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1 Module Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances » Responsable : V. Lespinet-Najib.

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1 1 Module Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances » Responsable : V. Lespinet-Najib

2 2 Organisation du module 3 UE de 20h UE - Gestion des Connaissances : V. Lespinet-Najib, H. Sauzéon & F. Tyndiuk UE – Cognition Située : H. Sauzéon & F. Tyndiuk UE – Interfaces et communication : V. Lespinet-Najib & F. Tyndiuk

3 3 UE - Gestion des Connaissances - Organisation des connaissances et représentations – 10h Enseignants : V. Lespinet-Najib & F. Tyndiuk - Compréhension du langage naturel – 5h - Expertise et systèmes experts – 5h Enseignants : H. Sauzéon & F. Tyndiuk

4 4 UE - Gestion des Connaissances

5 5 Plan Introduction I – Organisation des connaissances - modèle en réseaux hiérarchisés - conception prototypique - modèle de comparaison des caractéristiques - modèle en réseaux de diffusion de lactivation - (modèle ACT) II – Représentations - image mentale - modèle mental - représentation schématique - (représentation propositionnelle)

6 6 UE - Gestion des Connaissances « INTRODUCTION »

7 7 « La psychologie cognitive repose sur un concept central, celui de traitement de linformation. Représentations et connaissances constituent les contenus sur lesquels sexerce lactivité mentale. Procédures logiques et processus de calcul caractérisent les traitements qui modifient les représentations et permettent la construction des connaissances. » Michel LAUNEY, 2004 Introduction

8 8 Tous les travaux en psychologie cognitive sont articulés autour du concept de Traitement de linformation. Origine travaux théoriques de lIntelligence Artificielle 2 orientations : Objets des traitements Processus de traitement Information Représentation Connaissances Logique Calcul Intégration verticale et/ou horizontale Introduction

9 9 Le concept de Représentation renvoie à la distinction classique des linguistes (travaux de SAUSSURE, 1916) entre : signifiantsignifié La forme Exemple : le mot, limage Le sens Exemple : ce que désigne le mot, limage « quadrupède domestique de la famille des canidés » « Chien » Introduction

10 10 Représentation = contenus mentaux qui, au sens strict, correspondent à des états transitoires de linformation en cours de traitement. A lissue de ce traitement, ces contenus mentaux sont conservés en mémoire, de façon permanente sous la forme de connaissances. Les connaissances ne sont donc que la forme terminale et stable des représentations. Introduction

11 11 UE - Gestion des Connaissances I - Organisations des Connaissances

12 12 Introduction Il sagit dexpliquer de quelles façons sont organisées nos connaissances sémantiques en mémoire à long terme. Existe-t-il différents modes dorganisation de la mémoire sémantique ?

13 13 I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique Quel intérêt a-t-on dorganiser nos connaissances ? Expérience de BOWER et al. (1970) - 2 groupes de sujets : - groupe organisé : on présente 112 mots classés en 4 catégories sémantiques (minéraux, plantes, instruments, parties du corps). Chaque catégorie est présentée de façon hiérarchisée. - groupe aléatoire : les 112 mots sont présentés de façon aléatoires dans les 4 réseaux hiérarchisés

14 14 Minéraux Métaux rares platine argent or communs aluminium cuivre plomb fer alliages bronze acier laiton Pierres précieuses saphir émeraude diamant rubis maçonnerie calcaire granit marbre ardoise GROUPE ORGANISE I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

15 15 Minéraux Arbres membres rosiers trombone or muscles jambe cuivre violon fraisier alliages érable visage laiton Pierres fruitiers piano poirier diamant lèvre maçonnerie guitare granit mains ardoise GROUPE ALEATOIRE I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

16 16 I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique Procédure Les sujets devaient apprendre 1 réseau hiérarchique (soit 28 mots) pendant 1 minute (soit en condition organisée soit aléatoire). Puis, ils devaient rappeler lensemble des mots dans nimporte quel ordre. Il y a jusquà 4 apprentissages (phase détude puis rappel)

17 17 I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

18 18 I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique En conclusion Leffet de lorganisation hiérarchique sémantique est très important sur les performances en mémoire. Cest pourquoi, de nombreux auteurs ont proposé une organisation de la mémoire sémantique en terme de réseau hiérarchisé. Le plus célèbre : modèle de COLLINS & QUILLIAN (1969)

19 19 I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique Ces auteurs voulaient répondre à la question suivante : « Quel type dorganisation des mots en mémoire sémantique permet à lêtre humain de connaître et dutiliser les mots comme il le fait ? » QUILLIAN a mis en place un programme informatique de compréhension du langage « Teachable Language Comprehender » (ou TLC) Ce programme pouvait comparer 2 mots entre eux au niveau de leur signification en terme de similitudes et de dissemblances Ex : comparaison de « Plante » et « humain » Réponse : 1 plante nest pas un animal / lhumain est un animal

20 20 I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique Ces auteurs ont proposé une architecture en réseau hiérarchique avec les propriétés suivantes : 1.-Concepts sont des noeuds 2. Hiérarchie des concepts : supra-catégorie / catégorie / exemplaire 3. Principe déconomie cognitive : seules les propriétés les plus spécifiques sont classées avec les concepts. Il ny a pas de répétition des attributs à chaque niveau 4. 2 propriétés : inclusion (« est un ») et propriétés (« possède ») 5. le temps de traitement correspond à la distance dans le réseau

21 21 I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique vérification de propriétés vérification d'inclusion Niveaux de propositions vraies Temps de Réaction moyen (ms) Un serin peut chanter Un serin peut voler Un serin a une peau Un serein est un serein Un serein est un oiseau Un serein est un animal Temps de Réaction moyen pour vérifier différents énoncés

22 22 dangeureux - est comestible - est rose - remonte les rivières ANIMAL REQUIN AUTRUCHE CANARI OISEAU POISSON SAUMON Illustration dune structure hypothétique de la mémoire sémantique Représentant une hiérarchie à 3 niveaux EXEMPLAIRE SUPRA- CATEGORIE I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

23 23 I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique Rouge-gorge Oiseau Gorge rouge Plumes Animal « est un » « a »

24 24 I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique Cette conception théorique considère la catégorie sémantique comme un ensemble de traits distinctifs (ou propriétés). Lappartenance à une catégorie est définie sur le partage de ces traits Exemple canari et autruche appartiennent à la même catégorie car ils partagent les traits du concept oiseau (a des plumes, a des ailes, …)

25 25 I – Organisation des connaissances Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique Limites du modèle Dans ce modèle, tous les exemplaires dune catégorie sont traités de façon équivalente Or il a été montré (travaux de RIPS et al., 1973) : - Effet dinversion des niveaux On met plus de temps à vérifier lénoncé « un cheval est un mammifère » que « un cheval est un animal » - Effet de représentativité (ou typicalité) Certains exemplaires sont plus rapidement traités que dautres : « une baleine est un mammifère » temps = 1452 ms « un cheval est un mammifère » temps = 1246 ms

26 26 I – Organisation des connaissances Conception prototypique Ainsi, la notion de prototype, typicalité et de niveau de base ont été introduits (ROSCH, 1973) Prototype : item le plus typique dune catégorie et utilisé pour la représenter Indice de typicalité Exemplaires les plus représentatifs dune catégorie sont ceux qui ont le degré de typicalité le plus élevé. Normes de typicalité (cet indice dépend du contexte culturel et du niveau dexpertise) Exemplaires les plus typiques sont plus facilement traités et récupérés Niveau de base : tous les niveaux hiérarchiques nont pas la même fréquence dutilisation

27 27 Propriétés Degré de typicité + - « Canari » « Pigeon » « Poule » « Autruche » Ex. Catégorie « oiseau » I – Organisation des connaissances Conception prototypique

28 28 I – Organisation des connaissances Conception prototypique La conception prototypique sarticule de la façon suivante : 1.organisation dune catégorie (ex: oiseau) seffectue autour dun ensemble de propriétés communes à tous les membres de la catégorie 2.le prototype (canari) correspond à lorganisateur de toute la catégorie et se trouve à lintersection 3.en périphérie, se trouvent les exemplaires les moins typiques 4.le degré de typicalité dun exemplaire est déterminé par sa ressemblance avec lélément prototypique

29 29 I – Organisation des connaissances Conception prototypique Notion de niveau de base Les différents niveaux de catégorisation dun item ne sont pas équivalents en terme de fréquence dutilisation Exemple golden est plus facilement associé à pomme quà fruit Le niveau de base de golden est pomme (tâche de catégorisation)

30 30 I – Organisation des connaissances Modèle de comparaison des caractéristiques SMITH et al. (1974) en réponse aux critiques proposent un modèle de comparaison des caractéristiques. Pour ces auteurs, un sujet quand il effectue une vérification d'énoncés sémantiques, il compare chaque concept entre eux. Le concept est défini comme un ensemble de caractéristiques (propriétés), et le sujet effectue une comparaison entre ces ensembles de propriétés. Il y a deux types de caractéristiques : - caractéristiques de définition - caractéristiques secondaires

31 31 I – Organisation des connaissances Modèle de comparaison des caractéristiques - caractéristiques de définition Caractéristiques nécessaires pour être un exemplaire dune catégorie Exemple : Oiseau = être vivant, avoir des plumes, avoir des ailes - caractéristiques secondaires Caractéristiques habituellement présentes parmi les exemplaires mais qui ne sont pas obligatoires Exemple : Oiseau = capacité de voler, être dune certaine taille

32 32 I – Organisation des connaissances Modèle de comparaison des caractéristiques Il sagit dun modèle en 2 stades : Stade 1 en 3 phases : 1- récupération des listes de caractéristiques (définition et secondaire) pour les 2 concepts (ex : oiseau et moineau) 2- comparaison des 2 listes 3- on obtient un indice X de similarité globale entre ces 2 concepts, on compare cet indice X par rapport à un critère "c" (seuil) déterminé par le sujet lui-même. Il y aura 2 seuils pour ce critère : c0 = seuil en deçà duquel la réponse est négative c1 = seuil au delà duquel la réponse est positive

33 33 I – Organisation des connaissances Modèle de comparaison des caractéristiques Objet physique Vivant Plumes Mobiles Avec plumes Gorge rouge … Objet physique Vivant Plumes Mobiles Avec plumes … « Rouge-gorge » « Oiseau »

34 34 Ce critère (seuil) est très personnel, donc il y a une très grande variabilité individuelle. Le temps de réaction sera très rapide pour 2 concepts où : X > c1 ou X < c0. (on ne passe pas par la phase 2) Par contre si X est intermédiaire, le sujet doit effectuer une analyse beaucoup plus approfondie, c'est le stade 2. Phase 2 La comparaison s'effectuera par rapport aux propriétés les plus essentielles (caractéristiques de définition) I – Organisation des connaissances Modèle de comparaison des caractéristiques

35 35 Réponse négative Réponse positive Non appariement Appariement STADE 2 Comparaison des caractéristiques de définition c0 < X < c1X > c1 X < c0 STADE 1 « un canari est un oiseau » « un crayon est un oiseau » « une chauve-souris est un oiseau » « une autruche est un oiseau » Comparaison des caractéristiques des deux termes Présentation dun énoncé

36 36 Intérêts - effet de typicalité - effet taille de la catégorie (petite catégorie plus vite traitée, moins de caractéristiques) (Chien vs. Animal) Limites - Distinction entre caractéristiques de définition et secondaires difficiles pour certaines catégories (ex : fruits) - Les classifications de nécessitent pas toujours un calcul de similarité, on peut avoir stocké le lien direct entre les 2 concepts sans forcément les comparer I – Organisation des connaissances Modèle de comparaison des caractéristiques

37 37 I – Organisation des connaissances Modèle non hiérarchique : diffusion de lactivation En 1975, COLLINS et LOFTUS modifient leur modèle en 1 modèle non hiérarchisé. Ce modèle met l'accent sur le processus par lequel 2 concepts sont mis en relation. Les concepts sont toujours représentés par des noeuds. Ces noeuds sont reliés les aux autres par des links (liens). Lorsque qu'en entrée on donne un concept à un sujet, celui-ci est activé et cette activation se distribue à travers le réseau.

38 38 I – Organisation des connaissances Modèle non hiérarchique : diffusion de lactivation Au sein de ce réseau, on retrouve 2 types de liens : - de propriétés : cerise - rouge - dinclusion : roses - fleurs Les relations de type associatif ont été rajoutées : pompier - feu La diffusion dactivation seffectue de façon automatique et en qql ms Lexpérience permet de faire modifier ces relations voire de rajouter de nouvelles associations.

39 39 véhicule rue automobile autobus camion ambulance camion de pompier maison feu orange rouge jaune vert roses violettes fleurs cerise poire pomme Illustration du modèle de distribution d'activation (Collins et Loftus, 1975)

40 40 I – Organisation des connaissances Modèle non hiérarchique : diffusion de lactivation La longueur des arcs (ou links) rend compte de la force dassociation entre deux concepts Exemple : Rouge – feu : association forte Rouge – cerise : association moins forte Cette distance est pondérée par : typicité des items, fréquence dutilisation, … La propagation de lactivation diminue en fonction de la distance

41 41 I – Organisation des connaissances Modèle non hiérarchique : diffusion de lactivation Propriété de ce modèle :priming sémantique 1 expérience de KATO (1985) on présente au sujet une liste de 48 paires de mots (sans sémantique), le sujet a pour consigne de mémoriser les mots de chaque paire. ex de paires : - infirmière / dollar - rivière / pomme Puis, les sujets sont divisés en 2 groupes au moment du rappel (phase de récupération).

42 42 Pour chaque groupe (1 et 2) on présente la moitié des paires avec un indice seul (ex : infirmière) et l'autre moitié des mots avec l'indice plus 3 lettres (infirmière / do.....r) La différence entre les groupes : - groupe 1 : les 3 lettres associés peuvent faire penser à un mot sémantiquement très proche du mot cible (do....r = docteur) - groupe 2 : les 3 lettres ne peuvent pas faire penser à un mot sémantiquement très proche du mot cible (po....e pour pomme) I – Organisation des connaissances Modèle non hiérarchique : diffusion de lactivation

43 43 aucunetrois Associé sémantiquement Non associé sémantiquement nombre de lettre fournies % de réponses correctes Les 3 lettres ne les aident pas, beaucoup derreurs Ils disent par exemple docteur et pas dollar I – Organisation des connaissances Modèle non hiérarchique : diffusion de lactivation

44 44 I – Organisation des connaissances Modèle non hiérarchique : diffusion de lactivation Ce phénomène permet dexpliquer le phénomène dillusion de mémoire ou fausse reconnaissance Paradigme de DEESE, ROEDIGER et McDERMOTT (1995) ruche bourdon soleil essaim guêpe ours Abeille Diffusion de lactivation

45 45 I – Organisation des connaissances Modèle ACT Les différents modèles portent sur lorganisation de la mémoire sémantique en terme de classification de concepts. ANDERSON (1976) propose un modèle ACT sadaptant à une grande variabilité de tâches cognitives. Ce modèle repose sur les bases du modèle de la diffusion de lactivation : « connaissances sont stockées dans un réseau sémantique en différents nœuds interconnectés et lactivation peut se diffuser à travers le réseau à partir des nœuds activés vers de nouveaux nœuds et dautres chemins »

46 46 I – Organisation des connaissances Modèle ACT Protocole 26 phrases sont proposées aux sujets, ils doivent les étudier. Certains concepts sont présentés plusieurs fois (ex : hippie 3 fois) dautres une seule fois (ex : cave 1 fois). Puis dans la phase test : on présente des phrases vraies et fausses Les sujets doivent répondrent VRAI ou FAUX On mesure la vitesse de réponse

47 47 I – Organisation des connaissances Modèle ACT Phase EtudePhase Test Un hippie est dans le parc Un hippie est à léglise Un hippie est dans la banque Un capitaine est dans le parc Un capitaine est à léglise Une jeune fille est dans la banque Un pompier est dans le parc … Un avocat est dans la cave Phrases vraies Un hippie est dans le parc (3-3) Un avocat est dans la cave (1-1) Une jeune fille est dans la banque (1-2) … Phrases fausses Un hippie est dans la cave (3-1) Un avocat est dans le parc (1-2) Une jeune fille est dans la cave (1-1) Un capitaine est dans la banque (2-2) …

48 48 I – Organisation des connaissances Modèle ACT hippie parc banque église capitaine pompier Jeune fille Effet fan Laugmentation du nombre de liens (ou arcs) accroît le temps de recherche dun chemin unissant deux concept parce que lactivation est divisée « Un hippie est dans le parc » plus long en temps que « une jeune fille dans la banque »

49 49 UE - Gestion des Connaissances II - Représentations

50 50 II – Représentations Introduction

51 51 II – Représentations Introduction

52 52 II – Représentations Introduction

53 53 II – Représentations Introduction

54 54 II – Représentations Introduction

55 55 "carrefour" II – Représentations Introduction

56 56 II – Représentations Introduction

57 57 II – Représentations Introduction Plusieurs catégories de représentation ont été proposées : Image mentale Modèle mental Représentation conceptuelle : schéma et script Représentation taxonomique (connaissances) Représentation propositionnelle

58 58 II – Représentations Introduction Exemple : WESTEN (2000) Quand on doit se rappeler un numéro de téléphone, trois modes de récupération au moins sont possibles : 1- consiste à avoir une image mentale du numéro en question représentation imagée 2- consiste à prononcer mentalement, avec répétition, la série de chiffres représentation verbale 3- consiste à reproduire un pattern de mouvements moteurs (représente une succession de frappes sur les touches du téléphone) représentation dactions

59 59 II – Représentations IMAGE MENTALE Définition « correspond à la représentation visuelle et/ou spatiale dun objet réel ou non » Limage mentale possède de nombreuses propriétés de la perception : - traitement global : limage faite dun concept est perçue comme un tout - immédiateté : traitement à un moment donné

60 60 II – Représentations IMAGE MENTALE Théorie du double codage (PAIVIO, 1969, 1991) Face à un matériel verbal, un sujet peut le traiter de deux façons : -Traitement imagé (HD) : créer une image mentale pour représenter un mot -Traitement verbal (HG) : effectuer des associations verbales avec le mot cible Le double codage dun mot augmente lefficacité du traitement. Ainsi, la mémoire est améliorée lorsque les items peuvent être à la fois représentés par des codes imagés et verbaux (représentation bilatérale).

61 61 II – Représentations IMAGE MENTALE Une expérience : PAIVIO et al. (1968) 2 catégories de mots étaient utilisées : - Liste C : mots très imagés (concret) : jongleur, robe, lettre, … - Liste A : mots peu imagés (abstrait) : effort, devoir, qualité, … On présentait des 16 paires de mots, puis après un délai, les sujets devaient rappeler le premier mot de la paire. 4 paires de mots étaient proposées : CC, CA, AC, AA

62 62 II – Représentations IMAGE MENTALE Moyenne totale Des rappels Limage mentale influence de façon très nette les performances

63 63 II – Représentations IMAGE MENTALE Si on demande par questionnaire quelle stratégie ils avaient utilisé pour chacune des 16 paires de la liste. Ils avaient le choix entre : - aucune stratégie - stratégie de répétition - stratégie verbale (phrase, rime associant les deux mots …) - stratégie délaboration dimages mentales - autre stratégie Les résultats montrent que Aucune et Autre sont rarement utilisés

64 64 II – Représentations IMAGE MENTALE Nb moyen de paires

65 65 II – Représentations IMAGE MENTALE Les principales opérations sur les images mentales : - balayage visuelle ou exploration dimages mentales - rotation mentale dobjets

66 66 II – Représentations IMAGE MENTALE & balayage visuel Travaux de KOSSLYN & POMERANTZ (1978) Le temps nécessaire à lexamen dune image (mentale ou réelle) est proportionnel à léloignement des éléments qui la composent. Une carte représentant une île fictive est présentée au sujet. Une fois lemplacement des éléments de l'île mémorisés par le sujet (hutte, arbre, lac…), la carte est retirée de la vue du sujet.

67 67 II – Représentations IMAGE MENTALE & balayage visuel

68 68 Toutes les 5 secondes, le sujet doit se focaliser sur la représentation visuelle dun objet de la carte et appuyer sur un bouton une fois la représentation atteinte. On détermine un point de départ la « plage » puis le sujet doit imaginer le parcours à faire pour aller au « rocher » par exemple, puis du « rocher » au « marais », etc... II – Représentations IMAGE MENTALE & balayage visuel

69 69 II – Représentations IMAGE MENTALE & balayage visuel Point de départ Cible 1 Cible 2

70 70 Le temps requis pour se déplacer dune représentation à lautre est proportionnel à la distance séparant les objets réels (r =.97). II – Représentations IMAGE MENTALE & balayage visuel

71 71 La rotation mentale sapparente à la rotation quun objet réel effectue. Travaux de SHEPARD & METZLER (1971) Les stimuli (des structures tridimensionnelles composées de cubes joints) peuvent tourner sur un axe de rotation fixe dans un espace en 3-D. II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale

72 72 II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale Les stimuli

73 73 Les stimuli sont présentés par paire. Le sujet doit déterminer si la paire est identique ou différente. Le sujet est averti du début de lessai par un stimulus sonore. 500 ms plus tard, une paire de stimuli lui est présentée. Le sujet doit appuyer sur le bouton identique ou différent le plus rapidement possible. II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale

74 74 II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale Quelques exemples de paires

75 75 Les éléments de la paire A diffèrent de 80° dans leur orientation sur un plan. II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale

76 76 Les éléments de la paire B diffèrent de 80° dans leur orientation en profondeur. II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale

77 77 Les éléments de la paire C sont différents : aucune rotation ne permet de les faire correspondre. II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale

78 78 Les paires ont été présentées fois à 8 sujets qui ont répondu avec un pourcentage derreur de seulement 3 %. Les temps de réaction ont été calculés pour les rotations sur un plan et en profondeur. II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale

79 79 II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale

80 80 Les temps de réponse évoluent de façon linéaire en fonction de la disparité angulaire (différence dangle entre les deux stimuli). Cette linéarité est obtenue chez tous les sujets avec différents types de figures et pour les deux types de rotation. Ces résultats suggèrent que le processus qui permet de comparer les objets est de nature analogue à une rotation dobjet dans la réalité. II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale

81 81 II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale La spécificité des représentations imagées est que les opérations et transformations qui sappliquent aux objets physiques ont des conséquences identiques lorsquelles sont appliquées en pensée aux objets mentaux. Ainsi, la formation de représentations mentales qui héritent des propriétés structurales des objets perçus.

82 82 II – Représentations IMAGE MENTALE - conclusions De nombreux auteurs ont essayé de montrer la similitude entre image mentale et perception visuelle. Est-ce les mêmes zones cérébrales qui sont activées ? Travaux de GANIS et al. (2004) – équipe de KOSSLYN Utilisation de la technique IRMf 20 sujets sains

83 83 II – Représentations IMAGE MENTALE & conclusions 2 conditions - 1 condition Imagerie mentale (doit imager litem) - 1 condition Perception visuelle (voit un dessin de litem) Dans tous les cas, les sujets devaient effectuer un jugement sur lobjet : « taller than wide » (+ haut que large) « wider than tall » (+ large que haut) « contains circulars parts » « contains rectangulars parts » « more on top » (plus vers le haut) « more on bottom » (plus vers le bas)

84 84 II – Représentations IMAGE MENTALE & conclusions Condition Imagerie mentale « arbre » jugement Condition Perception « arbre » jugement Temps de réaction

85 85 Régions frontales

86 86 Régions pariétales et temporales

87 87 Régions pariétales et occipitales

88 88 II – Représentations MODELE MENTAL Théorie des modèles mentaux proposée par JOHNSON-LAIRD (1993) Utilisée initialement pour la compréhension de texte, raisonnement syllogistique. Pour cet auteur, une théorie sémantique qui nintègre pas la référence au monde est insuffisante. A pour objectif de décrire la manière dont le monde extérieur est représenté dans le système de traitement. « un modèle mental est une représentation interne dun état de choses du monde extérieur »

89 89 II – Représentations MODELE MENTAL De nombreux chercheurs en sciences cognitives considèrent que le modèle mental est la façon naturelle par laquelle lesprit humain construit la réalité, en conçoit des alternatives, et vérifie des hypothèses lorsquil est engagé dans un processus de simulation mentale. Les modèles mentaux renvoient à la représentation que le sujet construit à partir de son expérience des objets et des situations.

90 90 II – Représentations MODELE MENTAL - propriétés Homomorphes du monde Structure similaire à celle de la situation décrite par l'énoncé, donc correspond à des objets du monde. correspondance entre le monde réel et la représentation mentale. Réduction des données Dynamiques ne reste pas tel quel, évolue pendant le traitement, d'où possibilité de modifier ou même de corriger un modèle mental, ce qui permet de simuler l'action. De plus reflète l'évolution du monde. Par ex : au fur et à mesure de la lecture dun texte

91 91 Constructives il n'est pas donné en soi, il est construit pour le besoin à un moment donné pour une interprétation ou compréhension d'un énoncé. Il nexiste pas a priori – pas en MLT Provisoires en MCT (de travail), uniquement pendant l'interaction entre l'individu et le monde, c'est à dire pendant le traitement, a une vie limitée Ex : une fois le texte lu et compris le modèle mental disparaît II – Représentations MODELE MENTAL - propriétés

92 92 II – Représentations MODELE MENTAL - propriétés Le modèle mental se caractérise aussi par une réduction des données par rapport à la réalité. Pour comprendre un texte, résoudre un problème, il nest pas nécessaire de se représenter tous les détails possibles (économie cognitive) 2 principes : - Activation sélective - Mise au premier plan

93 93 II – Représentations MODELE MENTAL - propriétés Activation sélective – expérience de DENIS et Le NY (1986) On présente au sujet une phrase puis un dessin qui illustre un détail de la scène, le sujet doit dire si ce détail appartient à la scène décrite par la phrase « Fonçant vers le sol, les pattes en avant, laigle se saisit brusquement de la belette » Le sujet répond plus vite pour dessin A (serres) que B (ailes) Dessin A Dessin B

94 94 II – Représentations MODELE MENTAL - propriétés « Face à un large ciel, laigle prit son envol majestueux et lent » Le sujet répond moins vite pour dessin A (serres) que B (ailes) Dessin A Dessin B Le lecteur est capable dactiver de manière sélective les traits figuratifs dun concept en fonction du contexte linguistique quil a traité

95 95 II – Représentations MODELE MENTAL - propriétés Mise au premier plan Il sagit dun processus dynamique qui suit la focalisation de lattention sur les différentes entités traitées au cours de la compréhension. La répétition de mots, lordre des mots, le décours temporel peuvent modifier le maintien ou le changement de focalisation. Ainsi, certains éléments sont mis au second plan avec un degré dactivation faible.

96 96 II – Représentations MODELE MENTAL – exemples dapplication Représentation mentale des relations spatiales Le couteau est devant le pot Le pot est à gauche du verre Le verre est derrière le plat Un texte à référence continue est facile à comprendre car le sujet ne construit quune seule représentation (modèle mental) de la situation décrite par la phrase et chaque nouvelle phrase ne fait quajouter des informations Le couteau est devant le pot Le verre est derrière le plat Le pot est à gauche du verre Référence discontinue

97 97 II – Représentations MODELE MENTAL – exemples dapplication Dans le cas dun texte à référence discontinue, les sujets se font un modèle mental pour la 1ère phrase puis un second modèle mental pour la 2ème phrase Et enfin pour la 3ème phrase, - Certains sujets reconstruisent un seul modèle mental (à laide des deux premiers, relient les concepts entre eux) - dautres construisent un 3ème modèle mental

98 98 II – Représentations MODELE MENTAL DENIS et de VEGA (1993) proposent deux différences majeurs entre limage mentale et le modèle mental Image mentaleModèle mentale Haut degré de précision (nombreux détails) Relations visuo-spatiales uniquement Peu de détails (réduction de données) Dautres relations possibles (état émotionnel, paramètres psycho- sociaux, …)

99 99 Autre approche a été proposée en terme de relations associatives et repose sur une conception ancienne celle de Bartlett (1932) Schéma - structure générale de connaissance qui fournit un cadre pour organiser des regroupements de connaissances - représentation cognitive qui spécifie les propriétés générales dun type dobjet, dévénement ou de structure II – Représentations Représentation schématique

100 100 II – Représentations Représentation schématique Rumelhart & Norman (1983) définissent 5 caractéristiques : - comportent des variables ayant une valeur par défaut (ex : acteurs, accessoires, …) - ils peuvent semboîter les uns dans les autres - ils représentent des connaissances à différents niveaux dabstractions - représentent des connaissances plutôt que des définitions - les différents éléments dun schéma possèdent peu de relations conceptuelles (ex : bol et céréales)

101 101 II – Représentations Représentation schématique Plusieurs formes de schémas : - Schémas dits de situations (regroupant lensemble des connaissances qui apparaissent dans cette situation) ex : supermarché, cuisine - Schémas dévènements ou scripts (organisés sous forme dactions temporelles et séquentielles appelées épisodes) ex : aller au restaurant

102 102 II – Représentations Représentation schématique Notion de typicalité Il a été montré que certains éléments dun schéma sont plus typiques (Vysokov, 1993) Ex : café plus typique du schéma petit déjeuner que yaourt Notion de hiérarchie Consultation médicale Visite chez le dentiste Prise de rendez-vous Salle dattente

103 103 II – Représentations Représentation schématique Un script Spécifie les actions, les acteurs mais aussi les objets en jeu But à atteindre

104 104 Ex. de catégorie schématique :bol, café au lait, croissants Ex. de catégorie taxonomique :tartine, bifteck, sandwich II – Représentations Représentation schématique

105 105 Activités impliquées dans le script du restaurant (version simplifiée) Schank & Abelson, 1977 II – Représentations Représentation schématique

106 106 Plusieurs épisodes composent le script du restaurant - Schank & Abelson, 1977 II – Représentations Représentation schématique

107 107 Exemple du schéma « Maison » II – Représentations Représentation schématique

108 108 Scripts Après la lecture du paragraphe suivant extrait d'Abelson (1981): "John avait très faim lorsqu'il entra au restaurant. Il prit place à une table et remarqua que le serveur était à proximité. Mais il s'aperçut tout d'un coup qu'il avait oublié ses lunettes pour lire." Pourquoi John a-t-il besoin de ses lunettes? II – Représentations Représentation schématique

109 109 Le mot « restaurant » active une attente à propos d'un certain nombre d'événements prévisibles (représentation de ces attentes stockées au niveau du schéma « restaurant ») « restaurant »« script de restaurant » II – Représentations Représentation schématique

110 110 II – Représentations Comparaison schémas et catégories

111 111 Réseaux sémantiques représentation taxonomique Schéma, script, scène représentation schématique Deux modes = possibilité de vicariance II – Représentations Comparaison schémas et catégories

112 112 II – Représentations Représentation propositionnelle Notion de proposition = expression construite sur la base de règles de syntaxes définies « plus petite unité par laquelle une signification peut être traduite » « plus petite unité sur laquelle il est possible de dire "vrai" ou "faux » » "Marie dit à Hélène qu'elle donne un dollar à Jean". Cette proposition peut être représentée ainsi: Dire ((Marie), (Hélène), temps, Donner ((Marie), (dollar), (Jean), temps)

113 113 II – Représentations Représentation propositionnelle « John acheta quelques friandises parce quil avait faim » John A faim acheter friandise parce que Objet Relation Sujet Objet Agent Relation Sujet Relation Proposition B Proposition C Proposition A ANDERSON (1995)

114 114 II – Représentations Représentation propositionnelle Renvoie aux modèles de : - Kintsch - Anderson

115 115 Travaux dirigés TD 1 – 3h Article sur les modèles mentaux – JF. Richard Comparaison de différentes formes de représentation TD 2 – 1 h Association libre à partir de mots – mis en place dun corpus Force dassociation TD 3 – 2h Représentation graphique du réseau sémantique issu du TD 2

116 116 Divers : Concept dInformation Emetteur Récepteur Métaphore de la boite noire Le traitement de linformation nécessite : - organes de saisie de linformations (capteurs, organes sensoriels) - une ou plusieurs mémoires (stocker linformation de façon transitoire ou permanente) - unité logique (assure le traitement) - organes dexécution (transforment le résultat de ce traitement en actions)

117 117 Divers : Concept dInformation Analogie homme – machine Quelle que soit la manière dont ces composantes sont physiquement réalisées, cest leur organisation fonctionnelle et leur coordination temporelle qui déterminent lordre des étapes du traitement et qui définissent les contraintes logiques de fonctionnement du système. Ce principe général du traitement de linformation est commun aux êtres vivants et aux machines (même si matériellement très différent). Permet de faire un rapport entre Intelligence Naturelle et Intelligence Artificielle

118 118 Le contenu des messages (ou informations) est transmis par des signaux modifications physiques propagées sur un canal de communication Divers : Concept dInformation Exemple :- Neurotransmission chimiques au niveau du SNC - Transmission électrique dans un système de télécommunication

119 119 La nature des signaux na souvent rien avoir avec celle du message dorigine. Divers : Concept dInformation Exemple :- Neurotransmission chimiques au niveau du SNC les influx nerveux qui circulent dans le système visuel sont de nature différente de lénergie lumineuse qui excite les cellules de la rétine - Transmission électrique dans un système de télécommunication les impulsions électriques qui transitent sur une ligne téléphonique sont différentes de lénergie acoustique produite par la voix du locuteur (émetteur)

120 120 Le codage = traduire le message original en signaux ayant un contenu informationnel On distingue 2 types de codage - codage analogique - codage digitale Divers : Concept dInformation Le signal reproduit certaines caractéristiques de linfo initiale (fluctuations dans le temps, distribution spatiale, …) Ex : un signal gravé sur un disque phonographique reproduit les variations de fréquence et dintensité de la source sonore Linfo est traduite sous forme dune série de signaux discrets, généralement de type binaire, qui la représentent comme une suite de nombre ( …). Ex : cellules « on » ou « off » dans le système visuel

121 121 Autre aspect du codage : manière dont linfo est représentée Divers : Concept dInformation - Représentation interne de type analogique (conserve les propriétés du stimulus qui constitue linfo dorigine) - Représentation interne de nature symbolique (codée à partir dun ensemble de symboles, comme les lettres, les mots, qui nont pas de rapport de similitude direct avec linfo dorigine)

122 122 Divers : Concept dInformation Exemple :- Système visuel Limage dun item est formée sur la rétine semblable à litem et est transmise point par point jusquaux aires cérébrales centrales qui traitent les infos visuelles représentation de type analogique Puis, au niveau des aires cérébrales les différentes caractéristiques sont analysées (couleur, forme, relief, identification des objets, …) représentation de type symbolique


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