получения информации о признаках паттерна и об
отношениях между признаками. Пожалуй, наиболее интригующим в загадке
формирования прототипов является то, что эти два этапа протекают с
разной скоростью в процессе приобретения нами знания о паттерне. Это в
чем-то похоже на соревнования, где два атлета бегут с разной скоростью.
Тот, что быстрее,- аналог изучения признаков, а более медленный -
аналог изучения их взаимосвязей.
В эксперименте Солсо и Маккарти, "лицо-прототип" было составлено
при помощи фоторобота - устройства, используемого в полиции; оно
состоит из набора пластиковых эталонов, на каждом из которых изобра-
жена часть лица - волосы, глаза, нос, подбородок, рот. Для каждого из
выбранных лиц-прототипов был произведен набор образцов, имеющих раз-
личную степень сходства с прототипом (см. Рис.3.12). Испытуемым пока-
зывали образцы, а затем - второй набор, содержащий некоторые из пер-
воначальных лиц, некоторые новые лица, ранжированные по их сходству с
прототипом, а также сам прототип. Испытуемых просили решить, видят
ли они лица, из ранее виденного набора или новые лица и оценить уверен-
ность в своем ответе. Как видно из Рис.3.13, испытуемые не только прини-
мали прототипы за уже виденные, но выставляли при этом наивысшую
оценку уверенности в ответе (пример псевдо-памяти).
Из вышесказанного можно сделать некоторые выводы о формировании
и использовании зрительного прототипа. Ранее цитированные исследова-
ния показывают, что мы (Сформируем прототипы на основе усредненных
характеристик отдельных экземпляров; (2)приобретаем определенные зна-
ния о прототипе даже когда имеем дело только с его видоизменениями;
Т.е. степени различия.- Прим.ред.
Распознавание паттернов
97
Рис. 3.12. Лицо-прототип (Pj
и образцы лиц, имеющих раз-
личную степень (75, 50, 25 и
0Ї/о] сходство с прототипом.
Sofso, McCorfy (1981 а].
Рис. 3.13. Показатели уве-
ренности в ответе для прото-
типа, /же виденных (старых)
элементов, и новых элементов.
Solso, McCarthy (1981 а].
и интерпретация сенсорных сигналов
Обнаружение
98
(З)приобретаем некоторую обобщенную информацию об общих признаках
прототипов, причем хорошо известные прототипы содержат меньше вклю-
чений, чем менее знакомые (или недавно выученные); (4)о модифициро-
ванных экземплярах судим по степени их близости к прототипу; и (5)фор-
мируем прототип путем абстрагирования отдельных образцов и затем оце-
ниваем взаимосвязь между прототипическими формами, исходя из степе-
ни их отличия от этого прототипа, а также от других отдельных образцов.
Теория прототипов: центральная тенденция и частота
Признаков. Из вышеописанных экспериментов и многих других иссле-
дований возникли две теоретические модели формирования прототипов. В
одной из них, называемой моделью центральной тенденции, предполагает-
ся, что прототип представляет собой среднее из всех экземпляров. Иссле-
дование Познера и др., а также Рида говорят в пользу этой модели. По-
знер и Кил (Posner, Keele, 1968), например, считают, что прототип можно
представить математически как точку в гипотетическом многомерном про-
странстве, в которой пересекаются средние расстояния от всех призна-
ков. В экспериментах Познера и Рида можно видеть, как у испытуемых
формируется прототип, являющий собой абстракцию некоторой фигуры.
Таким образом, прототип - это абстракция, хранящаяся в памяти и отра-
жающая центральную тенденцию некоторой категории.
Вторая модель, называемая моделью частоты признаков, предполагает,
что прототип отражает моду или наиболее часто встречающееся сочета-
ние признаков. Эксперименты Франкса и Брансфорда, Ноймана (Neumann,
1977) и Солсо и Маккарти подтверждают эту модель. В ней прото-тип -
это синоним "лучшего экземпляра" из некоторого набора паттернов. Про-
тотип - это паттерн, включающий наиболее часто встречающиеся при-
знаки, свойственные некоторому набору экземпляров. Хотя прототип за-
частую уникален, поскольку состоит из уникальной комбинации призна-
ков (вспомните уникальные геометрические фигуры в эксперименте Фран-
ков и Маккарти или уникальные лица в эксперименте Солсо и Маккарти),
сами по себе признаки уже воспринимались ранее. Такие признаки -
например, геометрические элементы частей лица - есть строительные
блоки прототипа. Каждый раз, когда человек смотрит на паттерн, он реги-
стрирует и признаки паттерна, и взаимосвязь между ними. Однако, со-
гласно модели частоты признаков, при освоении прототипа, включающего
многие ранее встречавшиеся признаки, у человека возникает уверенность,
что он уже видел раньше это изображение, т.к. его признаки сохранились
в памяти. Поскольку взаимосвязь между признаками встречалась реже,
чем сами признаки - в большинстве экспериментов экземпляры показы-
вались только раз - информация о соотношении признаков хуже сохра-
нилась в памяти, чем информация о самих признаках.
Было проведено несколько экспериментов с целью выяснить различия
между этими моделями. В одном их них (Solso and McCarthy, 1981 b) ис-
пытуемых просили запомнить ряд трехзначных цифр. Затем им показыва-
ли другой набор цифр и просили давать ранговые оценки своим ответам;
второй набор состоял из нескольких старых элементов, некоторых новых
элементов, арифметического среднего элементов первого набора, а также
наиболее часто встречающихся чисел. Как правило, то число, которое с
наибольшей уверенностью признавалось числом из первой группы, было
числом-прототипом, составленным из часто встречавшихся чисел. Нако-
Распознавание паттернов
99
нец, при проведении вышеописанного эксперимента практически не было
обнаружено свидетельств в пользу модели центральной тенденции, хотя
его результаты подтверждают модель частоты признаков. Очевидно, неко-
торые эксперименты ясно подтверждают частотную модель, но зато дру-
гие подтверждают модель центральной тенденции. Может быть, верны
обе модели; тогда расхождения можно было бы отнести на счет различий
в стимульном материале или попытаться объяснить их тем, что прототипы
основываются на часто встречающихся признаках лишь на стадии заучи-
вания, а позднее возникают прототипы, основанные на центральной тен-
денции.
Распознавание образов в шахматах. До сих пор мы имели дело
только с простыми изображениями; даже лица в эксперименте Рида невы-
разительны и сильно упрощены. А как видятся более сложные паттерны?
Чейз и Саймон (Chase and Simon, 1973a, 1973b) изучали эту проблему,
анализируя сложный паттерн фигур на шахматной доске и пытаясь выяс-
нить, чем мастера шахмат отличаются от обычных игроков. Интуиция может
подсказывать нам, что когнитивные различия между ними заключаются в
том, насколько ходов вперед мастер может предвидеть игру.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200
отношениях между признаками. Пожалуй, наиболее интригующим в загадке
формирования прототипов является то, что эти два этапа протекают с
разной скоростью в процессе приобретения нами знания о паттерне. Это в
чем-то похоже на соревнования, где два атлета бегут с разной скоростью.
Тот, что быстрее,- аналог изучения признаков, а более медленный -
аналог изучения их взаимосвязей.
В эксперименте Солсо и Маккарти, "лицо-прототип" было составлено
при помощи фоторобота - устройства, используемого в полиции; оно
состоит из набора пластиковых эталонов, на каждом из которых изобра-
жена часть лица - волосы, глаза, нос, подбородок, рот. Для каждого из
выбранных лиц-прототипов был произведен набор образцов, имеющих раз-
личную степень сходства с прототипом (см. Рис.3.12). Испытуемым пока-
зывали образцы, а затем - второй набор, содержащий некоторые из пер-
воначальных лиц, некоторые новые лица, ранжированные по их сходству с
прототипом, а также сам прототип. Испытуемых просили решить, видят
ли они лица, из ранее виденного набора или новые лица и оценить уверен-
ность в своем ответе. Как видно из Рис.3.13, испытуемые не только прини-
мали прототипы за уже виденные, но выставляли при этом наивысшую
оценку уверенности в ответе (пример псевдо-памяти).
Из вышесказанного можно сделать некоторые выводы о формировании
и использовании зрительного прототипа. Ранее цитированные исследова-
ния показывают, что мы (Сформируем прототипы на основе усредненных
характеристик отдельных экземпляров; (2)приобретаем определенные зна-
ния о прототипе даже когда имеем дело только с его видоизменениями;
Т.е. степени различия.- Прим.ред.
Распознавание паттернов
97
Рис. 3.12. Лицо-прототип (Pj
и образцы лиц, имеющих раз-
личную степень (75, 50, 25 и
0Ї/о] сходство с прототипом.
Sofso, McCorfy (1981 а].
Рис. 3.13. Показатели уве-
ренности в ответе для прото-
типа, /же виденных (старых)
элементов, и новых элементов.
Solso, McCarthy (1981 а].
и интерпретация сенсорных сигналов
Обнаружение
98
(З)приобретаем некоторую обобщенную информацию об общих признаках
прототипов, причем хорошо известные прототипы содержат меньше вклю-
чений, чем менее знакомые (или недавно выученные); (4)о модифициро-
ванных экземплярах судим по степени их близости к прототипу; и (5)фор-
мируем прототип путем абстрагирования отдельных образцов и затем оце-
ниваем взаимосвязь между прототипическими формами, исходя из степе-
ни их отличия от этого прототипа, а также от других отдельных образцов.
Теория прототипов: центральная тенденция и частота
Признаков. Из вышеописанных экспериментов и многих других иссле-
дований возникли две теоретические модели формирования прототипов. В
одной из них, называемой моделью центральной тенденции, предполагает-
ся, что прототип представляет собой среднее из всех экземпляров. Иссле-
дование Познера и др., а также Рида говорят в пользу этой модели. По-
знер и Кил (Posner, Keele, 1968), например, считают, что прототип можно
представить математически как точку в гипотетическом многомерном про-
странстве, в которой пересекаются средние расстояния от всех призна-
ков. В экспериментах Познера и Рида можно видеть, как у испытуемых
формируется прототип, являющий собой абстракцию некоторой фигуры.
Таким образом, прототип - это абстракция, хранящаяся в памяти и отра-
жающая центральную тенденцию некоторой категории.
Вторая модель, называемая моделью частоты признаков, предполагает,
что прототип отражает моду или наиболее часто встречающееся сочета-
ние признаков. Эксперименты Франкса и Брансфорда, Ноймана (Neumann,
1977) и Солсо и Маккарти подтверждают эту модель. В ней прото-тип -
это синоним "лучшего экземпляра" из некоторого набора паттернов. Про-
тотип - это паттерн, включающий наиболее часто встречающиеся при-
знаки, свойственные некоторому набору экземпляров. Хотя прототип за-
частую уникален, поскольку состоит из уникальной комбинации призна-
ков (вспомните уникальные геометрические фигуры в эксперименте Фран-
ков и Маккарти или уникальные лица в эксперименте Солсо и Маккарти),
сами по себе признаки уже воспринимались ранее. Такие признаки -
например, геометрические элементы частей лица - есть строительные
блоки прототипа. Каждый раз, когда человек смотрит на паттерн, он реги-
стрирует и признаки паттерна, и взаимосвязь между ними. Однако, со-
гласно модели частоты признаков, при освоении прототипа, включающего
многие ранее встречавшиеся признаки, у человека возникает уверенность,
что он уже видел раньше это изображение, т.к. его признаки сохранились
в памяти. Поскольку взаимосвязь между признаками встречалась реже,
чем сами признаки - в большинстве экспериментов экземпляры показы-
вались только раз - информация о соотношении признаков хуже сохра-
нилась в памяти, чем информация о самих признаках.
Было проведено несколько экспериментов с целью выяснить различия
между этими моделями. В одном их них (Solso and McCarthy, 1981 b) ис-
пытуемых просили запомнить ряд трехзначных цифр. Затем им показыва-
ли другой набор цифр и просили давать ранговые оценки своим ответам;
второй набор состоял из нескольких старых элементов, некоторых новых
элементов, арифметического среднего элементов первого набора, а также
наиболее часто встречающихся чисел. Как правило, то число, которое с
наибольшей уверенностью признавалось числом из первой группы, было
числом-прототипом, составленным из часто встречавшихся чисел. Нако-
Распознавание паттернов
99
нец, при проведении вышеописанного эксперимента практически не было
обнаружено свидетельств в пользу модели центральной тенденции, хотя
его результаты подтверждают модель частоты признаков. Очевидно, неко-
торые эксперименты ясно подтверждают частотную модель, но зато дру-
гие подтверждают модель центральной тенденции. Может быть, верны
обе модели; тогда расхождения можно было бы отнести на счет различий
в стимульном материале или попытаться объяснить их тем, что прототипы
основываются на часто встречающихся признаках лишь на стадии заучи-
вания, а позднее возникают прототипы, основанные на центральной тен-
денции.
Распознавание образов в шахматах. До сих пор мы имели дело
только с простыми изображениями; даже лица в эксперименте Рида невы-
разительны и сильно упрощены. А как видятся более сложные паттерны?
Чейз и Саймон (Chase and Simon, 1973a, 1973b) изучали эту проблему,
анализируя сложный паттерн фигур на шахматной доске и пытаясь выяс-
нить, чем мастера шахмат отличаются от обычных игроков. Интуиция может
подсказывать нам, что когнитивные различия между ними заключаются в
том, насколько ходов вперед мастер может предвидеть игру.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200