Visuelle statistischem lernen

Cognitive Psychology

Your institution must subscribe to JoVE's Psychology collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 1 hour trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Overview

Quelle: Labor von Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University

Die visuelle Umgebung enthält große Mengen an Informationen, die die Beziehungen zwischen Objekten in Raum und Zeit; bestimmte Objekte sind eher in der Nähe von anderen Objekten angezeigt werden. Lernen diese Gesetzmäßigkeiten unterstützen eine Vielzahl von visuellen Verarbeitung, einschließlich der Objekterkennung. Es überrascht nicht, dann scheinen Menschen diese Gesetzmäßigkeiten automatisch, schnell und ohne bewusste Wahrnehmung lernen. Der Name für diese Art des impliziten Lernens ist visuelle statistischem lernen. Im Labor wird es mit einem beiläufigen Codierung Paradigma untersucht: Teilnehmer einen Strom von Unsinn Objekte zu beobachten und eine Abdeckung-Aufgabe, eine Aufgabe, die unabhängig von der zugrunde liegenden statistischen Struktur im Stream. Aber statistische Struktur ist vorhanden, und im Anschluss an einen kurzen Zeitraum – so kurz wie 10 min in einigen Experimenten – ein Vertrautheit Test zeigt das Ausmaß des Lernens durch die Teilnehmer.

Dieses Video veranschaulicht Standardmethoden für Induktion und visuelles lernen statistische Tests.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Grundlagen der kognitiven Psychologie. Visuelle statistischem lernen. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Procedure

1. erzeugen Sie eine Reihe von Unsinn Objekte und ordnen Sie sie in einem Triplett-Struktur.

  1. Oft visuelles Statistisches Lernen wird mit einfachen Objekten wie dem Satz unten untersucht. Erzeugen Sie eine Reihe von Objekten zu, und dann sie in Triolen (Abbildung 1).
    Figure 1
    Abbildung 1: Probe Reize in Dreiergruppen für visuelle statistischem lernen zusammengefasst. Im Segment lernen eines Experiments werden Drillinge in zufälliger Reihenfolge angezeigt, aber die Elemente in einem Triplett erscheinen immer in der Reihenfolge, mit dem Element auf der linken erscheinen zuerst danach sukzessive durch die Elemente auf der rechten Seite.

2. Ablauf des Experiments.

  1. Sequenz das Experiment mit Software wie e-Prime oder mithilfe einer Routine-Bibliothek wie Psychophysik Toolbox in MATLAB oder PsycoPy für Python.
  2. Die Unsinn-Objekte werden angezeigt, in der Mitte des Bildschirms, man-at-a-Time, für 250 ms.
  3. Weisen Sie das Programm immer Mitglieder der eine Triole nacheinander anzeigen und wählen, welche Triplett, zufällig, als Nächstes zeige enden mit Sequenzen ähnlich wie in Abbildung 2.
    Figure 2
    Abbildung 2: Probe-Sequenz für visuelle statistischem lernen zu lernen. Die Drillinge erscheinen in zufälliger Reihenfolge, so dass die Übergangszeit Wahrscheinlichkeit für Elemente in verschiedenen Sequenzen über 0,33, während der Übergangszeit Wahrscheinlichkeit innerhalb einer Sequenz 1.
  4. Beachten Sie, dass da Drillinge immer in der Reihenfolge angezeigt werden, die Übergangszeit Wahrscheinlichkeit zwischen Elementen eine Triole immer 1 ist. Aber da Übergänge zwischen Drillinge nach dem Zufallsprinzip ausgewählt wurden, Übergang Wahrscheinlichkeiten zwischen nicht verwandten Elementen sind deutlich niedriger, in der Regel etwa 0,33 gekünstelt.
  5. Schließlich bauen Sie in einer Cover-Aufgabe. Weisen Sie das Programm zum Rendern eines der Objekte in rot, im Gegensatz zu grau. Das Programm wird über 20 Mal im Verlauf eines 10-min-Experiments, die Momente nach dem Zufallsprinzip auswählen dazu. Des Teilnehmers Aufgabe wird es sein, eine Taste zu drücken, wenn ein Objekt in grau angezeigt wird, sondern um eine Antwort zu verweigern, wenn er rot ist. So bleiben ihnen die Reize beteiligt.

3. Vertrautheit test

  1. Schreiben Sie ein separates Programm für die Vertrautheit Test. Auf jeden Versuch des Tests das Programm wählt zufällig eine der tatsächlichen Drillinge und es nach dem Zufallsprinzip generiert eine neue Triplett von den Bestandteilen der tatsächlichen Drillinge. Diese nach dem Zufallsprinzip generierten Drillinge heißen "Folien".
  2. Sie sind angezeigten Seite an Seite, und der Teilnehmer muss angeben, welche vertrauter durch Drücken einer Taste ist.
  3. Das Experiment sollte etwa 30 Vertrautheit Testversuche enthalten.
  4. Die Anweisungen für die Vertrautheit Test sind wichtig. Sie müssen Folgendes enthalten: "Ich möchte Ihnen, eine Aufgabe zu tun, bevor das Experiment vorbei ist. Es dauert nur fünf Minuten. Sie haben wahrscheinlich nicht bemerkt, aber in der Reihenfolge der Formen Sie gerade gesehen haben, einige Formen waren eher nach anderen erscheinen. Ich zeige Ihnen jetzt zwei Sätze von Formen aus dem Experiment, und Sie müssen nur die 1-Taste drücken oder die 2-Taste, lassen mich wissen, welcher Gruppierung Sie vertrauter aussieht. Sie können nicht glauben, dass Sie entweder erkennen. In allen Studien want I you, gehen Sie einfach mit Ihrem Darm und zu erraten, wenn Sie zu haben."

Gesetzmäßigkeiten der statistischen Lernstrukturen von Objekten in unserer äußeren Welt-ist ein wichtiger Teil der visuellen Verarbeitung.

Objekte in unserer visuellen Umgebung auftreten, in den Dimensionen von Raum und Zeit. Bestimmte Objekte sind eher in der Nähe von anderen, wie eine Kaffeetasse neben einem Computer angezeigt werden.

Solche Fälle bieten Regelmäßigkeiten, die vorhersehbar Objekterkennung, in dem Menschen automatisch und schnell, ohne bewusste Wahrnehmung Lernen unterstützen.

Dieses Video demonstriert, wie einrichten und führen eine visuelle statistischem lernen-Experiment mit einem zufälligen Codierung Paradigma, wie die Daten analysieren und interpretieren die Ergebnisse.

In diesem Experiment gruppiert die Reize-Objektmengen Unsinn in Triolen-sind in der Mitte eines Computerbildschirms, jeweils für 250 ms angezeigt.

Aufbau Regelmäßigkeiten die statistische Struktur der Objekte innerhalb einer Dreiergruppe werden immer in der gleichen Reihenfolge angezeigt, aber die Reihenfolge der Drillinge ist nach dem Zufallsprinzip vorgestellt.

So ist die Übergangszeit Wahrscheinlichkeit zwischen den Elementen einer bestimmten Triplett immer 1, während der Übergangszeiten Wahrscheinlichkeiten zwischen nicht verwandten Elementen deutlich niedriger sind.

Um Teilnehmer auf der Objekt-Sequenzen unwissentlich zu entlarven, wird eine Abdeckung Aufgabe mit farbigen Objekten eingesetzt. In diesem Fall werden die Teilnehmer gebeten, eine Antwort zu machen, wenn die Objekte grau sind und zurückzuhalten, wenn die Objekte nach dem Zufallsprinzip rot erscheinen.

Nachdem der Deckel-Vorgang abgeschlossen ist, erhalten Teilnehmer eine Vertrautheit Aufgabe, das Ausmaß der Codierung der vorherigen Unsinn Objekte zu testen. Während jede Testversion Vertrautheit verherende Drillinge zufällig zusammen mit neu generierten Drillinge, als Folien bezeichnet präsentieren.

Nun werden die Teilnehmer gebeten, zu identifizieren, welches Set vertrauter ist. Die abhängige Variable ist die Anzahl der Teilnehmer korrekt zu, die vorherige Drillinge als die meisten vertraut, anstatt die Folien ermitteln.

Wenn kein lernen während der Codierung Anfangsphase, die tatsächliche tritt und Folie Drillinge die gleiche Anzahl von Zeiten abgeholt werden würde. Auf der anderen Seite, wenn lernen aufgetreten ist, werden die tatsächliche Drillinge häufiger als die Folien abgeholt werden.

Bevor der Teilnehmer kommt, überprüfen Sie, ob die Reize und Codierung Parameter zu verwendenden generiert wurden.

Um das Experiment zu beginnen, begrüßen Sie die Teilnehmer im Labor zu und erläutern Sie die allgemeinen Verfahren, die für die Aufgabe verwendet werden.

Haben Sie die Teilnehmer bequem sitzen vor dem Computer-Monitor und Tastatur. Erklären Sie, dass wenn ein graues Objekt auf dem Bildschirm erscheint sollten sie die 'J'-Taste drücken, und wenn rote Objekte erscheinen sollten sie Antworten verweigern.

Sobald die Teilnehmer die Aufgabenregeln versteht, starten Sie den ersten Teil des Experiments, die anfallende Codierung Phase. Setzen Sie die Teilnehmer auf die Objekt-Sequenzen für 10 Minuten.

Erklären Sie nach der kurzen Expositionszeit, dass es eine Aufgabe in einem Zeitraum von 5 Minuten abgeschlossen. Weisen Sie die Teilnehmer, dass sie nun zwei Sätze von Triolen sehen und sollte drücken Sie die Taste 1 oder 2-Schlüssel angeben, welcher Gruppierung mehr vertraut aussieht. Sag ihnen, dass sie erraten sollte, wenn sie entweder nicht erkennen.

Beginnen Sie nachdem Sie bestätigt haben, dass die Teilnehmer beginnen die 30 Vertrautheit Versuche.

Zum Analysieren der Daten in der Vertrautheit Phase Gäste jeden Versuch wo wählte der Teilnehmer, die bekannte Dreiergruppe als richtig und die Folie Dreiergruppe als falsch.

Um die Ergebnisse zu visualisieren, grafische Darstellung den Mittelwert der Prozent richtige Antworten über Teilnehmer. Da die Chance Leistung 50 % ist, beachten Sie, dass visuelle Statistisches Lernen aufgetreten ist, als Teilnehmer die vertraute Gegenstände rund 70 % der Zeit erkannt.

Nun, Sie vertraut mit den Methoden der Induktion sind und Tests visuelles statistische lernen, werfen wir einen Blick auf andere experimentelle Möglichkeiten mithilfe Psychologen Statistik um lernen zu untersuchen.

Das Paradigma kann in größeren Klassen von sensorischen Lernmechanismen übersetzt werden, die die auditive Domäne enthalten. Z. B. Säuglinge und Kinder auditive Statistiken in frühen Sprache Bildung weil die laute und Buchstaben in einer Sprache sind in der Regel mit zuverlässigen statistischen Beziehungen angezeigt werden.

In einem weiteren Experiment untersuchten Forscher, wie die Zusammenhänge zwischen Buchstaben und Farben unwissentlich oder implizit gelernt werden können. Über mehrere Tage Teilnehmer lesen Sie Texte, die angepasst wurden, um vier deutlich farbigen Buchstaben haben.

Gefragt, um die Farbe der Buchstaben auf einem Bildschirm präsentiert zu identifizieren, waren die Teilnehmer schneller und genauer für Brief Farbpaare, die waren die gleichen wie in der benutzerdefinierte Text. Dies deutet darauf hin, dass die statistische Struktur der farbigen Buchstaben implizit gelernt wurde.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die visuelle statistischem lernen beobachtet. Jetzt sollten Sie ein gutes Verständnis von Gewusst wie: einrichten und führen Sie das Experiment als auch analysieren und bewerten die Ergebnisse.

Danke fürs Zuschauen!

Results

Da jede Vertrautheit Test ein Drilling und eine Folie (eine zufällig generierte nicht-Triplet) enthält, ist Chance Leistung insgesamt 50 %. Jede Studie in Bezug auf, ob der Teilnehmer die Dreiergruppe wählten der Gäste oder die Folie als vertrauter und Auswahl Drillinge mehr als die Hälfte der Zeit ist eine Demonstration des statistischen Lernens. Nach der Prüfung durchschnittliche 10-20 Teilnehmer, gemeinsam die Wahl der bekannte Triplett unter allen Teilnehmern. Ein einfaches Balkendiagramm ist eine gute Möglichkeit zur Visualisierung der Haupteffekt (Abbildung 3).

Figure 3
Abbildung 3. Statistischen Lernrate Triplett Identifizierung in einem Vertrautheit-Test gemessen. 50 % Chance Leistung ist gleich Vertrautheit mit Triolen und Folien.

Applications and Summary

Visuelle Statistisches Lernen ist als Ausgangspunkt für die Untersuchung einer Vielzahl von Themen lernen, Wahrnehmung und Gedächtnis verwendet worden. Dazu gehören den Einfluss und die Notwendigkeit der Aufmerksamkeit für das lernen, die Hirnareale beteiligt implizite visuelles Gedächtnis und Objekterkennung, sowie Unterschiede und Gemeinsamkeiten in das Lernen über räumliche und zeitliche Struktur. Visuelle statistische lernen auch Gedanken, ein Beispiel für eine breitere Klasse der statistischen Lernmechanismen, einschließlich auditive statistische, die vermutlich Frühe Sprachförderung bei Säuglingen und Kindern lernen ist, weil die laute und Buchstaben in einer Sprache sind in der Regel mit zuverlässigen statistischen Beziehungen angezeigt werden.

1. erzeugen Sie eine Reihe von Unsinn Objekte und ordnen Sie sie in einem Triplett-Struktur.

  1. Oft visuelles Statistisches Lernen wird mit einfachen Objekten wie dem Satz unten untersucht. Erzeugen Sie eine Reihe von Objekten zu, und dann sie in Triolen (Abbildung 1).
    Figure 1
    Abbildung 1: Probe Reize in Dreiergruppen für visuelle statistischem lernen zusammengefasst. Im Segment lernen eines Experiments werden Drillinge in zufälliger Reihenfolge angezeigt, aber die Elemente in einem Triplett erscheinen immer in der Reihenfolge, mit dem Element auf der linken erscheinen zuerst danach sukzessive durch die Elemente auf der rechten Seite.

2. Ablauf des Experiments.

  1. Sequenz das Experiment mit Software wie e-Prime oder mithilfe einer Routine-Bibliothek wie Psychophysik Toolbox in MATLAB oder PsycoPy für Python.
  2. Die Unsinn-Objekte werden angezeigt, in der Mitte des Bildschirms, man-at-a-Time, für 250 ms.
  3. Weisen Sie das Programm immer Mitglieder der eine Triole nacheinander anzeigen und wählen, welche Triplett, zufällig, als Nächstes zeige enden mit Sequenzen ähnlich wie in Abbildung 2.
    Figure 2
    Abbildung 2: Probe-Sequenz für visuelle statistischem lernen zu lernen. Die Drillinge erscheinen in zufälliger Reihenfolge, so dass die Übergangszeit Wahrscheinlichkeit für Elemente in verschiedenen Sequenzen über 0,33, während der Übergangszeit Wahrscheinlichkeit innerhalb einer Sequenz 1.
  4. Beachten Sie, dass da Drillinge immer in der Reihenfolge angezeigt werden, die Übergangszeit Wahrscheinlichkeit zwischen Elementen eine Triole immer 1 ist. Aber da Übergänge zwischen Drillinge nach dem Zufallsprinzip ausgewählt wurden, Übergang Wahrscheinlichkeiten zwischen nicht verwandten Elementen sind deutlich niedriger, in der Regel etwa 0,33 gekünstelt.
  5. Schließlich bauen Sie in einer Cover-Aufgabe. Weisen Sie das Programm zum Rendern eines der Objekte in rot, im Gegensatz zu grau. Das Programm wird über 20 Mal im Verlauf eines 10-min-Experiments, die Momente nach dem Zufallsprinzip auswählen dazu. Des Teilnehmers Aufgabe wird es sein, eine Taste zu drücken, wenn ein Objekt in grau angezeigt wird, sondern um eine Antwort zu verweigern, wenn er rot ist. So bleiben ihnen die Reize beteiligt.

3. Vertrautheit test

  1. Schreiben Sie ein separates Programm für die Vertrautheit Test. Auf jeden Versuch des Tests das Programm wählt zufällig eine der tatsächlichen Drillinge und es nach dem Zufallsprinzip generiert eine neue Triplett von den Bestandteilen der tatsächlichen Drillinge. Diese nach dem Zufallsprinzip generierten Drillinge heißen "Folien".
  2. Sie sind angezeigten Seite an Seite, und der Teilnehmer muss angeben, welche vertrauter durch Drücken einer Taste ist.
  3. Das Experiment sollte etwa 30 Vertrautheit Testversuche enthalten.
  4. Die Anweisungen für die Vertrautheit Test sind wichtig. Sie müssen Folgendes enthalten: "Ich möchte Ihnen, eine Aufgabe zu tun, bevor das Experiment vorbei ist. Es dauert nur fünf Minuten. Sie haben wahrscheinlich nicht bemerkt, aber in der Reihenfolge der Formen Sie gerade gesehen haben, einige Formen waren eher nach anderen erscheinen. Ich zeige Ihnen jetzt zwei Sätze von Formen aus dem Experiment, und Sie müssen nur die 1-Taste drücken oder die 2-Taste, lassen mich wissen, welcher Gruppierung Sie vertrauter aussieht. Sie können nicht glauben, dass Sie entweder erkennen. In allen Studien want I you, gehen Sie einfach mit Ihrem Darm und zu erraten, wenn Sie zu haben."

Gesetzmäßigkeiten der statistischen Lernstrukturen von Objekten in unserer äußeren Welt-ist ein wichtiger Teil der visuellen Verarbeitung.

Objekte in unserer visuellen Umgebung auftreten, in den Dimensionen von Raum und Zeit. Bestimmte Objekte sind eher in der Nähe von anderen, wie eine Kaffeetasse neben einem Computer angezeigt werden.

Solche Fälle bieten Regelmäßigkeiten, die vorhersehbar Objekterkennung, in dem Menschen automatisch und schnell, ohne bewusste Wahrnehmung Lernen unterstützen.

Dieses Video demonstriert, wie einrichten und führen eine visuelle statistischem lernen-Experiment mit einem zufälligen Codierung Paradigma, wie die Daten analysieren und interpretieren die Ergebnisse.

In diesem Experiment gruppiert die Reize-Objektmengen Unsinn in Triolen-sind in der Mitte eines Computerbildschirms, jeweils für 250 ms angezeigt.

Aufbau Regelmäßigkeiten die statistische Struktur der Objekte innerhalb einer Dreiergruppe werden immer in der gleichen Reihenfolge angezeigt, aber die Reihenfolge der Drillinge ist nach dem Zufallsprinzip vorgestellt.

So ist die Übergangszeit Wahrscheinlichkeit zwischen den Elementen einer bestimmten Triplett immer 1, während der Übergangszeiten Wahrscheinlichkeiten zwischen nicht verwandten Elementen deutlich niedriger sind.

Um Teilnehmer auf der Objekt-Sequenzen unwissentlich zu entlarven, wird eine Abdeckung Aufgabe mit farbigen Objekten eingesetzt. In diesem Fall werden die Teilnehmer gebeten, eine Antwort zu machen, wenn die Objekte grau sind und zurückzuhalten, wenn die Objekte nach dem Zufallsprinzip rot erscheinen.

Nachdem der Deckel-Vorgang abgeschlossen ist, erhalten Teilnehmer eine Vertrautheit Aufgabe, das Ausmaß der Codierung der vorherigen Unsinn Objekte zu testen. Während jede Testversion Vertrautheit verherende Drillinge zufällig zusammen mit neu generierten Drillinge, als Folien bezeichnet präsentieren.

Nun werden die Teilnehmer gebeten, zu identifizieren, welches Set vertrauter ist. Die abhängige Variable ist die Anzahl der Teilnehmer korrekt zu, die vorherige Drillinge als die meisten vertraut, anstatt die Folien ermitteln.

Wenn kein lernen während der Codierung Anfangsphase, die tatsächliche tritt und Folie Drillinge die gleiche Anzahl von Zeiten abgeholt werden würde. Auf der anderen Seite, wenn lernen aufgetreten ist, werden die tatsächliche Drillinge häufiger als die Folien abgeholt werden.

Bevor der Teilnehmer kommt, überprüfen Sie, ob die Reize und Codierung Parameter zu verwendenden generiert wurden.

Um das Experiment zu beginnen, begrüßen Sie die Teilnehmer im Labor zu und erläutern Sie die allgemeinen Verfahren, die für die Aufgabe verwendet werden.

Haben Sie die Teilnehmer bequem sitzen vor dem Computer-Monitor und Tastatur. Erklären Sie, dass wenn ein graues Objekt auf dem Bildschirm erscheint sollten sie die 'J'-Taste drücken, und wenn rote Objekte erscheinen sollten sie Antworten verweigern.

Sobald die Teilnehmer die Aufgabenregeln versteht, starten Sie den ersten Teil des Experiments, die anfallende Codierung Phase. Setzen Sie die Teilnehmer auf die Objekt-Sequenzen für 10 Minuten.

Erklären Sie nach der kurzen Expositionszeit, dass es eine Aufgabe in einem Zeitraum von 5 Minuten abgeschlossen. Weisen Sie die Teilnehmer, dass sie nun zwei Sätze von Triolen sehen und sollte drücken Sie die Taste 1 oder 2-Schlüssel angeben, welcher Gruppierung mehr vertraut aussieht. Sag ihnen, dass sie erraten sollte, wenn sie entweder nicht erkennen.

Beginnen Sie nachdem Sie bestätigt haben, dass die Teilnehmer beginnen die 30 Vertrautheit Versuche.

Zum Analysieren der Daten in der Vertrautheit Phase Gäste jeden Versuch wo wählte der Teilnehmer, die bekannte Dreiergruppe als richtig und die Folie Dreiergruppe als falsch.

Um die Ergebnisse zu visualisieren, grafische Darstellung den Mittelwert der Prozent richtige Antworten über Teilnehmer. Da die Chance Leistung 50 % ist, beachten Sie, dass visuelle Statistisches Lernen aufgetreten ist, als Teilnehmer die vertraute Gegenstände rund 70 % der Zeit erkannt.

Nun, Sie vertraut mit den Methoden der Induktion sind und Tests visuelles statistische lernen, werfen wir einen Blick auf andere experimentelle Möglichkeiten mithilfe Psychologen Statistik um lernen zu untersuchen.

Das Paradigma kann in größeren Klassen von sensorischen Lernmechanismen übersetzt werden, die die auditive Domäne enthalten. Z. B. Säuglinge und Kinder auditive Statistiken in frühen Sprache Bildung weil die laute und Buchstaben in einer Sprache sind in der Regel mit zuverlässigen statistischen Beziehungen angezeigt werden.

In einem weiteren Experiment untersuchten Forscher, wie die Zusammenhänge zwischen Buchstaben und Farben unwissentlich oder implizit gelernt werden können. Über mehrere Tage Teilnehmer lesen Sie Texte, die angepasst wurden, um vier deutlich farbigen Buchstaben haben.

Gefragt, um die Farbe der Buchstaben auf einem Bildschirm präsentiert zu identifizieren, waren die Teilnehmer schneller und genauer für Brief Farbpaare, die waren die gleichen wie in der benutzerdefinierte Text. Dies deutet darauf hin, dass die statistische Struktur der farbigen Buchstaben implizit gelernt wurde.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die visuelle statistischem lernen beobachtet. Jetzt sollten Sie ein gutes Verständnis von Gewusst wie: einrichten und führen Sie das Experiment als auch analysieren und bewerten die Ergebnisse.

Danke fürs Zuschauen!

A subscription to JoVE is required to view this article.
You will only be able to see the first 20 seconds.

RECOMMEND JoVE