca rezultat reprezentarea, în sistemul cognitiv, a caracteristicilor fizice ale stimulului. Ele realizează separarea stimulului de fond, ne arată unde anume este acesta, nu ce anume este. Sunt incluse aici mecanismele de detectare a contururilor, a texturii, mişcării, culorii şi a dispunerii spaţiale. Procesarea secundară vizează mecanismele implicate în recunoaşterea figurii şi obiectelor. Ele au ca input rezultatele procesărilor primare şi ca output – imaginea tridimesională a unui obiect în mediu, identificat, recunoscut. Această dihotomie a prelucrării stimulilor vizuali nu este riguroasă, dar este utilă şi este larg răspândită în literatura de specialitate. Intensitatea stimulilor luminoşi face obiectul unor prelucrări iniţiale care conturează o schiţă primară a obiectului perceput. Asupra acestei schiţe primare se exercită o mulţime de tratamente sau prelucrări de stabilire a adâncimii în spaţiu prin calculul disparităţii binoculare, de reprezentare a mişcării, texturii, culorii şi orientării în spaţiu a suprafeţelor unui obiect. Toate aceste procesări sunt executate în paralel de mecanisme modulare. Rezultatul lor constă în alcătuirea unei reprezentări intermediare a obiectului din câmpul vizual, notată cu 2½D tocmai pentru a arăta caracterul ei intermediar între imaginea retiniană bidimensională şi obiectul tridimensional. Această imagine intermediară serveşte ca input pentru alte procesări al căror produs final este reprezentarea completă, tridimensională a obiectului, notată cu 3D.

27

3.1. Procesarea vizuală primară Toate prelucrările primare posedă câteva caracteristici comune care le individualizează faţă de procesările secundare sau alte tipuri de prelucrări mentale. 1) Procesările primare sunt organizate pe module, care funcţionează simultan, în paralel. Organizarea modulară implică caracterul irepresibil, preatenţional şi impermeabilitatea cognitivă a acestor procese. 2) Aceste procese sunt independente de natura stimulului. 3) Buna desfăşurare a acestor prelucrări presupune o mulţime de asumpţii apriorice despre realitatea obiectuală, adică regularităţi statistice ale mediului în care trăim. Ele sunt necesare pentru a specifica stimulul vizual supus prelucrării. Nu se ştie dacă aceste asumpţii care dezambiguează stimulul sunt înnăscute sau dobândite. În orice caz, ele nu sunt rezultatul unor deducţii iar majoritatea studiilor probează existenţa lor încă de la o vârstă foarte timpurie (asumpţia rigidităţii este deja prezentă la vârsta de cinci luni, iar percepţia adâncimii în spaţiu pe baza disparităţii binoculare este operantă la copilul de 2-3 luni). Aceste asumpţii sunt nespecifice, aplicându-se irepresibil, automat, la orice obiect. Ele preced recunoaşterea obiectelor ca obiecte distincte. Schiţa primară şi detectarea contururilor (edge detection). Una din cele mai importante operaţii care trebuie să aibă loc pentru ca organismul să se adapteze constă în diferenţierea figurii de fond, a obiectului de mediul (fundalul) său, a obiectelor sau figurilor unele de altele. Această segregare se poate realiza prin mai multe mecanisme: stabilirea contururilor, detectarea texturii, a diferenţelor de colorit sau de viteză de deplasare etc. Extragerea contururilor (edge detection) din patternurile de luminozitate pe care obiectele le transmit retinei este modulul principal implicat în constituirea schiţei primare. Un contur marchează limita unei suprafeţe, a unei figuri sau a unui obiect. Contururile surprind multe dintre caracteristicile invariante ale stimulului (proporţii ale părţilor componente, dispunere spaţială a acestora) şi permit o procesare economică a informaţiei despre stimul, deoarece reduc detaliile la esenţial. Stabilirea contururilor se bazează pe procesarea diferenţelor de luminozitate. Mai mult, variaţia intensităţii stimulilor luminoşi este accentuată la nivel neurofiziologic şi subiectiv pentru a permite o mai uşoară segregare a figurii de fond. Cercetările neurofiziologice de până acum nu oferă date cu privire la modalitatea concretă de prelucrare a diferenţelor de luminozitate pentru detectarea contururilor.

Cele mai cunoscute modele formale care încearcă să expliciteze aceste procesări sunt filtrajul (stabilirea contururilor pe baza filtrajului [calcul diferenţial] intensităţii pixelilor) şi analiza Fourier (reprezentarea stimulului vizual s-ar face pe baza analizei şi sintezei armonicelor sale).

28

Figura 5. Rezultatele aplicării unui algoritm de detecţie a contururilor cu praguri diferite (de la înalt la scăzut). Calculul adâncimii. Deşi pe retină apar numai imagini bidimensionale, totuşi percepem lumea în 3D. Unul din mecanismele cele mai importante de detecţie a distanţelor şi adâncimii are la bază fenomenul numit stereopsis, care se referă la faptul că cei doi ochi au unghiuri diferite de recepţie a stimulilor vizuali, apărând o disparitate retinală. Plecând de la această disparitate se poate calcula distanţa unui obiect faţă de observator, deci şi adâncimea în spaţiu. Deplasarea obiectelor în spaţiu şi deplasarea noastră faţă de ele sunt alte surse de informaţii asupra adâncimii sau distanţei. De asemenea, Gibson (1950, 1966) a arătat că informaţiile pot fi conţinute de gradientul unei texturi, adică micşorarea sistematică a dimensiunilor elementelor texturii şi distanţei dintre acestea.

Figura 6. Creierul preia informaţia primită de la cei doi ochi şi o combină într-o imagine unică, printr-un proces numit stereopsis. Procesarea mişcării. Percepţia deplasării unui obiect joacă un rol esenţial pentru supravieţuirea organismelor în medii dinamice. Multe date experimentale susţin teza procesării deplasării în spaţiu a unui obiect de către un modul independent. Se pare că aceste procesări sunt chiar mai rapide decât cele care sunt implicate în recunoaşterea formei şi/sau semnificaţiei sale. De exemplu, tendinţa generală a subiectului uman de a-şi

29

feri capul din calea obiectelor aflate în mişcare a fost evidenţiază din primele săptămâni de viaţă (Regan et al., 1986). Celulele nervoase implicate în detectarea mişcării sunt specifice în funcţie de direcţia acestei mişcări; acelaşi obiect, deplasat în direcţii diferite, este procesat de celule nervoase diferite. Extragerea formei din prelucrarea umbrelor. Mărimea, forma sau dispunerea umbrei unui obiect constituie elemente importate din prelucrarea cărora se pot obţine informaţii despre forma şi poziţia obiectului într-un anumit context. Şi aceste procesări constituie un modul independent. Se consideră că cunoştinţele tacite ale subiectului joacă un rol important în prelucrarea umbrelor. Procesarea texturii; textonii. Textura unei suprafeţe este alcătuită dintr-o combinaţie de elemente. Elementele primitive, nedecompozabile care sunt specifice unei texturi se numesc textoni (Jules, 1981). Una din funcţiile lor este aceea de a segrega figura de fond sau obiectul de mediu acolo unde diferenţele de luminozitate nu sunt suficiente pentru extragerea contururilor. Detectarea textonilor se poate face fie automat, preatenţional, sau prin antrenarea atenţiei vizuale. Procesarea vizuală primară se referă doar la primul caz.

Figura 7. Contururile pot fi stabilite pe baza texturii, în acest caz (Leung şi Malik, 1999). Detectarea culorii. Detectarea culorii poate constitui o finalitate în sine dar poate servi şi la segregarea mai rapidă a figurii de fond. Culoarea este obţinută prin mecanisme exclusiv chimice. Sistemul vizual realizează o reconstrucţie a stimulului prezentat pornind de la proiecţia sa pe retină. Percepţia obiectelor nu se face instantaneu, nemijlocit, ci prin medierea unor mecanisme de tip modular, care au ca input proiecţia retinală, iar ca output schiţa 2½D . Astfel, la sfârşitul unei faze de procesare care durează mai puţin de 200 ms, subiectul surprinde contururile, adâncimea, deplasarea, forma şi culoarea obiectelor. Pe baza acestor procese se realizează segregarea figurii de fond sau a obiectelor de mediul în care se află. Schiţa 2½D este o reprezentare intermediară a stimulului, care încă nu a fost recunoscut. Ea este „centrată pe subiect”, adică depinde de alinierea ochi-stimul – privit din unghiuri diferite, un obiect îşi relevă contururi diferite.

30

3.2. Procesarea vizuală secundară Rostul prelucrărilor secundare este ca dintr-o schiţă intermediară 2½D luată ca input să producă, pe baza unor prelucrări variate, schiţa 3D, adică recunoaşterea obiectului. Prelucrările secundare realizează descentrarea reprezentărilor intermediare ale obiectului. Recunoaşterea ar putea fi definită ca punere în corespondenţă a imaginii perceptive a obiectului cu reprezentarea sa în memorie. Recunoaşterea obiectelor este atât flexibilă cât şi rapidă. Este plauzibil ca reprezentarea stocată în memorie, simbolică sau neurală, să reprezinte obiectul indiferent de unghiul sau perspectiva din care este văzut. Acest fapt este facilitat de existenţa unor detalii spaţiale constante sau proprietăţi neaccidentale (Lowe, 1984), cum ar fi paralelismul sau simetria. Acest fapt ar explica flexibilitatea recunoaşterii. Un obiect simplu poate fi identificat după o expunere de numai 100 ms, iar după alte 800 ms acesta poate fi chiar numit. De asemenea este avansată prezenţa unor mecanisme de organizare a stimulilor complecşi în unităţi mai simple, reducând diversitatea pe baza unor mecanisme de grupare a elementelor unei figuri. Acest fapt ar explica rapiditatea recunoaşterii. Principiile gestaltiste. Întrucât primii care au studiat principiile de grupare ale elementelor unei figuri au fost psihologii şcolii gestaltiste, acestea le poartă numele. Numărul total al acestor principii nu este cu exactitate cunoscut, dar pentru obiectele sau figurile statice, mai cunoscute sunt următoarele: principiul proximităţii, care afirmă că elementele aflate în proximitate spaţială sunt grupate într-o singură unitate perceptivă; principiul similarităţii, care afirmă că elementele similare sunt grupate în aceeaşi unitate perceptivă, care este contrapusă altora; principiul bunei-continuări, care afirmă că la intersecţia a două contururi, ele sunt percepute după continuarea cea mai simplă; şi principiul închiderii, potrivit căruia conturul ocluzat al unei figuri este închis după configuraţia sa vizibilă. Versiunea generalizată a acestor principii poartă numele de legea lui Prägranz, postulând că stimulii vizuali sunt în aşa fel grupaţi încât să rezulte configuraţia cea mai simplă. Se pune problema dacă aceste mecanisme de grupare a stimulilor vizuali sunt înnăscute sau nu. Prezenţa lor poate fi constatată încă din primele luni de viaţă (Spelke, 1990). Chiar dacă nu sunt integral determinate genetic, cu siguranţă există o predispoziţie (preparedness) a sistemului nervos în această direcţie.

31

Figura 8. Ilustrare a unor principii gestaltiste: proximitate, similaritate, închidere, continuitate şi simetrie. Modele ale recunoaşterii obiectelor. Identificarea caracteristicilor nonaccidentale ale obiectelor care sunt prezentate în schiţa 2½D şi organizarea gestaltistă a stimulilor vizuali nu sunt suficiente pentru a explica procesul de recunoaştere. Modelele computaţionale încearcă să ofere o soluţie plauzibilă cu privire la care sunt prelucrările ulterioare care se finalizează în recunoaştere. Un model computaţional interesant al recunoaşterii obiectelor este modelul RBC (recognition-by-components), al lui Biederman (1987, 1988, 1990). Acesta porneşte de la tendinţa naturală a subiectului de a segmenta obiectele complexe în părţile lor componente. De exemplu, un om este alcătuit din cap, corp, braţe, picioare etc. Părţile în care sunt descompuse obiectele pot fi considerate ca nişte volume primitive sau geoni (de la geometrical icons). Astfel, un obiect complex poate fi specificat prin geonii componenţi şi modul de dispunere a lor. Aceiaşi geoni, aflaţi în relaţii diferite, reprezintă obiecte diferite. Modelul susţine că întreaga diversitate obiectuală ar putea fi redusă la 24 de geoni şi la combinaţiile dintre aceştia. Segmentarea obiectelor în părţile componente – generând astfel geonii respectivi – se face în zonele de concavitate. Toţi geonii pot fi descrişi matematic printr-o teorie generalizată a conurilor.

Figura 9. Geoni şi stimuli alcătuiţi din geoni.

32

Un alt model este modelul analizei de trăsături (feature analysis). Acesta pleacă de la asumpţia potrivit căreia recunoaşterea obiectelor se bazează pe detectarea unor caracteristici sau trăsături fizice distincte ale acestora. O trăsătură distinctă este orice caracteristică fizică vizibilă a unui obiect pe baza căreia acesta poate fi identificat indiferent de circumstanţe. De exemplu, ea rămâne neschimbată indiferent de distanţa dintre subiect şi obiectul recunoscut. Modelul presupune că orice obiect poate fi definit printr-o mulţime unică de caracteristici fizice. În urma unor serii de studii, pentru detectorii de trăsături au fost postulate câteva proprietăţi generale comune: sunt organizaţi modular, sunt în cea mai mare măsură predeterminaţi genetic, au o funcţionare abstractă (de ex., un detector de contururi se activează pentru orice fel de contur, indiferent de obiect). Pornind de la aceste date, au fost elaborate o serie de modele ale recunoaşterii bazate pe analiza trăsăturilor. Primul dintre acestea a fost modelul Pandemonium al lui Selfridge (1959). Recunoaşterea era rezultatul colaborării unei mulţimi de „demoni”, organizaţi ierarhic: la bază se află demonii imagistici (care receptează imaginea unui obiect); imaginea este descompusă în trăsături de către o suită de demoni de trăsături; fiecare trăsătură este prelucrată de un demon anume; mesajele lor sunt sintetizate în unităţi comprehensive de către demonii cognitivi; în fine, întrucât aceştia propun mai multe interpretări posibile, un demon decident stabileşte care dintre candidaţii la recunoaştere este cel mai potrivit pentru a identifica obiectul iniţial.

Figura 10. Modelul Pandemonium al lui Selfridge (1959).

33

Totuşi, trebuie reţinut că, pe măsură ce obiectele devin mai complexe, unitatea de bază a recunoaşterii devine combinaţia de trăsături fizice, nu trăsătura în sine. Am putea spune că modelul RBC nu exclude analiza de trăsături fizice, ci o include, ca pe un caz particular. Procesări descendente în recunoaştere. Recunoaşterea este locul de întâlnire al procesărilor ascendente cu cele descendente, al prelucrărilor ghidate de datele fizice ale stimulului (data driven) cu cele marcate de cunoştinţele subiectului (knowledge driven). Un proces mental condus de date [engl. data-driven] este unul care se bazează aproape exclusiv pe „date”, adică pe informaţia-stimul prezentă în mediu. În timp ce procesele data-driven sunt asistate foarte puţin de informaţia deja cunoscută, procesele conduse de concepte [engl. conceptually driven] sunt cele care se bazează puternic pe astfel de informaţii. Astfel, un proces condus de concepte foloseşte informaţia deja prezentă în memorie şi orice expectaţii care sunt prezente în situaţie pentru a executa sarcina; procesele data-driven folosesc numai informaţia stimul. Distincţia dintre procesele data-driven şi conceptually driven a fost studiată intens, printre altele, în aria recunoaşterii pattern-urilor. De exemplu, modelele percepţiei încearcă să explice, în mare parte, cum sunt recunoscute pattern-urile. Modelele timpurii asumau că acest proces era, în primul rând, data-driven. Totuşi, rezultatele unor cercetări mai recente sugerează că recunoaşterea pattern-urilor este de asemenea influenţată de procese conceptuale descendente (top-down). Analiza descendentă influenţează recunoaşterea. Pe de altă parte, violarea unor constrângeri impuse de cunoştinţele noastre tacite despre realitate blochează sau încetineşte recunoaşterea. Sintetizând rezultatele experimentale, putem vorbi despre procesări descendente în cazul recunoaşterii stimulilor verbali, în cazul recunoaşterii obiectelor şi în cazul recunoaşterii scenelor şi feţelor umane. 1. Procesări descendente în cazul recunoaşterii stimulilor verbali. Experimentele au condus la concluzia potrivit căreia cunoştinţele lexicale funcţionează ca nişte constrângeri ale recunoaşterii unei configuraţii ambigue, putând conduce la decodări diferite. Recunoaşterea mai rapidă a unei litere dacă este prezentată în contextul unui cuvânt a fost demonstrată experimental în repetate rânduri. Acest efect a fost denumit „efectul superiorităţii cuvântului” (word superiority effect, Reicher, 1969). Devine evident faptul că, în recunoaştere, prelucrarea ascendentă este dublată de cea descendentă. Acest lucru nu are loc în cazul procesării primare a informaţiei vizuale, deoarece aceasta este efectuată de module cognitiv impenetrabile.

Figura 11. Exemplu de procesare descendentă „THE CAT”.

34

2. Procesări descendente în cazul recunoaşterii obiectelor. Ca şi în cazul recunoaşterii stimulilor verbali, prin analogie cu efectul superiorităţii cuvântului, studiile lui Weinstein şi Harris (1974) au demonstrat efectul superiorităţii obiectului (object superiority effect): o trăsătură sau o caracteristică fizică a unui obiect este mai uşor de recunoscut dacă ea este plasată în contextul reprezentării unui obiect, decât dacă este prezentată independent sau ca element al unui obiect imposibil.

Figura 12. Exemplu de procesare descendentă: obiect „normal” vs. „atipic”. 3. Procesări descendente în cazul recunoaşterii scenelor şi feţelor umane. Cunoştinţele de care dispunem, prin iniţierea unor procesări descendente, sunt responsabile şi de recunoaşterea mai rapidă a elementelor unor feţe umane în contextul feţelor respective decât dacă acestea sunt prezentate independent (Palmer, 1975). Elementele feţei aveau nevoie de o reprezentare mult mai detaliată pentru a putea permite recunoaşterea lor în afara contextului. De asemenea, experienţa noastră cu obiectele din mediul în care trăim îşi pune amprenta asupra modului în care recunoaştem şi procesăm scenele sau situaţiile statice. În mod obişnuit, obiectele dintr-o scenă nu formează o aglomerare haotică, ci sunt organizate după anumite regularităţi (sintactica scenei). În acelaşi timp, scena are o anumită semnificaţie (o stradă, un birou etc.; semantica scenei). Regularităţile sintactice şi semantice sunt în număr limitat şi sunt dobândite de individ în cursul ontogenezei pe baza unei învăţări implicite, acţionând ca nişte constrângeri în identificarea scenelor. Principalele regularităţi vizează suportul fizic al obiectelor, interpoziţia (ocluzarea obiectelor), probabilitatea ocurenţei, poziţia obiectelor, mărimea relativă a obiectelor. Modelarea neoconexionistă a recunoaşterii. Recunoaşterea patternurilor figurale sau obiectuale este domeniul în care modelele neuronale au avut cel mai mare succes. De altfel, în acest domeniu s-au obţinut de la început primele rezultate, perceptronul lui Rosenblatt încercând tocmai modelarea recunoaşterii într-o reţea binivelară. Ulterior, în 1981, McClelland şi Rumelrhart reuşesc primul model de recunoaştere a grafemelor. Actualmente, asistăm la o diversificare exponenţială a modelării neoconexioniste a recunoaşterii. Reţinem că reţelele neuronale pot modela cu succes cel puţin o parte din procesările implicate în recunoaşterea stimulului. Ele pot asigura interfaţa dintre modelele computaţionale şi datele neurobiologice, fiind compatibile cu ambele categorii de rezultate. Rezultatele din acest domeniul au importante aplicaţii tehnologice.

35

De reţinut:

În mod obişnuit, cea mai mare parte a informaţiilor despre mediul în care trăim este obţinută prin intermediul văzului. Circa jumătate din suprafaţa neocortexului este implicată în procesarea informaţiei vizuale.

Există tendinţa generală de a împărţi procesarea informaţiei vizuale

la nivel computaţional în două mari stadii: procesare primară şi procesare secundară.

Procesarea primară cuprinde prelucrările preatenţionale care au ca

rezultat reprezentarea, în sistemul cognitiv, a caracteristicilor fizice ale stimulului. Ele realizează separarea stimulului de fond, ne arată unde anume este acesta, nu ce anume este. Sunt incluse aici mecanismele de detectare a contururilor, a texturii, mişcării, culorii şi a dispunerii spaţiale.

Procesarea secundară vizează mecanismele implicate în

recunoaşterea figurii şi obiectelor. Ele au ca input rezultatele procesărilor primare şi ca output – imaginea tridimesională a unui obiect în mediu, identificat, recunoscut.

36

V. ATENŢIA

1. Introducere Atenţia este adesea considerată ca fiind o resursă mentală fundamentală care este necesară pentru operarea oricărui proces mental. Cele mai multe teorii care discută atenţia asumă că aceasta este o resursă mentală limitată şi că resursa de atenţie care este disponibilă determină cât de multe procese separate pot fi executate simultan. Subiectul selecţiei atenţionale s-a bucurat de un interes destul de larg nu numai în studii cu adulţi normali dar, de asemenea, cu eşantioane de pacienţi cu tulburări neuropsihologice, deoarece în anumite populaţii de pacienţi (de ex., tulburare de deficit de atenţie, schizofrenie) sistemul de selecţie atenţională pare să fie afectat. Una dintre problemele poate cele mai interesante referitoare la rolul atenţiei a vizat întrebarea dacă selecţia atenţională are loc „devreme” sau „târziu” în sistemul cognitiv. Mare parte a cercetărilor timpurii asupra acestui subiect s-au concentrat pe gradul în care sunt procesaţi stimulii cărora nu li se acordă atenţie. Modelele selecţiei timpurii susţin că selecţia apare la un nivel relativ timpuriu în sistemul cognitiv, adică înainte să fie extrasă semnificaţia. Sprijinul iniţial pentru această idee a provenit din sarcini de ascultare dihotică în care ascultătorii trebuiau să repete verbal informaţiile prezentate la o ureche în timp ce informaţii diferite (sau identice) erau prezentate simultan la cealaltă ureche. Rezultatele au sugerat că puţine informaţii din cele prezentate la urechea căreia nu i se acorda atenţie erau remarcate. Totuşi, a fost curând evident că selecţia atenţională nu era un fenomen de tip totul-sau-nimic. Astfel, cel puţin în anumite circumstanţe, informaţia căreia nu i se acordă atenţie pare să ajungă la nivelurile superioare ale sistemului cognitiv. Poate primul efort teoretic major în psihologia procesării informaţiei a fost lucrarea Perception and Communication a lui Donald Broadbent (1958). Conform modelului lui Broadbent, output-ul informaţional din sistemul perceptiv întâlnea un filtru, care lăsa să treacă numai informaţia la care oamenii acordau atenţie. Deşi această idee de filtru totul-sau-nimic s-a dovedit a fi prea rigidă (Treisman, 1960), ea a oferit o explicaţie mecanicistă cu privire la atenţia selectivă, un concept care fusese exclus în perioada behaviorismului. Informaţia care trecea de filtrul lui Broadbent se deplasa apoi spre un „canal de decizie cu capacitate limitată”, un sistem care are unele dintre proprietăţile memoriei pe termen scurt, şi de acolo spre memoria pe termen lung. Această ultimă parte a modelului lui Broadbent – transferul informaţiei de la memoria pe termen scurt la memoria pe termen lung – a devenit aspectul proeminent al modelelor memoriei duale dezvoltate în anii 1970.

37

Pentru a ilustra ce se semnifică prin atenţie, să considerăm configuraţia din Figura 13. Atenţia noastră poate fi atrasă de T-ul înclinat deoarece diferă într-un mod atât de frapant de fundal. Atunci când o figură diferă de fundal printr-o singură trăsătură, ea iese în evidenţă şi atenţia noastră este atrasă de aceasta. Acesta este un exemplu de atenţie condusă de input. Totuşi, dacă am ştii că ţinta este un L, ne putem ghida căutarea printre stimulii cu linii orizontale şi verticale. Acesta este un exemplu de formă de control voluntar de nivel mai înalt. Controlul voluntar este însoţit de trăirea subiectivă a selecţiei între acţiuni potenţiale şi este una dintre trăsăturile cele mai distinctive ale experienţei umane. Interacţiunea dintre demersurile voluntare top-down şi procesele automate bottom-up, ilustrată în Figura 17, i-a interesat pe cercetători încă de la începuturile psihologicei (James, 1890).

Figura 13. Procese atenţionale bottom-up şi top-down: Ce item „sare în ochi”? Cum identificaţi „L”-ul în configuraţie?

2. Atenţia selectivă Multă vreme atenţia a fost definită doar sub aspectul ei selectiv, ca focalizare asupra unei activităţi particulare în detrimentul activităţilor concurente. În prezent se admite însă că este vorba de un concept multidimensional. Abordat de multă vreme de filozofi, apoi de psihologi, studiul atenţiei nu a depăşit limitele metodei introspective decât beneficiind de noile abordări experimentale puse la punct în anii 1950 pentru analiza proceselor de prelucrare a informaţiei; de atunci nu a încetat să progreseze. Din totdeauna progresele obţinute în ştiinţele fizice s-au constituit ca suport explicativ şi punct de plecare pentru înţelegerea fenomenelor greu accesibile cu instrumente proprii. De exemplu, mintea asemănată cu o maşină şi cu proprietăţi de funcţionare asemănătoare acesteia. Şi atenţia, definită aici ca proces selectiv având şi funcţionând cu rol de filtru la nivel psihocomportamental, a beneficiat de această sursă de inspiraţie. Paternitatea acestei idei aparţine savantului britanic Colin Cherry şi lui Broadbent. Lucrând în domeniul cercetărilor electronice, Cherry s-a interesat de modul în care se ajunge ca dintr-un noian de stimuli şi mesaje care ne asaltează, noi să putem fi atenţi doar la unul singur.

Când psihologii cognitivişti, mai ales Cherry (1957) şi Broadbent (1958), au început să studieze atenţia în mod serios, ei şi-au abordat obiectul de studiu cu o idee clară asupra modului în care este configurată mintea umană. Ei au comparat-o cu un canal de comunicare. Informaţia intră în contact cu acest canal, pătrunde, este procesată şi, în cursul acestei procesări, este transformată într-un output. Telefonul, de exemplu, ia ca input vocea

38

umană, o transformă în impulsuri electrice, trimite aceste impulsuri prin intermediul firelor, adesea amplificând impulsurile electrice pe parcurs, apoi traduce aceste impulsuri înapoi în unde sonore care se aseamănă unei voci umane uşor degradate, output-ul procesului. Calculatoarele sunt un alt exemplu de înlănţuire de procesări care mediază input-ul şi output-ul. Utilizatorul introduce prin tastare numere în calculator, aceste numere sunt transformate, rearanjate şi prelucrate de mecanismele de procesare interioare calculatorului şi, în fine, un output adecvat emerge pe ecranul calculatorului. Pornind de la cercetările lui Cherry au fost dezvoltate mai multe teorii privind atenţia selectivă. Aceste teorii au fost cunoscute ca „teoriile gâtului de sticlă”. Ele au primit acest nume întrucât porneau de la ideea că după cum nu putem introduce dintr-o dată toată apa într-o sticlă din cauza gâtului îngust al acesteia, tot aşa nici informaţiile din mediul extern nu pot pătrunde în mintea noastră simultan, ele trebuind a fi mai întâi filtrate, selectate.

2.1. Experimentul de ascultare dihotică Căutarea unei gâtuiri a implicat o paradigmă experimentală ingenioasă prima dată sugerată de Cherry (1957) şi dezvoltată deplin de Broadbent (1958). Numită ascultare dihotică, originile sale sunt găsite în cocktail party-ul în care mai multe mesaje iau contact simultan cu sistemul senzorial, şi organismul trebuie să selecteze unul căruia să îi acorde atenţie. În paradigma de ascultare dihotică, subiecţii ascultă două mesaje prezentate prin căşti. Li se spune să asculte unul din mesaje şi să-l ignore pe celălalt. Pentru a se asigura că subiecţii într-adevăr ascultă canalul indicat, experimentatorul îi instruieşte pe subiecţi să repete tot ceea ce au auzit în mesajul la care au fost atenţi, o procedură numită shadowing [rom. umbrire]. Erorile de shadowing sunt înregistrate. Experimentul de ascultare dihotică s-a dovedit un instrument remarcabil pentru descoperirea bazei pe care se face selectarea unui mesaj în defavoarea altuia. S-a dovedit mai uşor de reprodus mesajul căruia i s-a acordat atenţie atunci când cele două au fost citite de persoane având sexe diferite decât atunci când erau citite de aceeaşi persoană (Treisman, 1960), atunci când cele două mesaje erau separate spaţial decât când erau localizate în acelaşi spaţiu [de exemplu, canalizate spre urechi diferite sau canalizate în aceeaşi ureche (Broadbent, 1958)], atunci când mesajele erau în limbi diferite decât atunci când erau în aceeaşi limbă (Treisman, 1964), sau, cel mai general, atunci când cele două mesaje puteau fi uşor deosebite pe baza unei caracteristici stimul decât atunci când cele două mesaje puteau fi doar vag deosebite. Aceste rezultate l-au condus pe Broadbent să afirme existenţa unui filtru senzorial.

2.2. Modelul filtrului (Broadbent) Broadbent (1958) a localizat gâtuirea în partea de început a lanţului procesării interne. Specific, el a afirmat existenţa unui filtru care bloca toate mesajele care veneau diferite de cele ale mesajului căruia i se acorda atenţie şi permitea numai mesajului „selectat” să fie procesat mai departe. Figura

39

14 conţine o reprezentare schematică a acestui model. Informaţia intră în sistem prin intermediul simţurilor şi este păstrată temporar într-un depozit pe termen scurt [engl. short-term store]. Până în acest punct, tot ceea ce a intrat în sistem este procesat; în acest punct, procesarea este triată. Sistemul trebuie să selecteze mesajul care va fi introdus în sistemul P cu capacitate limitată. Până acum mesajul nu a fost procesat mult peste nivelul de stimul. În sistemul P acesta va fi procesat complet şi va genera fie un faptul mnezic fie un răspuns. Broadbent a numit mecanismul de selecţie filtru senzorial deoarece şi-a bazat selecţia pe trăsăturile stimul ale mesajelor aflate în competiţie.

Figura 14. Modelul structural al atenţiei, prezentat în desenele lui Broadbent. Mai multe corespondenţe între Filtru şi Atenţie pot fi observate: Atenţia este un sistem fizic (spre deosebire de a fi un produs secundar emergent al sistemului senzorial sau motor); există stadii discrete în procesarea informaţiei; mărimea informaţiei este mai mare înaintea filtrului atenţional decât după. Există un singur canal (sistem P) după atenţie, implicând că filtrul nu poate divizat (după Broadbent, 1958).

2.3. Modelul atenuării (Treisman) Treisman (1969) a atribuit un nou rol filtrului lui Broadbent. În loc să blocheze toate mesajele ce vin şi sunt incompatibile cu stimulul căruia i se acordă atenţie, gâtuirea concepută de ea slăbea mesajul incompatibil, adică, ea a înlocuit filtrul lui Broadbent cu atenuatorul Treisman. Ea a explicat dovezile existente adoptând modelul logogen al memoriei semantice al lui Morton (1969). Fiecare cuvânt are asociat cu sine, într-un lexicon mintal, un logogen, care este activizat în prezenţa cuvântului asociat. Dacă activarea dobândeşte un anumit prag, logogenul „declanşează” şi cuvântul intră în conştiinţă, ca să zicem aşa. Pragurile logogenilor diferă. Cuvintele puternic încărcate afectiv, de exemplu, au un prag scăzut, în timp ce cuvintele neutre au un prag mai înalt. Un cuvânt neutru şoptit poate să nu fie auzit, dar o înjurătură şoptită va fi.

40

Această teorie este o altă variantă a teoriilor „gâtului de sticlă”. Ea s-a născut din critica teoriei filtrului. De exemplu, prin această teorie nu se putea explica de ce la o petrecere, deşi nu suntem atenţi în jur, totuşi, atunci când în preajmă ni se rosteşte numele, noi îl auzim. Adică, unele mesaje importante pentru o persoană, aşa cum ar fi propriul nume, pot să treacă de filtrul atenţiei, chiar dacă aceste informaţii nu constituie obiectul principal al său. Atenţia asigură deci o funcţie de selecţie: printre stimulii care se prezintă organismului, unii beneficiază de un tratament prioritar. Acest fapt se traduce printr-o facilitare a percepţiei lor, în vederea alegerii şi producerii unor răspunsuri adecvate, printr-o prelucrare mai elaborată sau prin accesul la conştiinţă. Alţi stimuli sunt parţial sau total ignoraţi. Problema de bază este de a şti la ce nivel al procesului de prelucrare a informaţiei se află filtrul: selecţie precoce, încă din etapa de detectare a caracteristicilor fizice ale stimulului, sau selecţie mai tardivă, în timpul prelucrării aspectelor sale semantice sau chiar în momentul alegerii răspunsului? Faptul că amplitudinea unor reflexe variază sub efectul focalizării atente arată că filtrul ar opera încă de la primele relee senzoriale; pe de altă parte, mai multe componente ale potenţialelor evocate – cu polaritate, topografie şi latenţă diferite – sunt sensibile la focalizarea atentă (concentrare), ceea ce sugerează intervenţia mecanismelor de selecţie într-o manieră succesivă, fapt care implică localizări cerebrale distincte. Altfel spus, momentul selecţiei ar depinde chiar de caracteristicile spre care se orientează atenţia, acestea fiind tratate în mod ierarhic. Dimensiunea cantitativă trebuie şi ea analizată: intensitatea atenţiei pe care o consacram unei activităţi variază. Sinonimă cu nivelul de activare, atenţia corespunde aici unei facilitări nespecifice a mecanismelor perceptive şi motorii, asigurată în principal de sistemele reticulare de activare şi inhibiţie ale trunchiului cerebral.

3. Atenţia distribuită Distribuţia resurselor de atenţie, prin definiţie limitate, constituie un alt aspect al problemei. Ştiind că nu putem fi atenţi la mai multe sarcini deodată, nu ne rămâne decât să determinăm dacă dispunem de un singur „rezervor” de resurse pentru orice tip de activitate, sau de mai multe rezervoare specifice, unele pentru procesele perceptive, altele pentru prelucrarea răspunsurilor, de exemplu. Participanţii la o petrecere pot încerca să-şi dividă atenţia între două conversaţii în loc să acorde atenţie selectiv numai uneia dintre ele, dar vor găsi această sarcină dificilă. Întrebările privind atenţia distribuită au ocupat un loc la fel de proeminent în studiul atenţiei ca şi întrebările privind atenţia selectivă. În particular, psihologii au fost interesaţi să determine cât de multe lucruri pot fi făcute odată, altfel spus, să prezică uşurinţa cu care două sarcini pot fi realizate simultan. Un copil mic nu poate vorbi în timp ce îşi pune haina pe el, dar adulţii pot. Un adult pe de altă parte, poate găsi

41

imposibil să conducă şi să facă calcule numerice în acelaşi timp (Brown şi Pulton, 1961). Este mai uşor să fii atent la un mesaj auditiv în timp ce eşti atent în acelaşi timp la un mesaj vizual decât să fii atent la două mesaje auditive sau două mesaje vizuale (Treisman şi Davies, 1973).

3.1. Limite de resurse şi date Norman şi Bobrow (1975) sunt pionierii privind teoria resurselor. Conform modelului lui Norman (1969) privind atenţia selectivă, limitele asupra sistemului de procesare ar putea interveni la fiecare stadiu. În discuţia lor privind atenţia distribuită, Norman şi Bobrow au atins aceeaşi flexibilitate, şi totuşi au menţinut asumpţia limitărilor fixate privind procesarea introducând conceptul de „resursă”. Performanţa într-o sarcină poate fi limitată în două moduri destul de diferite. O sarcină poate fi limitată de date, în care caz performanţa depinde de calitatea informaţiei care intră şi calitatea informaţiei stocate. Performanţa într-o sarcină de identificare, de exemplu, va fi limitată de calitatea semnalului de intrare şi calitatea reprezentării mentale la care trebuie să se potrivească semnalul. O sarcină poate fi de asemenea limitată de resurse. Intuiţia care i-a motivat pe Norman şi Bobrow este clară. Procesarea solicită resurse pentru a funcţiona. Dacă asumăm că există numai o cantitate fixată de resurse, atunci dificultatea în a realiza două lucruri în acelaşi timp apare deoarece nu există suficiente resurse pentru a „rula” procesele în mod adecvat. Norman şi Bobrow au fost destul de vagi în a specifica ceea ce ei semnificau prin resurse. Resursele, pentru ei, includeau lucruri precum „efort de procesare, diferitele forme ale capacităţii memoriei şi canalele de comunicare” (Norman şi Bobrow, 1975, p. 45). Cum sugerează această enumerare, resursele pot fi tratate ca şi combustibil care alimentează procesele (combustibil precum efortul de procesare); ele pot fi de asemenea gândite ca structuri cognitive (precum memoria pe termen scurt). Pentru a ilustra diferenţa dintre cele două conceptualizări, avem în vedere următorul exemplu: Două linii de asamblare pot să nu funcţioneze eficient deoarece poate exista o limită a cantităţii de electricitate disponibilă (limitare impusă de „combustibil”) pentru a alimenta maşinile de pe linie. Alternativ, ele pot să nu funcţioneze eficient deoarece există un punct în care ele împărtăşesc o maşină care înşurubează piuliţe care poate gestiona numai o piuliţă la trei secunde (limitare impusă de „structură”).

3.2. Resurse centrale vs. resurse multiple Deşi este clar în principiu cum să prezicem performanţa în sarcini duale, acest fapt este dificil în practică. Modelul structural solicită o analiză a sarcinii care este suficient de amănunţită încât să fie nepractică. Modelul combustibilului se bazează pe asumpţia că se cunosc solicitările de resurse ale unei sarcini. Diferiţi psihologi au încercat să determine cvasiobiectiv mijloace de a măsura resursele, precum obţinerea de evaluări subiective ale încărcăturii asupra sistemului atenţional (Wickens, 1984). Totuşi, nici una

42

dintre aceste metode nu a dobândit o acceptare pe scară largă, şi cele mai multe au fost sever criticate (Moray, 1979). Mai mult, a devenit tot mai aparent că o ştiinţă cu adevărat predictivă a atenţiei distribuite nu va fi posibilă până când resursele nu sunt mai clar specificate. Psihologii nici nu sunt siguri dacă există: 1. O resursă centrală – la care apelează toate sarcinile; 2. Resurse multiple – unele sarcini apelând la unele rezervoare de resurse şi nu la altele, de exemple, sarcinile verbale apelând la un rezervor de resurse verbale şi nu la unul de resurse vizuale 3. O combinaţie de resurse multiple specifice cât şi o resursă centrală. Wickens (1980, 1984) a sugerat că rezervoarele de resurse pot varia în ce priveşte cel puţin patru dimensiuni: (1) caracteristici ale stimulului (vizual şi auditiv), (2) coduri interne (vizual şi verbal), (3) caracteristici ale răspunsului (manual şi vorbire), şi (4) niveluri de procesare (superficial şi profund). Wickens a avertizat că această sistematizare poate fi incompletă, dar sugerează că versiunea finală va fi apropiată de cea prezentă.

4. Atenţie automată vs. voluntară Procesele de atenţie automate se deosebesc de procesele aflate sub controlul subiectului (executive). Primele sunt puse în joc într-un mod involuntar, în câteva zeci de milisecunde, funcţionează „în paralel” pentru diferite activităţi şi facilitează performanţa. E vorba de atenţia suscitată de un stimul neaşteptat. Ultimele sunt declanşate voluntar, după un răstimp de câteva sute de milisecunde, şi abordează „în serie” o activitate după alta; efectele lor de facilitare a activităţii pe care o privilegiază sunt însoţite de efecte de inhibiţie asupra activităţilor concurente; în fine, au mai des acces la conştiinţă. Cităm, ca exemplu, atenţia cerută de practicarea pianului de către un novice. Mecanismele controlate şi automatice ar depinde de structurile cerebrale ierarhizate, controlul putând fi transferat din cele corticale în cele subcorticale, sub efectul învăţării. Notăm că, pentru anumiţi autori, doar procesele controlate ar ţine cu adevărat de atenţie. Este clar că atenţia se exercită în diferitele etape ale lanţului senzoriomotor, nu doar la nivelul primirii informaţiei senzoriale, aşa cum s-a crezut iniţial. Conceptul de atenţie îl întâlneşte pe cel de pregătire motorie în măsura în care finalitatea atenţiei la stimulii mediului înconjurător rezidă în general în elaborarea răspunsurilor adecvate. Complexitatea atenţiei presupune recurgerea la metafore şi modele. Ele sunt folosite de către cercetători în scopul identificării fenomenelor relevante, încadrării lor în ipoteze, conceperii de experimente şi interpretării datelor. În ultimii patruzeci de ani, temele majore ale cercetării privind atenţia au fost definite de un set de metafore şi întrebări derivate din acestea:

43

1. Metafora „filtrului atenţional”. Ei îi sunt proprii întrebări legate de proprietăţile filtrului atenţional, locaţia filtrului, proporţia de stimuli filtraţi din cei care ne asaltează, faptul dacă atenţia acţionează inhibând informaţia nedorită sau accentuând informaţia dorită. 2. Metafora „reflectorului atenţiei”. Prin aceasta se încearcă să se răspundă la întrebări legate de identificarea proprietăţilor focusului atenţiei, faptul dacă focusul atenţiei îşi poate schimba mărimea şi forma, dacă acest focus poate fi scindat, ce controlează reflectorul atenţional (posibil un sistem executiv) 3. Metafora „atenţia localizată în creier”. Aceasta integrează întrebări referitoare la faptul dacă rezultatele obţinute în urma tehnicilor de imagistică (PET, fMRI), rezultate care indică o activarea crescută a creierului în ariile atendate, ar putea să fie interpretate în relaţie cu modelele preexistente de procesare sa informaţiei. 4. Metafora atenţiei ca fenomen premotor. Aceasta încearcă să răspundă întrebării referitoare la faptul dacă atenţia un sistem general supramodal sau este o proprietate a sistemului vizual (teorie premotorie). De reţinut:

Atenţia este adesea considerată ca fiind o resursă mentală fundamentală care este necesară pentru operarea oricărui proces mental. Se poate vorbi despre atenţie atât ca fenomen de selecţie cât şi din punctul de vedere al distribuţiei resurselor sale.

Una dintre problemele poate cele mai interesante referitoare la rolul

atenţiei a vizat întrebarea dacă selecţia atenţională are loc „devreme” sau „târziu” în sistemul cognitiv.

Conform modelului lui Broadbent, output-ul informaţional din

sistemul perceptiv întâlneşte un filtru, care lăsa să treacă numai informaţia la care oamenii acordă atenţie.

Treisman (1969) a atribuit un nou rol filtrului lui Broadbent. În loc

să blocheze toate mesajele ce vin şi sunt incompatibile cu stimulul căruia i se acordă atenţie, filtrul atenuant conceput de această autoare slăbeşte mesajul incompatibil.

Resursele de atenţie sunt considerate prin definiţie a fi limitate. Se

pune problema dacă aceste resurse sunt „centrale” (la ele apelează toate sarcinile) sau „multiple” (sunt specifice în funcţie de modalităţile senzoriale).

44

VI. MEMORIA

1. Introducere Interesul pentru memorie s-a manifestat încă de la momentul naşterii psihologiei cognitive. Astfel, începând cu anii 1960, s-a înregistrat dezvoltarea, în literatura anglo-americană, a unui număr important de modele derivate din teoria informaţiei. Acestea concep memoria ca fiind compusă din mai multe depozite (engl. multi-store models) în care este stocată informaţia. Multe dintre acestea fac referire la teoria informaţiei, fapt vizibil atunci când se vorbeşte despre „fluxul” informaţiilor stocate, adică despre transferul de la un registru la altul. De asemenea, această influenţă este vizibilă şi atunci când se vorbeşte despre succesiunea diferitelor stări ale informaţiei în diferite depozite. Aceasta conduce la ideea de etape succesive (engl. multi-stage models). Mai recent, au fost realizate distincţii între sistemele de memorie declarativ/explicit (reactualizare intenţională a experienţelor anterioare) şi procedural/implicit (influenţe noninteţionale din expuneri anterioare). În prezent, nu este clar modul în care multiple sisteme de memorie distincte coexistă în sistemul cognitiv uman. Totuşi, studii recente cu pacienţi amnezici şi studii de imagistică cerebrală par să sugereze că memoria poate să nu fie unitară. Modelul lui Broadbent cu privire la atenţie şi memorie a stimulat formularea de modele rivale în anii 1960. Aceste modele au asumat că memoria pe termen scurt (MTS) şi memoria pe termen lung (MTL) erau structuri calitativ diferite, informaţia mai întâi intrând în MTS şi apoi fiind transferată în MTL (de ex., Waugh şi Norman, 1965). În anii 1960, Atkinson şi Shiffrin au introdus un model de procesare a informaţiei care conţinea depozitele de memorie pe termen scurt şi pe termen lung. Craik şi Lockheart, câţiva ani mai târziu, au propus o perspectivă unitară asupra memoriei. Modelului lui Atkinson şi Shiffrin (1968) s-a dovedit deosebit de influent. Cu accentele sale asupra fluxului informaţional între depozitele de memorie, procese de control care reglează fluxul şi descrieri matematice ale acestor procese, modelului a fost un exemplu de chintesenţă a abordării procesării informaţiei. Modelul a fost legat de diferite rezultate cu privire la memorie. De exemplu, când oamenii trebuie să-şi amintească o listă lungă de cuvinte ei se comportă cel mai bine la primele cuvinte prezentate, un efect de „primat” [primacy], şi la ultimele câteva cuvinte prezentate, un efect de „recenţă” [recency]. Diferite experimente au indicat că efectul de recenţă reflecta recuperarea din MTS, în timp ce efectul de primat reflecta recuperarea sporită din MTL datorită repetării mai ample pentru primii itemi prezentaţi (de ex., Murdock 1962, Glanzer and Cunitz 1966). La momentul prezentării lor aceste rezultate au fost privite ca sprijinind modelele memoriei duale (deşi interpretări alternative vor fi propuse curând – mai ales de Craik şi Lockhart, 1972). Progresul în această perioadă a implicat de asemenea determinarea empirică a caracteristicilor proceselor de encodare, stocare şi recuperare în MTS şi

45

MTL. Rezultatele au indicat că materialul verbal era encodat şi stocat într-un cod fonologic pentru MTS, şi într-un cod în mai mare măsură bazat pe semnificaţie pentru MTL (Conrad 1964, Kintsch and Buschke 1969). Alte studii clasice au demonstrat că uitarea în MTS reflecta o pierdere de informaţie din depozit datorită fie degradării fie interferenţei (de ex., Wickelgren, 1965), în timp ce o pierdere aparentă a informaţiei în MTL adesea reflecta un eşec temporar de recuperare (Tulving şi Pearlston, 1966). Într-o mare măsură, aceste rezultate s-au păstrat în decursul a peste treizeci de ani de cercetări, deşi multe dintre rezultate ar fi acum văzute ca având o rază de cuprindere mai limitată [de ex., rezultatele cu privire la MTS sunt acum văzute ca reflectând numai o componentă a memoriei de lucru, de ex., Baddeley (1986) şi rezultatele privind MTL sunt văzute ca fiind caracteristice pentru numai unul dintre mai multe sisteme MTL, de ex., Schacter (1987)]. Cele mai formalizate modele cu privire la memorie sunt, în special, cele ale lui Waugh şi Norman (1965), Bower (1967), Atkinson şi Shiffrin (1968), Laughery (1969), Reitman (1970). Aceste modele sunt destul de asemănătoare, cu menţiunea că prezintă şi unele elemente interesante prin care se diferenţiază. Pe de altă parte, textul fondator al memoriei de lucru este considerat cel al lui Baddeley şi Hitch (1974).

2. Modele seriale ale memoriei

Modelul lui Waugh şi Norman (1965) se bazează pe o concepţie şi pe un lexic puternic inspirate din punctul de vedere susţinut de W. James. Structura memoriei şi relaţiile dintre elementele ei structurale pot fi schematizate (Figura 15). Orice item verbal căruia subiectul îi acordă atenţie intră în memoria primară (autorii consideră acest sistem de memorie primară echivalent sistemului P al lui Broadbent). Capacitatea sistemului de memorie primară este strict limitată. De aici rezultă că itemurile noi care sunt luate în calcul şi intră în memoria primară înlocuiesc itemurile care erau memorate acolo, iar itemurile înlocuite sunt uitate: există deci riscul unei interferenţe prin apariţia eventuală de stimuli noi înaintea evocării stimulilor memoraţi anterior în memoria primară. Însă, dacă este repetat mental, un item poate rămâne în memoria primară, iar probabilitatea ca el să intre în memoria secundară creşte, itemul devenind astfel insensibil la interferenţa stimulilor interpuşi.

Figura 15. Modelul memoriei după Waugh şi Norman (1965).

46

Waugh şi Norman precizează că cele două sisteme, memoria primară şi memoria secundară, nu trebuie considerate ca mutual exclusive : probabilitatea de evocare a unui item dat depinde atât de probabilitatea ca el să se mai afle în memoria primară, cât şi de probabilitatea de a fi intrat în memoria secundară, cele două probabilităţi însumându-se. Ei consideră că rezultatele lucrărilor clasice asupra memoriei pe termen scurt reflectă acest efect conjugat al celor două sisteme de memorie.

Modelul lui Atkinson şi Shiffrin (1968) reprezintă una dintre cele mai clasice referinţe din momentul în care se invocă ipoteza unei pluralităţi a sistemelor de memorie. Prezentarea lui Atkinson şi Shiffrin se bazează pe argumente empirice: declinul rapid al informaţiilor stocate, în lipsa repetiţiei mentale, sindromul amnezic, codificarea verbală a informaţiilor în memoria imediată. Autorii propun să se distingă două aspecte ale sistemului de memorie: – aspectele structurale : sunt caracteristici permanente, legate de sistemul fizic şi de procesele fixe; diferitele depozite ale sistemului constituie baza acestei structuri; – procesele de control: pot fi modificate de către subiect sau utilizate în manieră opţională în funcţie de caracteristicile sarcinii; sunt procese care privesc în special codificarea informaţiilor, repetarea mentală şi căutarea în memorie. Cele trei componente ale sistemului sunt: – RS : registrul senzorial (sensory register); – DTS : depozitul pe termen scurt (short-term store); – DTL: depozitul pe termen lung (long-term store). Relaţiile dintre componente pot fi reprezentate după cum urmează (Figura 16).

Figura 16. Fluxul informaţiilor în sistmeul cognitiv, după modelul lui Atkinson şi Shiffrin (1968).

47

Registrul senzorial intervine o dată cu apariţia unui stimul (S în figură). Acesta este înregistrat în funcţie de dimensiunea sa specifică (vizuală, auditivă, tactilă...). Urma senzorială corespunzătoare se şterge foarte rapid (PI în figură), în mod spontan, într-un timp mai scurt decât o secundă sau de ordinul secundei. Caracteristicile registrului senzorial pot fi ilustrate făcând referinţă la lucrările lui Sperling. În principala experienţă a lui Sperling (1960), se prezintă un ansamblu de 12 litere, regrupate în 3 linii (rânduri) a câte 4 litere, pentru un timp foarte scurt (50 milisecunde). Subiectul trebuie să reproducă apoi cel mai mare număr posibil de litere. Experienţa arată că în medie nu se pot reproduce decât aproximativ 4 litere. Paradigma dezvoltată de Sperling introduce o nouă constrângere. După ce au dispărut cele 12 litere de pe ecran, subiectul aude un sunet care îi indică ce linie trebuie să reproducă: sunet ascuţit = linia de sus/sunet mediu = linia din mijloc/sunet grav = linia de jos. Se dovedeşte astfel că majoritatea subiecţilor reproduc corect cele 4 litere cerute, oricare ar fi linia ce trebuie reprodusă. Rezultatul implică faptul că ei au putut să perceapă efectiv cele 12 litere şi că au putut să reţină toate sau aproape toate literele prezentate cel puţin pe durata intervalului scurt de timp dintre prezentarea literelor şi prezentarea sunetului. Statistic, rata evocării exacte în raport cu cele 4 litere cerute poate fi considerată drept un indicator al ratei de memorare exacte la momentul prezentării sunetului, în raport cu cele 12 litere prezentate. Dacă variem durata intervalului dintre sfârşitul prezentării literelor şi prezentarea sunetului, putem avea o indicaţie asupra evoluţiei temporale a urmelor în registrul sonor. În medie, atunci când indicatorul sonor este imediat, subiecţii îşi amintesc corect 75% dintre litere. Insă, dacă variem lungimea intervalului dintre dispariţia literelor şi prezentarea sunetului, putem arăta că proporţia de litere astfel reproduse scade rapid (în mai puţin de o secundă). Se poate presupune aşadar că, atunci când reproduce cele 12 litere (fără prezentarea unui sunet), subiectul le are sigur în memorie imediat după prezentarea lor, dar că ele sunt uitate rapid (în câteva zecimi de secundă) imediat ce subiectul începe să emită răspunsurile. Este vorba deci despre un „registru de memorie" foarte fidel, însă pe o durată foarte scurtă, mai mică de o secundă.

Depozitul pe termen scurt. Atkinson şi Shiffrin afirmă că avem de-a face aici cu „memoria de lucru” a subiectului. Doar o parte din informaţia disponibilă în registrul senzorial este selecţionată pentru a fi transferată (t1) în depozitul pe termen scurt: sunt transferate numai informaţiile cărora subiectul le acordă atenţie. Transferul informaţiilor din RS în DTS este deci sinonim aici cu „a acorda atenţie" acestor informaţii. Atkinson şi Shiffrin notează, fără a aprofunda chestiunea, că o astfel de selecţie implică punerea în relaţie a caracteristicilor informaţiilor din registrul senzorial şi a unor caracteristici permanente, deci stocate în depozitul pe termen lung, ale aceloraşi informaţii: regăsim aici ideea unui soi de „cuplare” între stimulări şi informaţii stocate în memoria permanentă, deşi termenul nu este utilizat. Această idee, care va fi dezvoltată sub alte unghiuri în modelele de activare nu a fost întotdeauna bine reţinută în prezentările modelului lui Atkinson şi

48

Shiffrin, fapt care a condus la interpretări adesea simpliste ale „autonomiei" memoriei pe termen scurt în raport cu memoria pe termen lung. Vom reveni la această chestiune în examenul critic al modelelor ce-şi au originea în teoria informaţiei. Informaţia este stocată în depozitul pe termen scurt în funcţie de una sau mai multe dimensiuni, nu neapărat cele ale stimulării, şi deci nici cele ale modalităţii senzoriale implicate în RS. Datele empirice de la acea vreme i-au determinat pe Atkinson şi Shiffrin, precum şi pe mulţi alţi autori să considere că modalitatea auditivă ar fi modalitatea privilegiată de stocare a informaţiei în DTS. Astfel, ei evocă cel mai adesea un auditory short-term store, pe care-l califică mai precis drept auditory-verbal-linguistic, subliniind legătura strânsă dintre acest depozit de memorie şi codurile limbajului natural. Luarea în calcul a independenţei dintre modalitatea stocării informaţiilor în DTS şi modalităţile de stimulare conduce la invocarea ideii unei „codificări” sau „recodificări” a informaţiilor: este vorba de o alterare selectivă a informaţiilor în DTS, sub efectul unei căutări în DTL. O astfel de căutare poate avea efecte de regrupare, de organizare, de chunking. Interrelaţia puternică dintre DTS şi DTL ridică prin urmare probleme teoretice importante, asupra cărora vom reveni ulterior. Problema este cu atât mai sensibilă cu cât activitatea de recodificare a informaţiilor este susceptibilă de a juca un rol în transferul către depozitul pe termen lung (t2). Cantitatea de informaţii pe care o putem stoca în depozitul pe termen scurt este limitată. Dacă numărul de stimuli selecţionaţi de subiect plecând de la registrul senzorial depăşeşte limita respectivă, sistemul este saturat şi orice informaţie nouă care intră în depozitul pe termen scurt „alungă” o informaţie stocată anterior (P2). în plus, şederea informaţiilor în depozitul pe termen scurt este tranzitorie (de ordinul a 30 de secunde potrivit autorilor): pentru a le menţine este nevoie de o activitate a subiectului, repetiţia mentală, figurată printr-o buclă internă la nivelul DTS-ului (rm). Această activitate se realizează sub controlul subiectului. În plus, cum procesul de repetiţie mentală prelungeşte durata prezenţei informaţiilor în DTS, se presupune că el permite consolidarea urmei construite în DTL. Aşadar, urmele din DTL se construiesc în DTS, fie direct ca urmare a duratei de şedere în DTS, fie prin creşterea timpului afectat codificării. Din acest punct de vedere, DTS trebuie să fie considerat o „memorie-tampon” (buffer). Informaţiile stocate în depozitul pe termen scurt sunt disponibile imediat, fără să fie necesar vreun proces de căutare. Ele sunt direct utilizabile deci, mai ales pentru elaborarea unui răspuns (R).

Depozitul pe termen lung permite stocarea permanentă a informaţiilor, în funcţie de toate dimensiunile lor senzoriale şi ţinând cont de proprietăţile lor semantice. Caracteristica de bază a acestui depozit este aceea de a fi organizat: organizarea, proprietate structurală a memoriei pe termen lung, este elaborată pe parcursul învăţărilor efectuate de către subiect. Ea joacă un rol important în recuperarea informaţiilor stocate. în fapt, accesul la

49

informaţiile din DTL nu se poate face direct, spre deosebire de situaţia celor stocate în DTS : recuperarea lor nu este posibilă decât prin interacţiunea dintre anumiţi indici din mediul cognitiv al subiectului şi un plan de recuperare fixat în memorie, apărut ca urmare a prelucrării efectuate pe parcursul învăţării. Acest proces de recuperare indirectă prezintă dezavantajul de a complica utilizarea informaţiilor. în schimb, el permite stocarea unui număr de informaţii aproape nelimitat. Informaţiile din depozitul pe termen lung nu devin indisponibile (P3) decât dacă: – indicele extern nu poate fi cuplat cu urma din memorie, – se produc interferenţe între organizări incompatibile. Modelul invocă un proces de „transfer” (t2) al informaţiilor din DTS către DTL (multe dintre cercetările empirice din acea perioadă, precum cele ale lui Waugh şi Norman, s-au aplecat asupra condiţiilor respectivului transfer, însă nu acesta este subiectul cărţii de faţă). Atkinson şi Shiffrin precizează totuşi că termenul de „transfer" nu semnifică aici că informaţiile sunt scoase din depozitul pe termen scurt: trebuie să ne imaginăm mai curând o copiere a informaţiilor din DTS în DTL, fără ca ele să fie şterse din DTS. Se mai pot opera transferuri de informaţii şi în sensul DTL → DTS (t3). Acest lucru permite utilizarea informaţiilor conţinute în depozitul pe termen lung pentru a prelucra informaţii noi care parvin sistemului şi pentru elaborarea de răspunsuri explicite sau implicite (R): conţinutul DTL nu poate fi utilizat decât prin intermediul DTS. În ceea ce priveşte relaţiile dintre DTS şi DTL, mai trebuie să subliniem că Atkinson şi Shiffrin insistă întru câtva şi asupra unei posibile confuzii între sistemele teoretice invocate în modelul lor (DTS şi DTL) şi situaţiile de memorie pe termen scurt/memorie pe termen lung, care pot fi operaţionalizate mai ales în termeni de interval de retenţie. Din punctul de vedere al autorilor, procesele specifice ale DTS sau DTL por fi, atât unele, cât şi celelalte, active în sarcinile care ţin deopotrivă de memoria pe termen scurt şi de memoria pe termen lung. Rezultatele lui Keppel şi Underwood, de exemplu, pot fi interpretate considerând că într-o sarcină de memorie pe termen scurt există fenomene de interferenţă, proces care ţine de depozitul pe termen lung. Precizarea este, evident, foarte importantă dacă dorim să arătăm caracterul discutabil - însă relativizat în mod obiectiv de către autorii înşişi - al metaforei „depozitelor" de memorie.

Pentru autorii care se situează în curentul teoretic al „modelelor seriale”, depozitul pe termen scurt este presupus a juca un rol central în performanţele a numeroase sarcini. Este o ipoteză cât se poate de explicită în ceea ce priveşte rolul acestui depozit în învăţări, adică „transferul” informaţiilor către memoria pe termen lung : am evocat deja acest aspect al modelelor lui Waugh şi Norman sau Atkinson şi Shiffrin. Într-un alt text al lui Atkinson şi Shiffrin (1971), depozitului pe termen scurt i se atribuie mai precis un rol în controlul (adică administrarea şi coordonarea) ansamblului rutinelor implicate în achiziţia şi recuperarea informaţiilor memorate. La

50

aceşti autori, conceptul de memorie pe termen scurt este aşadar foarte apropiat de cel al unei „memorii de lucru” - sistem de memorie tranzitorie care joacă un rol în funcţionarea generală a sistemului cognitiv ; de altfel, expresia working memory apare în textul din 1968.

3. Modelul memoriei de lucru al lui Baddeley şi Hitch Expresia „memorie de lucru” se referă la un sistem de memorie ipotetic sau la procese de memorare ipotetice, specializate în memorarea de informaţii atunci când acestea au un rol într-o sarcină mai mult sau mai puţin complexă a cărei finalitate principală nu este memorarea lor, ci rezolvarea de probleme, limbajul, planificarea unor acţiuni etc. Ea denotă procese specifice, deoarece asumă existenţa unei activităţi cognitive ce are drept scop menţinerea informaţiilor pe durata necesară îndeplinirii unei sarcini determinate. Această activitate cognitivă poate viza în mod specific menţinerea informaţiilor; ea poate urmări de asemenea prelucrarea informaţiilor utile, în funcţie de exigenţele sarcinii în curs de realizare. În literatura de specialitate este admisă şi ipoteza generală potrivit căreia memoria de lucru are atât funcţia de a menţine, cât şi de a prelucra informaţiile relative la buna derulare a unei activităţi cognitive mai mult sau mai puţin complexe. Textul fondator al memoriei de lucru este considerat cel al lui Baddeley şi Hitch (1974). Acesta constituie baza unui model şi a unui ansamblu impresionant de lucrări. Modelul lui Baddeley (care a făcut obiectul unei prezentări sintetice în special într-o lucrare din 1986, precum şi în numeroase articole) a servit drept referinţă teoretică multor autori de cercetări empirice, insă a fost şi rămâne aspru criticat în textele a numeroşi alţi autori, adesea tocmai dintre cei care l-au folosit ca referinţă teoretică. Este deci un model euristic prin marea sa simplitate, însă contestabil sub multe aspecte. Baddeley defineşte memoria de lucru (1986) ca un sistem de menţinere temporară şi de manipulare a informaţiei, necesar pentru realizarea unor activităţi cognitive complexe, cum ar fi înţelegerea, învăţarea, raţionamentul. Fără a intra în detaliile evoluţiei modelului de-a lungul diferitelor scrieri ale lui Baddeley, putem considera ca reprezentativă concepţia prezentată în 1986. Memoria de lucru este prezentată aici ca un sistem ierarhizat în mai multe sisteme articulate (Figura 17): – un administrator central, însărcinat cu selecţionarea, coordonarea şi controlul operaţiunilor de prelucrare; – sisteme sclave însărcinate cu stocarea informaţiilor în manieră specifică, funcţie de natura materialului care a determinat constituirea lor; se iau în calcul în special două sisteme sclave :

- bucla fonologică, ce asigură stocarea informaţiilor verbale; - „carneţelul” spaţio-vizual, care asigură stocarea informaţiilor spaţiale

şi vizuale.

51

Vom nota că, în raport cu textul din 1974, administratorul central nu mai este presupus a exercita – cel puţin nu direct – funcţii de stocare, precum şi că Baddeley a introdus în plus faţă de bucla fonologică un al doilea sistem sclav specializat în stocarea de informaţii provenind din modalitatea vizuală.

Figura 17. Modelul memoriei de lucru (după Baddeley, 1986).

În textele succesive care au dezvoltat anumite aspecte ale modelului, administratorul central a devenit în esenţă „componenta atenţională” a memoriei de lucru, în special prin raportare la modelul lui Norman şi Shallice (1980). Această componentă atenţională este însărcinată cu regularizarea prelucrărilor şi gestionarea resurselor care le sunt afectate. Ea dirijează în plus sistemele de stocare temporară (sisteme sclave) legate de natura materialului: aceste diferite sisteme sunt aşadar articulate între ele printr-un „spaţiu de prelucrare” care le asigură coerenţa. Dacă ne referim la ceea ce conferă specificitate memoriei de lucru, elementul care poate constitui fundamentul ei esenţial este, fără nici o îndoială, administratorul central. Putem considera, într-adevăr, că realizarea de sarcini complexe ţine mai ales de punerea în aplicare coordonată a unor operaţiuni de naturi diferite, al căror ansamblu este susceptibil de a depăşi capacităţile limitate ale sistemului cognitiv. Putem considera, de asemenea, că prelucrările implicate în aceste activităţi complexe depind extrem de mult de datele stocate în memoria pe termen lung, relative la informaţii permanente şi la potenţialele operaţii asupra acestor informaţii. Problema spinoasă a relaţiilor dintre memoria de lucru şi memoria pe termen lung, care era unul dintre punctele sensibile ale modelelor clasice ale memoriei, ar trebui deci să poată fi analizată în mod util plecând de la astfel de conceptualizare. Totuşi, după cum s-a subliniat de nenumărate ori, sistemele sclave au fost cele care au făcut obiectul celor mai multe lucrări empirice : însuşi Baddeley a declarat adesea că administratorul central este un obiect de studiu prea dificil. Ajungem la situaţia paradoxală în care lucrările având ca punct de plecare teoria lui Baddeley – extrem de numeroase – privesc în mare parte o problematică ce ar putea ţine de o „memorie pe termen scurt” (stocare tranzitorie de informaţii). Administratorul central, puţin studiat la începuturi, a făcut obiectul unor cercetări recente foarte numeroase, în special în cadrul neuropsihologiei cognitive, mai ales în legătură cu problema „funcţiilor executive”, a căror

52

dezvoltare se face de altfel fără ca referinţa centrală să rămână neapărat cadrul teoretic al lui Baddeley. Distincţia dintre procesarea controlată (executivă) şi procesarea automată constituie unul dintre conceptele centrale ale psihologiei cognitive moderne. Procesarea controlată este considerată ca fiind realizată cu efort şi bazându-se pe un sistem cu capacitate limitată, în timp ce procesarea automată este asumată ca producându-se independent de acest sistem (Posner and Snyder 1975, Shiffrin and Schneider 1977). Acest fapt este în acord cu experienţa comună, precum abilitatea de a purta o discuţie în timp ce conducem maşina (un proces automat) dar nu şi în timp ce facem calcule aritmetice complexe în minte (un proces care se bazează pe control). Multe teorii contemporane afirmă că de fapt există un continuum între procesarea controlată şi cea automată (Cohen et al., 1990). Totuşi, practic toţi teoreticienii recunosc nevoia existenţei unui mecanism, sau set de mecanisme, responsabile pentru coordonarea procesării într-o manieră flexibilă – mai ales în sarcini noi sau solicitante. Această idee ocupă un rol central în teoria clasică a lui Baddeley privind memoria de lucru (Baddeley, 1986), care postulează două componente critice: o componentă de stocare responsabilă pentru menţinerea activă a informaţiei într-un stocaj pe termen scurt, şi o componentă de control executiv responsabilă pentru manipularea şi utilizarea coordonată a acestei informaţii. De exemplu, într-o problemă de înmulţire cu numere mari, componenta de stocaj menţine produsele intermediare în timp ce executivul desfăşoară operaţiile aritmetice. Numeroase cercetări sugerează ca nu există un administrator central unitar, ci un ansamblu de funcţii de control (numite în mod obişnuit „executive”) care ar putea opera cu destulă independenţă. Se pare că tendinţa actuală constă din ce în ce mai mult în a aborda aceste funcţii sub unghiul unei dinamici de ansamblu în alocarea resurselor cognitive. Apariţia deficitelor în una sau alta din funcţiile executive poate fi rezultatul unor modificări sau dificultăţi în controlul dinamicii de ansamblu, fie prin eşecul sau dificultăţile întâmpinate de un anumit proces (fapt care modifică dinamica), fie prin eşecul controlului global. Critica majoră care a fost adusă modelului lui Baddeley este caracterul conjunctural al sistemelor invocate, numărul acestora putând fi sporit în funcţie de circumstanţe pentru a explicita unele rezultate pe care modelul iniţial nu le poate justifica. De reţinut:

Modelele derivate din teoria informaţiei concep memoria ca fiind compusă din mai multe depozite.

Aceste modele au asumat că memoria pe termen scurt (MTS) şi

memoria pe termen lung (MTL) sunt structuri calitativ diferite, informaţia mai întâi intrând în MTS şi apoi fiind transferată în MTL.

53

Cele mai formalizate modele cu privire la memorie sunt, în special,

cele ale lui Waugh şi Norman (1965), Atkinson şi Shiffrin (1968) şi Baddeley şi Hitch (1974).

Expresia „memorie de lucru” se referă la un sistem de memorie

ipotetic sau la procese de memorare ipotetice, specializate în memorarea de informaţii atunci când acestea au un rol într-o sarcină mai mult sau mai puţin complexă a cărei finalitate principală nu este memorarea lor, ci rezolvarea de probleme, limbajul, planificarea unor acţiuni etc.

54

VII. JUDECATA ŞI LUAREA DECIZIEI

1. Introducere Domeniul de cercetare în general desemnat prin sintagma judecată şi luarea deciziei a început să se contureze ca o disciplină aparte în anii 1960, odată cu amplificarea interesului mai general privind psihologia cognitivă. În ziua de azi, acest domeniu este unul vast şi interdisciplinar, implicând ştiinţele economice, politice, sociologia, psihologia, statistica şi filosofia. Generic vorbind, luarea deciziei constituie procesul de a alege o opţiune preferată sau un curs de acţiune preferat dintr-un set de mai multe alternative disponibile. Dintr-o perspectivă cognitivă, termenul de luare a deciziei denotă o activitate de procesare de informaţii din partea unui singur decident, sau a mai multor decidenţi, care începe cu recunoaşterea unei situaţii de alegere şi sfârşeşte cu implementarea alegerii şi monitorizarea efectelor sale.

2. Abordarea normativă şi abordarea descriptivă Principalele abordări în domeniul judecăţii şi luării deciziei sunt abordarea normativă şi abordarea descriptivă. Abordarea normativă presupune existenţa unui decident raţional, care are o serie de preferinţe bine definite şi care se supune anumitor axiome privind comportamentul raţional. Această concepţie este cunoscută sub numele de teoria alegerii raţionale. Ea se bazează, în primul rând, pe o serie de consideraţii apriorice privind criteriile de optimalitate şi comportamentul raţional, şi mai puţin pe observaţii empirice privind modul cum se comportă decidenţii în realitate. Abordarea descriptivă a luării deciziei se bazează pe observaţii empirice şi pe studii experimentale ale comportamentului real vizând alegerea unui curs posibil de acţiune. Ea vizează, în primul rând, factorii psihologici care orientează comportamentul în situaţii de decizie. Experienţele noastre cotidiene lasă puţină îndoială cu privire la faptul că alegerile pe care le fac oamenii sunt influenţate de diferite aspecte ale situaţiei de decizie, conducând la rezultate empirice care sunt uneori contraintuitive şi adesea incompatibile cu analizele normative. Studiile experimentale au indicat faptul că alegerile oamenilor sunt adesea în contradicţie cu asumpţiile normative ale teoriei raţionale. Apar astfel o serie de devieri [engl. bias]. Devierea se află la originea artefactului şi a erorilor sistematice. Ea poate fi întâlnită chiar în mintea observatorului, mai mult decât în instrumentele de observaţie, de măsurare sau de tratare a datelor utilizate de el; în acest caz, termenul este sinonim cu o ecuaţie

55

personală. Orice tendinţă sistematică apare în răspunsurile unui subiect orientându-le într-un anumit sens. Astfel, în atitudinile sociale, devierea apare în prejudecăţi. O deviere cognitivă este acea tendinţă pe care o manifestă subiectul în tratarea informaţiei în aşa fel încât performanţa lui se îndepărtează de aşteptările legate de o analiză obiectivă, raţională, logică a datelor. Astfel, în situaţia în care subiectul face un pariu, foloseşte aprecierile sale subiective privind şansele şi reacţionează într-o manieră ce nu corespunde probabilităţilor obiective. Aproape toate cercetările psihologului Amos Tversky au atins vechea întrebare a contribuţiei relative a „inimii” şi a „minţii” la iraţionalitatea umană. Cercetătorii cognitivişti tind să abordeze acest aspect punând accent asupra minţii şi încercând să determine cât de mult failibilitatea gândirii umane poate fi explicată în termeni pur cognitivi. Deşi Tversky nu a negat faptul că dorinţele şi pasiunile oamenilor adesea îi „trag pe sfoară”, mare parte a muncii sale demonstrează că multe dintre cele mai vizibile, interesante şi predictibile greşeli sunt într-adevăr pe de-a întregul cognitive. Cercetările sale clarifică că multe dintre judecăţile noastre eronate şi multe dintre deciziile problematice sunt produsul „iluziilor şi nu al ideilor delirante”, după cum afirma el. Aşadar, pe de o parte, cercetătorii au demonstrat că procesele de gândire care guvernează judecăţile şi alegerile oamenilor nu sunt atât de riguroase pe cât ar dori oamenii să creadă, sau pe cât anumite teorii formale i-au făcut să creadă. Pe de altă parte, este uşor de observat faptul că emoţiile noastre pot influenţa deciziile pe care le luăm, în aceeaşi măsură în care rezultatul deciziilor noastre poate influenţa emoţiile pe care le experientăm. După cum documentează un corp consistent de cunoştinţe, dispoziţiile afective şi emoţiile pot influenţa profund procesele cognitive. Totuşi, jocul complex al emoţiei, cogniţiei şi deciziei s-a bucurat de relativ puţină atenţie sistematică în cercetarea empirică.

3. Raţionalitate absolută şi raţionalitate limitată

Cercetările în domeniul luării deciziei au evidenţiat principii psihologice care explică rezultate empirice contraintuitive şi incompatibile cu analizele normative. Oamenii nu au totdeauna preferinţe bine ordonate: în schimb, ei abordează deciziile ca pe probleme ce trebuie rezolvate şi construiesc preferinţe care sunt puternic influenţate de natura şi contextul deciziei. Idealul deciziei raţionale (formalizat în teoria alegerii raţionale, teoria utilităţii şi teoria probabilităţilor) solicită alegeri în direcţia maximizării cuantificabile a utilităţii aşteptate, care reflectă o ordine de preferinţă şi o măsurare a probabilităţilor totală şi consecventă peste toate contingenţele posibile. Această solicitare apare ca fiind prea tare pentru a permite descrierea acurată a comportamentului agenţilor reali studiaţi în economie, psihologie şi inteligenţa artificială. În schimb, raţionalitatea limitată este raţionalitatea aşa cum o manifestă decidenţii reali, cu abilităţi limitate. Căutarea de teorii realiste ale comportamentului raţional a început cu relaxarea cerinţelor de optimalitate. Herbert Simon (1955) a formulat teoria

56

satisfacerii, în care decidenţii caută să găsească alternative care sunt satisfăcătoare, în sensul că se situează deasupra unui anumit prag sau nivel de aspiraţie al utilităţii, mai degrabă decât să realizeze optimizări nelimitate. Acest fapt a stimulat cercetări în domeniul rezolvării de probleme, înlocuind maximizarea utilităţii aşteptate cu acţiunea în direcţia satisfacerii seturilor de finalităţi, fiecare dintre acestea putând fi atinsă sau nu. Simon (1976) a accentuat, de asemenea, distincţia dintre raţionalitatea substantivală şi raţionalitatea procedurală, care privesc, respectiv, raţionalitatea rezultatului şi cea a procesului prin care a fost obţinut rezultatul. El a stabilit că raţionalitatea procedurală este un obiectiv mai fezabil decât raţionalitatea substantivală. Relaxarea cerinţelor informaţionale constituie o formă importantă de raţionalitate procedurală. Rezolvarea de probleme orientată pe finalitate realizează acest fapt prin fundamentarea acţiunilor pe preferinţe şi probabilităţi înalt incomplete (anumite cantităţi şi probabilităţi nu pot fi nici observate, nici calculate cu precizie, şi totuşi oamenii rezolvă astfel de sarcini). Întrucât incompletitudinea informaţiei poate împiedica acţiunea eficientă, devin necesare mijloace pentru umplerea golurilor critice într-o manieră rezonabilă. Sunt incluse aici diferite euristici de judecată, bazate pe reprezentativitate sau alţi factori (Kahneman, Slovic şi Tversky, 1982).

4. Euristici şi devieri cognitive Paradigma dominantă de cercetare privind judecata în situaţie de incertitudine pe parcursul anilor 1970 şi 1980 a constituit-o paradigma euristici şi devieri (Tversky şi Kahneman, 1981). Corpul dominant de studii a fost produs de psihologii Amos Tversky şi Daniel Kahneman. Studiile s-au bazat pe observaţii ale sarcinilor în care comportamentul uman devia sistematic de la regulile normative. Paradigma nu s-a concretizat într-un simplu catalog de erori. Tversky şi Kahneman (1981) au afirmat că erorile observate erau manifestări ale unor reguli cognitive empirice, sau euristici care, deşi în general eficiente şi puţin costisitoare din punct de vedere al efortului cognitiv, pot fi înşelătoare în anumite circumstanţe mai puţin obişnuite. Fiecare euristică constă dintr-o apreciere naturală, precum similaritatea, uşurinţa reactualizării din memorie sau gândirea cauzală, care este cooptată pentru a aborda probleme de judecată dificile în care oamenilor le lipsesc mecanismele cognitive pentru a le rezolva prompt şi cu precizie. Primul dintre studii (Tversky şi Kahneman, 1971) a propus că oamenii se aşteaptă ca observaţiile viitoare ale unor procese nesigure să fie mult asemănătoare cu cele trecute, chiar atunci când ei au disponibile puţine observaţii din trecut pe care să se bazeze. Euristica de a ne aştepta ca observaţiile trecute să le prezică pe cele viitoare este utilă dar conduce la probleme predictibile, dacă nu cumva se întâmplă să dispunem de un eşantion suficient de mare. Kahneman şi Tversky (1972) au subsumat ulterior această tendinţă euristicii mai generale a reprezentativităţii. Cei care se servesc de această regulă apreciază probabilitatea unui eveniment în funcţie de cât de bine acest

57

eveniment captează proprietăţile proeminente ale procesului care îl produce. Deşi uneori utilă, această euristică va produce devieri ori de câte ori trăsăturile care determină probabilitatea sunt insuficient de proeminente (sau cânt trăsăturile irelevante captează atenţia persoanei). Devieri pot apărea, de asemenea, atunci când trăsături relevante normativ sunt recunoscute, dar sunt înţelese greşit. Astfel, oamenii ştiu că procesele aleatorii ar trebui să prezinte variabilitate, dar se aşteaptă la o prea mare variabilitate (eroarea jucătorului). Într-un sens, reprezentativitatea este o metaeuristică, o regulă foarte generală din care sunt derivate reguli mai specifice pentru situaţii particulare. Două alte (meta)euristici sunt disponibilitatea şi ancorarea şi ajustarea. A ne baza pe disponibilitate înseamnă a judeca un eveniment ca fiind probabil/plauzibil în măsura în care ne putem aminti exemple sau ne putem imagina că are loc. Poate conduce la devieri atunci când instanţele unui eveniment sunt disproporţionat (in)disponibile în memorie. A ne baza pe ancorare şi ajustare înseamnă estimarea unei cantităţi prin a ne gândi de ce ar putea fi mai mare sau mai mică decât o valoare iniţială. În general, oamenii ajustează prea puţin, rămânând exagerat de ancoraţi în acea valoare iniţială, oricând de arbitrar a fost ea selectată. Evident, există multe modalităţi în care pot fi produse exemple, pot fi selectate ancore şi pot fi realizate ajustări. Cu cât sunt înţelese mai bine aceste procese, cu atât sunt mai acurate predicţiile care pot fi realizate pentru judecăţile bazate pe euristici. Teza principală a lucrărilor lui Tversky şi Kahneman privind judecata este că oamenii au o capacitate cognitivă limitată şi, prin urmare, trebuie să simplifice unele dintre problemele complexe cu care se confruntă. Această teză contrazice cel puţin un model larg susţinut al comportamentului uman, anume actorul raţional din teoria economică (homo economicus). Economiştii tind să considere un decident ca fiind raţional dacă acesta utilizează toate informaţiile disponibile, dacă preferinţele şi credinţele sale sunt stabile şi consecvente şi dacă este aplicată o strategie de maximizare a utilităţii, bazată pe calcularea efectului probabil al oricărei acţiuni asupra averii lor totale şi aleg în consecinţă. Tversky şi Kahneman au susţinut că alegerile oamenilor – economice sau de altă natură – sunt adesea mult mai simple. Oamenii, în general, nu apreciază efectul probabil al unui curs de acţiune (perspectivă) asupra cotei finale a bunurilor (averii) lor. În schimb, ei acordă atenţie faptului dacă un curs dat de acţiune poate conduce la un câştig sau la o pierdere faţă de status quo (sau alt punct de referinţă proeminent) şi ei sunt foarte sensibili la modul în care alegerile sunt prezentate sau încadrate. Tversky şi Kahneman au oferit o explicaţie atât pentru acestea cât şi pentru alte devieri de la modelul normativ standard al utilităţii aşteptate într-o teorie descriptivă asupra deciziei cunoscută ca teoria perspectivei [engl. prospect theory; Kahneman şi Tversky, 1979], inspirată de modelul lui Edwards (1954, 1961). Pentru a înţelege mai bine aspectele definitorii ale prospect theory, facem o scurtă digresiune. Teoria economică clasică susţine că decidentul perfect raţional este cel care merge pe maximizarea câştigurilor sale. Acest fapt a fost prima dată formalizat în corespondenţa dintre Pierre de Fermat şi Blaise

58

Pascal. Valoarea aşteptată (VA), sau speranţa matematică a rezultatelor băneşti, este suma beneficiilor băneşti posibile (x), ponderate de probabilitatea lor de ocurenţă (p) [VA = pixi]. Ulterior, în anul 1738, Daniel Bernoulli a dedus că oamenii nu apreciază o şansă de câştig în termeni ai valorii obiective a rezultatului, ci în termeni ai valorii subiective sau utilităţii. Astfel, modelul de apreciere s-a schimbat de la VA cu valori pur obiective ale probabilităţii (p) şi valorii consecinţelor (x) la utilitatea aşteptată (UA), cu o valoare a subiectivă a consecinţelor sau utilitate [u(x) în UA = piu(xi)]. Utilitatea rezultatelor nu este pur şi simplu o funcţie liniară a valorii (cantităţii) lor ci, în general, poate fi identificată o funcţie logaritmică. În economie, aceasta a fost numită funcţia utilităţii marginale descrescătoare, explicând fenomenul aversiunii faţă de risc.

Figura 18. Relaţia dintre valoare şi cantitate. Primul grafic ilustrează valoarea „obiectivă”. Al doilea, valoarea subiectivă sau utilitatea. Bernoulli şi mai apoi Bentham notau că valoarea (subiectivă) a celor mai multe bunuri creşte odată cu cantitatea (obiectivă), dar cu o rată din ce în ce mai mică, pe măsură ce se acumulează tot mai mult din bunul respectiv Elementele esenţiale ale prospect theory sunt funcţia valoare [(x)] şi funcţia de cântărire a deciziei [(p)].Valoarea unei perspective este definită ca (xi)(pi). Cu privire la factorul valoare, prospect theory asumă că oamenii codează mental consecinţele potenţiale ale opţiunilor în relaţie cu un punct de referinţă, adică status quo sau nivel de aspiraţie. Consecinţele deasupra punctului de referinţă sunt codate drept câştiguri, iar consecinţele sub nivelul de referinţă sunt codate ca pierderi. Câştigurile şi pierderile sunt evaluate conform unei funcţii valoare care are două proprietăţi (Figura 19): (1) funcţia este concavă pentru câştiguri şi convexă pentru pierderi; altfel spus, câştigurile adiţionale generează mai puţină plăcere şi pierderile adiţionale generează mai puţină suferinţă; (2) funcţia este mai abruptă pentru pierderi decât pentru câştiguri; altfel spus, o pierdere de x unităţi doare mai mult decât face plăcere un câştig de x unităţi.

59

VALOARE

PIERDERI CÂŞTIGURI

Figura 19. Reunirea funcţiilor valorice pentru câştiguri şi pierderi. Cu privire la factorul probabilitate, prospect theory asumă că probabilităţile subiective ale consecinţelor sunt transformate în greutăţi care reprezintă semnificaţia ocurenţei rezultatului respectiv. Practic, funcţia de cântărire a deciziei adaugă câteva trăsături psihologice la probabilitatea subiectivă: probabilităţile scăzute sunt supracântărite iar cele înalte sunt subcântărite, funcţia nu este liniară iar greutăţile de decizie nu sunt aditive (Figura 20).

Figura 20. Relaţia între probabilitatea declarată şi greutatea deciziei. Prospect theory oferă explicaţii pentru o serie de fenomene empirice care sunt adesea considerate ca fiind iraţionale sau anomalii, mai ales în domeniul economic (de exemplu, efectul de încadrare). Cercetările recente în domeniu au indicat faptul că alegerile pe care le fac oamenii sunt influenţate de diferite aspecte ale situaţiei de decizie. Printre acestea sunt menţionate: conflictul sau dificultatea care caracterizează o decizie, regretul anticipat în cazurile în care o altă opţiune ar fi fost mai bună, rolul pe care îl joacă raţiunile în justificarea unei alegeri faţă de alta, ataşamentul care este resimţit faţă de opţiuni ce sunt deja în posesia persoanei, influenţa exercitată de costuri deja suferite, efectele separării temporale asupra deciziilor viitoare şi inabilitatea ocazională de a prezice viitorul sau de a-şi reaminti satisfacţii din trecut (Kahneman, 1994).

60

De reţinut:

Luarea deciziei constituie procesul de a alege o opţiune preferată sau un curs de acţiune preferat dintr-un set de mai multe alternative disponibile. Dintr-o perspectivă cognitivă, termenul de luare a deciziei denotă o activitate de procesare de informaţii din partea unui singur decident, sau a mai multor decidenţi, care începe cu recunoaşterea unei situaţii de alegere şi sfârşeşte cu implementarea alegerii şi monitorizarea efectelor sale.

Principalele abordări în domeniul judecăţii şi luării deciziei sunt

abordarea normativă şi abordarea descriptivă.

Oamenii nu au totdeauna preferinţe bine ordonate: în schimb, ei abordează deciziile ca pe probleme ce trebuie rezolvate şi construiesc preferinţe care sunt puternic influenţate de natura şi contextul deciziei.

61

VIII. REPREZENTAREA CUNOŞTINŢELOR ŞI REZOLVAREA PROBLEMELOR

1. Introducere Dezvoltările tehnice din timpul celui de-al doilea război mondial au condus de asemenea la dezvoltarea calculatoarelor digitale. Au apărut curând întrebări cu privire la comparabilitatea dintre calculator şi inteligenţa umană (Turing, 1950). Până în 1957, Alan Newell, J.C. Shaw şi Herbert Simon concepuseră un program de calculator care putea rezolva probleme logice dificile, un domeniu anterior considerat ca fiind apanajul unic al oamenilor. Newell şi Simon au elaborat apoi programe care prezentau abilităţi generale de rezolvare de probleme mult asemănătoare oamenilor şi au susţinut că aceste programe ofereau modele detaliate ale rezolvării de probleme la oameni. Acest fapt va ajuta de asemenea la stabilirea domeniului inteligenţei artificiale.

2. Limbaj şi reprezentarea cunoştinţelor O influenţă externă importantă care a condus la naşterea psihologiei cognitive moderne a fost dezvoltarea gramaticii generative în lingvistică de către Noam Chomsky. Două dintre publicaţiile lui Chomsky la sfârşitul anilor 1950 au avut un efect profund asupra psihologiei cognitive aflată în procesul naşterii sale. Prima a fost cartea sa din 1957, Syntactic Structures (Chomsky, 1957). Ea s-a concentrat asupra structurilor mentale necesare pentru a reprezenta tipul de cunoaştere lingvistică pe care trebuie să-l aibă orice vorbitor competent al unui limbaj. Chomsky a susţinut că asociaţiile în sine nu ar putea reprezenta pe deplin cunoştinţele noastre cu privire la sintaxă (modul în care cuvintele sunt organizate în sintagme şi propoziţii). Ce trebuia adăugat era o componentă capabilă să transforme o structură sintactică în alta. Aceste propuneri cu privire la gramatica transformaţională vor schimba peisajul intelectual al lingvisticii şi vor deschide calea unei noi psiholingvistici. A doua publicaţie a lui Chomsky (1959) a fost un review al lucrării Verbal Behavior, o carte despre învăţarea limbajului scrisă de către cel mai respectat behaviorist în viaţă atunci, B.F. Skinner (1957). Review-ul lui Chomsky este probabil unul din cele mai semnificative documente în istoria psihologiei cognitive. Acesta a vizat nu numai să devasteze propunerile lui Skinner cu privire la limbaj, ci să submineze behaviorismul ca o abordare ştiinţifică serioasă a psihologiei. Într-o anumită măsură, a reuşit în ambele. Odată cu începutul anilor 1960 s-a manifestat un interes crescut cu privire la determinarea realităţii psihologice a teoriilor lui Chomsky privind limbajul (aceste teorii au fost formulate cu gândul la ascultători şi vorbitori ideali). Unele dintre aceste experimente de inspiraţie lingvistică au prezentat propoziţii conform paradigmelor percepţiei şi memoriei şi au demonstrat că

62

propoziţiile considerate mai complexe din punct de vedere sintactic de către gramatica transformaţională erau mai dificil de perceput sau stocat (Miller, 1962). Experimente mai subtile au încercat să arate că unităţile sintactice, precum frazele, funcţionau ca unităţi în percepţie, MTS şi MTL (review clasic realizat de Fodor, 1974). În timp ce multe dintre aceste rezultate nu mai sunt privite ca fiind cruciale, acest efort de cercetare a creat un nou subdomeiu al psihologiei cognitive, o psiholingvistică care solicita sofisticare în teoria lingvistică modernă. Nu toate studiile psiholingvistice s-au concentrat asupra sintaxei. Unele tratau semantica, mai ales reprezentarea semnificaţiilor cuvintelor şi câteva dintre aceste studii utilizau nou dezvoltata cronometrie mentală. Un experiment care s-a dovedit remarcabil a fost comunicat ce Collins şi Quillian (1969). Participanţilor li s-au adresat întrebări simple cu privire la sensul unui cuvânt, precum „Este un piţigoi o pasăre” şi „Este un piţigoi un animal?”; cu cât era mai mare diferenţa categorială între cei doi termen în chestiune, cu atât era necesar mai mult timp pentru a răspunde. Aceste rezultate au fost considerate ca sprijinind un model al cunoaşterii semantice în care semnificaţiile erau organizate într-o reţea ierarhică, de ex., conceptul „piţigoi” este direct legat cu conceptul „pasăre”, care la rândul său este direct legat de conceptul „animal” iar informaţia poate curge de la „piţigoi” la „animal” numai trecând prin „pasăre” (Figura 21). Modele precum acesta au proliferat în următorul stadiu al psihologiei cognitive.

Figura 21. Parte a unei reţele semantice a lui Collins şi Quillian (1969). Cercurile desemnează concepte şi liniile (săgeţi) între cercuri desemnează relaţii între concepte. Există două tipuri de relaţii: subset-superset („Piţigoi este o pasăre”) şi proprietăţile (de ex., „Piţigoii pot zbura”). Reţeaua este strict ierarhică, din moment ce proprietăţile sunt stocate numai la nivelurile cele mai înalte la care se aplică. La începutul anilor 1970, domeniile memoriei şi limbajului au început să se intersecteze. În 1973, John Anderson şi Gordon Bower au publicat Human Associative Mmeory (Anderson şi Bower, 1973), care a prezentat un model al memoriei pentru materiale lingvistice. Modelul combina procesarea informaţiei cu dezvoltări recente în lingvistică şi inteligenţa artificială (IA), astfel conectând cele trei direcţii majore de cercetare care au condus la revoluţia cognitivă. Modelul a utilizat reţele similare cu cele considerate mai sus pentru a reprezenta cunoştinţele semantice şi a utilizat procese de

63

căutare în memorie pentru a interoga aceste reţele (Figura 22). Lucrarea lui Anderson şi Bower a fost rapid urmată de eforturi teoretice pe scară largă care au combinat procesarea informaţiei, lingvistica modernă şi modelele pe calculator. Aceste eforturi au inclus pe Kintsch (1974), care s-a concentrat mai mult asupra memorării paragrafelor decât a propoziţiilor, Norman, Rumelhart şi LNR Research Group (1975), Anderson (1976), Schank şi Abelson (1977), care au adoptat o perspectivă orientată mai mult spre ştiinţa calculatoarelor şi s-au concentrat asupra poveştilor şi altor unităţi lingvistice mari.

Figura 22. Parte a unei reţele propoziţionale a lui Anderson şi Bower (1973). Cercurile reprezintă concepte şi liniile între ele etichetează relaţii. Toate propoziţiile au o structură subiect-predicat, şi reţeaua nu este strict ierarhică. Pe măsură ce psihologii au devenit conştienţi de dezvoltările conexe în domeniul lingvistici şi inteligenţei artificiale, la fel şi cercetătorii din aceste două domenii au devenit conştienţi de lucrările pertinente din psihologie. Astfel a evoluat mişcarea interdisciplinară numită „ştiinţă cognitivă”. În plus faţă de psihologie, IA şi lingvistică, domeniile antropologiei culturale şi filozofiei minţii au fost de asemenea implicate. Mişcarea a condus la numeroase colaborări interdisciplinare (de ex., Rumelhart et al., 1986), ca şi la orientarea spre interdisciplinaritate a psihologilor individuali. În anii 1970 şi la începutul anilor 1980, ştiinţa cognitivă era mult preocupată de aspecte legate de reprezentările mentale. În timp ce modelele memorie-pentru-limbaj descrise mai devreme au luat în considerare reprezentările de tip lingvistic sau propoziţionale, alţi cercetători au susţinut că reprezentările pot fi de asemenea şi imagistice, precum o imagine vizuală. Shepart şi Cooper (1972) au oferit dovezi că oamenii pot roti mental reprezentările obiectelor şi Kosslyn (1980) a investigat numeroase fenomene care implicau şi mai mult imagistica vizuală. În spiritul interdisciplinarităţii ştiinţei cognitive, cercetătorii IA şi filozofii un intrat în dezbateri privind reprezentările propoziţionale versus imagistice (de ex., Block, 1981; Pylyshyn, 1981). În plus, faţă de întrebările cu privire la modalităţile reprezentărilor, au existat preocupări cu privire la structura reprezentărilor. În timp ce s-a presupus mult timp că reprezentările propoziţionale ale obiectelor erau precum definiţiile, cercetătorii au propus acum că reprezentările erau prototipuri ale obiectelor, potrivindu-se mai bine unor exemple decât altora (Tversky, 1977; Mervis şi Rosch, 1981; Simth şi

64

Medin, 1981). Din nou, preocupările au stârnit interesul în alte discipline decât psihologia (de ex., Lakoff, 1987). Mişcarea ştiinţei cognitive a afectat cele mai multe arii ale psihologiei cognitive, de la recunoaşterea obiectelor (Marr, 1982) la gândire (de ex., Johnson-Laird, 1983) la expertiza în rezolvarea problemelor (de ex., Chase şi Simon, 1973). Mişcarea continuă să fie influentă şi se concentrează tot mai mult asupra modelelor computaţionale ale cogniţiei. Ce s-a schimbat de la începuturile sale în anii 1970 este tipul de model computaţional favorizat. Începând cu anii 1980, un tip alternativ de model cognitiv a început să atragă interesul, anume modelul „conexionist” (sau „procesarea paralelă distribuită”). Aceste propuneri au forma reţelelor neuronale, constând din noduri (reprezentări) care sunt dens interconectate, conexiunile variind în tărie (Figura 23).

Figura 23. Parte a unei reţele conexioniste simplificate. Cercurile reprezintă concepte, sau părţi ale conceptelor, liniile cu capăt săgeată desemnează conexiuni excitatorii, şi liniile cu capete circulare desemnează conexiuni inhibitorii; tipic, pe linii se află numere care indică tăria conexiunilor. Reţeaua nu este strict ierarhică şi este mai interconectată decât reţelele precedente. Conform abordării procesării informaţiei, cunoaşterea se află în centrul cogniţiei: Învăţarea este construirea cunoaşterii; memoria este stocarea cunoaşterii; şi gândirea este manipularea logică a cunoaşterii. Prin urmare, teoreticienii procesării informaţiei au analizat tipurile de cunoştinţe (sau reprezentări mentale): factual, conceptual, procedural şi metacognitiv (Anderson et al., 2001). a) Cunoştinţele factuale constau din fapte – adică, descrieri simple ale unui obiect sau element (de ex., „merele sunt roşii”). b) Cunoştinţele conceptuale implică relaţii între elemente într-o structură coerentă care le permite să funcţioneze împreună, şi include ierarhii de clasificare, modele cauză-şi-efect, principii explicative şi generalizări organizate.

65

c) Cunoştinţele procedurale implică o procedură, metodă sau algoritm – adică, o specificare pas-cu-pas a cum să faci ceva (de ex., procedura pentru a realiza împărţirea numerelor mari). d) Cunoştinţele metacognitive implică strategii pentru cum să coordonezi procesarea cognitivă (de ex., să ştii cum să monitorizeze calitatea activităţii de a scrie un eseu). După cum vedem, cunoştinţele factuale şi conceptuale sunt cunoştinţe privind „ce” (adică, structuri de date), în timp ce cunoştinţele metacognitive sunt cunoştinţe privind „cum să” (adică, procese pentru manipularea structurilor de date). Cunoaşterea este o reprezentare mentală: Este mentală deoarece există numai în mintea omului; este o reprezentare deoarece este intenţionată să denote sau să semnifice ceva. Reprezentările pot fi clasificate pe baza sistemului de codare folosit pentru a le reprezenta în sistemul cognitiv: motorii (de ex., imagini ale mişcărilor corporale), pictografice (de ex., imagini mentale), verbale (de ex., cuvinte) sau simbolice (de ex., un sisteme de codare de nivel superior). Reprezentările pot fi clasifice pe baza modalităţii de input incluzând haptic/kinestezic/vestibular (de ex., senzaţii corporale), vizuale (de ex., senzaţii imagistice), sau auditive (de ex., senzaţii acustice).

3. Rezolvarea de probleme Rezolvarea unei probleme înseamnă transformarea unei situaţii date într-o situaţie dorită sau finalitate [engl. goal] (Hayes, 1989). Rezolvarea de probleme poate avea loc în interiorul minţii umane, în interiorul unui computer, într-o combinaţie a celor două, sau în interacţiune cu mediul. O strategie poate fi generată înainte de desfăşurarea oricărei acţiuni (planificare – engl. planning) sau chiar în timpul căutării obiectivului. Planificarea este procesul generării (posibil parţiale) a reprezentărilor comportamentului viitor înaintea utilizării unor atare planuri pentru a constrânge sau controla acel comportament. Rezultatul este de obicei un set de acţiuni (având constrângeri temporale sau de alt gen asupra lor) pentru execuţie de către un agent sau mai mulţi agenţi. Planificarea este considerată un aspect central al inteligenţei umane şi a fost studiată încă de la începuturile ştiinţei cognitive şi inteligenţei artificiale. Cercetările au condus la multe instrumente utile pentru aplicare în lumea reală şi au generat insight-uri semnificative în ce priveşte organizarea comportamentului şi natura gândirii cu privire la acţiuni. Pentru a rezolva o problemă trebuie generată o reprezentare, sau trebuie accesată o reprezentare preexistentă. O reprezentare include: (1) o descriere a situaţiei date,

66

(2) operatori sau acţiuni pentru schimbarea situaţiei şi (3) teste pentru a determina dacă finalitatea a fost atinsă. Aplicarea operatorilor creează noi situaţii, şi aplicările potenţiale ale tuturor operatorilor permişi definesc un arbore de situaţii ce pot fi atinse, anume spaţiul problemei. Rezolvarea de probleme corespunde atunci cu căutarea în spaţiul problemei a unei situaţii care satisface testele pentru o soluţie (VanLehn, 1989). Atât în cazul programelor de calculator cât şi al oamenilor (după cum indică dovezi recente), operatorii de obicei iau forma regulilor condiţie-acţiune (producţii). Atunci când sistemul observă că sunt satisfăcute condiţiile unei producţii, acesta declanşează acţiunea corespunzătoare de accesare a informaţiei în memorie, modificare a informaţiei, sau acţiune asupra mediului (Newell şi Simon, 1972). Newell şi Simon (1972) au dezvoltat o simulare pe calculator destinată să rezolve o varietate de probleme care se înscriau de la şah la logică la aritmetică. În programul de rezolvare a problemelor, informaţia constă din „structuri simbol” (p. 23) precum o listă, arbore sau reţea, şi procesarea constă din „executarea de secvenţe de procese informaţionale elementare” (p. 30). O problemă este reprezentată ca un spaţiu al problemei constând din starea iniţială, starea finală şi toate stările intermediare posibile cu legături între ele. Procesul căutării spaţiului este realizat printr-o strategie de rezolvare de probleme numită analiza mijloace-scopuri (engl. means-ends), în care rezolvitorul stabileşte un obiectiv şi îl atinge dacă este posibil sau determină un obstacol care trebuie depăşit. Astfel, rezolvarea de probleme implică procese aplicate unei reprezentări simbolice ale unei probleme: Dacă aplicarea este de succes, reprezentarea este modificată; dacă nu, un nou proces este selectat pe baza unei strategii de analiză mijloace-scopuri. Într-o problemă complexă, poate fi aplicată o serie lungă de procesări informaţionale şi pot fi create multe reprezentări succesive ale stării problemă. În cele mai multe probleme din viaţă, spaţiul problemei este foarte mare. Nici chiar cele mai rapide calculatoare nu pot căuta exhaustiv în astfel de spaţii. Totuşi, în astfel de situaţii, oamenii au adesea nevoie de numai câteva secunde pentru a examina fiecare nouă stare. Astfel, căutarea trebuie să fie înalt selectivă, folosind reguli euristice pentru a selecta numai câteva stări promiţătoare pentru a fi considerate. Euristicile care orientează căutarea derivă din proprietăţile sarcinii. Dacă un domeniu are o structură matematică tare (de exemplu, poate fi descris ca o problemă de programare lineară), pot exista strategii care găsesc totdeauna o soluţie optimă într-un timp acceptabil computaţional. În domenii mai puţin structurate (incluzând cele mai multe situaţii din viaţa reală) euristicile urmează căi plauzibile care adesea găsesc soluţii satisfăcătoare (nu neapărat optime) bazându-se pe computaţii modeste dar fără garanţia succesului.

67

Problemele sunt numite bine structurate dacă situaţiile, operatorii şi testele finalităţilor sunt clar definite şi slab structurate, în măsura în care acestea sunt vag definite. Pe măsură ce nivelul de structurare al problemei scade, sunt solicitate euristici failibile pentru a căuta şi evalua soluţiile potenţiale. În situaţiile foarte slab structurate, testele pentru succes sunt complexe şi slab definite, şi sunt adesea elaborate în timpul procesului de soluţionare (Akin, 1986). Cum optimizarea este imposibilă şi pot fi întâlnite mai multe soluţii satisfăcătoare, ordinea în care sunt sintetizate alternativele afectează puternic produsul final. O contribuţie fundamentală a teoriei procesării informaţiei este analiza sarcinii cognitive – tehnic pentru descrierea proceselor cognitive pe care o persoană trebuie să le desfăşoare pentru a îndeplini o sarcină cognitivă. De exemplu, să considerăm probleme de analogie câine : latră :: pisica : ____, care poate fi citită „câine este pentru lătrat ceea ce pisica este pentru ce?” şi în care termenul (a) este „câine”, termenul (b) este „latră”, termenul (c) este „pisică” şi termenul (d) este necunoscut. Care sunt procesele cognitive pe care un rezolvitor trebuie să le parcurgă pentru a rezolva această problemă? Pe baza unei analize a sarcinii cognitive, rezolvarea unei probleme de analogie poate fi împărţită în cinci paşi fundamentali (Mayer, 1987; Sternberg, 1977). 1. Encodarea – adică, citirea şi formarea unei reprezentări mentale a cuvintelor şi a punctuaţiei însoţitoare; 2. Inferarea – adică, determinarea relaţiei dintre termenul (a) şi termenul (b) [de ex., termenul (b) este sunetul pe care termenul (a) îl face]; 3. Stabilirea corespondenţelor [engl. mapping] – adică, determinarea a ce este termenul (c) şi cum corespunde el cu termenul (a) [de ex., termenul (a) este un tip de animal care emite sunet, şi termenul (c) este un alt tip de animal care emite sunet]; 4. Aplicarea – adică, generarea unui termen (d) pe baza aplicări regulii relaţionale termenului (c) [adică, sunetul pe care termenul (c) îl face este ___]; 5. Formularea răspunsului – adică producerea fizică a răspunsului precum a scrie „miaună” sau încercuirea cuvântului corect într-o listă. Analiza cognitivă a sarcinii are aplicaţii educaţionale utile deoarece sugerează procese cognitive specifice pe care elevii trebuie să le înveţe. De exemplu, analiza cognitivă a problemelor de analogie sugerează că elevii ar beneficia de pe urma instruirii cu privire la cum să infereze relaţia între termenul (a) şi termenul (b) (Sternberg, 1977). Pentru a testa această idee, Sternberg şi Ketron (1982) au învăţat elevi de liceu cum să rezolve probleme de analogie arătându-le cum să infereze schimbarea de la termenul (a) la termenul (b) şi cum să aplice acea modificare al termenul (c). La un test ulterior de gândire analogică implicând noi probleme, elevii antrenaţi au rezolvat problemele de două ori mai repede şi au comis jumătate din

68

numărul de erori în comparaţie cu elevii care nu au beneficiat de antrenament. Analiza cognitivă a sarcinii oferă de asemenea avantaje în ce priveşte evaluarea rezultatelor de învăţare ale elevilor. De exemplu, în loc să măsurăm doar procentajul de corectitudine la un test, este posibil să specificăm mai precis cunoştinţele pe care le posedă un elev – incluzând componentele incomplete sau incorecte. De exemplu, să presupunem că un elev dă următoarele răspunsuri la un test de aritmetică:

O evaluare tradiţională ar indica că elevul a rezolvat corect 25% dintre probleme. Totuşi, o analiză cognitivă a sarcinii relevă că elevul pare să aplice consecvent o procedură de scădere care are un pas incorect (eroare în algoritm sau engl. bug) – anume, scade numărul mai mic din numărul mai mare pe fiecare coloană (Brown şi Burton, 1978). Specificând procedura pe care elevul o foloseşte, devine clar că este necesară o intervenţie pentru a ajuta elevul să înlocuiască acest pas incorect scade-mai-mic-din-mai-mare. Două limitări ale perspectivei clasice – oamenii ca procesori de informaţie – privesc caracterizarea informaţiei ca o marfă (bun obiectiv) şi caracterizarea procesărilor ca aplicare de algoritmi. Deşi astfel de caracterizări se pot potrivi cu sarcini de laborator înalt controlate, ele par prea limitate pentru a explica întregul spectru al învăţării umane în situaţii complexe din lumea reală. De exemplu, Metcalfe (1986a, 1986b; Metcalfe şi Wiebe, 1978) au arătat că oamenii folosesc procesări cognitive diferite pentru probleme de insight (care solicită o reorganizare majoră a problemei) şi probleme non-insight (care solicită aplicarea pas-cu-pas a unei serii de procese cognitive). Pentru problemele de insight, oameni nu sunt capabil să prezică cât de aproape sunt de rezolvarea problemei (inconsecvent cu gândirea pas-cu-pas susţinută de perspectiva clasică), dar pentru problemele noninsight ei sunt capabili să întrevadă cât de aproape sunt de soluţie (consecvent cu gândirea pas-cu-pas avansată de perspectiva clasică). Aparent, perspectiva clasică poate oferi o explicaţie rezonabilă a modului cum oamenii gândesc cu privire la problemele non-insight dar nu şi cum gândesc cu privire la probleme de insight. De reţinut:

Cunoaşterea este o reprezentare mentală: Este mentală deoarece există numai în mintea omului; este o reprezentare deoarece este intenţionată să denote sau să semnifice ceva.

Rezolvarea unei probleme înseamnă transformarea unei situaţii date

într-o situaţie dorită sau finalitate.

69

Pentru a rezolva o problemă trebuie generată o reprezentare, sau trebuie accesată o reprezentare preexistentă. O reprezentare include (1) o descriere a situaţiei date, (2) operatori sau acţiuni pentru schimbarea situaţiei şi (3) teste pentru a determina dacă finalitatea a fost atinsă.

70

IX. ASPECTE PRIVIND ARHITECTURA SISTEMULUI COGNITIV

1. Introducere Arhitecturile cognitive specifică proprietăţile permanente ale sistemului cognitiv uman, asemănător hardware-ului unui calculator modern. Propuneri recente schiţează arhitectura cognitivă umană într-o manieră mult mai detaliată decât era prezentată în modelul iniţial al lui Newell şi Simon cu privire la un dispozitiv de procesare a informaţiei fundamental. Printre cele mai cunoscute arhitecturi cognitive propuse sunt cele avansate de modelele ACT* (Anderson, 1983) şi SOAR (Newell, 1992). Prezentarea lor fiind destul de tehnică, ne vom limita aici la prezentarea unui model generic al procesării informaţiei şi la implicaţiile care decurg dintr-o astfel de abordare.

2. Un model generic al procesării informaţiei. Aplicaţii În Figura 24 este ilustrat un model al sistemului uman de procesare a informaţiei, constând din trei depozite mnezice (reprezentate în forma dreptunghiurilor etichetate), cinci procese cognitive fundamentale (reprezentate ca săgeţi etichetate) şi două canale de reprezentare a cunoştinţelor (reprezentate în forma rândurilor de sus şi de jos). Cele trei depozite mnezice sunt memoria senzorială, unde inputul senzorial este stocat puţin timp în forma sa originală; memoria de lucru, unde un număr limitat de elemente ale materialului prezentat sunt stocate şi manipulate în conştiinţa vigilă [engl. conscious awareness]; şi memoria pe termen lung, unde cantităţi mari de cunoştinţe sunt stocate pentru lungi perioade de timp. Cele cinci procese cognitive prezentate în Figura 24 sunt selectarea imaginilor, selectarea cuvintelor, organizarea imaginilor, organizarea cuvintelor şi integrarea. Cele două canale sunt canalul auditiv-verbal (rândul de sus), în care materialul intră în sistemul cognitiv prin analizatorul auditiv şi este în cele din urmă reprezentat în cod verbal şi canalul vizual/pictografic (rândul de jos) în care materialul intră în sistemul cognitiv prin analizatorul vizual şi în cele din urmă este reprezentat în cod pictografic.

71

Figura 24. Un model al procesării informaţiei privind modul cum funcţionează sistemul cognitiv. În partea stângă a rândului de sus, cuvintele scrise intră în sistemul cognitiv prin analizatorul auditiv, rezultând într-o senzaţie acustică de durată scurtă în memoria senzorială auditivă. Dacă subiectul acordă atenţie, părţi ale senzaţiei sunt transferate la memoria de lucru verbală pentru o procesare ulterioară. Săgeata de la senzaţia acustică în memoria senzorială auditivă la baza sonoră în memoria de lucru verbală reprezintă procesul cognitiv de selecţie a sunetelor, şi reprezentarea rezultantă în memoria de lucru verbală este o colecţie de sunete care poate fi numită o bază sonoră. Dacă subiectul generează reprezentări vizuale pe baza sunetelor (de ex., imaginează un câine când este auzit cuvântul „câine”), acest proces este reprezentat de o săgeată de la baza sonoră la baza imagistică. Săgeata de la baza sonoră la modelul verbal în memoria de lucru verbală reprezintă procesul cognitiv al organizării sunetelor, şi reprezentarea rezultantă în memoria de lucru verbală este o structură coerentă care poate fi numită model verbal. În partea stângă a rândului de jos, cuvintele şi imaginile tipărite pătrund în sistemul cognitiv prin intermediul analizatorului, rezultând o senzaţie vizuală de durată scurtă în memoria senzorială vizuală. Dacă subiectul acordă atenţie, părţi ale senzaţiei sunt transferate în memoria de lucru vizuală pentru procesări ulterioare. Săgeata de la senzaţia vizuală în memoria senzorială vizuală la baza imagistică în memoria de lucru vizuală reprezintă procesul cognitiv al selectării imaginilor şi reprezentarea rezultantă în memoria de lucru vizuală este o colecţie de imagini care poate fi numită o bază imagistică. Dacă subiectul generează reprezentări verbal bazate pe imagini (de ex,. spune mintal „câine” atunci când imaginea unui câine este procesată sau cuvintele tipărite „câine” sunt citite în gând), acest proces este reprezentat de săgeata de la baza imagistică la baza sonoră. Săgeata de la baza imagistică la modelul pictografic în memoria de lucru vizuală reprezintă procesul cognitiv al organizări imaginilor, şi reprezentarea vizuală rezultantă în memoria de lucruri vizuală este o structură coerentă care poate fi numită un model pictografic. Procesul cognitiv final – integrarea – este reprezentat de săgeţi care conectează modelul pictografic de memoria de lucru vizuală, modelul verbal de memoria de lucru verbală şi cunoştinţele anterioare de memoria pe

72

termen lung. Rezultatul este o reprezentare integrată bazată pe reprezentări vizuale şi verbale ale materialului prezentat ca şi pe cunoştinţele anterioare relevante. Per total, construirea cunoaşterii solicită ca subiectul să selecteze imagini şi sunete relevante din materialul prezentat, să le organizeze în reprezentări pictografice şi verbale coerente, şi să integreze reprezentările pictografice şi verbale între ele şi cu cunoştinţele anterioare. Modelul procesării informaţiei prezentat în Figura 24 este bazat pe trei asumpţii din ştiinţa cognitivă a învăţării: asumpţia canalului dual, asumpţia capacităţii limitate şi asumpţia învăţării active (Mayer, 2001). a) Asumpţia canalului dual este că oamenii posedă canale separate de procesare a informaţiei pentru materialul vizual-pictografic şi cel auditiv-verbal (Baddeley, 1998; Paivio, 1986). De exemplu, cuvintele tipărite şi materialul (de ex., ilustraţii, grafice, animaţii şi vide) sunt procesate ca imagini vizuale (cel puţin iniţial) în canalul vizual-pictografic în timp ce cuvintele vorbite sunt procesate ca sunete (cel puţin iniţial) în canalul auditiv-verbal. În cele din urmă, cuvintele scrise şi imaginile pot fi reprezentate în canalul verbal chiar dacă ele sunt prezentate vizual, şi cuvintele vorbite pot fi reprezentate în canalul vizual dacă generează imagini din partea subiectului. Totuşi, modul în care este reprezentat materialul verbal şi pictografic în memoria de lucru este diferit, astfel încât există un cod verbal şi unul pictografic. Un aspect important al controlării fluxului de informaţie vizuală şi verbală este pentru subiecţi în sarcini de învăţare să construiască legături între reprezentările vizuale şi verbale corespondente ale aceluiaşi material – un demers pe care Paivio (1986) îl denumeşte construirea conexiunilor referenţiale. De exemplu, Mayer (2001) a comunicat o cercetare în care elevii au învăţat cu privire la modul în care funcţionează un sistem ştiinţific (de ex., o pompă de bicicletă, sistemul de frânare al unei maşini, sau procesul formării fulgerului) şi apoi au realizat un test de transfer care măsura profunzimea înţelegerii lor. Elevii au avut rezultate mai bune la testul de transfer atunci când au ascultat o explicaţie şi au urmărit o animaţie corespondentă decât atunci când doar au ascultat explicaţia. Efectul multimedia este consecvent cu ideea că oamenii procesează materialul vizual şi verbal pe canale separate. b) Asumpţia capacităţii limitate priveşte constrângerile legate de cantitatea de material care poate fi procesată la un moment dat în memoria de lucru (Baddeley, 1998; Sweller, 1999). Astfel, numai câteva imagini pot fi menţinute active şi organizate într-un model vizual coerent la un moment dat, şi numai câteva cuvinte pot fi ţinute şi organizate într-un model verbal coerent la un moment dat. Un aspect important al asumpţiei capacităţii limitate este că sistemul cognitiv al subiectului poate deveni cu uşurinţă supraîncărcat, precum în cazul prezentării unei mari cantităţi de informaţie simultan. De exemplu, Mayer (2001) a comunicat cercetări în care elevii au învăţat cu privire la modul în care se dezvoltă furtunile cu fulgere beneficiind de o animaţie narată şi apoi rezolvând teste de transfer. Atunci când prezentarea conţinea cuvinte externe (de ex,. fapte interesante cu privire la oamenii

73

loviţi de trăsnet), imagini (de ex., clipuri video privind furtunile cu fulgere) şi sunete (de ex., muzică de fundal), elevii au avut rezultate mai slabe la testele de transfer subsecvente decât atunci când materialul extern a fost exclus. Acest efect de coerenţă este consecvent cu ideea că materialul în plus a supraîncărcat memoria de lucru a elevilor, făcând astfel mai dificilă construirea unei reprezentări mentale a sistemului cauză-şi-efect. c) Asumpţia învăţării active este că învăţarea cu sens [autentică] (sau înţelegerea) se produce atunci când subiecţii se angajează în procesarea cognitivă adecvată în timpul învăţării – incluzând selectarea informaţiei relevante, organizarea materialului într-o reprezentare coerentă şi integrarea informaţiei vizuale şi verbale de intrare cu cunoştinţele anterioare (Mayer, 1996b, 1999). Activarea echilibrată şi coordonată a acestor tipuri de procese conduce la atingerea unui rezultat semnificativ al învăţării care poate fi stocat în memoria pe termen lung pentru o utilizare viitoare. Pe scurt, învăţarea semnificativă este un proces generativ în care subiectul trebuie să se angajeze activ în procesare cognitivă mai degrabă decât să primească pasiv informaţia pentru stocare (Wittrock, 1990). De exemplu, semnalizarea (Loman şi Mayer, 1983; Lorch, 1989; Meyer, 1975) este o tehnică intenţionată să îmbunătăţească înţelegerea de către elevi a prozei în care materialul cheie este evidenţiat (astfel cultivând procesul selectării) şi structura organizaţională este evidenţiată (astfel cultivând procesul organizării). De exemplu, Mautone şi Mayer (2001) au prezentat o animaţie narată cu privire la cum avioanele dobândesc portanţa şi apoi le-au cerut elevilor să rezolve unele probleme de transfer care solicitau aplicarea a ceea ce au învăţat. Unii elevi au primit o versiune semnalizată care include o scurt rezumat care prezenta cei trei paşi principali, anteturi specifice celor trei paşi şi cuvinte de legătură precum „din această cauză” sau „primul ... al doilea ... al treilea”. Semnalele erau parte a naraţiunii şi nu adăugau informaţie de conţinut nouă. Alţi elevi au primit versiunea fără semnale. La testul de transfer, a fost înregistra un efect de semnalizare în care elevii din grupul cu semnalizare au avut rezultat mai bune decât elevii din grupul fără semnalizare. Astfel, tehnicile intenţionate să amorseze procesarea cognitivă activă (de ex., selectarea şi organizarea materialului relevant) au condus la o mai bună înţelegere. De reţinut:

Arhitecturile cognitive specifică proprietăţile permanente ale sistemului cognitiv uman, asemănător hardware-ului unui calculator modern.

Printre cele mai cunoscute arhitecturi cognitive propuse sunt cele

avansate de modelele ACT* (Anderson, 1983) şi SOAR (Newell, 1992).

74

TEME 1. Făcând apel la cunoştinţele dobândite în cadrul acestui curs, dar şi la cele de psihologie generală şi istoria psihologiei, realizaţi o analiză comparativă a contribuţiilor paradigmelor behavioristă şi cognitivistă la explicarea comportamentului uman. 2. Prezentaţi care este raportul psihologiei cognitive cu celelalte ştiinţe cognitive (neuroştiinţele, filosofia minţii, inteligenţa artificială, lingvistica, antropologia). 3. Prezentaţi cele două metafore explicative principale din psihologia cognitivă (metafora calculatorului şi metafora creierului) şi raportul dintre acestea. 4. Prezentaţi elementele principale ale unui model al funcţionării cognitive (model global sau componente: prelucrarea primară a informaţiilor şi formarea imaginilor mentale, mecanisme abstracte de procesare a informaţiilor, sistemele mnezice) şi implicaţiile pentru educaţie care decurg din analiza acestuia. Bibliografie suplimentară recomandată: Miclea M. (1999) Psihologie cognitivă. Polirom, Iaşi. Zlate M. (1999) Psihologia mecanismelor cognitive. Polirom, Iaşi. Joiţa E. (2002) Educaţia cognitivă. Polirom, Iaşi. Delacour J. (2001) Introducere în neuroştiinţele cognitive. Polirom, Iaşi.

75

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. Anderson, J. R. (1983). The architecture of cognition. Cambridge, MA: Harvard University Press.

2. Anderson, J. R. (1993). Rules of the mind. Hillsdale, NJ: Erlbaum.

3. Anderson, J. R. (2000). Cognitive psychology and its implications (5th ed.). New York: Worth. 4. Barsalou, L. W. (1983). Ad hoc categories. Memory & Cognition, 11, 211-227.

5. Bartlett, F. C. (1932). Remembering. Cambridge: Cambridge University Press. 6. Bechtel, W., & Abrahamsen, A. A. (2002). Connectionism and the mind: Parallel processing,

dynamics, and evolution in networks (2nd ed.). Oxford: Basil Blackwell. 7. Block, N. (1978). Troubles with functionalism. In C. W. Savage (Ed.), Perception and

cognition. Minneapolis: University of Minnesota Press. 8. Bruner, J. (1990). Acts of meaning. Cambridge, MA: Harvard University Press.

9. Bruner, J. S., Goodnow, J. J., & Austin, G. A. (1956). A study of thinking. New York: Wiley. 10. Chalmers, D. J. (1996). The conscious mind. Oxford: Oxford University Press.

11. Cheng, P. W., & Holyoak, K. J. (1985). Pragmatic reasoning schemas. In Cognitive Psychology.

12. Chi, M. (1992). Conceptual change within and across ontological categories: Examples from learning and discovery in science. In R. Giere (Ed.), Cognitive Models of Science, Minnesota Studies in the Philosophy of Science (Vol. 15, pp. 129-186). Minneapolis: University of Minnesota Press.

13. Chomksy, N. (1959). Review of B. F. Skinner, Verbal Behavior. Language, 35, 26-58. 14. Chomsky, N. (1957). Syntactic structures. The Hague: Mouton.

15. Churchland, P. M. (1989). A neurocomputational perspective. Cambridge, MA: MIT Press. 16. Clark, A. (1997). Being there: Putting brain, body, and world together again. Cambridge, MA:

MIT Press. 17. Damasio, A. R. (1994). Descartes' error. New York: G. P. Putnam's Sons.

18. Dehaene, S., Spelke, E., Pinel, P., Stanescu, R., & Tsivkin, S. (1999). Sources of mathematical thinking: Behavioral and brain-imaging evidence. Science, 284, 970-974.

19. Delacour J. (2001) Introducere în neuroştiinţele cognitive. Polirom, Iaşi. 20. Dennett, D. (1991). Consciousness explained. Boston: Little, Brown.

21. Feldman, J. A. (1981). A connectionist model of visual memory. In G. E. Hinton & J. A. Anderson (Eds.), Parallel models of associative memory (pp. 49-81). Hillsdale, NJ: Erlbaum.

22. Finke, R. (1989). Principles of mental imagery. Cambridge, MA: MIT Press. 23. Fodor, J. (1975). The language of thought. New York: Crowell.

24. Frege, G. (1960). Translations from the philosophical writings of Gottlob Frege. Oxford: Basil Blackwell.

25. French, R. M. (2002). The computational modeling of analogy-making. Trends in Cognitive Sciences, 6, 200-205.

76

26. Gardner, H. (1985). The mind's new science. New York: Basic Books.

27. Gibson, J. J. (1979). The ecological approach to visual perception. Boston: Houghton-Mifflin. 28. Gick, M. L., & Holyoak, K. J. (1980). Analogical problem solving. Cognitive Psychology, 12,

306-355. 29. Gigerenzer, G. (2000). Adaptive thinking: Rationality in the real world. New York: Oxford

University Press. 30. Glucksberg, S., & Keysar, B. (1990). Understanding metaphorical comparisons: Beyond

similarity. Psychological Review, 97, 3-18. 31. Hebb, D. O. (1949). The organization of behavior. New York: Wiley.

32. Hempel, C. G. (1965). Aspects of scientific explanation. New York: The Free Press. 33. Hinton, G. E., & Anderson, J. (Eds.). (1981). Parallel models of associative memory. Hillsdale,

NJ: Erlbaum. 34. Hofstadter, D. (1995). Fluid concepts and creative analogies: Computer models of the

fundamental mechanisms of thought. New York: Basic Books. 35. Johnson-Laird, P. N. (1983). Mental models. Cambridge, MA: Harvard University Press.

36. Kahneman, D., Slovic, P., & Tversky, A. (1982). Judgment under uncertainty: Heuristics and biases. New York: Cambridge University Press.

37. Kintsch, W. (1988). The role of knowledge in discourse comprehension: A construction-integration model. Psychological Review, 95, 163-182.

38. Kosslyn, S. M. (1980). Image and mind. Cambridge: Harvard University Press. 39. Lakoff, G. (1994). What is metaphor? In J. A. Barnden & K. J. Holyoak (Eds.), Advances in

connectionist and neural computation theory, Vol. 3: Analogy, metaphor, and reminding (Vol. 3, pp. 203-257). Norwood, NJ: Ablex.

40. Lave, J., & Wenger, E. (1991). Situated learning: Legitimate peripheral participation. Cambridge: Cambridge University Press.

41. LeDoux, J. (2002). The synaptic self. New York: Viking. 42. Marr, D. (1982). Vision. San Francisco: Freeman.

43. Marr, D., & Poggio, T. (1976). Cooperative computation of stereo disparity. Science, 194, 283-287.

44. McClelland, J. L., & Rumelhart, D. E. (1989). Explorations in parallel distributed processing. Cambridge, MA: MIT Press.

45. Miclea M. (1999) Psihologie cognitivă. Polirom, Iaşi. 46. Miller, G. A. (1956). The magical number seven, plus or minus two: Some limits on our

capacity for processing information. Psychological Review, 63, 81-97. 47. Miller, G. A. (1991). The science of words. New York: Scientific American Library.

48. Minsky, M. (1975). A framework for representing knowledge. In P. H. Winston (Ed.), The psychology of computer vision (pp. 211-277). New York: McGraw-Hill.

49. Newell, A. (1990). Unified theories of cognition. Cambridge, MA: Harvard University Press. 50. Newell, A., & Simon, H. A. (1972). Human problem solving. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-

Hall.

77

51. Newell, A., Shaw, J. C., & Simon, H. (1958). Elements of a theory of human problem solving. Psychological Review, 65, 151-166.

52. Nisbett, R. E. (Ed.). (1993). Rules for reasoning. Hillsdale, NJ: Erlbaum.

53. Norman, D. A. (1989). The design of everyday things. New York: Doubleday. 54. Norman, D. A. (2003). Emotional design: Why we love (or hate) everyday things. New York:

Basic Books. 55. O'Reilly, R. C., & Munakata, Y. (2000). Computational explorations in cognitive neuroscience.

Cambridge, MA: MIT Press. 56. Paivio, A. (1971). Imagery and verbal processes. New York: Holt, Rinehart, and Winston.

57. Piaget, J., & Inhelder, B. (1969). The psychology of the child (H. Weaver, Trans.). New York: Basic Books.

58. Pinker, S. (1999). Words and rules: The ingredients of language. New York: HarperCollins. 59. Posner, M. I., & Keele, S. W. (1970). Retention of abstract ideas. Journal of Experimental

Psychology, 83, 304-308. 60. Posner, M. I., & Raichle, M. E. (1994). Images of mind. New York: Freeman.

61. Putnam, H. (1975). Mind, language, and reality. Cambridge: Cambridge University Press. 62. Pylyshyn, Z. (1984). Computation and cognition: Toward a foundation for cognitive science.

Cambridge, MA: MIT Press. 63. Pylyshyn, Z. (2002). Mental imagery: In search of a theory. Behavioral and Brain Sciences, 25,

157-237. 64. Resnick, L., Levine, J., & Behrend, S. (Eds.). (1991). Socially shared cognitions. Hillsdale, NJ:

Erlbaum. 65. Rumelhart, D. E., & McClelland, J. L. (Eds.). (1986). Parallel distributed processing:

Explorations in the microstructure of cognition. Cambridge MA: MIT Press/Bradford Books. 66. Russell, S., & Norvig, P. (2003). Artificial intelligence: A modern approach (second ed.).

Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. 67. Salomon, G. (Ed.). (1993). Distributed cognitions. Cambridge: Cambridge University Press.

68. Sternberg, R. J. (2003). Cognitive Psychology (third ed.). Belmont, CA: Wadsowrth. 69. Thagard, P. (1988). Computational philosophy of science. Cambridge, MA: MIT

Press/Bradford Books. 70. Tversky, A., & Kahneman, D. (1983). Extensional versus intensional reasoning: The

conjunction fallacy in probability judgments. Psychological Review, 90, 293-315. 71. Ward, L. M. (2002). Dynamical cognitive science. Cambridge, MA: MIT Press.

72. Winograd, T., & Flores, F. (1986). Understanding computers and cognition. Reading, MA: Addison-Wesley.

73. Winston, P. (1993). Artificial intelligence (3rd ed.). Reading, MA: Addison Wesley. 74. Zlate M. (1999) Psihologia mecanismelor cognitive. Polirom, Iaşi.