Myślenie
Rozwiązywanie Problemów
Wnioskowanie

Literatura obowiązkowa: Nęcka i in.: r. 4.4 i rr. 10-12

pomocnicza: Pinker, r. 4-5

Jeśli karta ma
samogłoskę po jednej
stronie, musi mieć
parzystą cyfrę po
drugiej.

Które karty trzeba
obrócić, by sprawdzić
czy powyższa reguła
jest prawdziwa.

A

F

7

4

1

4

3

2

Pacjent, który ma nowotwór żołądka może

być uratowany tylko dzięki pewnemu
rodzajowi promieniowania. Jednak
promieniowanie o sile wystarczającej do
zniszczenia nowotworu zniszczy także
zdrową tkankę. Czy można uratować
pacjenta?

Terminy…



Myślenie – obejmuje zarówno

wnioskowanie jak i część procesów

rozwiązywania problemów



Wnioskowanie (rozumowanie) –

wyprowadzanie uprawnionych wniosków z

informacji stanowiących przesłanki



Rozwiązywanie problemów – proces

ukierunkowany na jakiś cel. Może

wymagać rozumowania, ale też myslenia

przez analogie lub jedynie operacji

percepcyjnych, uwagi lub pamieciowych

Problem:



Zdefiniuj „problem”



Definicja Dunckera (1945): „Problem
pojawia się wtedy, gdy organizm ma
cel, ale nie wie, jak go osiągnąć.”



Rozbieżność między celem a stanem
wyjściowym + przeszkody



Kiedy podejmujemy się rozwiązania
problemu?



Analiza sytuacji problemowej:



stan docelowy,



stan początkowy,



operatory,



przeszkody.



Przestrzeń problemowa (przestrzeń
stanów)

Przestrzeń stanów dla
problemu „wieża Hanoi”

 

 

                                   

                                            
 

Metody badania
rozwiązywania problemów



RT?



Obrazowanie mózgu?

•

Wiele obszarów

•

Charakterystyka czasowa



Protokoły głośnego myślenia



Zadania pamięciowe



Błędy – liczba i charakter



Identyfikacja problemu



Rzadko przedmiot psychologii poznawczej

•

Gestalt: problem – pojawia się w wyniku napięcia
między percepcją a pamięcią



Reprezentacja problemu



Reprezentacja wszystkich elementów
problemu (stan wyjściowy, docelowy,
operatory, przeszkody)



Rozwiązanie jako redefinicja problemu.

•

Nagła redefinicja: wgląd (po okresie inkubacji)



Przeszkody w rozwiązywaniu problemów

(stworzeniu odpowiedniej reprezentacji)

•

Nastawienie

•

Fiksacja funkcjonalna

•

Gestalt: tendencja do postrzegania przedmiotów w

terminach ich najczęstszych użyć (skąd się bierze?!)

•

Ograniczenia kulturowe



Pokonywanie przeszkód (zmiana reprezentacji

problemu):

•

elaboracja, relaksacja ograniczeń, przekodowanie ->

powodują wydobycie odpowiednich wskazówek z

pamięci (Ohlsson, 1992)

•

Vl = Vll + l;

•

lV = lll – l



metoda analizy środków i celów (means-

ends analysis) – zalgorytmizowana

metoda podziału problemu na

podproblemy

–

Porównaj stan bieżący z celem. Jeśli nie ma

różnicy – problem jest rozwiązany.

–

Jeśli różnica istnieje, sformułuj podcel, który

zredukuje różnicę

–

Wybierz operator, który pozwoli na

realizację podcelu, jeśli nie ma takiego

operatora, sformułuj inny podcel…



Rozwiązywanie problemów przez
analogię.



W nauce: serce jako pompa, atom jako
układ słoneczny, umysł jako komputer.



Dunckera problem nowotworu

•

poprzedzony analogicznym problemem:
widoczna poprawa tylko jeśli explicite
informacja, że problem odnosi się do
rozwiązania.

Pacjent, który ma nowotwór żołądka może być uratowany tylko

dzięki pewnemu rodzajowi promieniowania. Jednak promieniowanie

o sile wystarczającej do zniszczenia nowotworu zniszczy także

zdrową tkankę. Czy można uratować pacjenta?
10% poprawnych rozwiązań

Generał próbuje zdobyć fortecę otoczoną fosą, nad którą

przerzucono 3 mosty.
40% poprawnych rozwiązań
80% jeśli ob. Wiedziały, że historia o generale odnosi się do

poprzedniego problemu



Im bardziej cechy powierzchowne problemów są

podobne tym większe prawdopodobieństwo użycia

analogii.

•

Jednak w życiu codziennym używamy głębszych

analogii niż w laboratorium.

Problemy wymagające

wiedzy



Rozwiązywanie problemów przez ekspertów:



Jak wiedza wpływa na reprezentację problemu?



Jak zmienia się reprezentacja pod wpływem wiedzy?



Różnica między ekspertami a nowicjuszami. Badania nad grą w

szachy.



De Groot (1946/1965). Protokoły głośnego myślenia: mistrzowie nie

przeszukiwani więcej możliwości ani nie planowali więcej ruchów!



Paradygmat rekonstrukcji: prezentacja szachownicy 2-15s, potem

rekonstrukcja.

•

Mistrzowie: 91% poprawnie, inni ok. 41%.



Szybka rekonstrukcja widzianej szachownicy: więcej za 1 razem,

odtwarzanie według znaczących relacji.



Eksperci pracują „w przód”:

•

badania Larkina (1980) nad fizykami ekspertami i nowicjuszami wykazały, że

eksperci pracują nad danymi wyciągając wnioski, nowicjusze zaś „wstecz”.

•

Badania nad fizykami: kategoryzacja problemów pod względem

podobieństwa rozwiązań – szybka kategoryzacja do schematu problemu.

•

Eksperci – prawa fizyki, nowicjusze – podobieństwa powierzchowne.

Eksperci:

•

Spostrzegają większe, znaczące struktury

•

Reprezentują problemy na głębszym
poziomie (strukturalnym)

•

Poświęcają więcej czasu na analizę
problemu

•

Lepiej monitorują postęp

•

Bogatsza wiedza jest źródłem metafor i
analogii

A wyobraźnia

Kosslyn:

a)

Przeszukiwanie wyobrażeń

b)

Rozdzielczość wyobrażonych obrazów

Podobieństwo: wyobrażenia –

percepcja wzrokowa



Badania rCBF, PET: odpowiedzi na pytania

o obiekty wyobrażone – większy przepływ

krwi w obszarach przetwarzania informacji

wzrokowej (V1 and V2) oraz

pamięciowych (Goldenberg et al. 1990).



Kosslyn, 1995: większa aktywacja w korze

wzrokowej podczas wyobrażania niż

podczas spostrzegania!

Wyobrażenia: niezależna

forma reprezentacji?



Zenon Pylyshyn:

•

Badania Kosslyna i Sheparda dowodzą tylko tego, że

ludzie potrafią dokonywać „symulacji”

•

Wiedza jest w formie sądów

•

Wyobrażenia nie stanowią niezależnej formy

reprezentacji



„Przenikalność” wyobrażeń dla innych form

wiedzy

•

Rotacja przedmiotów o różnej wadze

•

Ocena lokalizacji geograficznej

•

Np. które miasto jest bardziej na zachód: Reno czy Los

Angeles? Szczecin czy Wiedeń?



Niekompletność wyobrażeń

Modele umysłowe



Wyobrażenia + reprezentacje
propozycjonalne (Philip Johnson-
Laird)



Schematy w akcji; naiwne teorie



Modele umysłowe są przestrzenne,
dynamiczne i konkretne

Modele umysłowe ruchu

Modele ruchu



Zdumiewająco niedokładne



Modele ruchu – w duchu fizyki
przednewtonowskiej; teoria impetu

•

Moment (impet) którym obdarzona jest kulka i który
słabnie – sam z siebie lub z powodu innych sił (opór
powietrza itp.; nie słabnie w próżni);

•

Impet może być nadany przez popchnięty ale nie
niesiony obiekt (przykład samolotu)



Modele umysłowe zwykle działają, nawet
jeśli są błędne

•

Nawigacja w Mikronezji



Badania modeli umysłowych w psychologii poznawczej:

•

urządzenia (Hegarty and Just, 1993),

•

elektryczność (Gentner & Gentner, 1983),

•

komputery (Norman, 1988),

•

ogrzewanie domu (Kempton, 1986),

•

nawigacja (Hutchins, Tversky),

•

ekologia (Kempton et al. 1995).



Metody badania:

•

Wywiady, protokoły głośnego myślenia, wzorce odpowiedzi, RT,

ruchy oczu, wzorce zapamiętywania nowych informacji.



Po co badać błędne modele?

•

Istotne dla procesu uczenia

•

Projektowanie urządzeń

•

Wyjaśnianie błędów rozumowania

Rozumowanie



Wyciąganie wniosków z przesłanek



Systematyczne błędy rozumowania:

•

Efekt atmosfery

: wniosek zgodny z

kwantyfikatorami w przesłankach

Wszystkie A są B,
Wszystkie C są B,
Zatem: wszystkie A są C.

•

Abstrakcyjność/konkretność treści:

Wszystkie ratlerki są psami
Wszystkie buldogi są psami
Więc: wszystkie ratlerki są buldogami

Zadanie selekcyjne Wasona
(rozumowanie warunkowe)

Jeśli karta ma
samogłoskę po jednej
stronie, musi mieć
parzystą cyfrę po
drugiej.

Które karty trzeba
obrócić, by sprawdzić
czy powyższa reguła
jest prawdziwa.

A

F

7

4

1

4

3

2

Każdy rachunek
powyżej 50 zł musi być
podpisany przez
kierownika.

Które rachunki trzeba
obrócić, by sprawdzić czy
reguła jest przestrzegana?

1

75zł

15zł

2

3

4

•

Błąd oparcia się na wiedzy

Wszyscy Francuzi są ludźmi pijącymi wino.
Niektórzy ludzie pijący wino są smakoszami.
Zatem: Niektórzy Francuzi są smakoszami.

Wszyscy lekarze są ludźmi bogatymi.
Niektórzy ludzie bogaci są bankierami.
Zatem: Niektórzy lekarze są bankierami.

•

Błąd inwersji terminów w przesłankach

(zakładanie

symetrii relacji):

„Wszystkie A są B” = „Wszystkie B są A”;
„Niektóre A nie są B” = „Niektóre B nie są A”

Modele umysłowe

a rozumowanie



Philip Johnson-Laird: Rozumowanie
polega m.in. na skonstruowaniu
modelu umysłowego przesłanek

•

Problem: modele są konkretne, przesłanki
zaś mogą pozwalać na budowę kilku modeli

Wszyscy artyści to pszczelarze
Niektórzy pszczelarze to chemicy
--------
Zatem: Niektórzy artyści to chemicy



Sylogizmy są tym trudniejsze, im więcej

różnych modeli można stworzyć w

oparciu o przesłanki



Niektóre modele jest łatwiej stworzyć

niż inne (np. punkt wyjścia)



Modele przeważnie obrazują typowe

(stereotypowe) sytuacje



Rozumowanie logiczne a „dawanie sobie rady”

•

Algorytmy a heurystyki: heurystyki są skuteczne i
„tanie”, pozwalają na szybkie decyzje

•

Błędy są przesadzone; mogą wynikać z problemów
interpretacji: np. operatory logiczne i ich nazwy w
języku naturalnym: (if...then  if and only if...then;

or xor)

•

„Czy matematyka jest wynaleziona czy odkryta?”

•

„Tak!”

•

Jednak popełniamy systematyczne błędy
(ekspertyza, motywacja niewiele zmieniają)

Ograniczona racjonalność, usytuowana w
środowisku:

Simon (1990): „Human rational
behaviour is shaped by a scissors whose
two blades are the structure of task
environments and the computational
capabilities of the actor”.



Różnice indywidualne w rozumowaniu

Evans 2003: Teoria rozumowania opartego

na dwóch systemach:

•

System 1: szybki, równoległy, automatyczny, oparty

na wiedzy

•

System 2: wolny, sekwencyjny, świadomy, oparty na

logice

•

Różnice w inteligencji – związane z systemem 2

•

Mniejsza tendencyjność oparta na wiedzy u ludzi z

wyższym IQ

•

Aktywność innych obszarów mózgu przy

odpowiedziach poprawnych i niepoprawnych

•

Stanovich & West (1998): IQ jest lepszym

predyktorem wykonania abstrakcyjnej niż

konkretnej wersji zadania Wasona.

Pokonywanie przeszkód w
rozwiązywaniu problemów



Techniki twórczego myślenia (E.
Nęcka „Trening twórczości” GWP,
2005):



Generowanie skojarzeń, cech, implikacji



Superpozycja

•

Problem + przypadkowe słowa



Personifikacja



Horda małych życzliwych ludzików

Podejmowanie Decyzji



Podstawa: rozumowanie indukcyjne,

ocena prawdopodobieństwa



Systematyczne błędy (Kahneman &

Tversky)



Heurystyka dostępności (prawdopodobieństwo

zdarzenia oceniane wyżej gdy łatwo jest

przypomnieć sobie przykład)

•

Zdarzenia emocjonalnie nacechowane

•

Efekt świeżości

•

stereotypy



Heurystyka reprezentatywności

•

CCCDDD czy CDDCDC

•

Pierwszy ciąg nie wydaje się reprezentatywnym
przykładem losowego ciągu

•

Prowadzi o innych błędów, np. złudzenie gracza

•

W pewnym szpitalu pewnego dnia urodziło
się 65% chłopców i 35% dziewczynek. Czy
jest to bardziej prawdopodobne w małym
czy w dużym szpitalu?



Błąd koniunkcji:

Linda ma 31 lat, jest niezależna, pewna siebie i bardzo
inteligentna. Skończyła filozofię. Jako studentka była żywo
zainteresowana problemami dyskryminacji i sprawiedliwości
społecznej.
Ułóż zdania w kolejności ich prawdopodobieństwa:
Linda jest urzędniczką w banku; Linda jest feministką; Linda
jest urzędniczką w banku i feministką.



belief that the combination of 2 events is
more likely than one of the 2 events alone

•

Zakotwiczenie

•

8*7*6*5*4*3*2*1 =

•

1*2*3*4*5*6*7*8 =

•

W pierwszym przypadku mediana = 2250, w

drugim 512!

•

ocena wielkości koreluje z punktem wyjścia

(Wilson i in., 1996 – procent krajów afrykańskich w
ONZ)

•

Zmiana prawdopodobieństwa hipotezy w

świetle nowych dowodów: ignorowanie

proporcji podstawowej

W mieście jest 85% zielonych taksówek i

15% niebieskich. W nocy miał miejsce

wypadek. W sądzie świadek zidentyfikował

taksówkę jako niebieską. Jednak sprawdzono

zdolność świadka do identyfikacji kolorów w

warunkach niskiej widoczności i okazało się,

że jest ona w 80% poprawna, a w 20%

błędna. Jakie jest prawdopodobieństwo, że

taksówka była rzeczywiście niebieska?

•

Reguła Bayesa

P(E/H)*P(H)

0,8*0,15

P(H/E) = ---------------------

= -------- =

41%

P(E/H)*P(H) + P(E/~H)*P(~H) 0,12+0,2*0,85

Występowanie pewnej choroby szacuje się na 1/1000.

Test wykrywający chorobę ma 5% prawdopodobieństwo
„fałszywego alarmu” (wyniku pozytywnego przy braku
choroby). Jakie jest prawdopodobieństwo, że osoba, która
ma pozytywny wynik testu rzeczywiście choruje na tę
chorobę?

•

Harvard Medical School (pracownicy i
studenci)

•

45% oszacowało, że prawdopodobieństwo wynosi
95%

•

18% podało odpowiedź poprawną: 2%

•

50 osób z 1000 będzie miało (fałszywy) wynik
pozytywny, a tylko 1 z 1000 jest chora, więc:

•

Jest 50 razy więcej wyników fałszywych
pozytywnych niż prawdziwych pozytywnych,
więc

•

Prawdopodobieństwo że osoba o pozytywnym
wyniku testu jest chora wynosi tylko 2%

Podejmowanie decyzji



Maksymalizacja użyteczności?:

•

Klasyczna teoria decyzji: zasada

użyteczności

•

Pomnożenie spodziewanego zysku przez

prawdopodobieństwo jego osiągnięcia

•

Czy wolisz zagrać w grę, w której z 50%

pewnością wygrasz 200zł, czy w grę, w której

z 90% pewnością wygrasz 100zł?

•

Inne wartościowanie zysków i strat – unikanie

strat:

•

20zł za orła, -10 za reszkę – nie zakładają się

•

800$ na pewno, czy 85% prawdopodobieństwo

1000$?

•

Efekt uzasadnienia kosztów

•

Ograniczona racjonalność:

•

Heurystyka wystarczalności (strategia zadowolenia)

•

Wybranie pierwszej opcji, która spełnia minimum

wymagań (nie rozważamy wszystkich)

•

Przewidywanie żalu postdecyzyjnego ->

preferowanie braku podejmowania akcji



Różnice indywidualne w
rozumowaniu Evans 2003: Teoria
rozumowania opartego na dwóch
systemach:

•

System 1: szybki, równoległy,
automatyczny, oparty na wiedzy

•

System 2: wolny, sekwencyjny, świadomy,
oparty na logice

•

Różnice w inteligencji – związane z s2