【心理学与AI】2020-06-07Procedural learning in perceptual categorization读书笔记

Ashby, F. G., Ell, S. W., & Waldron, E. M. (2003). Procedural learning in perceptual categorization. Memory & Cognition, 31, 1114-1125.

Procedural learning in perceptual categorization

摘要:有两种分类学习,一种是基于规则的分类(rule-based,简称RB),一种是基于信息整合的分类(information integration,简称II)。本研究运用两个实验,验证在II分类学习中是存在程序学习的(procedural learning)。对实验的简单概括就是反应键(response key)的位置变化是否会影响分类任务绩效:RB绩效不被影响;II被影响了,因为反应键作为信息被整合了,这期间存在着程序学习过程。

对于分类学习很多研究者认可多系统理论,也支持多系统中有显性的(RB),有内隐的(II或基于范例)。在内隐系统中也有很多争议,到底是信息整合还是基于范例。程序学习的一个特点是它与运动表现联系,因此他可以区分范例学习和知觉学习。本实验支持了以下假设:抽象的类别标签是通过显性推理策略学到的,反应键位置是根据不同信息的整合学到的。

图1显示了RB任务和II任务用到的不同的刺激,一共有两个维度,线段的长度(横坐标),线段的角度(纵坐标)。RB任务:图1-A,规则一维,简单清楚,长度短就是类别A,长度长就是类别B。II任务:图1-B,需要将二维的信息进行整合,而且规则并不能口头说清楚。

图1:不同任务的不同刺激。+号代表A类别,圆圈代表B类别。

被试一共经历12个模块,每个模块50个试次,每个模块结束有正确率反馈。前10个是训练阶段,有5秒反应时间,并且有反馈。最后2个是迁移任务模块,反应时间都缩短至1.5秒,有反馈。一共有三个实验组:(1)control:所有阶段都是左手控制左边的按键对应A类别,右手控制右边的按键对应B类别。(2)hand-switch:左键对应A类别,右键对应B类别不改变,手的位置改变。(3)button-switch:手的位置不改变,按键对应类别互换。

图2:三种情况下按键与手的调整。

在程序学习中有很经典的反射系列反应时(SRT)任务,n个刺激一次出现,每个刺激对应一个按键,当刺激出现顺序有一定重复时,被试反应时会缩短,即被试内隐地学习到了一定的规律,即使他们无法口头说出来规律是什么。

Willingham等人假设在SRT任务中,外显系统学习刺激位置,内隐系统学习反应位置,即外显系统学习序列中下一个刺激的空间位置,内隐系统学习下一个要执行的运动反应位置。也就是说刺激顺序不改变,改变反应位置会干扰内隐学习;但是如果反应位置不变,手指运动顺序改变并不会影响内隐学习。

因此本实验预测,对RB任务,三个实验组都不会有差别;对II任务,button-switch组会有影响,hand-switch组不会有影响。

实验一

实验是2(两个分类任务,RB,II)*3(三个实验组,控制,hand-switch,button-switch)设计,被试随机分配到六个小组中,流程如上文。

结果

图3:12个模块,不同任务不同实验组的正确率

从图3可以看出,(1)RB任务正确率始终比II任务高,并且RB任务在模块2就已经基本学会。

(2)RB任务不受到时间压力,手交换,按键交换的影响,说明在这种条件下,被试学习到了抽象的分类标签,这些标签与特定的运动程序或反应姿势无关。

(3)II任务在控制组也受到时间压力的影响,第11模块正确率下降,但是第12模块恢复了。在hand-switch组,也有与控制组类似的效应。在button-switch组,第11模块下降显著,而已第12模块并没有恢复到学习水平。

实验二

在实验一的结果图中可以看出,II任务的正确率始终低于RB任务,因此产生的另一种解释是,II任务被试学习地没有RB任务好,因此更加脆弱,容易被改变影响。

实验二刺激与实验一一致。RB任务一共经历5模块,前3个是训练阶段,后2个是迁移任务阶段。II任务在第一天进行12个模块的训练,第二天(间隔约24小时)进行与实验一一样的训练和迁移任务。

结果

图4: RB任务在三种条件下的正确率 


图5: II任务在两种条件下的正确率

图4可知,条件变化对RB正确率没有影响。

图5可知,额外的训练是有效果的,在控制组条件下,缩短反应时间造成的影响已经不显著了。因此,更加有力的说明在button-switch条件下,迁移任务第一个模块正确率的显著下降的确是由按键互换导致的。

讨论

RB任务在不同条件下都没有被影响,被试的确是基于规则进行分类,学习到了抽象的类别标签。II任务中,被试对不同维度的信息进行整合,这其中存在程序学习的程度,按键对应的类别这个动作(即类别A要按左键,类别B要按右键)也被整合进去,因此当按键交换时,会形成持久的干扰。

本实验也支持了多系统理论。例如双系统COVIS理论假设了独立的显式(基于规则)和隐式(基于程序学习)分类学习系统,在训练过程中相互竞争。对于RB任务,显式系统是更好的,对于II任务,程序学习系统的权重就会增加。

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