Using a recurrent network to bind from, color and position into a unified percept - de Kamps & van der Velde (2001) - Artikel

Een klassiek syllogisme vormt de basis voor veel theorieën die gaan over hoe mensen eigenschappen toeschrijven aan objecten. Volgens deze theorieën categoriseren we eerst waarna we eigenschappen toeschrijven die bij de betreffende categorie horen. Deze strategie kun je ook terugvinden bij de neuronen in het brein. Belangrijke bevindingen hierbij zijn semantische kennis en de rol van dementie.


Een klassiek syllogisme vormt de basis voor veel theorieën die gaan over hoe mensen eigenschappen toeschrijven aan objecten. Volgens deze theorieën categoriseren we eerst waarna we eigenschappen toeschrijven die bij de betreffende categorie horen. Deze strategie kun je ook terugvinden bij de neuronen in het brein. Belangrijke bevindingen hierbij zijn semantische kennis en de rol van dementie.

Hiërarchische prepositionele benadering

Onderzoekers suggereren dat de menselijke semantische cognitie is gebaseerd op het gebruik van categorieën en eigenschappen. Via deze theorie gaat men ervan uit dat er drie niveaus zijn. Het superordinate niveau (het algemene (voertuig)), het intermediaire niveau (tussenin (auto)) en het specifieke niveau (gedetailleerd (Ford)). Als je een bepaalde eigenschap wil terug vinden kun je per level kijken waar het zich bevindt en kun je dus onderzoeken hoe specifiek iets is. Quillian stelde dat als een concept hiërarchisch is georganiseerd je eigenschappen van het superordinate niveau (het meest algemene niveau) slcehts één keer hoeft te onthouden.

Hoe vaker een eigenschap voorkomt, des te algemener het wordt onthouden. Het model dat Quilian heeft opgesteld is te zien in figuur 1 van het artikel. Dit model bracht kennis over het verloop van dementie. Bij dementie zie je terug dat eerst het meest specifieke niveau vergeten wordt, waardoor mensen verkeerde gevolgtrekkingen gaan maken (bijvoorbeeld een eend is een dier en dieren hebben vier poten dus een eend heeft vier poten). Dit komt omdat ze het detail vergeten zijn waarmee ze hadden onthouden dat een eend een uitzondering is met twee poten. Langzaam aan vergeten ze steeds meer totdat er uiteindelijk enkel nog wat algemene kennis over is.

Een probleem dat het model met zich meebrengt is het opslaan en herkennen van de informatie. Volgens het model zou namelijk de specifieke informatie eerder moeten worden gebruikt voor herkenning dan algemene in formatie aangezien dat verder weg ligt. Volgens het model gebeurt de beste en meeste opslag in het superordinate niveau, terwijl je bij kinderen in de leerontwikkeling echter meer kennis terugvindt in het intermediaire niveau. Je leert namelijk eerst wat een hond is, dan dat een hond een dier is en vervolgens of het bijvoorbeeld een bouvier of labrador is. De vraag rest dan hoe de algemenere categorieën worden gemaakt.

Lidmaatschap

Ondervonden is dat typische eigenschappen belangrijker zijn voor het vormen van een categorie dan het aantal relaties (of ISA links in het model van Quillian). Dit kan het beste onderzocht worden bij modellen waarbij categorie verificatie gebeurt door het vergelijken van items en categorieën. De reactie vindt dan plaats op basis van overeenkomsten.

Voorheen werd gebruik gemaakt van hiërarchische theorieën maar die werden sinds de jaren 70 snel vervangen door theorieën gebaseerd op bovenstaande informatie. Tegenwoordig wordt gekeken naar kenmerkeigenschappen en de waarden van die eigenschappen. Deze benadering zorgt voor het categoriseren in modellen en de ontwikkeling van inductie. Een categorie kan ook worden gerepresenteerd met behulp van ervaring met veel leden van een categorie. Hoe een categorie wordt bepaald, wordt later uitgelegd.

Parallel distributieproces (PDP)

Het doel van dit artikel is het geven van uitleg over PDP-modellen. PDP-modellen zijn zeer verschillend van hiërarchische modellen. In PDP-modellen vindt een proces plaats door de verspreiding van activatie door simpele op neuronen lijkende units. De semantische informatie wordt niet zomaar opgeslagen, maar wordt verwerkt naar een reactie. In het model worden verschillende gewichten toegekend aan de verspreiding van de informatie. Deze gewichten worden gevormd vanuit ervaring. Zodoende worden interne representaties gemaakt met behulp van algoritmen die uiteindelijk zorgen voor de juiste uitkomst.

Het PDP-model dat in het artikel wordt gebruikt is dat van Rumelhart, te zien in figuur 3. Dit is een feedforward model dat inhoudt dat alle informatie alleen maar vooruit gaat. Dit gaat van de input (de units die iets representeren) door naar relaties (zoals de ISA) en dan via verborgen lagen naar de outputlaag waar het de juiste reactie moet geven. Sterke verbindingen tussen input en output komen vanzelf na ervaring, voor het begin van de training zijn er al wel zwakke gewichten voorgeprogrammeerd. Het model kan ook worden toegepast door het aanleren van relaties met bepaalde eigenschappen. Via de relaties kan dan ook weer worden bepaald om welk object het gaat. De data waarmee getraind wordt bevatten twee essentiële kenmerken, namelijk het gebruik maken van een natuurlijk hiërarchisch netwerk en de blootstelling aan objecten op dezelfde manier als dat bij kinderen gebeurt.

Het Rumelhart-model kan laten zien dat leren niet alleen gaat via een open reactie, maar ook via interne representaties. De interne representaties staan in de representatieset in het model. Deze combineren concepten en relationele informatie. Via deze verborgen lagen worden een aantal stappen afgelegd. In het voorbeeld is de eerste stap het maken van een onderscheid tussen planten en dieren, de tweede stap is het maken van onderscheid tussen vissen en vogels en de derde stap is het selecteren van de juiste vogel. Rumelhart toonde ook aan dat het model kan generaliseren bij bekende concepten. Dit deed hij door een nieuwe term toe voegen (te leren) waarop het model juist kon reageren.

Het model geeft een goede verklaring voor het leerproces. Een nadeel is echter dat dit model langzaam leert, terwijl volwassen en kinderen sommige dingen ook snel en accuraat kunnen leren. Als je het model te snel iets wilt laten kunnen kan er een catastrofe optreden.

In dit geval past het model zijn gewichten zo drastisch aan dat het nieuwe object goed geleerd is, maar de oude informatie verkeerd is door de gewichtsveranderingen. Om dit te verhelpen is er een nieuw idee waarbij twee systemen langs elkaar werken.

Er is dan nog een snel systeem wat via een andere route loopt. Deze route zorgt dan voor de juiste informatie aan het eerste systeem om het el correct te integreren (zie hiervoor ook box 2 in het artikel). De leereigenschappen van het PDP-model bevangen essentiële eigenschappen voor het begrijpen van semantische dementie. Als er namelijk informatie vanuit de laatste laag in het model wordt geschrapt gaat het model net zo’n reactie geven als dementerende patiënten.

Basisniveau en item-frequentie effecten

Kinderen en volwassenen beschrijven objecten vaak op het intermediaire niveau. Dit wordt ook het basisniveau genoemd. Dit komt omdat dit ook het eerste is wat kinderen aanleren. Als kinderen jong zijn begin je niet met het leren wat een dier is of wat een bouvier is, maar wel: ‘kijk een hondje’. Deze items zijn dus veel frequenter benoemd en vormen daarmee de basis van de kennis van een kind. Pas op latere leeftijd worden voor het eerst meer onderscheidingen binnen groep aangeleerd en daarna algemenere dingen, bijvoorbeeld: planten leven ook. Deze manier van leren bleek ook uit hoe het model zoals beschreven in het artikel associaties maakte.

Tevens werd gekeken naar hoe snel in het leerproces de juiste benamingen konden worden gegeven. Hieruit bleek dat de meest frequent gehoorde namen het snelst werden geleerd. Net als bij kinderen onderscheidt het netwerk verschillende leerprocessen. Dit komt door de correctie covariantie van attributies bij verschillende items. Deze zorgen ook voor de verschillende stappen in het proces. De stappen kunnen worden gemeten en zien er uit als activatiegolven zoals in figuur 6. Een belangrijke stap in het leren is het niet meer overvloedig gebruik maken van een concept. In het begin wordt alles met vier poten een hond genoemd, later vermindert dit en worden de objecten bij hun juiste naam genoemd. Bij dementie zie je dit verschijnsel echter weer terugkeren. Deze neiging reflecteert het feit dat als iets vaak gebeurt een concepteigenschap zich zal associëren met dingen die erop lijken.

PDP en Theory Theory

Tegenover de assumpties van het PDP-model staat de ‘Theory Theory’. Deze theorie stelt dat semantische kennis is gebaseerd op naïeve domeinspecifieke en causale kennis over objecten en hun eigenschappen. Deze kennis geeft ook aan wat algemene en wat specifieke kennis is. Vaak zijn dit redelijk vage benoemingen. Een aantal bevindingen van de Theory Theory wordt uitgelegd aan de hand van het PDP-model. Causale structuren leiden tot coherente covarianties tussen objecten. Dit zorgt voor het onderscheiden van verschillende kenmerken. Zo blijkt ook dat het model sneller dingen aanleert die noodzakelijk en specifiek zijn dan dingen die op zichzelf staan. Zo leer je eerder dat een parkiet vleugels heeft dan dat deze geel is. Dit komt ook omdat alle vogels vleugels hebben en dat is coherenter dan alle objecten die geel kunnen zijn.

Daarnaast leidt coherente covariantie tot het overdrijven van kenmerken en tot de sterkte waarmee kenmerken worden aangegeven. Zodoende geven we een bepaalde betekenis aan een eigenschap die we als meest kenmerken zien voor een categorie. Uit onderzoek bleek bijvoorbeeld dat kleur het meest belangrijk is voor voedsel en vorm voor speelgoed. Daarnaast worden fysiologische kenmerken meer toegeschreven aan dingen die op elkaar lijken en biologische kenmerken aan dezelfde categorieën. Zodoende leren we ook sneller kenmerken aan die we kunnen zien dan dingen die we niet kunnen zien.

Rol van causale informatie

Verder blijkt uit onderzoek dat causale informatie ook erg belangrijk is. Er wordt bijvoorbeeld meer waarde aan causale eigenschappen gegeven dan aan een verschijning. Bij het zien van een foto van een hond bijvoorbeeld geef je alsnog aan dat deze vier poten heft, zelfs als je die niet ziet op de foto. De eigen causale bekende eigenschappen zijn op dat moment dus belangrijker. Semantische beoordelingen zijn zo ook afhankelijk van de causale mechanismen.

Check page access:
Public
Work for WorldSupporter

Image

JoHo can really use your help!  Check out the various student jobs here that match your studies, improve your competencies, strengthen your CV and contribute to a more tolerant world

Working for JoHo as a student in Leyden

Parttime werken voor JoHo

How to use more summaries?


Online access to all summaries, study notes en practice exams

Using and finding summaries, study notes en practice exams on JoHo WorldSupporter

There are several ways to navigate the large amount of summaries, study notes en practice exams on JoHo WorldSupporter.

  1. Starting Pages: for some fields of study and some university curricula editors have created (start) magazines where customised selections of summaries are put together to smoothen navigation. When you have found a magazine of your likings, add that page to your favorites so you can easily go to that starting point directly from your profile during future visits. Below you will find some start magazines per field of study
  2. Use the menu above every page to go to one of the main starting pages
  3. Tags & Taxonomy: gives you insight in the amount of summaries that are tagged by authors on specific subjects. This type of navigation can help find summaries that you could have missed when just using the search tools. Tags are organised per field of study and per study institution. Note: not all content is tagged thoroughly, so when this approach doesn't give the results you were looking for, please check the search tool as back up
  4. Follow authors or (study) organizations: by following individual users, authors and your study organizations you are likely to discover more relevant study materials.
  5. Search tool : 'quick & dirty'- not very elegant but the fastest way to find a specific summary of a book or study assistance with a specific course or subject. The search tool is also available at the bottom of most pages

Do you want to share your summaries with JoHo WorldSupporter and its visitors?

Quicklinks to fields of study (main tags and taxonomy terms)

Field of study

Access level of this page
  • Public
  • WorldSupporters only
  • JoHo members
  • Private
Statistics
211
Comments, Compliments & Kudos:

Add new contribution

CAPTCHA
This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.
Image CAPTCHA
Enter the characters shown in the image.