במוזיאון
פעילויות בבית
במחקר
 
רווח
English רווח שלח לחבר רווח רווח
רווח
  חץ ראשירווחאתר המוח / במוזיאון / המוח במחקר / מה עושה את ההבדל?  
רווח
  קטגוריות  
 

 

ניסוי מדעי

מה עושה את ההבדל?
למידת קטגוריות על יד השוואה

חוקר: רובי המר
מנחה: פרופ' שאול הוכשטיין
המרכז הבינתחומי לחישוביות עצבית והמחלקה לנוירוביולוגיה, האוניברסיטה העברית, ירושלים

המחקר התנהל כחלק מעבודת הדוקטור של רובי המר, בשנים 2003 - 2008

רקע
קטגוריזציה היא תהליך קוגניטיבי המאפשר לנו לפעול כלפי אובייקטים לא מוכרים בצורה הולמת על סמך היכרות קודמת עם אובייקטים דומים אחרים.

על מנת לשרוד בסביבה מורכבת, אנו נדרשים לסווג את האובייקטים במהירות ובאופן בעל משמעות. למשל, אנחנו יכולים להבחין ביעילות ובמהירות בין חיות טרף לחיות שניתן לצוד אותן, למרות שהן עשויות להיות דומות בצבע, בצורה או בגודל.

רובנו חווים יכולת לסווג אובייקטים אך טיבם של המנגנונים שמאפשרים זאת עדיין אינו מובן. מקובל לחשוב שאנחנו מסווגים אובייקטים על סמך הדמיון הכללי ביניהם. למשל, אנחנו יכולים לצפות שגם ילד שאינו מכיר את בעלי החיים בתמונה a, יזהה את בעל החיים מהסוג השונה.

עם זאת, זה מובן שדמיון כללי בין אובייקטים אינו מאפשר תמיד סיווג נכון שלהם. למשל, בתמונה b יש צורך בידע קודם בכדי להבחין בין השחף (1) לברווזים, ולא לטעות ולקבוע שבעל החיים בתמונה (2) הוא זה שיוצא הדופן.

ידע כזה נרכש ע"י הנחיה או השוואה בין אובייקטים שסיווגם ידוע. השוואה כזו עשויה לסייע בזיהוי המאפיינים החשובים להגדרת הקטגוריות השונות.

השוואה
תמונה A

השוואה
תמונה B

שאלת המחקר
האם השוואת צמדי אובייקטים שידוע שהם מאותו הסוג, לעומת השוואת צמדי אובייקטים שידוע שהם משני סוגים שונים, תורמות באופן שונה ליכולת שלנו ללמוד לסווג אובייקטים חדשים?

שיטות ותהליך מחקר
המחקר כולל שני רבדים:

  1. רובד תיאורטי שמתאר את כמות המידע האובייקטיבית שניתן להפיק מכל אחד מתהליכי ההשוואה שצוינו קודם, על ידי חישוב כמות המידע תוך שימוש במודלים מתמטיים וסטטיסטיים.
  2. הרובד השני מתייחס ליכולת הסובייקטיבית של בני אדם, בשלבי התפתחות שונים, לנצל בפועל את המידע הזמין להם מתהליכי השוואה אלו. כאן אנחנו עושים שימוש בניסויים התנהגותיים שבוחנים את יכולתם של אנשים בגילאים שונים לפעול בתנאים שונים.

בפרט, אנחנו בוחנים האם היכולת ללמוד עקרונות סיווג של סדרות אובייקטים לא מוכרים, תוך השוואת אובייקטים מאותו סוג לעומת השוואת אובייקטים מסוגים שונים, משתנות עם הגיל. הנבדקים נדרשו לקבוע האם שני היצורים הלא מוכרים המופיעים יחדיו על צג המחשב הם מאותו הסוג או לא. בשלב הקודם ללמידה הנבדקים יכלו רק לנסות לנחש את התשובה הנכונה. בשלב השני חלק מהנבדקים נדרשו ללמוד את כלל הסיווג מתוך השוואת אובייקטים מאותו הסוג, בעוד שחלק אחר מהמשתתפים נדרש לעשות זאת מהשוואת אובייקטים מסוגים שונים.

לאחר שלב הלמידה, המשתתפים נדרשו שוב לקבוע האם זוגות היצורים שמופיעים בפניהם הם מאותו הסוג או לא. על ידי השוואת רמת הביצוע של הנבדקים בשלב זה, אנחנו יכולים להעריך את היעילות שבה הם למדו את כלל הסיווג מכל אחד מסוגי ההשוואה. התרשים למטה ממחיש באופן סכמטי את מהלך הניסוי.

השוואה

מתיעוד אופן ביצוע המשימה של נבדקים בתנאי ניסוי שונים, אנחנו לומדים על המגבלות החישוביות של המוח האנושי.

תוצאות
ניתוח תיאורטי מראה שכמות המידע שניתן להפיק מהשוואת אובייקטים מאותו הסוג תהיה לרוב גדולה מכמות המידע שניתן להפיק מהשוואת אובייקטים מסוגים שונים. למשל, אם נלמד שבתמונה 1 b החיות בתמונות 2 ו-3 הן מאותו הסוג, נוכל על ידי השוואה של השתיים לקבוע שצבע אינו רלוונטי לסיווג חיות מאחר ושני בעלי חיים מאותו הסוג יכולים להיות להיבדל בצבעם. הידיעה שבעל החיים מתמונה 1 הוא לא מאותו הסוג כמו שלושת האחרים לא בהכרח תוכל ללמד אותנו מהם המאפיינים הדרושים בכדי להבחין בין שחפים לברווזים. רק במקרה הנדיר שבו נשווה אובייקטים מסוגים שונים שהם בכל זאת מאוד דומים, קיים סיכוי שאלו יבדלו זה מזה רק במאפיינים שאכן רלוונטיים לסיווג. כך למשל הידיעה ש 1 ו-3 אינם מאותו הסוג מלמדת אותנו לשים לב למאפיינים כגון צורת הראש והמקור שאכן מבדילים בין שחפים לברווזים.

מאחר והשוואת אובייקטים מאותו סוג מספקת לעיתים קרובות יותר מידע, הדבר מעיד על הכרח אבולוציוני להיות מסוגל ללמוד עקרונות לסיווג אובייקטים מהשוואת אובייקטים מאותו הסוג. השוואת אובייקטים מסוגים שונים תהיה יעילה לעיתים נדירות יותר, אך באותם מיקרים השוואה כזו עשויה להוסיף מידע שאינו זמין מהשוואת אובייקטים מאותו הסוג.

מניתוח זה עולה שאלה: כיצד בני אדם משתמשים בשני סוגי למידה אלו? בדקנו את יכולת הנבדקים ללמוד משני סוגי ההשוואה כשכמות המידע שסופקה מהשוואת אובייקטים מאותו סוג הייתה זהה לכמות המידע שסופקה מהשוואת אובייקטים מסוגים שונים. המטרה הייתה לבחון האם ההבדל האובייקטיבי, ביעילות של שני סוגי הלמידה משפיע על היכולת הסובייקטיבית של הנבדקים בלנצל את המידע הזמין להם.

תוצאות

מהממצאים מהניסוי ההתנהגותי עולה שכאשר הנבדקים התאמנו על ידי השוואת אובייקטים מאותו הסוג, ילדים צעירים הפגינו יכולת דומה לזו של נבדקים מבוגרים יותר. לעומת זאת כאשר הנבדקים התאמנו על ידי השוואת אובייקטים מסוגים שונים, הילדים הצעירים הראו יכולות למידה נמוכות.

דיון ומסקנות
נמצא כי בתנאים מסוימים, לבני אדם אין יכולת למצות מידע הזמין מהשוואת אובייקטים. השוואת אובייקטים מאותו הסוג אומנם מאפשרת למידה טובה כבר מגיל צעיר, אבל זו רחוקה מלאפשר יכולת סיווג מושלמת. יכולת למידה טובה יותר מתגלה רק בגילאי 10 ומעלה, כשבני אדם מסוגלים ללמוד גם מהשוואת אובייקטים מסוגים שונים.

חשיבות המחקר
במחקר מוצע הסבר לתופעות מוכרות בהתפתחות, כמו למשל הנטייה של ילדים צעירים לבצע הכללת יתר והקושי של ילדים, ובני אדם בכלל, לרכוש יכולת סיווג טובה של אובייקטים מקטגוריות מאוד דומות. הממצאים הנוכחיים מציעים שקושי זה אינו בהכרח קשור לחוסר ידע על קטגוריות מסוימות, אלא להעדר יכולת קוגניטיבית כללית הדרושה לרכישת ידע זה - היכולת ללמוד מהשוואת אובייקטים מסוגים שונים.

לאחרונה נערכו ניסיונות לשלב רעיונות דומים במערכות בינה מלאכותית שמטרתן לסווג אובייקטים טבעיים (למשל זיהוי פרצופים). ממצאי המחקר הנוכחי מציעים דרכים לשיפור מערכות אלו על ידי הקניית עקרונות סיווג של אובייקטים מאותו סוג ואובייקטים מסוגים שונים למערכות ממוחשבות.

הרחבה על...
ניסוי מדעי - על מנת לאשש או להפריך הסבר אפשרי לתופעה, יש לבודד את הגורמים הרלוונטיים לנושא הנחקר. עיקרון זה תקף בין אם אנחנו מבצעים ניסוי שבוחן מערכת פיסיקלית, ביולוגית, פסיכולוגית או חברתית.

לדוגמא, בניסוי התנהגותי שבודק את השפעתה של ההתפתחות על יכולת האבחנה בין קבוצות אובייקטים שונות, בוחרים במתכוון נבדקים מקבוצות גיל שונות (משתנה בלתי תלוי), ומודדים את אחוז ההצלחה בכל קבוצת גיל במטלה הרלוונטית (משתנה תלוי).

תוצאות הניסוי מספקות ייצוג כמותי לתופעה הנחקרת, ובאמצעות ניתוח סטטיסטי ניתן להקיש על הרלוונטיות של תוצאות המחקר למצבים כלליים.

 

 

 
רווח
לוגו מוח
רווח
לוגו המוזיאון
רווח
קו נקודות
רווח