Raumkognition und Lokalisationsäußerungen: ein konnektionistisches Modell des Verstehens von Richtungspräpositionen
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Dt. Univ.-Verl.
2000
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| Schriftenreihe: | DUV : Kognitionswissenschaft
Studien zur Kognitionswissenschaft |
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| adam_text | Titel: Raumkognition und Lokalisationsäußerungen
Autor: Kessler, Klaus
Jahr: 2000
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Theorien, Modelle und Simulationen im psychologischen 3
Forschungsprozeß
2.1 Fallibilismus, Falsifikationismus und Forschungsprogramme 4
2.2 Dialektische Barrieren, unbestimmte Realitätsbereiche und notwendige 9
Hilfsmittel bei Problemlöseprozessen
2.3 Fazit: Nutzen der Simulation im psychologischen Forschungskanon 17
2.4 Modellevaluation 18
2.5 Das Forschungsprogramm in dieser Arbeit 21
3 Künstliche neuronale Netze und konnektionistische Netze 23
3.1 Kognition und Neurophysiologie 23
3.2 Historische Eckdaten 27
3.3 Allgemeine Architektur von KNN und KoN 28
3.4 Funktionen einer Einheit 29
3.4.1 Inputfunktionen 30
3.4.2 Aktivierungsfunktionen 3 1
3.4.3 Outputfunktionen 32
3.5 Lernalgorithmen 33
3.5.1 Überwachtes Lernen: Backpropagation-Algorithmus 33
3.5.2 Unüberwachtes Lernen durch Verstärkung: Der Hebb 37
Algorithmus und Alkons Variante
3.5.3 Unüberwachtes Lernen durch Konkurrenz: Self-Organizing- Map 38
Algorithmus (SOM)
3.5.4 Art-Netzwerke 39
3.6 Repräsentationen in KNN und KoN 40
3.6.1 Die Hiddenschicht bei Backpropagation 40
3.6.2 Populationskodes und Populationsvektoren 42
3.6.3 Konzepte und Schemata 44
3.6.4 Probleme konnektionistischer Repräsentationen 47
3.6.4.1 Das Variable-Binding-Problem 47
3.6.4.2 Das Problem der Kompositionalität 48
3.6.4.3 Das Problem der Sequentialität 49
3.7 Fazit 50
4 Neuropsychologische Raumrekonstruktion aus der experimentell- 53
simulativen Perspektive
4.1 Extraktion räumlicher Stimuluseigenschaften 54
4.1.1 Das Modell von Van Essen und Anderson 55
4.1.2 Die Simulationen von Lehky und Sejnowski 56
4.1.3 Stereopsis 56
4.1.3.1 Querdisparation und Korrespondenz 56
4.1.3.2 Fixationsebene. relative Entfernung und Hyperakuität 57
4.1.3.3 NOTXOR, Korrespondenz und Evolution 58
4.1.3.4 Stereopsis, Form und Bewegung 59
4.2 Objekterkennung 62
4.2.1 Direkter Template Vergleich (DTV) 62
4.2.2 Hierarchischer Template Vergleich (HTV) 63
4.2.3 Transformation und Zuordnung (TZ) 63
. Inhaltsverzeichnis
4.2.4 Strukturelle Beschreibungen (SB) 64
4.2.5 Kategoriales vs. individuelles Wissen: Hemisphären und 66
verschiedene RF-Größen
4.3 Objektlokalisation 68
4.3.1 Funktionale Läsionssymptome und zugrundeliegende 68
Hirnstrukturen
4.3.2 Kombinierte Repräsentationen: multiple propriozeptive 69
Bezugssysteme
4.3.2.1 Untersuchungen und Simulationen von Andersen und 69
Mitarbeitern
4.3.2.2 Kombinierte Repräsentationen, Neglekt und die 71
Simulationen von Pouget und Sejnowski
4.4 Sensumotorische Integration ^3
4.4.1 Kombinierte Repräsentationen bei der Gliedmaßen-Auge- 73
Koordination
4.4.2 Wieder: Populationskodierung und Populationsvektoren 74
4.4.3 Kraftfelder und Populationsvektoren 76
4.5 Arbeitsgedächtnis (AG) 77
4.5.1 Neurophysiologische Befunde ~^
4.5.2 Modelle 79
4.6 Makroräumliches Wissen und die Funktion des Hippocampus 82
4.6.1 Routen-und Kartenwissen 82
4.6.2 Die räumliche Repräsentation neuer Umgebungen: Wieder 84
Populationskodierung
4.6.3 Wieder kombinierte Repräsentationen: Entfernung und Richtung 84
4.6.4 Zwei Gedächtnissysteme und graduelle retrograde Amnesie 87
4.7 Zusammenfassende Schlußfolgerungen 90
S Lokalisationsausdrücke: Sprechen über Raum 5
5.1 Linguistik und Sprachpsychologie 95
5.1.1 Bedeutung und Referenz 97
5.1.2 Neuere linguistische Auffassungen von Bedeutung 99
5.1.3 Die psychologische Auffassung von Bedeutung: Konzepte 101
5.1.3.1 Die subkonzeptuelle Sichtweise 103
5.1.3.2 Referenz als subkonzeptuelles Zuordnungsproblem 105
5.1.3.2.1 Das Modell OINK 1°6
5.1.3.2.2 Das Modell DyReMO 1°7
5.1.3.3 Die Skizze einer dynamischen Sichtweise von 109
Raumreferenz
5.2 Linguistische Systematiken: Raumreferenz und Raumdeixis 110
5.2.1 Primäre und sekundäre Raumdeixis 1 0
5.2.2 Deiktische vs. intrinsische/extrinsische Lokalisation 11
5.2.3 Intrinsische und extrinsische Gerichtetheit von Objekten 11
5.2.4 Probleme der Intrinsisch-deiktisch-Dichotomie 14
5.3 Systematisierungen aus sprachpsychologischer Sicht ! 16
5.3.1 Sechs Hauptvarianten des sprachlichen Lokalisierens 6
(Hermann, 1990b)
5.3.2 Eine psychologisch-anthropozentrische Konzeption !7
(Grabowski, 1996)
__________________________________________________________________________________________________XIII
5.4 Empirische Ergebnisse zur Verarbeitung von vor , hinter , 120
links und rechts
5.4.1 Gerichtetheit des Relatums und sozialer Kontext 120
5.4.2 Kosten mentaler Selbstrotation bei Origoprojektionen 124
5.5 Festlegungen für ein Interpretationsmodell von 126
Richtungspräpositionen
5.6 Bisherige Ansätze zur Modellierung von Richtungspräpositionen 129
5.7 Fazit 131
6 Ein Modell der Interpretation von vor , hinter , links und rechts 133
6.1 Empirisch fundierte Grundannahmen 133
6.1.1 Neuropsychologische Grundlagen 133
6.1.2 Sprachlicher Umgang mit Richtungsrelationen 136
6.2 Allgemeine Modellbeschreibung 138
6.2.1 Das Prinzip der Ankerrichtungen 139
6.2.2 Die Dimensionierung der ersten Horizontalen 140
6.2.3 Die Dimensionierung der zweiten Horizontalen 141
6.3 Die konkrete Modellarchitektur 143
6.3.1 Der Input des Modells 143
6.3.1.1 Die Szenenrekonstruktion 143
6.3.1.2 Die Gerichtetheit des Relatums, die aktuelle 144
Präposition und der soziale Kontext
6.3.2 Die Bestimmung der Ankerrichtungen 146
6.3.2.1 Ankerrichtungen im Sprecher- und Relatumsystem: 146
Richtungserkenner
6.3.2.2 Ankerrichtungen im Sprecher- und Relatumsystem: 151
abschließende Richtungsextraktion
6.3.2.3 Das egozentrische System (eS) 152
6.3.3 Dimensionierung der zweiten Horizontalen 153
6.3.3.1 Konkurrenz um Polbestimmung 153
6.3.3.2 Bestimmung der zweiten Horizontalen 156
6.3.3.3 Allgemeine Polbestimmung 159
6.3.3.4 Konkurrenz um aktuelle Interpretation 162
6.3.3.5 Ein Blick auf die gesamte Architektur 163
6.4 Simulationsergebnisse und Hypothesen !67
6.4.1 Der Rotationsaufwand für beide Horizontalen 167
6.4.1.1 Der ideale Fall 167
6.4.1.2 Der Effekt leichter Konkurrenz 168
6.4.1.3 Innen- versus Außenperspektive 171
6.4.1.4 Hypothesen 172
6.4.2 Konkurrierende Interpretationsalternativen 173
6.4.2.1 Der zeitliche Aktivierungsverlauf konkurrierender 173
Interpretationsalternativen
6.4.2.2 Die relative Gewichtung konkurrierender 175
Interpretationsalternativen
6.4.2.3 Zusammenspiel von Rotation und Gewichtung 176
6.4.3 Konkurrierende Interpretationsalternativen: spezielle 179
Konstellationen
6.4.3.1 Erstes Schlüsselbeispiel: informeller Kontext 179
6.4.3.1.1 Die erste Variante 180
XIV Inhaltsverzeichnis
6.4.3.1.2 Die zweite Variante 184
6.4.3.2 Profit vs. Fehlinterpretation in nachfolgenden 187
Rezeptionsprozessen
6.4.3.3 Zweites Schlüsselbeispiel: formeller Kontext 189
6.4.3.3.1 Die erste Variante 190
6.4.3.3.2 Die zweite Variante 191
6.4.3.4 Verschiedene Kurvenverläufe oberhalb von 90° 194
7 Ein experimentell-simulatives Forschungsprogramm 197
7.1 Das empirische Programm 197
7.2 Modellbewertung 202
7.3 Bezüge zu anderen kognitiven Prozessen und Erweiterungsmöglichkeiten 204
7.3.1 Bezug zur Objekterkennung und multiplen Repräsentation 205
im Arbeitsgedächtnis (AG)
7.3.2 Bezug zur egozentrischen Raumdimensionierung 206
7.3.3 Bezug zur Produktion von Lokalisationsäußerungen 206
7.3.4 Bezug zur räumlichen Handlungsplanung und zu 208
makroräumlichem Wissen
8 Zusammenfassung 211
9 Literaturverzeichnis 213
Anhang: Ein Durchlauf durch das Modell 227
Abbildungverzeichnis
Abb. 1.1: Beispiel einer räumlichen Konstellation. 1
Abb. 3.1: Ein dreischichtiges Feed-forward-Netz. 29
Abb. 3.2: Die Funktionen einer Einheit. 29
Abb. 3.3: Eine Unit e, mit Siteverarbeitung. 31
Abb. 3.4: Vier Verläufe der Sigmoiden. 32
Abb. 3.5: Lineare Trennbarkeit bei XOR- bzw. NOTXOR. 35
Abb. 3.6: Ein ART-Netz-Kategorisierungszyklus. 40
Abb. 3.7: Berechnung eines Populationsvektors. 44
Abb. 3.8: Goodness-of-Fit-Landscape. 46
Abb. 3.9: Ein Beispiel für eine RAAM. 49
Abb. 4.1: Visuelle Information auf dem Weg von der Retina zum Cortex. 54
Abb. 4.2: Shifter circuit von Van Essen und Anderson. 55
Abb. 4.3: 17 Unitkurven zur Entfernungsdiskriminierung. 58
Abb. 4.4: Stereogramm nach Julesz. 59
Abb. 4.5: Stereogramm mit emergenter Form. 60
Abb. 4.6: Verarbeitungspfade des primären visuellen Cortex. 61
Abb. 4.7: Unterteilungsschemata cortikaler Areale. 70
Abb. 4.8: Formel und Form der Basis-Funktion. 72
Abb. 4.9: Populationskodierung der intendierten Richtung. 74
Abb. 4.10: Rotation eines Populationsvektors. 75
Abb. 4.11: Zwei interagierende Gedächtniskomponenten. 89
Abb. 5.1: Raumdimensionierung aus Innen- und Außenperspektive. 114
Abb. 5.2: Schematische Verkehrssituation bei Grabowski. 121
Abb. 5.3: Mentale Selbstrotation. 124
Abb. 5.4: Die berücksichtigten Perspektivenvarianten. 127
Abb. 5.5: Überlappung zwischen Eigen- und Fremdperspektive. 128
Abb. 5.6: Die Endkonfigurations-Hypothese von Regier. 131
Abb. 6.1: Allgemeine Modellbeschreibung. 138
Abb. 6.2: Ankerrichtungen. 139
Abb. 6.3: Egozentrische Interpretation von vor . 140
Abb. 6.4: Dimensionierung der ersten Horizontalen. 141
Abb. 6.5: Dimensionierung der zweiten Horizontalen. 142
Abb. 6.6: Matrix der Szenenrekonstruktion. 144
Abb. 6.7: Das rezeptive Feld (RF) zweier Richtungserkenner. 147
Abb. 6.8: Konkurrenz der Richtungserkenner. 147
Abb. 6.9: Relative Position der Signale und Polung eines Erkenners. 148
Abb. 6.10: Die Struktur eines Erkenners imÜberblick. 149
Abb. 6.11: Egozentrische Raumdimensionierung und ihre Implementierung. 152
Abb. 6.12: Architektur der Konkurrenzschicht und Aktivierungsfunktion. 155
Abb. 6.13: Darstellung einer Perspektivenrotation. 158
Abb. 6.14: Allgemeine Polbestimmung. 159
Abbildungsverzeichnis
Abb. 6.15: Koinzidenz und Divergenz der zweiten Horizontalen bei Sprecher 161
und Relatum.
Abb. 6.16: Konkurrenz um die endgültige Interpretation. 162
Abb. 6.17: Darstellung der Gesamtarchitektur. 64
Abb. 6.18: Das gesamte - mit SNNS implementierte - Netz. 66
Abb. 6.19: Zyklenzahlverläufe für die Dimensionierung beider Horizontalen. 168
Abb. 6.20: Der Effekt leichter Konkurrenz auf den Dimensionierungsverlauf. 169
Abb. 6.21: Zyklenzahlverläufe bei Berücksichtigung der Polasymmetrien. HO
Abb. 6.22: Gespiegelte Zyklenzahlverläufe für Innen- und Außenperspektive. 171
Abb. 6.23: Der Modellinput bei konkurrierenden Alternativen. 173
Abb. 6.24: Aktivationsverläufe drei konkurrierender Bezugssysteme. 174
Abb. 6.25: Verläufe in einer eindeutigen, einer uneindeutigen und einer eindeutigen, 176
kostspieligen Situation.
Abb. 6.26: Das Zusammenspiel von Rotation und Gewichtung.
Abb. 6.27: Die Szenenrekonstruktionen der drei Bedingungen aus Abb. 6.26.
Abb. 6.28: Interpretationsergebnisse für die drei Bedingungen aus Abb. 6.26.
Abb. 6.30: Die 9 Szenenrekonstruktionen der weiteren Simulationen.
Abb. 6.31: Interpretationsverläufe für die erste Variante eines informellen Kontextes.
Abb. 6.32: Zyklenzahlen für die erste Variante eines informellen Kontextes.
Abb. 6.33: Verläufe für die zweite Variante eines informellen Kontextes.
Abb. 6.34: Zyklenzahlen für die zweite Variante eines informellen Kontextes.
Abb. 6.35: Profit vs. Feher in Zweitinterpretationen - Input.
Abb. 6.36: Profit vs. Fehler in Zweitinterpretationen - Aktivationsverläufe.
Abb. 6.37: Interpretationsverläufe für die erste Variante eines formellen Kontextes.
Abb. 6.38: Zyklenzahlen für die erste Variante eines formellen Kontextes.
Abb. 6.39: Verläufe für die zweite Variante eines formellen Kontextes.
Abb. 6.40: Zyklenzahlen der zweiten Horizontalen für beide Varianten
eines formellen Kontextes.
Abb. 6.41: Simulierte und empirische Kurvenverläufe oberhalb von 90°.
Abb. 6.42: Das Stimulusmaterial in Experiment 4 von Graf.
Abb. 6.43: Simulation eines empirischen Verlaufs unter mittleren
Konkurrenzbedingungen.
Abb. 7.1: Das empirische Programm der nächsten experimentell-simulativen Schleife.
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