Overview
מקור: המעבדה של ג'ונתן פלומבאום – אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
הסביבה החזותית מכילה כמויות עצומות של מידע המערב את היחסים בין אובייקטים במרחב ובזמן; אובייקטים מסוימים נוטים יותר להופיע בקרבת אובייקטים אחרים. לימוד סדירות אלה יכול לתמוך במגוון רחב של עיבוד חזותי, כולל זיהוי אובייקטים. אם כן, באופן לא מפתיע, נראה שבני האדם לומדים את הסדירות הללו באופן אוטומטי, מהיר וללא מודעות. השם לסוג זה של למידה משתמעת הוא למידה סטטיסטית חזותית. במעבדה, הוא נחקר עם פרדיגמה של קידוד מקרי: המשתתפים מתבוננים בזרם של חפצים שטותיים ומשלימים משימת כיסוי, משימה שאינה קשורה למבנה הסטטיסטי הבסיסי בזרם. אבל המבנה הסטטיסטי קיים, ובעקבות תקופת חשיפה קצרה – קצרה של עד 10 דקות בניסויים מסוימים – מבחן היכרות חושף את מידת הלמידה של המשתתפים.
וידאו זה מדגים שיטות סטנדרטיות לגיוס ובדיקת למידה סטטיסטית חזותית.
Procedure
1. ליצור קבוצה של חפצים שטויות ולסדר אותם לתוך מבנה שלישייה.
- לעתים קרובות למידה סטטיסטית חזותית נחקרת עם אובייקטים פשוטים כמו הסט שלהלן. צרו קבוצה של אובייקטים ולאחר מכן קבץ אותם לשלישייה(איור 1).
איור 1. גירויים לדוגמה מקובצים לשלישייה ללמידה סטטיסטית חזותית. במקטע הלמידה של ניסוי, שלישיות יופיעו בסדר אקראי, אך הפריטים בתוך שלישייה יופיעו תמיד לפי הסדר, כאשר הפריט משמאל מופיע לראשונה ואחריו ברצף על ידי הפריטים מימין.
2. רצף הניסוי.
- רצף את הניסוי עם תוכנות כגון e-Prime, או באמצעות ספריה שגרתית כגון ארגז כלים פסיכופיזיקה ב- MATLAB, או PsycoPy עבור פייתון.
- האובייקטים השטויות מוצגים במרכז המסך, אחד בכל פעם, עבור 250 אלפיות השנייה.
- הורו לתוכנית להציג תמיד חברים בשלישייה ברצף, ולבחור איזו שלישייה להציג באופן אקראי, ותסיים עם רצפים דומים לאיור 2.
איור 2. רצף למידה לדוגמה ללמידה סטטיסטית חזותית. השלישייה מופיעה בסדר אקראי כך שהסתברות המעבר לפריטים ברצפים שונים היא כ- 0.33, בעוד שהסתברות המעבר בתוך רצף היא 1. - שים לב שבגלל ששלישייה מופיעה תמיד ברצף, הסתברות המעבר בין אלמנטים של שלישייה היא תמיד 1. אך מכיוון שהמעברים בין השלישייה נבחרים באופן אקראי, הסתברויות המעבר בין רכיבים שאינם קשורים נמוכות בהרבה, בדרך כלל מיועדות ל- 0.33.
- לבסוף, לבנות במשימת כיסוי. הורה לתוכנית לעבד את אחד האובייקטים ב- RED, בניגוד לאפור. התוכנית תעשה זאת כ -20 פעמים במהלך ניסוי של 10 דקות, בחירת הרגעים באופן אקראי. המשימה של המשתתף תהיה להקיש על מקש בכל פעם שאובייקט מוצג באפור, אך למנוע תגובה בכל פעם שהוא אדום. זה ישאיר אותם מעורבים בגירויים.
3. מבחן היכרות
- כתוב תוכנית נפרדת למבחן ההיכרות. בכל ניסוי של המבחן, התוכנית בוחרת באקראי את אחת השלישיות בפועל, והיא מייצרת באופן אקראי שלישייה חדשה מהבוחרים של השלישייה בפועל. השלישייה האקראית האלה נקראת "רדידים".
- הם מוצגים זה לצד זה, והמשתתף צריך לציין מי מוכר יותר על-ידי לחיצת מקשים.
- הניסוי צריך לכלול כ-30 ניסויי היכרות.
- ההוראות למבחן ההיכרות חשובות. הם חייבים לכלול משהו כזה: "אני רוצה שתעשה עוד משימה אחת לפני שהניסוי יסתיים. זה אמור לקחת רק חמש דקות. סביר להניח שלא שמתם לב לזה, אבל ברצף הצורות שראיתם, צורות מסוימות היו נוטות יותר להופיע בעקבות אחרות. עכשיו אני אראה לכם שני סטים של צורות מהניסוי, ואתם צריכים פשוט ללחוץ על מקש אחד או על שני מקשים כדי ליידע אותי איזה קיבוץ נראה לכם מוכר יותר. אתה אולי לא מרגיש שגם אתה מזהה. בכל המבחנים, אני רוצה שפשוט תלך עם תחושת הבטן שלך ותנחש אם אתה חייב."
לימוד סדירות - המבנים הסטטיסטיים של אובייקטים בעולמנו החיצוני - הוא חלק חשוב בעיבוד חזותי.
אובייקטים בסביבה החזותית שלנו מתרחשים בממדי המרחב והזמן. אובייקטים מסוימים נוטים יותר להופיע ליד אחרים, כמו קפה ליד מחשב.
אירועים כאלה מספקים סדירות התומכת בזיהוי אובייקטים צפוי, שבו בני אדם לומדים באופן אוטומטי ומהיר, ללא מודעות מודעת.
וידאו זה מדגים כיצד להגדיר ולערוך ניסוי למידה סטטיסטי חזותי באמצעות פרדיגמת קידוד מקרית, כמו גם כיצד לנתח את הנתונים ולפרש את התוצאות.
בניסוי זה, ערכות הגירויים של אובייקטים שטותיים המקובצים לשלישייה - מוצגות במרכז מסך מחשב, אחת בכל פעם, עבור 250 אלפיות השנייה.
כדי לקבוע סדירות - המבנה הסטטיסטי - האובייקטים בתוך שלישייה מוצגים תמיד באותו רצף, אך סדר השלישייה מוצג באקראי.
לפיכך, הסתברות המעבר בין אלמנטים של שלישייה נתונה היא תמיד 1, ואילו הסתברויות המעבר בין אלמנטים שאינם קשורים נמוכות בהרבה.
כדי לחשוף את המשתתפים ללא ידיעת המשתתפים לרצפי האובייקטים, נעשה שימוש במשימת כיסוי עם אובייקטים צבעוניים. במקרה זה, המשתתפים מתבקשים לבצע תגובה כאשר האובייקטים אפורים ולהסתיר כאשר האובייקטים נראים באופן אקראי אדומים.
לאחר השלמת משימת הכיסוי, המשתתפים מקבלים משימת היכרות כדי לבדוק את מידת הקידוד של האובייקטים השטויות הקודמים. במהלך כל ניסוי היכרות, שלישיות שנצפו בעבר מוצגות באופן אקראי יחד עם שלישייה חדשה שנוצרה, המכונה רדידים.
כעת, המשתתפים מתבקשים לזהות איזו קבוצה מוכרת יותר. המשתנה התלוי אז הוא מספר הפעמים שהמשתתפים מזהים נכון את השלישייה הקודמת כמוכרות ביותר, ולא את רדי הכסף.
אם לא מתרחשת למידה במהלך שלב הקידוד הראשוני, שלישיית הסיכול בפועל ותסכל יבחרו את אותו מספר פעמים. מצד שני, אם הלמידה התרחשה, השלישייה בפועל תיבחר בתדירות גבוהה יותר מאשר רדידים.
לפני שהמשתתף מגיע, ודא כי הגירויים ופרמטרים קידוד לשימוש נוצרו.
כדי להתחיל את הניסוי, לברך את המשתתף במעבדה ולהסביר את ההליכים הכלליים שישמשו למשימה.
סמן למשתתף לשבת בנוחות מול צג המחשב והמקלדת. הסבר שכאשר אובייקט אפור מופיע על המסך עליו ללחוץ על מקש 'J', וכאשר מופיעים אובייקטים אדומים עליהם להסתיר תגובות.
לאחר שהמשתתף מבין את כללי המשימה, התחל את החלק הראשון של הניסוי, את שלב הקידוד הנלווה. חשוף את המשתתפים לרצפי האובייקטים למשך 10 דקות.
לאחר תקופת החשיפה הקצרה, להסביר כי יש עוד משימה אחת להשלים בתקופה של 5 דקות. הנח את המשתתף שהוא יראה כעת שתי קבוצות של שלישיות ועליה ללחוץ על מקש אחד או על שני מקשים כדי לציין איזה קיבוץ נראה מוכר יותר. תגיד להם שהם צריכים לנחש אם הם גם לא מזהים.
לאחר אישור כי המשתתף מוכן להתחיל, להתחיל את 30 ניסויי היכרות.
כדי לנתח את הנתונים בשלב ההיכרות, הבקיעו כל ניסוי שבו המשתתף בחר בשלישייה המוכרת כנכונה ושלישית נייר הכסף כשגויה.
כדי להציג את התוצאות באופן חזותי, גרף את הממוצע של אחוז התגובות הנכונות בין המשתתפים. מכיוון שביצועי סיכוי הם 50%, שים לב שהתרחשה למידה סטטיסטית חזותית, שכן המשתתפים זיהו נכון את האובייקטים המוכרים בסביבות 70% מהזמן.
עכשיו שאתם מכירים את השיטות של גרימת ובדיקת למידה סטטיסטית חזותית, בואו נסתכל על דרכים אחרות שבהן פסיכולוגים ניסיוניים משתמשים בסטטיסטיקה כדי לחקור את הלמידה.
ניתן לתרגם את הפרדיגמה למעמדות רחבים יותר של מנגנוני למידה חושית הכוללים את תחום השמיעה. לדוגמה, תינוקות וילדים משתמשים בסטטיסטיקות שמיעתיות בהיווצרות שפה מוקדמת מכיוון שהצלילים והאותיות בשפה נוטים להופיע עם יחסים סטטיסטיים אמינים מאוד.
בניסוי אחר חקרו החוקרים כיצד ניתן ללמוד את הקשרים בין אותיות וצבעים ללא ידיעתם או במרומז. במשך מספר ימים, המשתתפים קוראים טקסטים שהותאמו אישית לארבע אותיות צבעוניות במובהק.
כאשר התבקשו לזהות את צבע האותיות המוצגות על המסך, המשתתפים היו מהירים ומדויקים יותר עבור זוגות בצבעי אותיות שהיו זהים לטקסט המותאם אישית. הדבר מצביע על כך שהמבנה הסטטיסטי של האותיות הצבעוניות נלמד במרומז.
הרגע צפית בהקדמה של ג'וב ללמידה סטטיסטית חזותית. עכשיו אתה צריך להבין טוב כיצד להגדיר ולבצע את הניסוי, כמו גם לנתח ולהעריך את התוצאות.
תודה שצפיתם!
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Results
מכיוון שכל מבחן היכרות כולל שלישייה אחת ונייר כסף אחד (לא שלישייה שנוצר באופן אקראי), ביצועי הסיכוי הכוללים הם 50%. ציון כל ניסוי במונחים של האם המשתתף בחר בשלישייה או בנייר הכסף כמוכר יותר, ובחירת שלישייה יותר ממחצית הזמן מהווה הדגמה של למידה סטטיסטית. לאחר בדיקת 10-20 משתתפים, ממוצע יחד את שיעור בחירת השלישייה המוכרת בקרב כל המשתתפים. גרף עמודות פשוט הוא דרך טובה לדמיין את האפקט העיקרי (איור 3).
איור 3. שיעור למידה סטטיסטי כפי שהוא נמדד על ידי זיהוי שלישייה במבחן היכרות. 50% זה ביצועים מקריים, היכרות שווה עם שלישייה וסיכולים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Applications and Summary
למידה סטטיסטית חזותית שימשה כנקודת התחלה לחקירת מגוון נושאים בלמידה, בתפיסה ובזיכרון. אלה כוללים את ההשפעה והצורך של תשומת לב ללמידה, אזורי המוח המעורבים בזיכרון חזותי משתמע וזיהוי אובייקטים, כמו גם הבדלים ודמיון בלמידה על מבנה מרחבי לעומת זמני. למידה סטטיסטית חזותית נחשבת גם כדוגמה לסוג רחב יותר של מנגנוני למידה סטטיסטיים, כולל סטטיסטיים שמיעתיים, אשר נחשב לתמיכה בלימוד שפה מוקדמת אצל תינוקות וילדים מכיוון שהצלילים והאותיות בשפה נוטים להופיע עם יחסים סטטיסטיים אמינים מאוד.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
