Myślenie
Rozwiązywanie Problemów
Wnioskowanie
Literatura obowiązkowa: Nęcka i in.: r. 4.4 i rr. 10-12
pomocnicza: Pinker, r. 4-5
Myślenie
Rozwiązywanie Problemów
Wnioskowanie
Literatura obowiązkowa: Nęcka i in.: r. 4.4 i rr. 10-12
pomocnicza: Pinker, r. 4-5
Jeśli karta ma
samogłoskę po jednej
stronie, musi mieć
parzystą cyfrę po
drugiej.
Które karty trzeba
obrócić, by sprawdzić
czy powyższa reguła
jest prawdziwa.
A
F
7
4
1
4
3
2
Pacjent, który ma nowotwór żołądka może
być uratowany tylko dzięki pewnemu
rodzajowi promieniowania. Jednak
promieniowanie o sile wystarczającej do
zniszczenia nowotworu zniszczy także
zdrową tkankę. Czy można uratować
pacjenta?
Terminy…
Myślenie – obejmuje zarówno
wnioskowanie jak i część procesów
rozwiązywania problemów
Wnioskowanie (rozumowanie) –
wyprowadzanie uprawnionych wniosków z
informacji stanowiących przesłanki
Rozwiązywanie problemów – proces
ukierunkowany na jakiś cel. Może
wymagać rozumowania, ale też myslenia
przez analogie lub jedynie operacji
percepcyjnych, uwagi lub pamieciowych
Problem:
Zdefiniuj „problem”
Definicja Dunckera (1945): „Problem
pojawia się wtedy, gdy organizm ma
cel, ale nie wie, jak go osiągnąć.”
Rozbieżność między celem a stanem
wyjściowym + przeszkody
Kiedy podejmujemy się rozwiązania
problemu?
Analiza sytuacji problemowej:
stan docelowy,
stan początkowy,
operatory,
przeszkody.
Przestrzeń problemowa (przestrzeń
stanów)
Przestrzeń stanów dla
problemu „wieża Hanoi”
Metody badania
rozwiązywania problemów
RT?
Obrazowanie mózgu?
•
Wiele obszarów
•
Charakterystyka czasowa
Protokoły głośnego myślenia
Zadania pamięciowe
Błędy – liczba i charakter
Identyfikacja problemu
Rzadko przedmiot psychologii poznawczej
•
Gestalt: problem – pojawia się w wyniku napięcia
między percepcją a pamięcią
Reprezentacja problemu
Reprezentacja wszystkich elementów
problemu (stan wyjściowy, docelowy,
operatory, przeszkody)
Rozwiązanie jako redefinicja problemu.
•
Nagła redefinicja: wgląd (po okresie inkubacji)
Przeszkody w rozwiązywaniu problemów
(stworzeniu odpowiedniej reprezentacji)
•
Nastawienie
•
Fiksacja funkcjonalna
•
Gestalt: tendencja do postrzegania przedmiotów w
terminach ich najczęstszych użyć (skąd się bierze?!)
•
Ograniczenia kulturowe
Pokonywanie przeszkód (zmiana reprezentacji
problemu):
•
elaboracja, relaksacja ograniczeń, przekodowanie ->
powodują wydobycie odpowiednich wskazówek z
pamięci (Ohlsson, 1992)
•
Vl = Vll + l;
•
lV = lll – l
metoda analizy środków i celów (means-
ends analysis) – zalgorytmizowana
metoda podziału problemu na
podproblemy
–
Porównaj stan bieżący z celem. Jeśli nie ma
różnicy – problem jest rozwiązany.
–
Jeśli różnica istnieje, sformułuj podcel, który
zredukuje różnicę
–
Wybierz operator, który pozwoli na
realizację podcelu, jeśli nie ma takiego
operatora, sformułuj inny podcel…
Rozwiązywanie problemów przez
analogię.
W nauce: serce jako pompa, atom jako
układ słoneczny, umysł jako komputer.
Dunckera problem nowotworu
•
poprzedzony analogicznym problemem:
widoczna poprawa tylko jeśli explicite
informacja, że problem odnosi się do
rozwiązania.
Pacjent, który ma nowotwór żołądka może być uratowany tylko
dzięki pewnemu rodzajowi promieniowania. Jednak promieniowanie
o sile wystarczającej do zniszczenia nowotworu zniszczy także
zdrową tkankę. Czy można uratować pacjenta?
10% poprawnych rozwiązań
Generał próbuje zdobyć fortecę otoczoną fosą, nad którą
przerzucono 3 mosty.
40% poprawnych rozwiązań
80% jeśli ob. Wiedziały, że historia o generale odnosi się do
poprzedniego problemu
Im bardziej cechy powierzchowne problemów są
podobne tym większe prawdopodobieństwo użycia
analogii.
•
Jednak w życiu codziennym używamy głębszych
analogii niż w laboratorium.
Problemy wymagające
wiedzy
Rozwiązywanie problemów przez ekspertów:
Jak wiedza wpływa na reprezentację problemu?
Jak zmienia się reprezentacja pod wpływem wiedzy?
Różnica między ekspertami a nowicjuszami. Badania nad grą w
szachy.
De Groot (1946/1965). Protokoły głośnego myślenia: mistrzowie nie
przeszukiwani więcej możliwości ani nie planowali więcej ruchów!
Paradygmat rekonstrukcji: prezentacja szachownicy 2-15s, potem
rekonstrukcja.
•
Mistrzowie: 91% poprawnie, inni ok. 41%.
Szybka rekonstrukcja widzianej szachownicy: więcej za 1 razem,
odtwarzanie według znaczących relacji.
Eksperci pracują „w przód”:
•
badania Larkina (1980) nad fizykami ekspertami i nowicjuszami wykazały, że
eksperci pracują nad danymi wyciągając wnioski, nowicjusze zaś „wstecz”.
•
Badania nad fizykami: kategoryzacja problemów pod względem
podobieństwa rozwiązań – szybka kategoryzacja do schematu problemu.
•
Eksperci – prawa fizyki, nowicjusze – podobieństwa powierzchowne.
Eksperci:
•
Spostrzegają większe, znaczące struktury
•
Reprezentują problemy na głębszym
poziomie (strukturalnym)
•
Poświęcają więcej czasu na analizę
problemu
•
Lepiej monitorują postęp
•
Bogatsza wiedza jest źródłem metafor i
analogii
A wyobraźnia
Kosslyn:
a)
Przeszukiwanie wyobrażeń
b)
Rozdzielczość wyobrażonych obrazów
Podobieństwo: wyobrażenia –
percepcja wzrokowa
Badania rCBF, PET: odpowiedzi na pytania
o obiekty wyobrażone – większy przepływ
krwi w obszarach przetwarzania informacji
wzrokowej (V1 and V2) oraz
pamięciowych (Goldenberg et al. 1990).
Kosslyn, 1995: większa aktywacja w korze
wzrokowej podczas wyobrażania niż
podczas spostrzegania!
Wyobrażenia: niezależna
forma reprezentacji?
Zenon Pylyshyn:
•
Badania Kosslyna i Sheparda dowodzą tylko tego, że
ludzie potrafią dokonywać „symulacji”
•
Wiedza jest w formie sądów
•
Wyobrażenia nie stanowią niezależnej formy
reprezentacji
„Przenikalność” wyobrażeń dla innych form
wiedzy
•
Rotacja przedmiotów o różnej wadze
•
Ocena lokalizacji geograficznej
•
Np. które miasto jest bardziej na zachód: Reno czy Los
Angeles? Szczecin czy Wiedeń?
Niekompletność wyobrażeń
Modele umysłowe
Wyobrażenia + reprezentacje
propozycjonalne (Philip Johnson-
Laird)
Schematy w akcji; naiwne teorie
Modele umysłowe są przestrzenne,
dynamiczne i konkretne
Modele umysłowe ruchu
Modele ruchu
Zdumiewająco niedokładne
Modele ruchu – w duchu fizyki
przednewtonowskiej; teoria impetu
•
Moment (impet) którym obdarzona jest kulka i który
słabnie – sam z siebie lub z powodu innych sił (opór
powietrza itp.; nie słabnie w próżni);
•
Impet może być nadany przez popchnięty ale nie
niesiony obiekt (przykład samolotu)
Modele umysłowe zwykle działają, nawet
jeśli są błędne
•
Nawigacja w Mikronezji
Badania modeli umysłowych w psychologii poznawczej:
•
urządzenia (Hegarty and Just, 1993),
•
elektryczność (Gentner & Gentner, 1983),
•
komputery (Norman, 1988),
•
ogrzewanie domu (Kempton, 1986),
•
nawigacja (Hutchins, Tversky),
•
ekologia (Kempton et al. 1995).
Metody badania:
•
Wywiady, protokoły głośnego myślenia, wzorce odpowiedzi, RT,
ruchy oczu, wzorce zapamiętywania nowych informacji.
Po co badać błędne modele?
•
Istotne dla procesu uczenia
•
Projektowanie urządzeń
•
Wyjaśnianie błędów rozumowania
Rozumowanie
Wyciąganie wniosków z przesłanek
Systematyczne błędy rozumowania:
•
Efekt atmosfery
: wniosek zgodny z
kwantyfikatorami w przesłankach
Wszystkie A są B,
Wszystkie C są B,
Zatem: wszystkie A są C.
•
Abstrakcyjność/konkretność treści:
Wszystkie ratlerki są psami
Wszystkie buldogi są psami
Więc: wszystkie ratlerki są buldogami
Zadanie selekcyjne Wasona
(rozumowanie warunkowe)
Jeśli karta ma
samogłoskę po jednej
stronie, musi mieć
parzystą cyfrę po
drugiej.
Które karty trzeba
obrócić, by sprawdzić
czy powyższa reguła
jest prawdziwa.
A
F
7
4
1
4
3
2
Każdy rachunek
powyżej 50 zł musi być
podpisany przez
kierownika.
Które rachunki trzeba
obrócić, by sprawdzić czy
reguła jest przestrzegana?
1
75zł
15zł
2
3
4
•
Błąd oparcia się na wiedzy
Wszyscy Francuzi są ludźmi pijącymi wino.
Niektórzy ludzie pijący wino są smakoszami.
Zatem: Niektórzy Francuzi są smakoszami.
Wszyscy lekarze są ludźmi bogatymi.
Niektórzy ludzie bogaci są bankierami.
Zatem: Niektórzy lekarze są bankierami.
•
Błąd inwersji terminów w przesłankach
(zakładanie
symetrii relacji):
„Wszystkie A są B” = „Wszystkie B są A”;
„Niektóre A nie są B” = „Niektóre B nie są A”
Modele umysłowe
a rozumowanie
Philip Johnson-Laird: Rozumowanie
polega m.in. na skonstruowaniu
modelu umysłowego przesłanek
•
Problem: modele są konkretne, przesłanki
zaś mogą pozwalać na budowę kilku modeli
Wszyscy artyści to pszczelarze
Niektórzy pszczelarze to chemicy
--------
Zatem: Niektórzy artyści to chemicy
Sylogizmy są tym trudniejsze, im więcej
różnych modeli można stworzyć w
oparciu o przesłanki
Niektóre modele jest łatwiej stworzyć
niż inne (np. punkt wyjścia)
Modele przeważnie obrazują typowe
(stereotypowe) sytuacje
Rozumowanie logiczne a „dawanie sobie rady”
•
Algorytmy a heurystyki: heurystyki są skuteczne i
„tanie”, pozwalają na szybkie decyzje
•
Błędy są przesadzone; mogą wynikać z problemów
interpretacji: np. operatory logiczne i ich nazwy w
języku naturalnym: (if...then if and only if...then;
or xor)
•
„Czy matematyka jest wynaleziona czy odkryta?”
•
„Tak!”
•
Jednak popełniamy systematyczne błędy
(ekspertyza, motywacja niewiele zmieniają)
Ograniczona racjonalność, usytuowana w
środowisku:
Simon (1990): „Human rational
behaviour is shaped by a scissors whose
two blades are the structure of task
environments and the computational
capabilities of the actor”.
Różnice indywidualne w rozumowaniu
Evans 2003: Teoria rozumowania opartego
na dwóch systemach:
•
System 1: szybki, równoległy, automatyczny, oparty
na wiedzy
•
System 2: wolny, sekwencyjny, świadomy, oparty na
logice
•
Różnice w inteligencji – związane z systemem 2
•
Mniejsza tendencyjność oparta na wiedzy u ludzi z
wyższym IQ
•
Aktywność innych obszarów mózgu przy
odpowiedziach poprawnych i niepoprawnych
•
Stanovich & West (1998): IQ jest lepszym
predyktorem wykonania abstrakcyjnej niż
konkretnej wersji zadania Wasona.
Pokonywanie przeszkód w
rozwiązywaniu problemów
Techniki twórczego myślenia (E.
Nęcka „Trening twórczości” GWP,
2005):
Generowanie skojarzeń, cech, implikacji
Superpozycja
•
Problem + przypadkowe słowa
Personifikacja
Horda małych życzliwych ludzików
Podejmowanie Decyzji
Podstawa: rozumowanie indukcyjne,
ocena prawdopodobieństwa
Systematyczne błędy (Kahneman &
Tversky)
Heurystyka dostępności (prawdopodobieństwo
zdarzenia oceniane wyżej gdy łatwo jest
przypomnieć sobie przykład)
•
Zdarzenia emocjonalnie nacechowane
•
Efekt świeżości
•
stereotypy
Heurystyka reprezentatywności
•
CCCDDD czy CDDCDC
•
Pierwszy ciąg nie wydaje się reprezentatywnym
przykładem losowego ciągu
•
Prowadzi o innych błędów, np. złudzenie gracza
•
W pewnym szpitalu pewnego dnia urodziło
się 65% chłopców i 35% dziewczynek. Czy
jest to bardziej prawdopodobne w małym
czy w dużym szpitalu?
Błąd koniunkcji:
Linda ma 31 lat, jest niezależna, pewna siebie i bardzo
inteligentna. Skończyła filozofię. Jako studentka była żywo
zainteresowana problemami dyskryminacji i sprawiedliwości
społecznej.
Ułóż zdania w kolejności ich prawdopodobieństwa:
Linda jest urzędniczką w banku; Linda jest feministką; Linda
jest urzędniczką w banku i feministką.
belief that the combination of 2 events is
more likely than one of the 2 events alone
•
Zakotwiczenie
•
8*7*6*5*4*3*2*1 =
•
1*2*3*4*5*6*7*8 =
•
W pierwszym przypadku mediana = 2250, w
drugim 512!
•
ocena wielkości koreluje z punktem wyjścia
(Wilson i in., 1996 – procent krajów afrykańskich w
ONZ)
•
Zmiana prawdopodobieństwa hipotezy w
świetle nowych dowodów: ignorowanie
proporcji podstawowej
W mieście jest 85% zielonych taksówek i
15% niebieskich. W nocy miał miejsce
wypadek. W sądzie świadek zidentyfikował
taksówkę jako niebieską. Jednak sprawdzono
zdolność świadka do identyfikacji kolorów w
warunkach niskiej widoczności i okazało się,
że jest ona w 80% poprawna, a w 20%
błędna. Jakie jest prawdopodobieństwo, że
taksówka była rzeczywiście niebieska?
•
Reguła Bayesa
P(E/H)*P(H)
0,8*0,15
P(H/E) = ---------------------
= -------- =
41%
P(E/H)*P(H) + P(E/~H)*P(~H) 0,12+0,2*0,85
Występowanie pewnej choroby szacuje się na 1/1000.
Test wykrywający chorobę ma 5% prawdopodobieństwo
„fałszywego alarmu” (wyniku pozytywnego przy braku
choroby). Jakie jest prawdopodobieństwo, że osoba, która
ma pozytywny wynik testu rzeczywiście choruje na tę
chorobę?
•
Harvard Medical School (pracownicy i
studenci)
•
45% oszacowało, że prawdopodobieństwo wynosi
95%
•
18% podało odpowiedź poprawną: 2%
•
50 osób z 1000 będzie miało (fałszywy) wynik
pozytywny, a tylko 1 z 1000 jest chora, więc:
•
Jest 50 razy więcej wyników fałszywych
pozytywnych niż prawdziwych pozytywnych,
więc
•
Prawdopodobieństwo że osoba o pozytywnym
wyniku testu jest chora wynosi tylko 2%
Podejmowanie decyzji
Maksymalizacja użyteczności?:
•
Klasyczna teoria decyzji: zasada
użyteczności
•
Pomnożenie spodziewanego zysku przez
prawdopodobieństwo jego osiągnięcia
•
Czy wolisz zagrać w grę, w której z 50%
pewnością wygrasz 200zł, czy w grę, w której
z 90% pewnością wygrasz 100zł?
•
Inne wartościowanie zysków i strat – unikanie
strat:
•
20zł za orła, -10 za reszkę – nie zakładają się
•
800$ na pewno, czy 85% prawdopodobieństwo
1000$?
•
Efekt uzasadnienia kosztów
•
Ograniczona racjonalność:
•
Heurystyka wystarczalności (strategia zadowolenia)
•
Wybranie pierwszej opcji, która spełnia minimum
wymagań (nie rozważamy wszystkich)
•
Przewidywanie żalu postdecyzyjnego ->
preferowanie braku podejmowania akcji
Różnice indywidualne w
rozumowaniu Evans 2003: Teoria
rozumowania opartego na dwóch
systemach:
•
System 1: szybki, równoległy,
automatyczny, oparty na wiedzy
•
System 2: wolny, sekwencyjny, świadomy,
oparty na logice
•
Różnice w inteligencji – związane z s2