Neurokognitiv arkitektur

Relevanta dokument
Kognitiv neurovetenskap

Neurovetenskap 30/08/2013. Kognitiv neurovetenskap. Lober. Olika färg, olika vävnadsstruktur. Hjärnbarken

Vad kan biologiskt plausibla modeller säga oss?

Selektiv uppmärksamhet. Klassiska teorier. Sidan 1. Översikt. Vad är uppmärksamhet? Människan har ansetts ha. Filtrering. Vad är uppmärksamhet?

Visuell perception. Sidan 1. Översikt. Sammanfattning av förra föreläsningen. Kognitiv arkitektur. Visuella systemet: översikt.

Kognitiv modellering. Sidan 1. Översikt. Tre forskningsmetoder. Olika syften med modellering. Människa-maskin interaktion (MMI) Uppgiftsanalys

Korttidsminne-arbetsminne

Modelleringsmetodologi

Neural bas för kognition

Linköpings universitet

TDDB96 Projekt: Object priming med visuell stimuli

Inlärning utan övervakning

Linköpings universitet 1

Neurosensomotorik och kognition. Ögon- och hållningstränings påverkan på perception och koncentration

Modeller och simulering av språkprocessning

Långtidsminnekunskapsrepresentation

Människans förmåga kognition. Fö5. Kursinnehåll. Kognition och e-hälsa. ETIF20 E-hälsa. MEN kanske extra viktigt om man riktar sig till en

Linköpings universitet

Neuronen 11/22/2012. Översikt. Artificiell nod. Kommunikation. Neuronen som detektor. Syftet med återstående föreläsningarna

Minnesfunktioner hos barn med språk- och lässvårigheter

Kognitiv psykologi. Kognition och hjärnan. Hjärnans struktur Neurokognition Kap 2

Kognition crash course

Prestanda och skalbarhet

729G43 Artificiell intelligens / Maskininlärning 3. Marco Kuhlmann

Tränarguide del 2. Mattelek.

OBS! Vi har nya rutiner.

Perception och Språkutveckling. Kognitiv utveckling. Perception. Upptäcka världen. Metod. Förnimmelse till Varseblivning (Sensation to Perception)

Minnet - begrepp och principer

Percep&onens betydelse för lärandet Matema&ksvårigheter en pedagogisk utmaning Stockholm 9 september Annika Flenninger

Kort introduktion till POV-Ray, del 1

Neurolingvistik och flerspråkighet

Tentamens-/instuderingsfrågor

KOGNITION. Beata Terzis Med.dr, leg.psykolog

Neurovetenskap. Centrala teman med relevans för f kognitionsvetenskap

Bevis för ett modulärt perspektiv: (tidiga studier av) afasi.

Kognition. Kognition, interaktion och användare. Överblick - kognition. Data-information-kunskap. Nivåer av kognition. Dä ä bar å åk.

Spel som interaktiva berättelser

Instruktion/råd för muntlig presentation

Kognitionspsykologi (forts) Bottom-up och Top-down Signal-Detection Theory

Dependensregler - Lathund

Språket och hjärnan. SIS vt 2008 Ellen Breitholtz

Studier med barn, fördelar. Kognitiv utveckling. Upplägg. Många aspekter. Generella aspekter. Barndomens kognitiva utveckling

Kognitiv psykologi. Schema. Tentamen Introduktion.

Det åldrande minnet. Lars Bäckman Aging Research Center, KI

TANA17 Matematiska beräkningar med Matlab

Föreläsning 6: Analys och tolkning från insamling till insikt

Kognitionskunskap för bättre kommunikation. Beata Terzis med.dr, leg.psykolog

Play Football. Uppvärmningslekar/tävlingar, avslutande övningar i kombination. av färdighetsträning

KUNDINVOLVERINGSGRAD

*************************************************************************** Studentens namn: Studentens personnummer:

Översikt modelleringsparadigm

behövs för enhetlighet, tala samma språk, så att användaren kan lära sig och använda det vidare.

5 Relationer mellan individens utvecklingsnivå, olika verktyg och användning av olika produkter

Kognitiv psykologi. Kognition / Tänkande. Tänkande

Sidan 1. Översikt P D P. Neurala nät i kognitiv neurovetenskap. Kursinnehåll. Kursens syfte P D P. Litteratur. Relation till ANN HKGC19/TDDC11

Tekniker för storskalig parsning

KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi. KINETIK 1(2) A: Kap

VARFÖR FINNS DET INGA RIKTIGA

Kognitiv svikt vid Parkinson-relaterade sjukdomar

n-abler PRO JOYSTICK Handledning

Kognitiv psykologi. Vad är psykologi? Psykologi som vetenskap. Vetenskapliga grunder och metoder

Arbetsminnes- testutbildning. Neuropsykolog Björn Adler. Björn Adler

Tvärvetenskap och Metodologisk Mångfald. Kognitionsvetenskaplig Introduktionskurs Mats Andrén,

Kognitionskunskap som redskap för adekvat bemötande Beata Terzis med.dr, leg.psykolog

Stöd vid demenssjukdom och kognitiv svikt. Beata Terzis med.dr, leg.psykolog

KINETIK 1(2) A: Kap Vad är kinetik? 14.1 Koncentration och reaktionshastighet. KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi

729G43 Artificiell intelligens (2016) Maskininlärning 3. Marco Kuhlmann Institutionen för datavetenskap

Passiva stimulusstyrda processer. Talperceptionsteorier. Sekundära perceptoriska. Primära perceptoriska. Aktiva hypotesstyrda processer

Three Monkeys Trading. Tärningar och risk-reward

Hjärnans beräkningsprinciper. Beräkningsprinciper Översikt. Återblick. Återblick. Två beräkningsvägar. Beräkningsprinciper

Ett A4-blad med egna handskrivna anteckningar (båda sidor) samt räknedosa.

Var är den? strävorna

Kognitiv modellering inom MDI

Innehållsförteckning. Kurs i MS Office våren 2013 Word

Fråga 1: Diskutera för- och nackdelar med grupparbete i inlärningen i skolan.

Hierarchical Temporal Memory Maskininlärning

Teckna med högra hjärnhalvan

Sannolikheten att vinna ett spel med upprepade myntkast

Aktiviteten, (Vad är mina chanser?), parvis, alla har allt material,

INFORMATION. Victor Hugo. Vad är det? Johan H Bendz FMV. Dennes svar. Korrespondens med förläggaren avseende publiceringen av Samhällets olycksbarn

Scouterna

Unika produktegenskaper Konkurrentpris Pris på substitut Vinstkrav Självkostnad Rörliga kostnader

Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi

Kognition TEK210 (4,5 hp)

Linköpings universitet

Ann Björkdahl Universitetssjukhusöverarbetsterapeut, Docent SAHLGRENSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET, ARBETSTERAPI OCH FYSIOTERAPI

OBS! Vi har nya rutiner.

Neurovetenskap. Sidan 1. Översikt. Struktur och funktion hänger ihop. Mänskligt tänkande. Antagandet om lokalisering. Två sätt att studera hjärnan

Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi. Felix Koch. Ulrich Olofsson. Örjan Dahlström Kursansvarig

Sub-symbolisk kognition & Konnektionism. Kognitionsvetenskaplig Introduktionskurs (729G01) Mats Andrén,

Johari Fönster. Johari Fönster. Arena. Blint. Fasad. Okänt Modell om individens självbild JAG ANDRA. Syfte. Innehåll.

Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi. Kognitiv psykologi

PSYD52, Psykologi: Kognitions- och neuropsykologi, 30 högskolepoäng Psychology: Cognitive- and Neuropsychology, 30 credits Grundnivå / First Cycle

Visuella System och Ögonrörelser - Visuella systemets fysiologi - Ögonrörelser och kognition -Experimentell metod

Introduktion. Konfidensintervall. Parade observationer Sammanfattning Minitab. Oberoende stickprov. Konfidensintervall. Minitab

729G15 Kognitiv modellering

Kognitionsvetenskapliga programmet, åk 1

EV3 Roboten. Sida 1 av 13

att koncentrera sig, att bibehålla uppmärksamheten, att minnas osv., som orsakades av att så mycket energi gick åt till att bearbeta den förändrade

Kängurun Matematikens hopp

Transkript:

Tre beskrivningsnivåer (Marr, 1982) Neurokognitiv arkitektur Beräkningsnivå (beteende) Vad som beräknas (ex. fokusering av uppmärksamhet) Algoritmnivå (mekanismer) Hur det beräknas (ex. släpp nuvarande fokus, flytta, fokusera) Symboliska modeller Implementationsnivå (våtvara, mikroprocesser) När och hur olika delprocesser utförs (ex. aktivering samtidigt med avaktivering ömsesidigt beroende) Inverkar på övriga nivåer! Kognitiv neurovetenskap ( trebent stol) Översikt Insikter i hur hjärnan arbetar Observationer av beteende Beräkning - analys - modeller Neurovetenskap - anatomi - fysiologi Tävling mellan olika bearbetningssätt Relaterar till uppmärksamhet Finns alternativa vägar efter hjärnskada Förhandling mellan olika processer Snabb och gissningsartad bearbetning Säkrare bearbetning tar extra tid (inte alltid möjligt) Reaktionstid beror på var tröskeln sätts Synnerver Exempel: det visuella systemet 1

V1: Högra/vänstra ögat Hyperkolumner i V1 (förenklad bild) Tvärsnitt av hjärnbarken 1: axonknippe 2: mellanlager 3: mellanlager 4: input 5: output 6: output V1 Starkt förenklad bild Visuella systemet Visuell input Motorisk reaktion Betydelse, språk form, färg Vad hjärnskada storlek, position, riktning Var visuell input Antag hjärnskada på Vad-kanalen Hur påverkas objektigenkänning? Långsammare? Inte alls? Kan andra kanalen kompensera för skadan? 2

Fallet med patient RV Experiment 1 Mindre skada i vänstra temporalloben (dvs. sent inom vad -kanalen i visuella systemet) Testades på enkel objektigenkänning? svarstid RV 1 kontrollgrupp antal ingående linjer Avvikande svarstid för RV 1 Ökar med antal ingående linjer (särdrag) Tolkning RV 1 tyder på skadad särdragskodning Seriell kompensationsstrategi HYP: Någon form av parvis jämförelse mellan linjer i de två figurerna? RV kontrollgr. Experiment 2a Rutnätet togs bort Konstant, dock längre svarstid RV 2a svarstid RV 2a kontrollgrupp antal ingående linjer Tolkning Inte alltid seriell jämförelse Ursprungligt område kanske inte helt utslaget, utan bara nedsatt förmåga (RV:s svarstid var ju generellt längre) Lätt att överbelasta (med de extra stödlinjerna), och då tar RV till seriell strategi Experiment 2b Störande linjer lades till som inte bildade rutnät Konstant tid (RV 2b )! svarstid RV 2b Öka antal ingående linjer för att lura fram seriell strategi kontrollgrupp antal ingående linjer 3

Tolkning Normalt: överlappande beräkning RV 2b tyder nu på parallell bearbetning Svårt att förstå vad som händer Utan rutnät parallell, långsam bearbetning Med rutnät seriell, snabb bearbetning form, färg Vad hjärnskada storlek, position, riktning Var visuell input Tävling mellan de två kanalerna Vad-kanalen normalt snabbare på form-igenkänning, därför dess svar som används Ger konstant snabba svarstider normalt Var-kanalen tar längre tid, ju fler objekt som ska knytas till plats Hjärnskadan har rubbat balansen mellan dessa två system Slutsats Hjärnskada ger oftast inte total utslagning Samma funktion, men långsammare bearbetning Ger samma lutning på svarstider som normalt, men förskjutet i höjdled Skador kan dock förändra balansen mellan tävlande processer För RV har var -kanalen nu större chans än normalt att vinna, förutsatt att rutnätet finns som stöd Ger lutande svarstid, dock snabbare än skadade vad-kanalen Lärdom: Redundant beräkning Hjärnan använder redundant beräkning Ger större robusthet Intern tävlan mellan alternativa sätt att beräkna Obs! Mekanismer som underlättar aktivering gör bearbetningen snabbare och kan indirekt avgöra tävlan mellan processer Ex. koncentrationsgrad, dvs. uppmärksamhet Utgångsexperiment mask % korrekt Interaktiv aktivering exp 1: work k eller d? hög exp 2: k k eller d? medel exp 3: rvpk k eller d? låg tid 4

Modell för läsförståelse IA-arkitekturen Kombinerar info från Visuell input Bakgrundskunskap Lexikon, ordfrekvens Bokstävers visuella särdrag Ord börjar aktiveras innan alla bokstäver har känts igen Möjliga ord och bokstäver beaktas parallellt alla mot alla ingående bokstav tävling inom samma position i ordet Negativa kopplingar inneh. bokstav inneh. ej bokstav inneh. feature inneh. ej feature Påverkan från kontexten Förenklad variant av modellen Kontext = ord från ett lexikon Ger positiv feedback till bokstavslagret Röstar fram bokstäver (svar) Ger negativ feedback till bokstäver som inte ingår Undertrycker alternativa bokstäver Ger negativ signal till konkurrerande ord Försvårar indirekt för alternativa bokstäver Beräkningsegenskaper Information flyter konstant i systemet En nod repr. hypotes om input Nodens output beror på om förändring i input ökar eller minskar tron på hypotesen Nodens tillstånd repr. minne för det stöd som ackumulerats Beräkning går ut på att hitta aktiverings-mönster som alla noder är överens om Parallel constraint satisfaction Interaktivitet i ett återkopplat system En hierarki av parallella processer Top-down och bottom-up betarbetning samtidigt Ex. Information om situationen medverkar i språkförståelse 5

Beräkning i kaskad Mänsklig info.beräkning Aktiveringsflöde som i ett vattenfall (kaskad) Alla processteg blir aktiva nästan samtidigt Svårt att säga vilken process som blev aktiv först Interaktivt nät (dvs. har bakåtkopplingar) p 2 kan ligga efter p 1 i nätet, men hinner ändå påverka p 1 (och därmed sin egen input) Beräkning genom ömsesidig förhandling mellan processtegen Parallell constraint satisfaction 1. Parallell bearbetning av olika input Arbetet delas upp, sker parallellt Snabbare beräkning 2. Parallell beräkning av processteg: Beräkning i kaskad Information flyter alltid i systemet Så fort förändring i input, så fortplantas denna Kan ge snabbt svar, kan också vänta Snabb, men osäker beräkning Långsam och säker beräkning Avvägning mellan svarstid och risk för fel Beräkning i kaskad N 3 Snabbare svar Säkrare svar En annan grundläggande insikt N 2 N 1 tid 6

Tidsmätningar inom kognitiv psykologi Kan simulera aktiveringsutveckling nivå 1 ögat nivå 2 nivå 3 bearbetning vidare bearbetning 150 ms 250 ms 50 ms ljus Total tid = 50 + 150 + 250 ms = 450 ms Eller? tid Uppmätta tider i hjärnan tjugo år senare Kan simulera aktiveringsutveckling De olika beräkningsstegen pågår samtidigt (med minimal tidsförskjutning)! Påpekades redan på 80-talet av modellerare total tid deltid 3 deltid 2 Svarskriterium (olika för olika Fd) deltid 1 tid Slutsats Kan inte dela upp total RT i deltider Dvs. deltider går inte att addera för att få total RT RT ökar med antal Tyder ökande RT på seriell strategi? RT påverkas dessutom av time vs. accuracy trade-off Så, vad säger total RT om de ingående processerna? snitt RT RT belyser oftast den långsammaste ingående processen, inte summan av processerna Antal element i minnesmängden 7

Ett exempel Experiment på sifferigenkänning (Robert Sternberg) Fd visas en serie med siffror (en i taget) Visas sedan en testsiffra: Fanns siffran med eller inte? RT ökar linjärt med antal siffror som måste sökas igenom i minnet snitt RT Nej-svar Ja-svar Sternbergs slutsats Eftersom linjärt ökande RT Fd kör seriell genomsökning av minnesmängden, dvs. jämför testsiffran med en lagrad siffra i taget Eftersom samma lutning på ja-svar och nej-svar Fd kör uttömmande seriell sökning, dvs. fortsätter söka efter att ha hittat den sökta siffran Ja-svar borde ligga här Antal element i minnesmängden Alternativ tolkning Parallell sökning Enligt senaste modelleringsförsöken Större osäkerhet i om det är korrekt matchning, så tiden ökar ju fler alternativ att beakta (parallellt) Långsammare aktiveringsutveckling, ju fler konkurrenter Därav linjär ökning av RT med antal element att matcha mot Sammanfattning Om man vill förstå kognition är det viktigt att ta hänsyn till hjärnans sätt att arbeta Biologiskt plausibla modeller ger nya insikter Ofta flera sätt att beräkna, lite olika syften med beräkningarna Tävling ( race ) mellan alternativa beräkningar Kognition bygger på samtidig bottom-up och top-down bearbetning (parallel constraint satisfaction) Delberäkningstider kan inte adderas eller subtraheras! Avvägning mellan snabbt och rätt 8