智能温室大棚控制系统的设计

第八章知识的建构和表征第一节知识的建构第二节知识的表征第三节陈述性知识的表征第四节程序性知识的表征第一节知识的建构一、知识的获得人类知识的获得具有四个特点：第一，人类的知识是通过建构获得的；第二，人类知识的获得包含着重构过程；第三，人类知识获得过程的制约性；第四，人类大多数知识是一个领域一个领域逐个获得的。二、知识建构过程人类知识的建构是刺激信息在人脑中的存储与组织的过程知识在人脑中的存储形式和呈现方式，称为知识的心理表征同一事物，其心理表征不同，对它的加工处理也就会不同对刺激信息的编码、存储和组织，有形象性的表征和抽象性的表征，前者称为表象表征，后者称为抽象性表征或命题表征人类知识的建构包括词汇的（lexical）和概念的（conceptual）两个部分，两者之间紧密联系（一）、心理词典又称为内部词汇人能够辨识与读出语音、文字和极其大量的词汇，说明在人脑中确实拥有一部“心理的词典”（mentallexicon）或“内部的词典”（internallexicon）在人脑的心理字典里，字或词汇是怎样排列的？可能是按照事物的类别或由联想后的连结来排列与检索词汇触接或词汇通达（lexicalaccess）：外在事物的刺激信息如何进入心理词典的过程。或者简单地说，心理词典所使用的方法词汇通达的途径有两个，一是直接词汇通达（directlexicalaccess），即外在某些字或词汇符号，无须经过任何媒介，直接触及到心理词典中该字或词汇而产生词义信息，它是一条从字形到词义的直接通路二是间接词汇通达（indirectlexicalaccess），即字或词汇符号必须转换为语音信息，然后借助于语音信息，才能通达到心理词典中该字或词汇的语义信息，它在词形到词义之间存在着语音的媒介作用，这种语音信息的转换是词义产生的必要过程，而且具有一定的强制性后者主要在拼音文字系统里存在。并且只有当语音转换成为自动化的情况下，才能够实现进行直接词汇通达汉语系统兼备了表征语言的形、音、义三者的重要特征，所以汉字无论是直接还是间接词汇通达都要好于拼音文字系统二、语义启动语义启动现象：先进入的字或词汇会促进与其有关联的字与词汇的联系，这种唤起并促进随后与其具有语义联系的字与词汇的通达过程。语义启动效应，由于一个刺激信息（字或词汇）刚被呈现过，从而导致个体对这个刺激信息的识别或觉察能力的提高研究表明，启动效应不是简单地通过激活存储的记忆表征而产生，而是以刺激信息呈现所引起的感觉—知觉痕迹为基础梅耶（Meyer）等关于词汇判断与确定的语义启动实验：成对呈现字母串，被试尽可能快地判断是否是英语单词。呈现的字母串中有英语单词，也有无意义的英文字母串组合；另外成对呈现的两个英语单词之间的意义联系也有所不同（高联想度与不具有任何相关联想）结果表明，被试对“bread-butter”这一词汇串的反应要比“nurse-butter”这一词汇串的反应快。这是由于前者有着紧密的语义联系研究发现，启动效应能够较长时间地引起对刺激信息新的表征，但这种新表征是循序渐进的，而不是一次性尝试就形成PET研究发现，大脑右后部新皮层区负责词汇通达的启动效应，它很大程度上依赖于所呈现刺激信息项目的特征交叉感觉通道的启动效应、交叉字词的启动效应、听觉的启动效应等可能依赖于大脑皮层的其他区域第二节知识的表征一、知识表征的涵义知识表征：知识在人脑中的存储和组织形式或知识在人脑中的呈现方式联结取向的观点认为，人脑中知识的存储与组织形式直接来自于大脑以某种神经活动方式的计算结果。人类复杂的知识系统，是以大脑中有组织的类似神经元的实体的联结方式予以存储、组织和呈现信息加工观点，即符号取向的观点认为，知识是人脑对具有符号性质的信息进行加工处理的结果并以某种抽象、概括的形式存储在人脑中。人的认知系统是通过检索人脑中已经组织好的类似于百科全书的知识体系，来查阅和提取自己所需要的相关信息项目第二节知识的表征一、知识表征的涵义知识表征包括概念、命题、脚本、图式、表象、产生式规则等人脑中的知识表征是以符号表征的。人脑用符号代码来存储外界环境中各种各样的刺激和事件信息知识表征存于人的整个心理表征系统之中。除知识表征外，还有对事物具体特征的表征，对物体相对空间位置的表征，但符号表征是最重要的二、知识表征的符号—网络模型（一）符号--网络模型假设基于数学和计算机程序的方式，来模拟和探讨人类知识的组织方式或人类知识的呈现方式该模型可以比较明确地显示出，个体头脑内部知识的每一个成分是怎样以某种联系方式排列与相互作用概念通常用“节点”来表示，两个节点之间通过一条带有箭头的连线联结起来，节点和连线表明概念之间的可能联系脏乱它们之间联系的紧密程度其基本假设是，人脑中知识的存储、组织、或呈现，都是在符号网络节点之间进行检索的。检索是指知识在符号—网络模型的节点间，以连线箭头所指方向进行的隐喻运动，这种运动是一个节点一个节点进行的，即是一种以系列的认知加工方式进行的，一直到最近的节点那里才提取知识。只要在最近的节点那里提取出的知识能够回答或解决某个特定问题，那么检索就会停止，否则检索就会继续进行下去，直到发现答案并解决问题或者就此放弃节点表征的是概念而不是词二、层次语义网络模型属符号—网络模型的特例之一，科林斯（collins）和奎连（quillian）提出他们发现，人脑中的概念是相互联系的，每个概念都具有两种关系，一是每个概念都具有从属其上级概念的特征，这决定了知识表征的层次性；二是每个概念都具有一个或多个特征模型的结构它源于计算机程序记忆组织的一个早期概念，在该模型中，语义记忆的基本单元是概念，每个概念具有一定的特征。有关概念按逻辑的上下级级关系组织起来，构成一个有层次的网络系统。如图所示，圆点为结点，代表一个概念；带箭头的连线表示概念之间的从属关系。连线还表示概念与特征的关系，指明各级概念分别具有的特征。金丝雀会唱黄颜色有翅膀能飞有羽毛鸟驼鸟腿细长高个子不会飞动物有皮肤能活动会吃会呼吸鱼有鳍qi会游泳有鳃鲨鱼会咬是危险的鲑鱼粉红色可食用到上游产卵层次网络模型片断水平1水平2水平3模型的验证：范畴大小效应柯林斯和奎利恩（Collins&Quillian）进行了一系列研究。实验材料：一些简单的陈述句，如“金丝雀会唱”、“金丝雀是鸟”、“金丝雀是动物”等。有什么特点？每个句子的主语都是层次网络中最低水平的一个具体名词，而谓语则取自不同的水平。每个句子据此分成0、1、2级三个水平，如“金丝雀是动物”是2级水平的句子。句子又可分为两种性质，一种为特征句，如“金丝雀会唱”，另一种为范畴句，如“金丝雀是鸟”。实验程序：每次呈现一个句子，要求被试判断句子的真伪，记录反应时。020040060080010001200140016000级1级2级特征句范畴句结果表明：第一，无论是特征句还是范畴句，0级句子判断需时最少，2级句子需时最多。这种结果称为范畴大小效应，即当谓语的范畴变大，判断句子所需的时间也多。第二，各个水平的特征句的反应时均多于相应的范畴句。说明在同一水平上，特征是附随概念而贮存的，搜索一个特征比搜索相应的概念需要额外的时间。存在的问题第一，层次语义网络模型涉及的概念之间联系的种类太少。其实概念之间除了具有垂直的上下层级关系外，还有许多横向联系，其数量远大于层级关系第二，层次语义网络模型对概念的特征或属性进行分级存储，这节约了存储认知空间，但同时却增加了检索与提取信息的时间。对人来说更为重要的是提取正确信息的速度第三，层次网络模型难以解释熟悉效应、典型性效应、否定性效应熟悉效应（Familiarityeffect）：有人（Rips，1973）发现，判断一个包含直接的上级概念的句子有时要慢于判断一个包含更高的上级概念的句子。如“狗是哺乳动物”与“狗是动物”。按照层次网络模型，应该对前一个句子的判断要快，但实际结果相反。这可能是由于人经常地将狗与动物联系在一起，而较少地将狗与哺乳动物连起来。这种对较熟悉的句子判断较快的现象称为熟悉效应。康拉德（Conrad，1972）的研究：她使用这样的陈述句，“鲨鱼能活动”、“鱼能活动”、“动物能活动”。即句子的主语取自网络中的不同水平，而谓语则取自一个最高水平。尽管有这样的变化，但它们仍然是不同水平的句子。判断句子所需时间应该“动物能活动”最少，“鲨鱼能活动”最长实验结果表明，对这些不同水平句子的判断所需时间无明显差别。康拉德认为，概念与特征的层次距离对搜索或提取所需时间的影响小，而概念与特征联系的频率或强度则决定搜索或提取需要的时间。典型性效应（Typicalityeffect）：是指对一个范畴或概念的典型成员的判断要快于对非典型成员的判断。如人们对“鸽子是鸟”的判断要快于对“企鹅是鸟”的判断。依层次网络模型，它们同处一个水平，不应出现反应时的差别。否定判断：有人发现，对“所有鸟都是狗”或“蝙蝠是鸟”这类句子作出否定判断是很快的。谢弗和华莱士（Schaeffer&Wallace,1970）进行了类似柯林斯和奎利恩的实验，给被试每次呈现一对词，其中有属于同一范畴的，如“铁杉－雏菊”，和不属于同一范畴的，如“铁杉－鹦鹉”，让被试判断成对词是否属于同一范畴，记录反应时。结果发现，判断同一范畴的两个词比判断不范畴的两个词需要花费更长的时间（三）原型模型原型模型认为，概念的内涵是按它与事物原型的相似性程度来进行心理表征的。事物原型的相似性是通过概念特征之间的重叠程度来表示事物原型相似必数量的计算。先说出概念的典型性特征，然后将概念具有的共同特征的数量减去它们各自具有的某种独特特征的数量原型模型能很好地说明概念的典型性效应句子判断实验与分类实验。结果表明，当句子中的主语与事物原型的相似性越高时，被试的判断时间就越快；当判断某概念是否属于某一类别时，对典型概念样例的判断，要比对不典型的样例的判断更快（四）激活扩散模型（Spreadingactivationmodel）模型的结构：由Collins和Loftus提出，它也是一个网络模型，但放弃了概念的层次结构，而以语义联系或语义相似性将概念组织起来。方框为网络的结点，代表一个概念。两个知识结构的假设：第一，概念之间的连线表示它们之间的联系，连线的长度表示联系的紧密程度，连线愈短，表明联系愈紧密，两个概念有愈多的共同特征；或者两个结点之间通过其共同特征有愈多的连线，则两个概念的联系愈紧密。第二，语义距离是知识组织的基本原则，即一个概念的内涵是由它相联系的其它概念，特别是联系紧密的概念来确定，而概念的特征不是分层级存储。见下图红橙黄绿玫瑰紫罗兰花日出日落云樱桃苹果犁火房屋救火车激活扩散模型片断(放弃了逻辑层次结构和分级贮存原则）模型的加工过程当一个概念被加工或受到刺激，在该概念结点就产生激活，然后激活沿该结点的各个连线，同时向四周扩散，先扩散到与之直接相连的结点，再扩散到其它结点；激活的数量是有限的，一个概念愈是长时间地受到加工，释放激活的时间也愈长；激活会随着时间或干扰活动而减弱；连线有长短之分（语义联系的紧密程度）与强弱之分（使用频率的高低）；激活交叉；它包含两种过程：搜索过程与决策过程。从产生激活交叉的不同通路得到肯定或否定的证据，然后证据相加，肯定和否定的证据相互抵消，最后达到肯定标准，则作出肯定判断，反之则作出否定判断。这是一个决策过程。如对“野鸭是鸟”作出判断需要搜索与决策模型的验证：启动效应（Primingeffect），即先前的加工活动对随后的加工活动所起的有利作用一种作业采取两种表达方式：“说出一种水果名称是以A字母开头的”与“说出一种以A字母开头的水果名称”。哪一种方式反应时短？结果表明，被试完成前一种表达方式的作业要快于后一种在词汇判定实验中，呈现一串字母，要求被试判断字母串是否为英语单词。成对呈现的两个单词之间的意义联系有不同，如“Bread（面包）--Doctor（医生）”“Nurse（护士）-