Последовательное обучение

В когнитивной психологии последовательное обучение присуще человеческим способностям, поскольку оно является неотъемлемой частью сознательного и бессознательного обучения, а также деятельности. Последовательности информации или последовательности действий используются в различных повседневных задачах: «от упорядочения звуков в речи до упорядочения движений при наборе текста или игры на инструментах, до упорядочения действий при вождении автомобиля». Последовательное обучение можно использовать для изучения приобретения навыков и в исследованиях различных групп, от нейропсихологических пациентов до младенцев. По мнению Риттера и Нерба, «порядок, в котором представлен материал, может сильно влиять на то, что изучается, как быстро увеличивается успеваемость, а иногда даже на то, будет ли материал усвоен вообще». Последовательное обучение, более известное и понимаемое как форма явного обучения, теперь также изучается как форма неявного обучения, а также другие формы обучения. Последовательное обучение также можно назвать последовательным поведением, последовательностью поведения и последовательным порядком в поведении.

История

В первой половине 20-го века Маргарет Флой Уошберн , Джон Б. Уотсон и другие бихевиористы полагали, что последовательность поведения управляется рефлекторной цепочкой, согласно которой стимуляция, вызванная первоначальным движением, запускает дополнительное движение, которое запускает еще одно дополнительное движение. движение и так далее. В 1951 году Карл Лэшли , нейрофизиолог из Гарвардского университета , опубликовал «Проблему последовательного порядка в поведении», обращаясь к современным представлениям о последовательном обучении и представляя свою гипотезу. Он раскритиковал предыдущую точку зрения на основании шести доказательств:

Во-первых, движения могут возникать даже тогда, когда сенсорная обратная связь прерывается. Во-вторых, некоторые последовательности движений происходят слишком быстро, чтобы элементы последовательности могли быть вызваны обратной связью от предыдущих элементов. Далее, ошибки в поведении подсказывают внутренние планы того, что будет сделано дальше. Кроме того, время начала последовательности движений может увеличиваться с увеличением длины или сложности последовательности. Следующая строка — свойства движений, возникающих в начале последовательности, могут предвидеть более поздние особенности. И, наконец, нейронная активность может указывать на подготовку предстоящих поведенческих событий, включая предстоящие поведенческие события в относительно отдаленном будущем.

Лэшли утверждал, что последовательное обучение, или поведенческая последовательность, или последовательный порядок в поведении не связаны с сенсорной обратной связью. Скорее, он предположил, что существуют планы поведения, поскольку нервная система готовится к одним видам поведения, но не к другим. Он сказал, что существует иерархическая организация планов. Он привел несколько доказательств. Первый из них заключается в том, что контекст меняет функциональные интерпретации одного и того же поведения, например, то, как «райт, правильно, правильно, обряд и запись» интерпретируются в зависимости от контекста предложения. «Правильно» можно интерпретировать как направление или как что-то хорошее в зависимости от контекста. Вторая линия доказательств говорит о том, что ошибки связаны с поведением человека как иерархической организации. Кроме того, «иерархическая организация планов зависит от времени поведенческих последовательностей». Чем крупнее фраза, тем дольше время ответа, которое влияет на «расшифровку» или «распаковку» иерархических планов. Дополнительным доказательством является то, насколько легко или сложно выучить последовательность. Разум может создавать «память о том, что должно произойти», а также «память о том, что произошло». Окончательное свидетельство иерархической организации планов характеризуется "кусать" . Этот навык объединяет несколько юнитов в более крупные.

Типы последовательного обучения

Существует две широкие категории последовательного обучения — явное и неявное — с подкатегориями. Явное обучение последовательностей известно и изучается с момента открытия последовательного обучения. Однако в последнее время неявное последовательное обучение привлекло больше внимания и исследований. Являясь формой неявного обучения , неявное последовательное обучение касается базовых методов обучения, о которых люди не знают, другими словами, обучения без знания. Точные свойства и количество механизмов неявного обучения обсуждаются. Другие формы обучения неявным последовательностям включают обучение двигательным последовательностям, обучение временным последовательностям и обучение ассоциативным последовательностям .

Проблемы последовательного обучения

Задачи последовательного обучения используются для лучшего понимания различных типов последовательного обучения. Существует четыре основные проблемы обучения последовательностей: предсказание последовательностей, генерация последовательностей, распознавание последовательностей и последовательное принятие решений. Эти «проблемы» показывают, как формулируются последовательности. Они показывают, каким закономерностям следуют последовательности, и как эти различные проблемы обучения последовательностям связаны друг с другом.

Прогнозирование последовательности пытается предсказать следующий непосредственный элемент последовательности на основе всех предыдущих элементов. Генерация последовательностей по сути аналогична предсказанию последовательности: попытка собрать последовательность одну за другой так, как она возникает естественным образом. Распознавание последовательности требует определенных критериев и определяет, является ли последовательность законной. Последовательное принятие решений или формирование последовательности посредством действий распадается на три варианта: ориентированное на цель, ориентированное на траекторию и максимизирующее подкрепление. Все эти три варианта хотят выбрать действие(я) или шаг(ы), которые приведут к цели в будущем.

Эти проблемы последовательного обучения отражают иерархическую организацию планов, поскольку каждый элемент последовательности основан на предыдущих элементах.

В классическом эксперименте, опубликованном в 1967 году, Альфред Л. Ярбус продемонстрировал, что, хотя испытуемые, рассматривавшие портреты, сообщали, что воспринимают портрет в целом, их движения глаз последовательно фиксировались на наиболее информативных частях изображения. серийный глазодвигательный процесс. Эти наблюдения позволяют предположить, что за внешне параллельным процессом восприятия лица скрывается Распространено наблюдение, что когда навык приобретается, мы более внимательны на начальном этапе, но после повторной практики навык становится почти автоматическим; это также известно как бессознательная компетентность . Затем мы можем сосредоточиться на изучении нового действия, умело выполняя ранее изученные действия. Таким образом, оказывается, что в нашем мозгу создается нейронный код или представление усвоенного навыка, который обычно называют процедурной памятью . Процедурная память кодирует процедуры или алгоритмы, а не факты.

Текущие исследования

Существует множество других областей применения последовательного обучения. То, как люди обучаются последовательным процедурам, является давней исследовательской проблемой в когнитивной науке , а в настоящее время является основной темой нейробиологии . Исследовательская работа ведется в нескольких дисциплинах, включая искусственный интеллект , нейронные сети и инженерию. Для философской точки зрения см. Индуктивные рассуждения и Проблема индукции . Для теоретической точки зрения информатики см. Теорию индуктивного вывода Соломонова и Индуктивное программирование . Для математической точки зрения см. Экстраполяцию .

Дальнейшее чтение

• Сан, Рон; Джайлз, К. Ли, ред. (2001). Парадигмы, алгоритмы и приложения последовательного обучения . Конспекты лекций по информатике. Том. 1828. Нью-Йорк/Берлин: Спрингер. ISBN  978-3-540-41597-8 .
• Кешет, Джозеф; Бенджио, Сами, ред. (2009). Автоматическое распознавание речи и говорящего: большой запас и методы ядра . Чичестер, Великобритания/Хобокен, Нью-Джерси: J. Wiley & Sons. ISBN  978-0-470-74204-4 .
• Риоло, Рик; Трент МакКонахи; Екатерина Владиславлева, ред. (2010). Теория и практика генетического программирования VIII . Springer-Verlag New York Inc. ISBN  978-1-4419-7746-5 .
• Смилкштейн, Рита (18 марта 2011 г.). Мы рождены, чтобы учиться: использование естественного процесса обучения мозга для создания современной учебной программы (2-е изд.). Таузенд-Оукс, Калифорния: Corwin Press. ISBN  978-1-4129-7938-2 .
• Роуленд Лос-Анджелес и Д.Р. Шанкс (апрель 2006 г.). «Последовательное обучение и сложность выбора». Журнал экспериментальной психологии. Человеческое восприятие и производительность . 32 (2): 287–299. дои : 10.1037/0096-1523.32.2.287 . ISSN   0096-1523 . ОСЛК   109192123 . ПМИД   16634671 .
• Шпигель, R&IP McLaren (апрель 2006 г.). «Ассоциативное последовательное обучение у людей». Журнал экспериментальной психологии: процессы поведения животных . 32 (2): 150–163. дои : 10.1037/0097-7403.32.2.150 . ISSN   0097-7403 . ОСЛК   109191993 . ПМИД   16634658 .
• Савьон-Лемье, Т., Дж. А. Бэйли и В. Б. Пенхьюн (май 2009 г.). «Вклад в развитие обучения двигательным последовательностям». Экспериментальное исследование мозга . 195 (2): 293–306. дои : 10.1007/s00221-009-1786-5 . ISSN   0014-4819 . OCLC   319879934 . ПМИД   19363605 . S2CID   10327961 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Гальярди, К., А. Тавано, А. С. Туркони, У Поццоли и Р. Боргатти (2011). «Последовательное обучение при церебральном параличе». Детская неврология . 44 (3): 207–213. doi : 10.1016/j.pediatrneurol.2010.10.004 . ISSN   0887-8994 . OCLC   701964470 . ПМИД   21310337 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Сонг, С., Дж. Х. Дж. Ховард и Д. В. Ховард (август 2008 г.). «Перцептивное последовательное обучение в задаче на время последовательной реакции» . Экспериментальное исследование мозга . 189 (2): 145–158. дои : 10.1007/s00221-008-1411-z . ISSN   0014-4819 . ОСЛК   264650127 . ПМК   2672106 . ПМИД   18478209 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Саймон, младший, М. Столлсторфф, Л. К. Вестбей, С. Дж. Вайдья, Дж. Х. Дж. Ховард и Д. В. Ховард (январь 2011 г.). «Генотип транспортера дофамина предсказывает неявное обучение последовательностям» . Поведенческие исследования мозга . 216 (1): 452–457. дои : 10.1016/j.bbr.2010.08.043 . ISSN   0166-4328 . OCLC   680073165 . ПМЦ   2975813 . ПМИД   20817043 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Бо, Дж. и Р.Д. Зейдлер (апрель 2010 г.). «Пространственное и символическое неявное последовательное обучение у молодых и пожилых людей». Экспериментальное исследование мозга . 201 (4): 837–851. дои : 10.1007/s00221-009-2098-5 . ISSN   0014-4819 . OCLC   603785018 . ПМИД   19949778 . S2CID   23350162 .
• Светт, Брюс (25 января 2007 г.). «Нейронные субстраты обучения графомоторной последовательности». Диссертация . hdl : 1903/6687 . S2CID   141472398 .
• Мальмгрен, Хельге (1997). «Наполнение восприятия и обучение временной последовательности» . Университет Гетеборга. Кафедра философии. hdl : 2077/19246 .
• Гурекис ТМ и Любовь, Британская Колумбия (2010). «Прямые ассоциации или внутренние трансформации? Исследование механизма, лежащего в основе последовательного обучающего поведения» (PDF) . Когнитивная наука . 34 (1): 10–50. дои : 10.1111/j.1551-6709.2009.01076.x . ПМЦ   2853039 . ПМИД   20396653 .
• Сон, Сунбин; Джеймс Х. Ховард-младший и Дарлин В. Ховард; Ховард, Д.В. (2007). «Обучение неявной вероятностной последовательности не зависит от явного осознания» . Обучение и память . 14 (3): 167–76. дои : 10.1101/lm.437407 . ПМЦ   1838558 . ПМИД   17351140 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Зейдлер, Р.Д.; А. Пурушотам, С.-Г. Ким, К. Угурбил, Д. Уиллингем и Дж. Эш; Ким, С.Г.; Угурбил, К.; Уиллингем, Д.; Эш, Дж. (август 2005 г.). «Нейронные корреляты кодирования и выражения при неявном обучении последовательностей» (PDF) . Экспериментальное исследование мозга . 165 (1): 114–124. дои : 10.1007/s00221-005-2284-z . hdl : 2027.42/46543 . ПМИД   15965762 . S2CID   631841 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Видони, Эрик Д; Бойд, Лара А. (25 июля 2008 г.). «Обучение двигательной последовательности происходит, несмотря на нарушение зрительной и проприоцептивной обратной связи» . Поведенческие и функции мозга . 4:32 . дои : 10.1186/1744-9081-4-32 . ПМК   2507714 . ПМИД   18655715 .
• Ландау, Сьюзен М.; Марк Д'Эспозито (2006). «Последовательное обучение пианистов и непианистов: исследование моторики с помощью фМРТ» (PDF) . Когнитивная, аффективная и поведенческая нейронаука . 6 (3): 246–59. дои : 10.3758/cabn.6.3.246 . ПМИД   17243360 .