« Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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

2 Plan Représentations - image mentale - modèle mental
représentation schématique (représentation propositionnelle)

3 II – Représentations Introduction

4 II – Représentations Introduction

5 II – Représentations Introduction

6 II – Représentations Introduction

7 II – Représentations Introduction

8 II – Représentations Introduction "carrefour"

9 II – Représentations Introduction

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

11 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 d’actions

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

13 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 d’un mot augmente l’efficacité du traitement. Ainsi, la mémoire est améliorée lorsque les items peuvent être à la fois représentés par des codes imagés et verbaux (représentation bilatérale).

14 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

15 II – Représentations IMAGE MENTALE Moyenne totale Des rappels
L’image mentale influence de façon très nette les performances

16 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 d’élaboration d’images mentales - autre stratégie Les résultats montrent que Aucune et Autre sont rarement utilisés

17 II – Représentations IMAGE MENTALE Nb moyen de paires

18 II – Représentations IMAGE MENTALE
Les principales opérations sur les images mentales : - balayage visuelle ou exploration d’images mentales - rotation mentale d’objets

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

20 II – Représentations IMAGE MENTALE & balayage visuel

21 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & balayage visuel Toutes les 5 secondes, le sujet doit se focaliser sur la représentation visuelle d’un 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 ...

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

23 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & balayage visuel Le temps requis pour se déplacer d’une représentation à l’autre est proportionnel à la distance séparant les objets réels (r = .97).

24 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale La rotation mentale s’apparente à la rotation qu’un 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.

25 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale Les stimuli

26 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale Les stimuli sont présentés par paire. Le sujet doit déterminer si la paire est identique ou différente. Le sujet est averti du début de l’essai 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.

27 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale Quelques exemples de paires

28 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale Les éléments de la paire A diffèrent de 80° dans leur orientation sur un plan.

29 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale Les éléments de la paire B diffèrent de 80° dans leur orientation en profondeur.

30 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale Les éléments de la paire C sont différents : aucune rotation ne permet de les faire correspondre.

31 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale Les paires ont été présentées fois à 8 sujets qui ont répondu avec un pourcentage d’erreur de seulement 3 %. Les temps de réaction ont été calculés pour les rotations sur un plan et en profondeur.

32 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale

33 UE Gestion des connaissances
Cours V. Lespinet-Najib II – Représentations IMAGE MENTALE & rotation mentale Les temps de réponse évoluent de façon linéaire en fonction de la disparité angulaire (différence d’angle 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 d’objet dans la réalité.

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

35 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

36 II – Représentations IMAGE MENTALE & conclusions 2 conditions
1 condition Imagerie mentale (doit imager l’item) 1 condition Perception visuelle (voit un dessin de l’item) Dans tous les cas, les sujets devaient effectuer un jugement sur l’objet : « 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)

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

38 Régions frontales

39 Régions pariétales et temporales

40 Régions pariétales et occipitales

41 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 n’intègre 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 d’un état de choses du monde extérieur »

42 II – Représentations MODELE MENTAL
De nombreux chercheurs en sciences cognitives considèrent que le modèle mental est la façon naturelle par laquelle l’esprit humain construit la réalité, en conçoit des alternatives, et vérifie des hypothèses lorsqu’il 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.

43 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 d’un texte

44 II – Représentations MODELE MENTAL - propriétés 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 n’existe 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

45 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 n’est pas nécessaire de se représenter tous les détails possibles (économie cognitive) 2 principes : Activation sélective Mise au premier plan

46 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, l’aigle se saisit brusquement de la belette »              Le sujet répond plus vite pour dessin A (serres) que B (ailes) Dessin A Dessin B

47 II – Représentations MODELE MENTAL - propriétés
« Face à un large ciel, l’aigle 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 d’activer de manière sélective les traits figuratifs d’un concept en fonction du contexte linguistique qu’il a traité

48 II – Représentations MODELE MENTAL - propriétés Mise au premier plan
Il s’agit d’un processus dynamique qui suit la focalisation de l’attention sur les différentes entités traitées au cours de la compréhension. La répétition de mots, l’ordre 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 d’activation faible.

49 II – Représentations MODELE MENTAL – exemples d’application
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 qu’une seule représentation (modèle mental) de la situation décrite par la phrase et chaque nouvelle phrase ne fait qu’ajouter des informations Référence discontinue

50 II – Représentations MODELE MENTAL – exemples d’application
Dans le cas d’un 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 l’aide des deux premiers, relient les concepts entre eux) d’autres construisent un 3ème modèle mental

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

52 II – Représentations Représentation schématique
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 d’un type d’objet, d’événement ou de structure

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

54 II – Représentations Représentation schématique
Plusieurs formes de schémas : Schémas dits de situations (regroupant l’ensemble des connaissances qui apparaissent dans cette situation) ex : supermarché, cuisine Schémas d’évènements ou scripts (organisés sous forme d’actions temporelles et séquentielles appelées épisodes) ex : aller au restaurant

55 II – Représentations Représentation schématique Notion de typicalité
Il a été montré que certains éléments d’un 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 d’attente

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

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

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

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

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

61 II – Représentations Représentation schématique 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?

62 II – Représentations Représentation schématique
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 »

63 II – Représentations Comparaison schémas et catégories

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

65 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)

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

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