Wizualne uczenie statystyczne

Regularności uczenia się – struktur statystycznych obiektów w naszym świecie zewnętrznym – jest ważną częścią przetwarzania wzrokowego.

Obiekty w naszym otoczeniu wizualnym występują w wymiarach przestrzeni i czasu. Niektóre obiekty z większym prawdopodobieństwem pojawią się w pobliżu innych, na przykład filiżanka kawy obok komputera.

Takie zdarzenia dostarczają prawidłowości, które wspierają przewidywalne rozpoznawanie obiektów, w którym ludzie uczą się automatycznie i szybko, bez świadomości.

Ten film pokazuje, jak skonfigurować i przeprowadzić wizualny eksperyment uczenia statystycznego przy użyciu paradygmatu kodowania przypadkowego, a także jak analizować dane i interpretować wyniki.

W tym eksperymencie zestawy bodźców – bezsensownych obiektów pogrupowanych w trojaczki – są wyświetlane na środku ekranu komputera, jeden po drugim, przez 250 ms każdy.

Aby ustalić regularności – strukturę statystyczną – obiekty w trójce są zawsze pokazywane w tej samej kolejności, ale kolejność trójek jest przedstawiana losowo.

Zatem prawdopodobieństwo przejścia między elementami danego trypletu wynosi zawsze 1, podczas gdy prawdopodobieństwa przejściowe między elementami niepowiązanymi są znacznie niższe.

Aby nieświadomie wystawić uczestników na sekwencje obiektów, stosuje się zadanie osłonowe z kolorowymi obiektami. W takim przypadku uczestnicy są proszeni o udzielenie odpowiedzi, gdy obiekty są szare i wstrzymanie się, gdy obiekty losowo pojawiają się na czerwono.

Po wykonaniu zadania z okładką, uczestnicy otrzymują zadanie znajomości, aby przetestować zakres kodowania poprzednich bezsensownych obiektów. Podczas każdej próby znajomości, wcześniej oglądane trojaczki są losowo prezentowane wraz z nowo wygenerowanymi trojaczkami, określanymi jako folie.

Teraz uczestnicy są proszeni o określenie, który zestaw jest bardziej znany. Zmienną zależną jest zatem liczba przypadków, w których uczestnicy poprawnie zidentyfikowali poprzednie trojaczki jako najbardziej znajome, a nie folie.

Jeśli w początkowej fazie kodowania nie nastąpi żadne uczenie się, rzeczywiste i foliowe trojaczki zostaną wybrane taką samą liczbę razy. Z drugiej strony, jeśli nauka miała miejsce, rzeczywiste trojaczki będą wybierane częściej niż folie.

Przed przyjazdem uczestnika sprawdź, czy zostały wygenerowane bodźce i parametry kodujące, które mają być użyte.

Aby rozpocząć eksperyment, przywitaj się z uczestnikiem w laboratorium i wyjaśnij ogólne procedury, które zostaną użyte do wykonania zadania.

Niech uczestnik usiądzie wygodnie przed monitorem komputera i klawiaturą. Wyjaśnij, że kiedy na ekranie pojawi się szary obiekt, należy nacisnąć klawisz "J", a gdy pojawią się czerwone obiekty, należy wstrzymać się z odpowiedzią.

Gdy uczestnik zrozumie zasady zadania, rozpocznij pierwszą część eksperymentu, fazę kodowania przypadkowego. Wystaw uczestników na sekwencje obiektów przez 10 minut.

Po krótkim okresie ekspozycji wyjaśnij, że w ciągu 5 minut jest jeszcze jedno zadanie do wykonania. Poinstruuj uczestnika, że teraz zobaczy dwa zestawy trojaczków i powinien nacisnąć klawisz 1 lub klawisz 2, aby wskazać, która grupa wygląda bardziej znajomo. Powiedz im, że powinni zgadnąć, jeśli nie rozpoznają ani jednego, ani drugiego.

Po potwierdzeniu, że uczestnik jest gotowy do rozpoczęcia, rozpocznij 30 prób znajomości.

Aby przeanalizować dane w fazie zaznajomienia, oceń każdą próbę, w której uczestnik wybrał znaną trójkę jako poprawną, a trójkę foliową jako nieprawidłową.

Aby zwizualizować wyniki, narysuj średnią procentu poprawnych odpowiedzi wśród uczestników. Ponieważ wydajność losowa wynosi 50%, należy pamiętać, że nastąpiło wizualne uczenie się statystyczne, ponieważ uczestnicy poprawnie zidentyfikowali znajome obiekty w około 70% przypadków.

Teraz, gdy jesteś już zaznajomiony z metodami wywoływania i testowania wizualnego uczenia się statystycznego, przyjrzyjmy się innym sposobom, w jakie psychologowie eksperymentalni wykorzystują statystyki do badania uczenia się.

Paradygmat ten można przełożyć na szersze klasy mechanizmów uczenia się sensorycznego, które obejmują domenę słuchową. Na przykład niemowlęta i dzieci wykorzystują statystyki słuchowe we wczesnym procesie tworzenia języka, ponieważ dźwięki i litery w języku mają tendencję do pojawiania się z wysoce wiarygodnymi zależnościami statystycznymi.

W innym eksperymencie naukowcy zbadali, w jaki sposób można nieświadomie lub niejawnie nauczyć się powiązań między literami i kolorami. Przez kilka dni uczestnicy czytali teksty, które zostały dostosowane tak, aby zawierały cztery litery w różnych kolorach.

Poproszeni o zidentyfikowanie koloru liter prezentowanych na ekranie, uczestnicy byli szybsi i dokładniejsi w przypadku par litera-kolor, które były takie same jak w dostosowanym tekście. Sugeruje to, że struktura statystyczna kolorowych liter została niejawnie poznana.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do wizualnego uczenia się statystycznego. Teraz powinieneś dobrze wiedzieć, jak skonfigurować i przeprowadzić eksperyment, a także analizować i oceniać wyniki.

Dzięki za oglądanie!