Обобщение (обучение)
Концепция использования людьми и животными прошлого опыта в настоящих ситуациях

Обобщение — это концепция, согласно которой люди, другие животные и искусственные нейронные сети используют прошлые знания в настоящих ситуациях обучения, если условия в ситуациях считаются схожими. [1] Обучающийся использует обобщенные шаблоны, принципы и другие сходства между прошлым опытом и новым опытом, чтобы более эффективно ориентироваться в мире. [2] Например, если человек узнал в прошлом, что каждый раз, когда он ест яблоко, его горло становится зудящим и опухшим, он может предположить, что у него аллергия на все фрукты. Когда этому человеку предлагают съесть банан, он отвергает его, предполагая, что у него также аллергия на него, путем обобщения, что все фрукты вызывают одну и ту же реакцию. Хотя это обобщение об аллергии на все фрукты, основанное на опыте с одним фруктом, может быть правильным в некоторых случаях, оно может быть неверным во всех случаях. Как положительные, так и отрицательные эффекты были продемонстрированы в образовании посредством усвоенного обобщения и его контрастного понятия дискриминационного обучения .

Обзор

Под обобщением понимают прямую связь с передачей знаний в различных ситуациях. [3] Знания, которые необходимо передать, часто называют абстракциями, поскольку обучающийся абстрагирует правило или шаблон характеристик из предыдущего опыта с похожими стимулами. [ 2] Обобщение позволяет людям и животным распознавать сходства в знаниях, полученных в одних обстоятельствах, что позволяет переносить знания на новые ситуации. Эта идея конкурирует с теорией ситуативного познания , утверждая, что можно применять прошлые знания для обучения в новых ситуациях и средах.

Обобщение может быть поддержано и частично объяснено подходом коннекционизма . [4] Так же, как искусственный интеллект учится различать разные категории, применяя прошлое обучение к новым ситуациям, люди и животные обобщают ранее изученные свойства и модели на новые ситуации, таким образом связывая новый опыт с прошлым опытом, который похож одним или несколькими способами. Это создает модель связей, которая позволяет обучающемуся классифицировать и делать предположения о новом стимуле, например, когда предыдущий опыт наблюдения за канарейкой позволяет обучающемуся предсказать, какими будут другие птицы. Эта категоризация является основополагающим аспектом обобщения.

Исследования по обобщению

В научных исследованиях, изучающих обобщение, часто используется градиент обобщения. Этот инструмент используется для измерения того, как часто и насколько животные или люди реагируют на определенные стимулы, в зависимости от того, воспринимаются ли стимулы как похожие или разные. Криволинейная форма градиента достигается путем размещения воспринимаемого сходства стимула на оси x, а силы реакции на оси y. [5] Например, при измерении реакций на цвет ожидается, что субъекты будут реагировать на цвета, которые похожи друг на друга, например, оттенки розового после воздействия красного, в отличие от непохожего оттенка синего. [6] Градиент относительно предсказуем, при этом реакция на похожие стимулы немного менее сильна, чем реакция на условный стимул, а затем неуклонно снижается по мере того, как предъявляемые стимулы становятся все более непохожими. [7]

Несколько исследований предположили, что обобщение является фундаментальным и естественным процессом обучения для людей. Девятимесячным младенцам требуется очень мало (иногда всего 3) опыта с категорией, прежде чем они научатся обобщать. [2] Фактически, младенцы так хорошо обобщают на ранних стадиях развития (например, учатся распознавать определенные звуки как язык), что им может быть трудно различать вариации обобщенных стимулов на более поздних стадиях развития (например, не различать едва заметные звуки похожих фонем). [2] Одно из возможных объяснений того, почему дети так эффективно учатся, заключается в том, что они действуют в соответствии с целью сделать свой мир более предсказуемым, тем самым поощряя их твердо придерживаться обобщений, которые эффективно помогают им ориентироваться в окружающей среде. [2]

Некоторые данные свидетельствуют о том, что дети рождаются с врожденными процессами для точного обобщения вещей. Например, дети склонны обобщать на основе таксономических, а не тематических сходств (опыт с одним мячом приводит к тому, что ребенок идентифицирует другие шарообразные объекты как «мяч», а не называет биту «мячом», потому что бита используется для удара по мячу). [2]

Уэйкфилд, Холл, Джеймс и Голдин (2018) обнаружили, что дети более гибки в обобщении новых глаголов, когда их обучают глаголу, наблюдая за жестами, а не когда их обучают, выполняя действие самостоятельно. [8] Когда вы помогаете ребенку выучить новое слово, предоставление большего количества примеров слова увеличивает его способность обобщать слово в различных контекстах и ​​ситуациях. Кроме того, вмешательства в письмо для учеников начальной школы дают лучшие результаты, когда вмешательство активно нацелено на обобщение как результат. [9]

Было показано, что обобщение улучшается и/или стабилизируется после сна. [10]

Подразумеваемое

Без способности к обобщению, вероятно, было бы очень трудно ориентироваться в мире полезным образом. [2] Например, обобщение является важной частью того, как люди учатся доверять незнакомым людям [11] и необходимым элементом в усвоении языка. [12]

Для человека, у которого нет возможности обобщать один опыт на другой, каждый случай собаки будет полностью отделен от других случаев собак, поэтому предыдущий опыт не поможет человеку узнать, как взаимодействовать с этим, казалось бы, новым стимулом. [2] Фактически, даже если человек столкнется с одной и той же собакой несколько раз, он или она не сможет знать, чего ожидать, и каждый случай будет таким, как если бы человек впервые столкнулся с собакой. Поэтому обобщение является ценной и неотъемлемой частью обучения и повседневной жизни.

Показано, что обобщение влияет на использование эффекта интервала в образовательных условиях. [13] В прошлом считалось, что информация, забываемая между периодами обучения при реализации интервального представления, подавляет обобщение. В последние годы это забывание рассматривалось как способствующее обобщению посредством повторения информации во время каждого случая интервального обучения. Эффекты получения долгосрочных обобщенных знаний посредством интервального обучения можно сравнить с эффектами массированного обучения (длительного и сразу; например, зубрежка в ночь перед экзаменом) [14], при котором человек получает только краткосрочные знания, что снижает вероятность установления обобщения.

Обобщение также считается важным фактором в процедурной памяти , например, почти автоматических процессах памяти, необходимых для вождения автомобиля. [2] Не имея возможности обобщать предыдущий опыт вождения, человек, по сути, должен был бы заново учиться водить машину каждый раз, когда он или она сталкивался с новой улицей. Известно, что люди с диагнозом NVLD — невербальное расстройство обучения — иногда испытывают трудности с применением изученных концепций в новых ситуациях.

Однако не все эффекты обобщения полезны. Важной частью обучения является знание того, когда не следует обобщать, что называется дискриминационным обучением. Если бы не дискриминационное обучение, людям и животным было бы трудно правильно реагировать на различные ситуации. [15] Например, собаку можно обучить приходить к хозяину, когда она слышит свисток. Если собака обобщает это обучение, она может не различать звук свистка и другие стимулы, поэтому она будет прибегать к хозяину, когда услышит любой высокий шум.

Обобщение страха

Определенный тип обобщения, обобщение страха, происходит, когда человек связывает страхи, усвоенные в прошлом посредством классического обусловливания , с похожими ситуациями, событиями, людьми и объектами в настоящем. Это важно для выживания организма; люди и животные должны уметь оценивать неприятные ситуации и реагировать соответствующим образом на основе обобщений, сделанных на основе прошлого опыта. [16]

Когда генерализация страха становится неадаптивной, она связана со многими тревожными расстройствами . [17] Эту неадаптацию часто называют чрезмерной генерализацией страха, и она также может привести к развитию посттравматического стрессового расстройства . [18] Чрезмерная генерализация гипотетически объясняется «нарушением регуляции префронтально-амигдало-гиппокампальной цепи» (Банич и др. , 2010, стр. 21). [2]

Одно из самых ранних исследований генерализации страха у людей было проведено Уотсоном и Рейнором (1920): эксперимент с Маленьким Альбертом . В их исследовании младенец, известный как Маленький Альберт, подвергался воздействию различных видов животных, ни одно из которых не вызывало у Маленького Альберта реакции страха. Однако после 7 пар белой крысы и звука молотка, звенящего по стальному пруту (который вызывал реакцию страха), 11-месячный ребенок начал плакать и пытаться убежать от белой крысы даже без громкого шума. Несколько месяцев спустя дополнительные испытания показали, что Маленький Альберт обобщил свою реакцию страха на вещи, которые были похожи на белую крысу, включая собаку, кролика и шубу. [2]

Области мозга, участвующие в генерализации страха, включают миндалевидное тело и гиппокамп . [2] Гиппокамп, по-видимому, больше участвует в развитии генерализации страха контекста (развивая генерализованный страх для определенной среды), чем генерализации страха стимула (например, приобретение Маленьким Альбертом реакции страха на белые, пушистые объекты). Миндалевидное тело, которое связано со всеми типами эмоциональных реакций, играет основополагающую роль в развитии классически обусловленной реакции страха либо на стимул, либо на контекст, в котором он находится. [2]

Обобщение в машинном обучении

Характеристика обобщения различных алгоритмов обучения является активной темой современных исследований, особенно в области алгоритмов глубокого обучения .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Глюк, Марк А.; Меркадо, Эдуардо; Майерс, Кэтрин Э. (2011). Обучение и память: от мозга к поведению (2-е изд.). Нью-Йорк: Worth Publishers. стр. 209. ISBN 9781429240147.
  2. ^ abcdefghijklm Banich, MT, Dukes, P., & Caccamise, D. (2010). Обобщение знаний: междисциплинарные перспективы. Psychology Press.
  3. ^ Уокер, Дж. Э.; Ши, Т. М.; Бауэр, А. М. «Обобщение и эффекты последствий | Education.com». www.education.com . Получено 5 мая 2016 г. .
  4. ^ Голдштейн, Б. Э. (2015). Когнитивная психология: связь исследований разума и повседневного опыта. Библиотека школьных ресурсов им. У. Росса Макдональда.
  5. ^ Boddez, Y., Bennett, MP, van Esch, S., & Beckers, T. (2017). Правила изгиба: форма градиента перцептивного обобщения чувствительна к правилам вывода. Cognition & Emotion, 31(7), 1444–1452. https://doi.org/10.1080/02699931.2016.1230541
  6. ^ Глюк, Марк А.; Меркадо, Эдуардо; Майерс, Кэтрин Э. (2014). Обучение и память: от мозга к поведению (2-е изд.). Нью-Йорк: Worth Publishers. стр. 212. ISBN 9781429240147.
  7. ^ Редакторы Encyclopaedia Britannica. (2019, 30 сентября). Обобщение. Получено с https://www.britannica.com/topic/generalization
  8. ^ Wakefield, EM, Hall, C., James, KH, & Goldin, MS (2018). Жест для обобщения: жест способствует гибкому изучению слов для действий с объектами. Developmental Science, 21(5), 1. https://doi.org/10.1111/desc.12656
  9. ^ Hier, BO, Eckert, TL, Viney, EA, & Meisinger, E. (2019). Обобщение и поддержание эффектов стратегий вмешательства в беглость письма для учащихся начальной школы: рандомизированное контролируемое исследование. School Psychology Review, 48(4), 377. https://doi.org/10.17105/SPR-2017-0123.V48-4
  10. ^ Фенн, К. М.; Нусбаум, Х. К.; Марголиаш, Д. (2003). «Консолидация во время сна перцептивного обучения устной речи». Nature . 425 (6958): 614–6. doi :10.1038/nature01951. PMID  14534586. S2CID  904751.
  11. ^ FeldmanHall, O., Dunsmoor, JE, Tompary, A., Hunter, LE, Todorov, A., & Phelps, EA (2018). Обобщение стимула как механизм обучения доверию. Труды Национальной академии наук, 115(7). doi :10.1073/pnas.1715227115
  12. ^ Арнон, И.; Кларк, Э.В., ред. (2011). Опыт, вариации и обобщения: изучение первого языка. doi :10.1111/j.1540-4781.2012.01368.x. ISBN 978-9027234773. S2CID  60234960.
  13. ^ Влах, Хейли А. (сентябрь 2014 г.). «Эффект интервала в обобщении знаний у детей: предоставление детям времени на забвение повышает их способность к обучению». Перспективы развития ребенка . 8 (3): 163–168. doi : 10.1111/cdep.12079 .
  14. ^ Глюк, Марк А.; Меркадо, Эдуардо; Майерс, Кэтрин Э. (2014). Обучение и память: от мозга к поведению (2-е изд.). Нью-Йорк: Worth Publishers. стр. 312. ISBN 9781429240147.
  15. ^ Черри, К. (26 ноября 2019 г.). Как обобщение стимула влияет на обучение. Получено с https://www.verywellmind.com/what-is-stimulus-generalization-2795885
  16. ^ Асок, А., Кандел, Э. Р. и Рэйман, Дж. Б. (2019). Нейробиология генерализации страха. Frontiers in Behavioral Neuroscience , 12. doi: 10.3389/fnbeh.2018.00329
  17. ^ Даймонд, Саймон; Дансмур, Джозеф Э.; Вервлиет, Брэм; ​​Рош, Брайан; Германс, Дирк (сентябрь 2015 г.). «Генерализация страха у людей: систематический обзор и выводы для исследования тревожных расстройств» (PDF) . Поведенческая терапия . 46 (5): 561–582. doi :10.1016/j.beth.2014.10.001. PMID  26459838.
  18. ^ Besnard, Antoine; Sahay, Amar (12 июня 2015 г.). «Взрослый гиппокампальный нейрогенез, генерализация страха и стресс». Neuropsychopharmacology . 41 (1): 24–44. doi :10.1038/npp.2015.167. PMC 4677119 . PMID  26068726. 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Обобщение_(обучение)&oldid=1230810966"