Categorie e inferenze induttive

Categories and Inductive Inferences

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Developmental Psychology

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Categories and Inductive Inferences

4.2: Using Your Head: Measuring Infants’ Rational Imitation of Actions

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10:08 min

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March 03, 2015

Overview

Fonte: Laboratori di Nicholaus Noles e Judith Danovitch—Università di Louisville

Potrebbe essere possibile per il cervello umano tenere traccia di ogni singola persona, luogo o cosa incontrata, ma sarebbe un uso molto inefficiente del tempo e delle risorse cognitive. Invece, gli esseri umani sviluppano categorie. Le categorie sono rappresentazioni mentali di cose reali che possono essere utilizzate per una varietà di scopi. Ad esempio, gli individui possono utilizzare le caratteristiche percettive degli animali per collocarli in una determinata categoria. Quindi, dopo aver visto un animale peloso, a quattro zampe, scodinzolante, che abbaia, una persona può determinare che si tratta di un cane. Questo è uno dei tanti esempi in cui le persone usano la somiglianza percettiva per adattare nuove esperienze alle loro rappresentazioni mentali esistenti.

Tuttavia, l’appartenenza alla categoria è molto più che profonda della pelle, specialmente per le rappresentazioni di animali. Frank Keil lo ha dimostrato usando una tecnica semplice ma potente che si è concentrata sulle differenze tra tipi naturali e manufatti. I tipi naturali includono animali e altri esseri viventi, mentre i manufatti consistono in gran parte di cose non viventi, come tavoli o mattoni d’oro. Nel suo studio, Keil ha raccontato ai bambini storie su tipi naturali e manufatti che hanno subito trasformazioni che li hanno indotti a superare i confini categorici. Ad esempio, ha descritto un processo passo-passo attraverso il quale un procione è stato trasformato in una creatura che assomigliava a una puzzola in ogni modo. Alla fine della storia, il procione era nero con una striscia bianca, e aveva impiantato ghiandole che lo facevano puzzare anche di puzzola. Chiese ai bambini di determinare se l’animale risultante fosse un procione o una puzzola. Ha usato un metodo simile per descrivere la trasformazione di un pneumatico – un artefatto – in una scarpa. Le risposte dei bambini hanno rivelato interessanti cambiamenti nello sviluppo del modo in cui le persone pensano agli artefatti e ai tipi naturali.

Questo video mostra lo studio di trasformazione di Frank Keil. ¹

Procedure

Recluta bambini sani di 5, 7 e 9 anni con udito e vista normali e nessuna storia di disturbi dello sviluppo. Ai fini di questa dimostrazione, viene testato un solo bambino. Campioni di dimensioni maggiori (come nello studio di trasformazione¹di Frank Keil) sono raccomandati quando si conducono esperimenti.

1. Raccolta dei dati

Raccogli i materiali necessari.
1. Progetta otto vignette che descrivono la trasformazione degli animali da un tipo all’altro attraverso la chirurgia.
  1. Esempio di vignetta di tipo naturale: “I medici hanno preso un procione e rasato via parte della sua pelliccia. Hanno tinto il resto della pelliccia di nero. Quindi, hanno sbiancato una singola striscia bianca al centro della schiena. Hanno aggiunto chirurgicamente un sacco di roba super puzzolente nel suo corpo, proprio come ha fatto una puzzola. Quando tutti avevano finito, l’animale sembrava così. Dopo l’operazione, era una puzzola o un procione?”
2. Progetta otto vignette che descrivono la trasformazione degli artefatti da un tipo all’altro attraverso l’alterazione fisica.
  1. Esempio di vignetta dell’artefatto: “I medici hanno preso una caffettiera che assomigliava a questa. Hanno segato la maniglia, sigillato la parte superiore, tolto la manopola superiore, sigillato il beccuccio e segato. Hanno anche segato la base e attaccato un pezzo piatto di metallo. Hanno attaccato un piccolo bastone, hanno tagliato una finestra e riempito il contenitore di metallo con cibo per uccelli. Quando hanno finito, sembrava così. Dopo l’operazione, era una caffettiera o una mangiatoia per uccelli?”
3. Crea schede con immagini di ogni elemento prima e dopo la trasformazione.
Preambolo
1. Presentare al bambino un preambolo che presenta i medici e descrive le operazioni e la chirurgia.
Test
1. Presenta al bambino ciascuna delle 16 vignette in ordine casuale.
2. Se il bambino cerca di dare una risposta ambigua(ad esempio,“È entrambi” o “È uno skuncoon”), chiedi loro di scegliere una delle due risposte evidenziate.
3. Interroga il bambino in modo libero per capire quali aspetti della vignetta hanno guidato le loro risposte. Ad esempio, lo sperimentatore potrebbe porre domande come: “Perché è una mangiatoia per uccelli?” o “Se l’animale sembra una puzzola e odora di puzzola, perché hai detto che era un procione?” Questa domanda aiuta a determinare quali caratteristiche o principi il bambino usa per guidare le sue intuizioni.
4. Registra le risposte del bambino e poi trascrivile per un’analisi futura.

2. Analisi

Due programmatori indipendenti leggono le trascrizioni del bambino e le codificano su una scala da 1 a 3 per ogni elemento. Questo punteggio è un indice della resistenza del bambino al cambiamento categorico.
1. Un punteggio di 1 su un elemento significa che un bambino sposta le proprie intuizioni per seguire l’operazione di trasformazione. Queste risposte si concentrano su caratteristiche caratteristiche.
  1. Esempio: “È puzzolente e strisciante come una puzzola, quindi è una puzzola”.
2. Un punteggio di 2 su un elemento indica che le risposte di un bambino sono indecise, indicando che non sono sicuri se la trasformazione comporti un cambiamento nel tipo di elemento.
  1. Esempio: “È un rac-unk o uno skoon. Non lo so”.
3. Un punteggio di 3 su un oggetto significa che un bambino resiste a spostare le proprie intuizioni dopo le operazioni di trasformazione. Queste risposte contrastano con le caratteristiche osservate.
  1. Esempio: “Non importa come appare all’esterno; è ancora un procione.”
Utilizzare un’analisi della varianza per determinare se ci sono differenze tra i tre gruppi di età e due tipi di elementi presentati ai bambini.

Per organizzare il mondo e utilizzare in modo efficiente le risorse cognitive, i bambini imparano a posizionare oggetti, persone e luoghi in categorie.

In senso lato, una categoria – come i frutti – è una rappresentazione mentale di una raccolta di cose reali che condividono caratteristiche simili, come la presenza di semi.

In questo caso, la caratteristica di avere semi è una caratteristica “nascosta” o interna, non facilmente osservabile, che può essere utilizzata per collegare elementi per formare una categoria.

Tuttavia, a volte la feature o le feature su cui si basa una categoria possono essere facilmente percepite. Ad esempio, se un bambino vede un animale che ha quattro zampe, una coda e abbaia, probabilmente lo classificherà come un cane.

È importante sottolineare che i bambini possono prendere ciò che sanno su un singolo oggetto appartenente a una categoria, come il loro cane da compagnia, e utilizzare tali informazioni per identificare e fare inferenze induttive – ipotesi istruite – su membri di categoria sconosciuti.

Ad esempio, se un bambino sa che il suo cane scodinzola quando è felice, allora può indovinare che anche un nuovo cane scodinzolante è felice.

Basato sul lavoro pionieristico di Frank Keil, questo video esplora come indagare i criteri che i bambini dai 5 ai 9 anni usano per classificare gli oggetti progettando stimoli che attraversano i confini categorici e spiega come eseguire uno studio di trasformazione e interpretare i dati di categorizzazione. Vedremo anche come gli psicologi usano questa tecnica in altre applicazioni, ad esempio per esplorare come i bambini fanno inferenze.

In questo esperimento, i ricercatori presentano bambini di 5, 7 e 9 anni con 16 storie in cui gli oggetti sono fisicamente alterati in modo che assomiglino a qualcos’altro.

Otto di queste storie sono incentrate su animali viventi o oggetti naturali, come zebre o diamanti, collettivamente chiamati tipi naturali, e otto trattano di oggetti artificiali e non viventi indicati come artefatti, come tazze o vasi.

Ad esempio, in una storia di trasformazione incentrata sul tipo naturale, ai bambini viene mostrata per la prima volta un’immagine “prima” di un oggetto o di un animale naturale, come un procione.

Viene poi detto loro che i medici hanno trasformato chirurgicamente questa cosa, ad esempio attaccando contenitori di liquido maleodorante al procione e radendo e morendo porzioni della sua pelliccia in modo che diventi bianca e nera con una coda gonfia.

È importante sottolineare che il ricercatore sottolinea che tali operazioni comportano la trasformazione dell’oggetto in modo che rappresenti un oggetto diverso dello stesso tipo: un tipo naturale vivente è fatto per assomigliare a un altro tipo naturale vivente.

Ai bambini viene finalmente presentata un’immagine “dopo” del soggetto e viene chiesto come lo classificherei dopo l’intervento chirurgico, se si tratta di un procione o di una puzzola.

Le loro risposte sono valutate su una scala da 1 a 3. In questo sistema, se i bambini spostano la loro categorizzazione – se affermano che il procione rasato è ora una puzzola, poiché assomiglia a questo animale nell’aspetto e nell’odore – viene dato loro un punteggio di 1.

Al contrario, se i bambini non sono sicuri di come la cosa trasformata dovrebbe essere classificata – se si tratta di un ibrido “ra-kunk” dei due – viene dato loro un punteggio di 2.

Infine, se i bambini non cambiano la categorizzazione iniziale dell’oggetto, dicendo che l’animale rimane un procione, nonostante il suo stato fisico alterato, viene assegnato loro un punteggio di 3.

Qui, le variabili dipendenti sono i punteggi medi che i bambini ricevono attraverso storie di tipo naturale e artefatto, che possono essere utilizzate per valutare la tendenza dei bambini a resistere al cambiamento della loro identificazione degli oggetti trasformati.

Sulla base della ricerca condotta da Frank Keil e colleghi, si prevede che i bambini cambieranno prontamente la loro categorizzazione di artefatti inanimati, ma non di tipi naturali viventi, presumibilmente a causa di alcune caratteristiche interne e immutabili che gli animali possiedono.

Prima dell’inizio dell’esperimento, crea schede con immagini di elementi pre e post trasformazione. Progetta 16 di queste vignette di trasformazione: otto che trattano artefatti e otto che si occupano di tipi naturali.

Quando il bambino arriva, salutalo e introducilo ai concetti di medici e ambulatori.

Presenta loro le 16 vignette di trasformazione in ordine casuale: “I medici hanno preso una caffettiera che assomigliava a questa. Hanno segato la maniglia, sigillato la parte superiore, tolto la manopola superiore, sigillato il beccuccio e segato. Hanno anche segato la base e attaccato un pezzo piatto di metallo. Hanno attaccato un piccolo bastone, hanno tagliato una finestra e riempito il contenitore di metallo con cibo per uccelli. Quando hanno finito, sembrava così”.

“Dopo l’operazione, era una caffettiera o una mangiatoia per uccelli?”

Se in ogni caso il bambino dà una risposta ambigua o ibrida – come dire che una caffettiera trasformata in una mangiatoia per uccelli è ora una “mangiatoia di caffè” – chiedi anche loro di chiamarla con il suo nome pre o post-trasformazione. Questo incoraggia i bambini a pensare alle loro risposte, oltre a giustificare risposte diverse in tutte le vignette.

Interroga il bambino in forma libera sulle ragioni alla base della sua risposta, al fine di determinare le caratteristiche o i principi dell’elemento post-trasformazione che lo ha portato alla sua conclusione.

Per ogni vignetta, registrare la risposta del bambino per un’analisi futura.

Quando il bambino ha completato tutte le 16 vignette, fare in modo che due valutatori indipendenti leggano le loro risposte e le codivano su una scala da 1 a 3.

Per analizzare i dati per ciascuno dei due tipi di trasformazioni, sia tipi naturali che artefatti, tracciare il punteggio medio dei bambini in funzione dell’età.

Eseguire un’analisi della varianza per determinare se ci sono differenze tra i tre gruppi di età o due tipi di trasformazioni.

Si noti che con l’aumentare dell’età, i punteggi medi dei bambini per le trasformazioni degli artefatti sono rimasti relativamente costanti, aggirandosi intorno a 1,25. Ciò indica che i bambini di tutte le età studiati cambiano prontamente la loro categorizzazione degli artefatti alterati.

Inoltre, questi risultati suggeriscono che le caratteristiche percettive degli elementi post-trasformazione in questi casi, ciò che vede un bambino, informano il loro posizionamento categorico. Al contrario, per le trasformazioni naturali del tipo, specialmente quelle che coinvolgono animali, i punteggi medi dei bambini sono aumentati in funzione dell’età. Ciò indica che man mano che i bambini invecchiano, rappresentano gradualmente l’appartenenza alla categoria come un aspetto interno e immutabile degli animali.

Ora che sai come i ricercatori stanno usando scenari di trasformazione per capire meglio come i bambini classificano artefatti generali e tipi naturali, diamo un’occhiata ad altre applicazioni di questa tecnica.

Come hai imparato, i tipi naturali possono essere oggetti viventi, come piante o animali, o oggetti inanimati, come i minerali.

Pertanto, alcuni ricercatori stanno esaminando ulteriormente come i bambini arrivano a classificare questi diversi tipi di tipi naturali e se esistono differenze tra questi processi.

Tale lavoro ha dimostrato che mentre i bambini imparano rapidamente a categorizzare i tipi naturali animati – e resistono alla tendenza a cambiare la loro categorizzazione degli animali dopo la trasformazione – una capacità simile per i tipi naturali inanimati si sviluppa più lentamente.

Alcuni psicologi hanno suggerito che l’influenza dei genitori può svolgere un ruolo in questo fenomeno. Ad esempio, un genitore può sottolineare che un animale dovrebbe essere classificato come un pesce se i suoi genitori erano pesci e se depone uova che producono anche pesce.

Tuttavia, dato l’argomento avanzato di ciò che rende un tipo naturale inanimato – come l’organizzazione degli elettroni nei suoi atomi, o gli elementi che lo costituiscono – i genitori potrebbero non avere discussioni simili con i loro figli su tali elementi.

Altri ricercatori stanno esaminando come i bambini applicano i fatti su un singolo membro di una categoria per fare inferenze su altri elementi della stessa categoria.

Ad esempio, gli psicologi potrebbero dire ai bambini che un topo è più attivo di notte e ama mangiare formaggio, e poi mostrare loro una raccolta di immagini realistiche composte da topi con cappotti diversi, altri roditori e animali non imparentati, come una mucca.

Includendo o rimuovendo le etichette da queste immagini, i ricercatori possono valutare la misura in cui le etichette di categoria testuali, oltre alle caratteristiche morfologiche, tengono conto della capacità dei bambini di dedurre che altri topi hanno le stesse caratteristiche.

Hai appena visto il video di JoVE su come i bambini sviluppano la capacità di categorizzare e fare inferenze su tipi e artefatti naturali. Ormai, dovresti sapere come progettare e utilizzare storie di trasformazione per indagare su questo fenomeno e raccogliere e interpretare i risultati. Dovresti anche avere una comprensione di come gli psicologi stanno usando questo metodo per indagare altri aspetti del processo di categorizzazione.

Grazie per l’attenzione!

Results

Per avere abbastanza potere per vedere risultati significativi, i ricercatori dovrebbero testare almeno 18 bambini in ogni fascia di età. In genere, alla domanda sugli artefatti, i bambini di tutte e tre le fasce d’età concludono che ciò che si vede conferma il posizionamento categorico. Se un pneumatico viene trasformato in una scarpa di gomma, allora è una scarpa e non un pneumatico. Al contrario, i bambini presentati con tipi naturali rivelano una tendenza allo sviluppo. I bambini di cinque anni sono indecisi o vedono le caratteristiche post-traduzione di un animale come indicanti la loro appartenenza alla categoria. Man mano che i bambini invecchiano, determinano sempre più spesso che gli animali rimangono lo stesso tipo di cosa nonostante qualsiasi trasformazione fisica che possono subire. Questo esperimento dimostra che i bambini rappresentano l’appartenenza alla categoria come un aspetto interno e immutabile degli animali sempre più man mano che invecchiano, e questa idea guida le intuizioni dei bambini sull’appartenenza alla categoria (Figura 1).

Figura 1. La tendenza media dei bambini a resistere ai cambiamenti nell’appartenenza alla categoria. Numeri bassi indicano che la trasformazione delle funzionalità di un target modifica la sua appartenenza alla categoria.

Applications and Summary

Il lavoro di Frank Keil dimostra che le caratteristiche interne contano. I bambini trattano l’appartenenza alla categoria come derivante da caratteristiche interne che causano l’aspetto e i comportamenti degli animali, e i bambini continuano ad avere l’intuizione che gli animali appartengono alla loro categoria, anche quando le apparenze e i comportamenti cambiano. In generale, questa scoperta supporta altri lavori che dimostrano che i bambini usano informazioni categoriche e non altri segnali, come l’aspetto, per guidare le loro inferenze sugli animali. Ad esempio, gli individui possono utilizzare le categorie per fare inferenze induttive o ipotesi istruite, basate sulle loro conoscenze categoriche. Quindi, se un bambino sa che è pericoloso toccare il proprio gatto domestico quando la sua coda scodinzola, allora può fare un’inferenza induttiva che qualsiasi nuovo gatto scodinzolante è anche pericoloso. Queste inferenze, come le inferenze dell’appartenenza alla categoria nello studio di Keil, sono guidate dall’appartenenza alla categoria e non necessariamente dall’apparenza.

References

Keil, F.C. Concepts, Kinds, and Cognitive Development. MIT Press: Cambridge, MA (1989).

Transcript

To organize the world and efficiently use cognitive resources, children learn to place objects, people, and locations into categories.

In a broad sense, a category—like fruits—is a mental representation of a collection of real things that share similar features, such as the presence of seeds.

In this instance, the characteristic of having seeds is a “hidden” or internal feature—one not easily observed—that can be used to link items to form a category.

However, sometimes the feature—or features—on which a category is based can be readily perceived. For example, if a child sees an animal that has four legs, a tail, and barks, they’ll likely categorize it as a dog.

Importantly, children can take what they know about a single item belonging to a category, like their pet dog, and use that information to identify and make inductive inferences—educated guesses—about unfamiliar category members.

For example, if a child knows that their dog wags its tail when it’s happy, then they can guess that a new tail-wagging dog is also happy.

Based on the pioneering work of Frank Keil, this video explores how to investigate the criteria 5- to 9-year-olds use to categorize objects by designing stimuli that cross categorical boundaries, and explains how to perform such a transformational study and interpret categorization data. We will also look at how psychologists use this technique in other applications, for example to explore how children make inferences.

In this experiment, researchers present 5-, 7-, and 9-year-old children with 16 stories in which items are physically altered so that they resemble something else.

Eight of these stories center around living animals or naturally occurring objects, like zebras or diamonds—collectively called natural kinds—and eight deal with man-made, non-living items referred to as artifacts, such as cups or pots.

For instance, in a natural kind-focused transformation story, children are first shown a “before” image of a naturally occurring item or animal, such as a raccoon.

They’re then told that doctors surgically transformed this thing, for example by attaching containers of foul-smelling liquid to the raccoon, and shaving and dying portions of its fur so that it becomes black and white with a puffy tail.

Importantly, the researcher emphasizes that such operations result in the item being transformed so that it represents a different object of the same type: a living natural kind is made to look like another living natural kind.

Children are finally presented with an “after” image of the subject, and asked how they’d categorize it post-surgery—if it’s a raccoon or a skunk.

Their answers are rated on a scale of 1 to 3. In this system, if children shift their categorization—if they assert that the shaved raccoon is now a skunk, as it resembles this animal in appearance and smell—they’re given a score of 1.

In contrast, if children are unsure of how the transformed thing should be categorized—if it’s some “ra-kunk” hybrid of the two—they’re given a score of 2.

Finally, if children don’t change the initial categorization of the item—saying that the animal remains a raccoon, despite its altered physical state—they’re assigned a score of 3.

Here, the dependent variables are the average scores children receive across natural kind and artifact stories, which can be used to gauge children’s tendency to resist changing their identification of transformed objects.

Based on research performed by Frank Keil and colleagues, it is expected that children will readily change their categorization of inanimate artifacts, but not of living natural kinds, presumably due to some internal, unchangeable feature that animals possess.

Before the experiment begins, create cards with images of pre- and post-transformation items. Design 16 such transformation vignettes—eight dealing with artifacts, and eight dealing with natural kinds.

When the child arrives, greet them and introduce them to the concepts of doctors and surgeries.

Present the 16 transformation vignettes to them in a random order: “The doctors took a coffeepot that looked like this. They sawed off the handle, sealed the top, took off the top knob, sealed the spout, and sawed it off. They also sawed off the base and attached a flat piece of metal. They attached a little stick, cut a window in it, and filled the metal container with bird food. When they were done, it looked like this.”

“After the operation, was this a coffeepot or a birdfeeder?”

If in any instance the child gives an ambiguous or hybrid response—like saying that a coffeepot transformed into a birdfeeder is now a “coffee-feeder”—also ask them to call it by either its pre- or post-transformation name. This encourages children to think about their answers, as well as warrants different responses across all of the vignettes.

Question the child in a free-form manner about the reasons behind their response, in order to determine the features or principles of the post-transformation item that led them to their conclusion.

For each vignette, record the child’s response for future analysis.

When the child has completed all 16 vignettes, have two independent raters read their responses and code them on a scale of 1–3.

To analyze the data for each of the two types of transformations—either natural kinds or artifacts—plot the average children’s score as a function of age.

Perform an analysis of variance to determine if there are differences between the three age groups or two types of transformations.

Notice that as age increases, the average scores of children for the artifact transformations remained relatively constant, hovering around 1.25. This indicates that children at all ages studied readily change their categorization of altered artifacts.

In addition, these results suggest that the perceptual features of post-transformation items in these instances—what a child sees—informs their categorical placement. In contrast, for natural kind transformations—especially those involving animals—children’s average scores increased as a function of age. This indicates that as children get older, they gradually represent category membership as an internal, unchangeable aspect of animals.

Now that you know how researchers are using transformation scenarios to better understand how children categorize general artifacts and natural kinds, let’s look at other applications of this technique.

As you’ve learned, natural kinds can be either living items—like plants or animals—or inanimate objects, like minerals.

Thus, some researchers are further looking into how children come to categorize these different types of natural kinds, and if any differences exist between these processes.

Such work has demonstrated that whereas children quickly learn to categorize animate natural kinds—and resist the tendency to change their categorization of animals post-transformation—a similar ability for inanimate natural kinds develops more slowly.

Some psychologists have suggested that parental influence may play a role in this phenomenon. For example, a parent may emphasize that an animal should be categorized as a fish if its parents were fish, and if it lays eggs that also yield fish.

However, given the advanced subject matter of what makes an inanimate natural kind—like the organization of electrons in its atoms, or the elements that constitute it—parents may not have similar discussions with their children about such items.

Other researchers are looking at how children apply facts about a single member of a category to make inferences about other items in the same category.

For example, psychologists could tell children that a mouse is more active at night and likes to eat cheese, and then show them a collection of realistic pictures composed of mice with different coats, other rodents, and unrelated animals—like a cow.

By either including or removing labels from these images, researchers can evaluate the extent to which textual category labels, in addition to morphological features, factor in children’s ability to infer that other mice have the same characteristics.

You’ve just watched JoVE’s video on how children develop the ability to categorize—and make inferences about—natural kinds and artifacts. By now, you should know how to design and use transformation stories to investigate this phenomenon, and collect and interpret results. You should also have an understanding of how psychologists are using this method to investigate other aspects of the categorization process.

Thanks for watching!