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Quels types de mathématiques apprendre pour comprendre les systèmes dynamiques en sciences cognitives ?

Quels types de mathématiques apprendre pour comprendre les systèmes dynamiques en sciences cognitives ?

Une tendance actuelle en sciences cognitives est de considérer l'esprit comme un système dynamique (par exemple, Continuité de l'esprit par Spivey, dans laquelle la cognition est comprise comme une « trajectoire continue et souvent récurrente à travers un espace d'état »). Bien que j'aimerais évaluer cette tendance de manière critique, je n'ai jamais suivi de cours de calcul de base.

Je n'ai pas l'intention de construire moi-même des modèles de systèmes dynamiques. Quel est le strict minimum d'apprentissage des mathématiques que je dois accomplir pour comprendre les systèmes dynamiques dans le contexte de la psychologie ? Je n'ai pas l'intention de construire moi-même des modèles de systèmes dynamiques. N'oubliez pas, je suis totalement novice !


Malheureusement, en psychologie et sciences cognitives (et certaines parties des neurosciences) absolument aucune formation mathématique n'est donnée au-delà du niveau secondaire (statistiques d'introduction, bases de l'algèbre linéaire en $mathbb{R}^2$ et $mathbb{R}^ 3$, et intro calc ; voir aussi cette réponse). Pour rendre cela compréhensible, je comparerai les systèmes de dynamique de compréhension à la littérature, où vous avez 3 niveaux : (1) être capable de lire, (2) être capable d'évaluer, (3) être capable d'écrire.

  1. Niveau de lecture : un cours de base en systèmes dynamiques devrait suffire. Si vous comprenez les mathématiques au niveau de "Dynamique non linéaire et chaos" de Strogatz (généralement utilisé dans un cours de premier cycle sur les systèmes dynamiques), alors vous savez lire un article sur les systèmes dynamiques en sciences cognitives.

  2. Niveau d'évaluation : vous devez atteindre le bases des maths que tout le monde dans les sciences « dures » ou l'ingénierie (non logicielle) possède : l'algèbre linéaire, les équations différentielles ordinaires, les EDP d'introduction (au niveau de calcul 3 ou 4), la logique et les mathématiques discrètes d'introduction. Plus important encore, vous auriez besoin de la notion extrêmement vague de maturité mathématique. Malheureusement, il est difficile d'expliquer comment y parvenir. Je ne connais aucun concept équivalent dans les sciences cognitives. Il n'y a pas de raccourci pour atteindre la maturité mathématique, et ce n'est pas spécifique à un domaine. La maturité mathématique est quelque chose que vous atteignez en faisant beaucoup de différents types de mathématiques de base et de preuves.

  3. Niveau d'écriture : le pas de (2) à (3) n'est pas aussi grand que de (1) à (2), tout ce dont vous avez besoin est la créativité et l'étendue de la lecture dans le domaine concerné : c'est-à-dire les sciences cognitives. L'absence d'un écart important entre (2) et (3) est la raison pour laquelle vous voyez souvent des mathématiciens et des physiciens théoriciens traverser des domaines et commencer à contribuer aux branches théoriques de divers domaines (biologie, neurosciences, psychologie, etc.).


2 méthodes

2.1 Participants

Un total de 148 participants (80 femmes, 67 hommes, 1 inconnu) avec un âge moyen de 34,9 ans (Dakota du Sud = 12, range = 18-64) ont participé via Internet. Les participants ont été recrutés sur Mechanical Turk (MTurk), un site de recrutement de participants en ligne. Les participants ont été indemnisés après la fin de l'étude via leur compte MTurk avec un forfait

4. Discussion

Cette recherche fournit des explications cognitives à une erreur robuste et cohérente dans le traitement des systèmes dynamiques, l'échec SF. Premièrement, nous constatons que le format de la question peut induire un traitement local ou global, et donc influencer l'échec de la SF. Deuxièmement, l'échec de la SF est lié aux styles de traitement individuels locaux plutôt que globaux, et plus le style de traitement des participants est local, plus ils ont tendance à utiliser l'heuristique de corrélation. Troisièmement, en amorçant procéduralement les participants à traiter les informations globalement plutôt que localement, ils sont en mesure de réduire l'échec de la SF.

L'échec SF dans le format de question local de la tâche DS était considérablement plus élevé que dans le format de question global. Dans le format de question local, seule une minorité de participants a pu déduire le comportement du stock. Ces proportions sont très concordantes, bien qu'inférieures aux recherches antérieures (Cronin et al., 2009 Sterman, 2008 ). La plupart des recherches passées dans la tâche DS ont été menées dans des universités avec un niveau élevé d'enseignement des mathématiques. Les proportions plus faibles peuvent être dues à la population plus générale utilisée dans la présente étude. Lorsque les interrelations entre les éléments du système ont été mises en évidence dans le format global (Fig. 3), au lieu des spécificités des éléments du système dans le format d'origine (Fig. 2), une grande partie des participants ont pu déduire correctement le comportement global du système. Ce résultat suggère que l'échec du SF précédemment trouvé peut au moins en partie être attribué à la façon dont les questions sur le système ont été posées, ou plus précisément à la façon dont le format de question local peut attirer l'attention des participants sur des éléments isolés du système plutôt que sur la structure du système.

Une autre explication de la meilleure compréhension du système SF dans le format modifié est que les questions globales ont fourni des informations plus ou plus pertinentes que les questions locales en se référant aux « périodes 1 à 14 (14 à 30) » ou en se référant aux relation entre les flux. Cependant, tout d'abord, des recherches antérieures ont montré que l'ordre des questions sur les flux (Q1 & Q2) par rapport au stock (Q3 & Q4) n'a pas d'effet sur la précision de la SF (Cronin et al., 2009 ), et de plus, cela des informations supplémentaires n'ont eu aucun effet sur les questions concernant les flux, seulement sur les questions concernant le stock. Par conséquent, il est plus probable que la différence de précision soit due à un besoin fondamental d'informations structurelles globales pour déduire le comportement du système dans son ensemble. Cette conclusion est étayée par les résultats concernant les styles de traitement global-local et l'amorçage perceptuel global-local.

Les processeurs globaux avaient des précisions SF plus élevées dans la tâche DS d'origine, par rapport aux processeurs locaux. C'est-à-dire que le style de traitement de l'individu était directement lié à l'échec du SF. Pour le format de question global, les processeurs globaux n'étaient que légèrement meilleurs que les processeurs locaux, et les processeurs locaux ont bénéficié de manière disproportionnée du format de question global. Ces résultats suggèrent que, comme prévu, les styles de traitement globaux sont bénéfiques pour déduire le comportement global du système dynamique. Deuxièmement, les styles de traitement globaux sont moins bénéfiques pour la compréhension des systèmes transparents avec une structure de système saillante, ils sont particulièrement bénéfiques pour la compréhension des systèmes non transparents qui ne révèlent pas facilement leur structure.

De même, dans le format d'origine mettant en évidence des éléments du système isolés, les participants ont non seulement utilisé l'heuristique de corrélation davantage que dans le format global mettant en évidence la structure du système - ils avaient également tendance à utiliser davantage l'heuristique de corrélation, plus leur style de traitement était local (ou moins global). . C'est-à-dire que plus les gens voient les éléments des systèmes dynamiques comme structurellement liés, moins ils ont tendance à croire que la sortie du système devrait simplement être linéairement corrélée avec son entrée isolée (comme croire à tort que le moment du plus gros stock devrait coïncider avec le moment du plus grand afflux). Dans le format global mettant en évidence la structure du système, cependant, il n'existait aucune relation significative entre les styles de traitement individuels et l'utilisation de l'heuristique de corrélation, ce qui implique, encore une fois, que les participants ne profitent guère des styles de traitement globaux dans le cas de systèmes structurellement transparents.

Il est important de noter que la pensée corrélationnelle peut être un produit de notre esprit pour créer une solution économique aux systèmes dynamiques. La pensée corrélationnelle peut être une stratégie efficace dans des systèmes simples et linéaires (comme l'eau bouillant plus vite lorsque nous augmentons le chauffage en supposant que tout le reste est constant). le déficit réduirait directement la dette Sterman, 2008 ). Ainsi, dans la plupart des contextes dynamiques, la seule solution simple et correcte serait de se concentrer sur la gestalt du système : sa structure SF.

L'amorçage perceptuel des participants à regarder la gestalt d'un affichage visuel (amorçage global) a augmenté leur capacité à déduire le comportement du système dans une tâche SF indépendante par rapport à l'amorçage des participants à regarder les détails du même affichage (amorçage local). Étant donné que l'amorçage perceptuel et la tâche de SF subséquente ne se chevauchaient pas dans le contenu, nous concluons que les processus étaient amorcés : un traitement global des gestalts versus un traitement local des éléments. Cependant, nos résultats montrent également qu'un tel effet d'amorçage procédural peut être de courte durée et présent uniquement dans la tâche suivant immédiatement la tâche d'amorçage perceptuel. C'est-à-dire qu'au moins avec notre tâche d'amorçage procédural, aucun effet durable sur la compréhension des systèmes dynamiques par les participants ne peut être obtenu.

Les présents résultats ont des implications théoriques pour les liens entre la portée de l'attention des gens et leur compréhension des systèmes dynamiques. Il a été avancé auparavant que l'élargissement ou la réduction de la portée de l'attention aux entrées perceptives externes est obtenu par le même mécanisme que l'élargissement ou la réduction de la portée de l'attention aux représentations conceptuelles internes (Friedman et al., 2003). Nous avons montré que diriger l'attention vers des gestalts ou des éléments d'affichages visuels peut affecter si la pensée des gens est par la suite dirigée vers des gestalts ou des éléments de systèmes. C'est-à-dire que nous fournissons la première preuve que le lien entre l'attention aux stimuli externes et internes peut exister non seulement pour la simple portée de l'attention (c'est-à-dire que nous nous concentrons de manière étroite ou large) mais aussi pour le niveau d'attention dans les constructions hiérarchiques (c'est-à-dire, si nous nous concentrons sur les gestalts ou les éléments).

En somme, ces résultats sont en accord avec notre hypothèse de base d'une correspondance entre la façon dont les gens traitent les figures hiérarchiques et la façon dont ils traitent les systèmes dynamiques : le traitement global permet de percevoir les éléments d'un système comme structurellement liés et d'inférer le comportement global du système à partir du comportement de ses parties. Les personnes qui ont tendance à traiter les informations localement en se concentrant sur des détails spécifiques ne parviennent pas à comprendre le comportement du système, tandis que les personnes qui ont tendance à traiter les informations de manière globale en examinant les structures globales ont tendance à comprendre le comportement du système.

Afin d'améliorer la capacité des personnes à gérer des systèmes dynamiques, ces résultats offrent une gamme de solutions. On pourrait permettre aux gens d'adopter des perspectives d'ordre supérieur en enseignant des stratégies d'abstraction et de reconnaissance de formes. Compte tenu de notre résultat selon lequel l'amorçage perceptif avec une tâche purement visuelle affecte la capacité des personnes à déduire le comportement d'un système dynamique, il semble également nécessaire de s'assurer que les tâches effectuées immédiatement avant (ou même pendant) l'interaction avec un système dynamique n'induisent pas une focalisation sur les détails et les éléments, mais sur les modèles et la structure, même si ces tâches sont complètement indépendantes du point de vue du contenu. De plus, nous avons constaté que la mise en évidence des relations entre les éléments d'un système améliore verbalement la compréhension du système par les gens. Il pourrait également s'avérer utile de mettre en évidence visuellement les relations entre les éléments en regroupant les éléments constitutifs des systèmes dynamiques d'une manière qui implique une structure globale. De cette façon, on pourrait attirer l'attention sur la structure du système au lieu de ses éléments. Autrement dit, on pourrait inciter à regarder ce qui est signifié plutôt que sur les signes.

Cela reste une question ouverte importante, dans quelle mesure les connexions entre une focalisation globale-locale dans les figures hiérarchiques et les systèmes dynamiques tiennent encore dans des environnements dynamiques et interactifs puisque les figures hiérarchiques ne transmettent pas d'informations sur les processus itératifs. Bien que nous nous attendions à ce qu'une focalisation globale sur les relations entre les éléments soit toujours bénéfique pour déduire le comportement du système, c'est aux recherches futures de décider.

Bien que la précision SF pour les processeurs mondiaux (M = .24) était trois fois plus élevé que pour les processeurs locaux (M = .08) dans la tâche DS locale, les taux de résolution étaient encore assez faibles en nombre absolu. Il pourrait donc s'avérer fructueux d'étudier comment même de nombreuses personnes ayant tendance à traiter l'information de manière globale peuvent être induites en erreur lorsque le format de la tâche met en évidence des éléments isolés du système. En utilisant le suivi oculaire, par exemple, on pourrait révéler comment la concentration perceptive des participants change en fonction du format de la tâche et du temps consacré à la tâche de telle manière que les styles de traitement préexistants changent tout en interagissant avec un système formaté global par rapport au format local. En combinant une telle approche avec des tâches différentes et autres que celles que nous avons utilisées, on pourrait également étudier comment certaines personnes pourraient même être en mesure d'adapter leurs styles de traitement pour s'aligner sur les exigences de tâches spécifiques. L'évaluation des temps de réaction peut également être une approche précieuse pour tester des heuristiques alternatives. Par exemple, dans la tâche DS formatée globalement, bien que l'utilisation de l'heuristique de corrélation ait été considérablement réduite, certaines personnes pourraient toujours utiliser une approche heuristique alternative en associant la ligne respective en haut à une option de réponse en raison de la similitude sémantique, telle que « entrer » avec « croissant » et « partant » avec « décroissant ». Notre compréhension des stratégies cognitives utilisées pourrait ainsi être améliorée par les temps de réaction car une distribution bimodale des temps de réponse est attendue s'il existe un sous-ensemble de participants utilisant une approche heuristique pour résoudre même des systèmes formatés globalement.

Nous avons introduit le traitement global-local comme une explication cognitive fondamentale de la façon dont les gens gèrent la complexité dynamique et pourquoi tant d'entre eux échouent même sous sa forme la plus simpliste : les systèmes SF contenant un afflux, un flux sortant et un stock. Nos résultats convergent vers la conclusion que les participants les moins performants abordent les problèmes de SF de manière locale en se concentrant sur les éléments du système, tandis que les participants qui réussissent les abordent de manière globale en se concentrant sur la structure du système, sa gestalt émergente. Comme indiqué au début, les systèmes SF eux-mêmes peuvent être considérés comme des blocs de construction : comme les éléments de systèmes plus complexes constitués de plusieurs sous-systèmes SF. Il semble raisonnable de spéculer qu'une perspective globale devrait être encore plus bénéfique pour la compréhension de systèmes plus complexes que pour le système de base que nous avons utilisé. Les systèmes contenant de nombreux sous-systèmes en interaction peuvent difficilement être régulés à l'aide de stratégies analytiques à la fois en raison de capacités cognitives limitées et parce que les informations de la vie réelle sont pour la plupart floues. Le traitement global peut nous permettre d'imaginer les systèmes environnants dans leur forme la plus économique et de reconnaître les régularités structurelles de base dans un monde dynamique.

.75 Les participants étaient limités aux adresses IP aux États-Unis et avaient terminé au moins leurs études secondaires. 33 % avaient un diplôme universitaire de 4 ans dans une gamme de domaines différents, les groupes les plus importants étant les affaires (10 %), la psychologie (7 %) et l'anglais. (3%).

2.2 Matériaux

La principale variable dépendante dans toutes les hypothèses était la précision du SF dans la tâche DS d'origine.

Le format de la question a été manipulé dans la tâche DS. L'original, local Le format de tâche DS (Fig. 2) a été comparé à un format modifié, global format (fig. 3). Veuillez noter que dans les deux formats, les calculs sont inutiles : il suffit de comprendre que le nombre de personnes à l'intérieur du magasin augmente tant que le nombre de personnes entrant est supérieur au nombre de personnes sortant. Ainsi, on peut directement déduire du graphique que la plupart des gens sont à l'intérieur à la minute 13 (voir Cronin et al., 2009 ). Les deux formats utilisaient exactement la même introduction et le même graphique. Nous avons supprimé l'option de marquer « ne peut pas être déterminé » des deux formats, car dans les recherches antérieures, il s'agit souvent de la deuxième erreur la plus courante après l'heuristique de corrélation (Cronin et al., 2009). Au lieu de cela, des échelles de Likert à 7 points évaluaient la confiance subjective dans chaque réponse : dans quelle mesure êtes-vous confiant dans votre réponse ? 0 = Pas confiant du tout et 7 = très confiant.

Pour mesurer les styles de traitement global-local individuels, nous avons utilisé la tâche Kimchi-Palmer-Figures (Kimchi & Palmer, 1982) qui se compose de triangles et de carrés composés de triangles et de carrés plus petits. Pour chacun des 16 essais, les participants ont indiqué si une figure cible (par exemple, un triangle global composé de carrés locaux) était plus similaire à une figure d'échantillon qui correspondait à sa forme globale ou locale (Fig. 4). L'affichage des chiffres était contrebalancé par rapport à la correspondance globale (locale) apparaissant à gauche (à droite). Des évaluations moyennes ont été effectuées pour chaque participant, allant de 0 (style de traitement complètement local) à 1 (style de traitement complètement global).

Pour amorcer les participants de manière procédurale (global vs local vs contrôle), une tâche cartographique similaire à celle de Friedman et al. (2003) a été utilisé.1 1 Nous avons réalisé une étude pilote pour évaluer l'efficacité de la tâche d'amorçage procédurale avec des participants en ligne (m = 204). Le même amorçage perceptuel via la tâche des cartes a été utilisé pour évaluer la compréhension du système dynamique, nous avons utilisé une tâche qui était structurellement équivalente à la tâche DS locale avec un contexte différent (abonnés et désabonnés d'un magazine). Nous avons constaté que le raisonnement SF s'améliorait légèrement après global (M = .09, Dakota du Sud = 0,25) par rapport à l'amorçage local (M = .04, Dakota du Sud = .15), t = 1.4. p = .08.
Une différence cruciale est que l'instruction utilisée par Friedman et al. a été conçu pour manipuler la portée de l'attention, tandis que l'instruction dans la présente étude a été conçue pour manipuler l'accent sur les détails par rapport à la gestalt de l'affichage. Pour chacun des sept essais, une carte d'état était présentée à l'écran (Fig. 5). Le centre d'attention a été varié via différentes instructions : le groupe global a été chargé d'examiner l'état respectif dans son intégralité et de décrire la forme globale de l'état dans son ensemble. Le groupe local a été chargé de s'occuper uniquement de la capitale respective et de décrire l'emplacement exact de cette ville spécifique. Le groupe de contrôle a été chargé de réfléchir à un élément qui caractérise l'état et de nommer cet élément. Les instructions de contrôle ont été choisies pour ne pas influencer les styles de traitement préexistants. Pour les trois conditions, les descriptions respectives (forme générale vs emplacement spécifique vs élément) ont été données alors que la carte était encore présentée à l'écran. Après avoir appuyé sur Entrée, la carte suivante s'affichait.

2.3 Procédure

Les participants ont été informés qu'ils allaient participer à deux tâches, l'une sur la perception visuelle et l'autre sur la prise de décision. On leur a dit que l'étude prendrait env. 10 minutes et qu'il devait être terminé en une seule séance. Les participants ont d'abord terminé l'un des trois traitements d'amorçage perceptuels assignés au hasard entre les sujets avec la tâche des cartes. Deuxièmement, les participants ont répondu à la tâche DS intra-sujets dans les formats original (local) et modifié (global). Pour contrôler les effets d'ordre potentiels, les tâches DS formatées globalement et localement ont été présentées dans un ordre aléatoire. Troisièmement, le style de traitement global-local individuel a été mesuré avec la tâche Kimchi-Palmer-Figures.


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De l'expérience esthétique au rythme esthétique

L'un des plus gros problèmes auxquels nous sommes confrontés lorsque nous traitons du terme « expérience esthétique » est l'hypothèse implicite que « l'esthétique » est un type spécifique d'expérience, détaché des autres expériences non esthétiques. Cette idée indique une modularité de l'expérience qui va à l'encontre des idées actuelles en sciences cognitives qui soulignent l'importance des dynamiques et interactions globales (Chialvo, 2010 Fries, 2015 Thompson & Varela, 2001). Cependant, abandonner le concept d'expérience esthétique nous laisse impuissant face à des instances d'expérience capables, par exemple, d'offrir « des possibilités qui court-circuitent d'une manière qui revient à l'agent percevant, perturbant les engagements ordinaires et créant des possibilités qui sont non réalisable dans les cadres actuels ou établis » (Gallagher, 2011, p. 113). Ceci et d'autres caractérisations similaires des engagements esthétiques font référence à des expériences particulièrement enrichissantes et significatives. Doit-on croire qu'il s'agit d'événements instantanés tout ou rien avec des racines cognitives superficielles ? Cela semble difficilement conciliable avec nos propres expériences personnelles. Les épisodes esthétiques mettent souvent du temps à se développer et ils ne sont pas sous contrôle volontaire complet. Dans la même veine, Dewey (1980) a soutenu que lorsque nous voyons quelque chose de manière imagée (ce qui pourrait aussi être interprété comme signifiant esthétiquement), « cela est considéré comme une partie liée d'un tout organisé perceptuellement. Ses valeurs, ses qualités vues, sont modifiées par les autres parties de la scène entière, et celles-ci modifient à leur tour la valeur, telle qu'elle est perçue, de toutes les autres parties de l'ensemble » (p. 141). Au fur et à mesure que ce tout unifié émerge du courant général de l'expérience, il devient un expérience – ce qui en termes deweyens revient à dire qu'elle devient une expérience esthétique. Et Dewey prétend qu'aucune expérience esthétique ne serait possible, sans les rythmes environnants de la nature.

Pour Dewey, le rythme n'est pas un concept métaphorique. Dewey (1980) la définit comme une « variation ordonnée de manifestation d'énergie » (p. 170). Les rythmes relient l'environnement et les phénomènes qui s'y déroulent. Quelques exemples de rythmes naturels incluent des étangs se déplaçant en ondulations, l'ondulation de branches dans le vent ou le battement d'ailes d'un oiseau. (Dewey, 1980 : 161). Ces rythmes naturels et d'autres comme les cycles des plantes, l'alternance des saisons ou les migrations animales ont toujours affecté l'existence humaine. Comme le soutient Vincent Barletta (2020), « le rythme pour Dewey est toujours déjà là pour conditionner notre être et servir de base à ce que nous voyons, ressentons et faisons » (p. 110). Nous participons toujours déjà à ce tissu rythmique de la nature et il échafaude et contraint nos processus cognitifs que nous vivons dans cette « relation cinétique et indivisible entre l'organisme et l'environnement qui sert de fondement à l'expérience » (Barletta 2020, p. 111). Pourtant, si l'interaction sensorimotrice est une condition préalable à l'expérience générale, elle n'est pas suffisante pour avoir une expérience esthétique (Crippen, 2017, p. 190).

En discutant de l'effet d'une peinture, Dewey (1931) affirme : « dans chaque union adéquate d'actions sensorielles et motrices, l'arrière-plan des fonctions viscérales, circulatoires et respiratoires est également constamment mis en action. En d'autres termes, l'intégration dans l'objet permet et sécurise une intégration correspondante dans les activités organiques » (p. 122). Ces aspects corporels non seulement modulent et sont modulés par l'engagement sensorimoteur, mais affectent également le contenu de l'expérience, car « les activités oculaires suscitent des activités musculaires alliées qui à leur tour non seulement s'harmonisent avec et soutiennent les activités oculaires, mais qui à leur tour évoquent d'autres expériences de la lumière et la couleur, et ainsi de suite » (Dewey, 1931, p. 122). Mais qu'est-ce que cette « union adéquate » qui conduit à la forme rythmique particulière de l'expérience esthétique ? La réponse est une intégration du faire et du subir dans une relation (Dewey, 1980, p. 46). Ce n'est que lorsque « faire et subir tombent dans une connexion rythmique de « moyens-conséquences » » (Crippen, 2017, p. 190), que l'expérience devient un tout unifié qui est à la fois un résumé et un accomplissement de ce qui le précède. , reportant fortement les attentes vers l'avant (Dewey, 1980, p. 179). Cela génère une dépendance mutuelle au sein de l'expérience, par laquelle « [l]'être vivant subit, souffre, les conséquences de son propre comportement. Ce lien étroit entre faire et souffrir ou subir forme ce que nous appelons l'expérience. L'action déconnectée et la souffrance déconnectée ne sont ni l'une ni l'autre des expériences » (Dewey, 1920, p. 86). La forme du rythme esthétique de Dewey est celle d'un réarrangement des énergies que nous percevons comme une intégration progressive de faires et de subir en dépassant les variations et les tensions. Ces tensions sont une conséquence de nos actions exploratoires au cours de l'expérience. Et, pendant que nous explorons, nous sommes intimement touchés par une œuvre d'art : monde complètement intégré afin qu'ils réalisent eux-mêmes une nouvelle intégration. D'où le pouvoir libérateur et expansif de l'art » (Dewey, 1931, p. 121). Autrement dit, « si l'expérience est esthétique au sens de Dewey, elle rassemblera les capacités affectives, cognitives, motrices et perceptives, bien qu'en partie en remettant en cause des habitudes bien ancrées » (Crippen & amp Schulkin, 2020, p. 111). Ces remises en question des vieilles habitudes, ainsi que l'exploration de la situation et la réalisation d'une série d'accomplissements, tirent l'expérience dans un tout narratif unifié, tout en lui conférant une structure hautement dramatique qui la distingue de l'expérience générale (Crippen, 2017 , page 191). Compte tenu de ces aspects situés, dynamiques et incarnés du rythme d'une expérience esthétique, il semble que « Dewey a, en effet, écrit un compte rendu énactif de l'esthétique » (Crippen, 2016, p. 246). Cependant, malgré l'accent mis par Dewey sur le rythme en tant que forme de connexion, il se concentre presque exclusivement sur l'aspect temporel, et pas tellement sur la façon dont différents rythmes se combinent et s'affectent les uns les autres. À ce stade, le concept d'entraînement convient parfaitement.

L'entraînement est un terme de la théorie des systèmes dynamiques qui désigne un processus dans lequel les fréquences de deux ou plusieurs oscillateurs présentent une tendance à un modèle de synchronisation, soit par un processus d'influences mutuelles, soit lorsque l'un s'adapte à l'autre (s). Contrairement à la notion apparentée mais légèrement différente de résonance, l'entraînement ne disparaît pas immédiatement une fois les oscillateurs séparés, et peut avoir lieu dans des systèmes avec des fréquences significativement différentes (voir Pikovsky et al., 2001 pour une analyse de l'entraînement, de la résonance et de la synchronisation. ). Note de bas de page 6 L'entraînement peut entraîner une coordination absolue – par laquelle la phase ou la fréquence de deux ou plusieurs processus devient temporairement verrouillée – mais il peut également entraîner une coordination relative. Cela signifie que l'entraînement peut être subtil et même passer inaperçu, tout en étant un phénomène dynamique pertinent dans tous les types d'interactions. L'entraînement a été identifié dans les systèmes vivants et non vivants - par exemple, un système de pendules, un murmure d'étourneaux ou un groupe de danseurs. Dans le cas de la cognition humaine, les chercheurs parlent d'entraînement perceptif, autonome, physiologique, moteur et social (Trost & Vuilleumier, 2013). Leurs particularités, ainsi que les manières dont ils interagissent les uns avec les autres, sont encore sujets à discussion cependant, il a été proposé de les considérer comme des manifestations différentes d'un même phénomène (Trost et al., 2017). Ce que nous avons déjà, ce sont des recherches montrant des couplages non linéaires entre les oscillations environnementales, cérébrales et corporelles qui sont, au moins partiellement, imputables à des processus d'entraînement (voir Lakatos et al., 2019 pour une revue sur l'entraînement neuronal Azzalini et al., 2019 pour une revue sur les oscillations corporelles affectant les processus cérébraux Fusaroli, 2015 et Chemero, 2016 sur l'émergence de l'entraînement social collectif).

Par conséquent, une notion de rythme comme « un modèle évolutif d'oscillations capable d'entraîner d'autres oscillations » (Vara Sánchez, 2020a, p. 88) offre la possibilité d'accueillir des interactions imbriquées entre différentes activités oscillatoires provenant du corps, du cerveau et de l'environnement tout en en conservant l'aspect temporel des rythmes et en soulignant la variabilité de la forme rythmique. Cette définition relationnelle considère les rythmes comme des modèles particuliers qui émergent de l'interaction de deux ou plusieurs éléments oscillatoires. En parlant d'êtres humains, nous pouvons nous concentrer, par exemple, sur le rythme émergent de la contraction du cœur - provoqué par l'interaction des impulsions électriques générées par les cellules du nœud sino-auriculaire. Mais ce rythme peut aussi être considéré comme faisant partie d'un rythme plus large, avec d'autres rythmes mécaniques liés à la respiration et à l'activité gastrique qui sont réciproquement régulés. Et le rythme corporel résultant peut être, à son tour, considéré comme un élément faisant partie d'un rythme beaucoup plus complexe, avec des oscillations cérébrales et environnementales, qui édictent toutes des contraintes dynamiques imbriquées qui affectent l'ensemble de la cognition par entraînement et ont un effet sur expérience (Vara Sánchez, 2020b). Note de bas de page 7 Pourtant, cela ne signifie pas que nous pouvons enregistrer une oscillation unitaire et constante dans le corps et le cerveau. Les différentes oscillations sont imbriquées de telle sorte que les variations d'un de ces rythmes locaux affectent la rythmicité dans son ensemble. Les différentes oscillations que nous trouvons dans le corps, le cerveau et l'environnement remplissent non seulement leurs fonctions spécifiques, mais font également partie d'un ensemble continu de contraintes rythmiques constitutives de la cognition, car il y a toujours un rythme à plusieurs niveaux qui nous entrelace dans le monde. Ce rythme peut être assez simple si l'on est simplement allongé dans son lit, sans rien de particulier en tête, ou plus complexe si l'on joue du piano. Dans tous les cas, les couches rythmiques temporaires qui émergent avec certaines tâches contraignent et sont contraintes par celles préexistantes qui faisaient déjà partie du motif rythmique. Un rythme cognitif n'est pas une propriété fixe, mais une interaction émergente capable de conduire l'expérience et les niveaux sous-jacents des processus cognitifs qui l'édictent. C'est-à-dire qu'un rythme enregistré au cours d'un processus cognitif exerce une influence du local au global et du global au local sur ses différentes composantes (Voir Thompson & Varela, 2001 Thompson, 2007 Di Paolo et al., 2010).

Pour en revenir à l'esthétique, la question est évidente : qu'est-ce qui constitue un rythme esthétique cognitif ? Je consacrerai la section suivante à répondre à cette question. Pour l'instant, je me contenterai de noter qu'un rythme esthétique brut typique d'une interaction non artistique peut présenter une interaction dynamique incarnée et située entre, d'une part, les processus sensorimoteurs et affectifs se déroulant dans des régions cérébrales à des échelles de temps plus rapides et, d'autre part l'autre, les processus attentionnels et narratifs se déroulant au niveau des réseaux cérébraux à des échelles de temps plus longues. Cette interaction évoluera différemment selon qu'elle reste du côté pré-réflexif de l'expérience, qu'elle atteigne le côté réflexif de l'expérience, ou qu'elle devienne pleinement réflexive. Je suggérerai que si cette forme constitue le rythme essentiel présent dans certaines expériences esthétiques, un rythme esthétique - conforme à la définition du rythme - ne se conforme à aucune structure prédéterminée, mais reste toujours ouvert à des processus cognitifs supplémentaires ou substituants propres à certains types d'expériences esthétiques.


Systèmes Cognitifs Dynamiques

Ce livre a été cité par les publications suivantes. Cette liste est générée à partir des données fournies par CrossRef.
  • Editeur : Cambridge University Press
  • Date de publication en ligne : juin 2012
  • Année de publication imprimée : 2012
  • ISBN en ligne : 9780511818363
  • DOI : https://doi.org/10.1017/CBO9780511818363
  • Sujets : Communications et traitement du signal, ingénierie, informatique, communications, théorie de l'information et sécurité

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Description du livre

Les principes de la cognition deviennent de plus en plus importants dans les domaines du traitement du signal, des communications et du contrôle. Dans ce livre révolutionnaire, Simon Haykin, pionnier dans le domaine et chercheur, éducateur et auteur primé, expose les idées fondamentales des systèmes dynamiques cognitifs. En associant les différentes branches d'études concernées, il démontre la puissance du traitement cognitif de l'information et met en évidence un éventail de directions de recherche futures. Le livre commence par une discussion sur des sujets fondamentaux tels que la cognition et la perception, traitant en particulier du cycle perception-action. Le filtrage bayésien, l'apprentissage automatique et la programmation dynamique sont ensuite abordés. Sur la base de ces fondations, il existe une couverture détaillée de deux applications pratiques importantes, le radar cognitif et la radio cognitive. Alliant théorie et pratique, ce livre perspicace s'adresse à tous les étudiants diplômés et chercheurs à la recherche d'une formation approfondie dans ce domaine fascinant.

Commentaires

« L'auteur a dirigé le Cognitive System Laboratory de l'Université McMaster pendant de nombreuses années, contribuant à des articles fondamentaux sur la théorie des systèmes dynamiques cognitifs. Il est donc heureux que ce livre ait été écrit, le premier sur ce nouveau domaine intégratif. livre pédagogique sera grandement apprécié par de nombreux chercheurs appliqués. -M. Iosifescu, Examens mathématiques


Domaines de financement

Le programme Understanding Dynamic & Mutli-scale Systems (anciennement Studying Complex Systems) soutient l'érudition et la recherche orientées vers le développement d'outils théoriques et mathématiques pouvant être appliqués à l'étude de systèmes complexes, adaptatifs et non linéaires. Il est prévu que la recherche financée dans ce programme abordera des questions dans des domaines tels que la biologie, la biodiversité, le climat, la démographie, l'épidémiologie, le changement technologique, le développement économique, la gouvernance ou le calcul. Alors que le programme met l'accent sur le développement et l'application de modèles théoriques utilisés dans ces domaines de recherche et non sur des domaines particuliers en soi, JSMF s'intéresse particulièrement aux projets tentant d'appliquer des approches systémiques complexes à des problèmes significatifs. Les propositions essayant d'appliquer des outils et des modèles de système complexes à des problèmes où de telles approches ne sont pas encore considérées comme habituelles ou courantes (par exemple, différencier la physiologie normale de la maladie) sont encouragées.

Pour les bourses postdoctorales, les propositions faisant progresser la science des systèmes complexes et/ou les propositions visant à appliquer des outils et des modèles de systèmes complexes à des problèmes où de telles approches ne sont pas encore considérées comme habituelles ou courantes sont appropriées.

Remarque importante sur le programme : JSMF soutient la recherche en sciences du cerveau à travers son programme thématique Understanding Human Cognition. La Fondation recommande aux chercheurs en neurosciences de ne pas soumettre de propositions aux RFA Comprendre les systèmes dynamiques et multi-échelles. En règle générale, de telles propositions sont infructueuses.


Commentaires de l'auteur

Les systèmes conversationnels ont une longue histoire de développement. Ils ont été améliorés de la métaphore de l'interface vocale à la métaphore humaine, du langage basé sur des règles au langage spontané, des énoncés courts aux énoncés mixtes, froids à humains et prévisibles à moins prévisibles. Il y a cependant plusieurs limitations à résoudre.

  1. Application limitée. Chaque système conversationnel d'aujourd'hui est conçu pour une cible spécifique d'utilisateurs. Comment concevoir un système général, avec les mêmes fonctions de base mais avec des personnalités, des domaines de connaissances et des styles de comportement différents, qui puisse être utilisé dans plus de scénarios ?
  2. Perfection irréelle. Avez-vous déjà vu un humain parler sans influence ? Les énoncés sont généralement conçus comme une perfection irréelle. Que diriez-vous d'ajouter des éléments de remplissage dans les commentaires du système ?
  3. Squelette fixe. Vous avez peut-être remarqué que même le système le plus intelligent ne peut pas continuer à mettre à jour ses connaissances pendant la conversation. L'apprentissage non supervisé et l'intégration de nouveaux corpus peuvent être utiles pour concevoir un système de conversation hautement interactif.
  4. Prendre le virage. Ce que je veux dire, c'est que les systèmes ne s'interrompent jamais pour prendre le virage. S'ils avaient déjà prédit ce que nous allons dire, ils peuvent prendre le tour et donner la réponse immédiatement, pas besoin d'attendre que nous terminions toute la phrase.

Introduction à l'analyse dynamique du système

Introduction aux vibrations 5 - 1 Introduction Presque toutes les personnes a été agacé
à un moment ou à un autre par une vibration dans un véhicule, un appareil ou une machine.
Même ceux qui n'ont pas une formation technique ou scientifique suffisante pour
comprendre .

Auteur: Norman H. Beachley

Éditeur: Division du Collège Harpercollins

ISBN : UOM : 39015058912349

Catégorie: Technologie et ingénierie

Bon, pas de surbrillance, pas de balisage, toutes les pages sont intactes, léger rayonnage, les coins peuvent être légèrement cabossés, peuvent avoir de légers changements de couleur/dos légèrement endommagé.


Conclusion

Nos objectifs dans cet article sont doubles. Tout d'abord, nous avons voulu montrer que les neurosciences cognitives peuvent avoir besoin d'un compte rendu de la fonction cognitive différent de celui fourni par la psychologie cognitive.Deuxièmement, nous voulions montrer que la psychologie écologique et la théorie des systèmes dynamiques sous le titre de science cognitive radicale incorporée peuvent être en mesure de fournir une telle explication de la fonction cognitive. Cependant, si nous nous tournons vers les sciences cognitives incarnées pour jouer ce rôle, cela signifie abandonner une vision centrée sur le cerveau de la fonction cognitive. Nous ne pourrons plus prétendre que le cerveau est l'organe de l'esprit. Au lieu de cela, nous devrons penser à l'esprit et aux processus cognitifs qui composent l'esprit au niveau de l'ensemble du système cerveau-corps-environnement. Récapitulons brièvement notre argumentation.

Nous avons commencé par passer en revue certains des problèmes rencontrés par les neuroscientifiques cognitifs pour cartographier les fonctions émotionnelles et cognitives sur des structures discrètes et séparées dans le cerveau. Au lieu de régions et de réseaux du cerveau discrets effectuant des opérations informatiques émotionnelles ou cognitives spécialisées, nous avons discuté des preuves qui indiquent une influence mutuelle étendue entre les zones émotionnelles et cognitives classiques du cerveau. Nous avons ensuite soutenu que cela compliquait toute tentative de localisation de la fonction dans des zones spécifiques du cerveau. Nous avons tourné notre attention vers les théories dimensionnelles ou constructivistes de l'émotion qui partagent notre point de vue selon lequel les différentes émotions telles qu'elles sont comprises dans la psychologie du sens commun sont peu susceptibles de se mapper sur des circuits neuronaux distincts. Les constructionnistes plaident plutôt pour une explication des différentes émotions telles que construites à partir de l'activité et de l'interaction entre les réseaux de neurones généraux du domaine. Cependant, nous avons soutenu que les constructionnistes peuvent être confrontés à un problème similaire à celui des théoriciens des émotions discrètes auxquels ils s'opposent. Ils peuvent découvrir que les réseaux de domaine général auxquels ils font appel n'ont pas non plus de fonctions fixes et permanentes, mais peuvent déplacer leurs fonctions d'une manière qui dépend du contexte.

La morale que nous pensons de ces considérations sur les régions et les réseaux du cerveau n'ayant pas de fonctions fixes et permanentes est que nous devons considérer la fonction cognitive dans le cerveau comme sensible au contexte. Nous nous sommes ensuite attachés à rendre compte de cette sensibilité au contexte. Nous avons plaidé pour une conception de l'affect comme un état de préparation à l'action impliquant l'ensemble du corps de l'organisme. Les états de préparation à l'action se manifestent dans le corps sous forme de formes d'excitation valorisées positivement ou négativement. Ces états corporels préparent l'organisme à répondre aux opportunités et aux défis pertinents de l'environnement. Ces états de préparation à l'action sont suivis par des processus intéroceptifs dans le cerveau. Le réseau de saillance joue très probablement un rôle central dans ce processus (Menon et Uddin, 2010). Nous avons ensuite soutenu que les modèles d'activité à grande échelle prennent forme dans le cerveau de manières qui sont déterminées par les états de préparation à l'action dans le corps dans son ensemble. Ces états de préparation à l'action sont suscités par les affordances pertinentes dans l'environnement et rendent l'organisme prêt à répondre auxaffordances pertinentes.

Jusqu'à présent, nos arguments se sont entièrement concentrés sur l'émotion et la meilleure façon de comprendre l'émotion dans le cerveau. Nous prenons cependant notre argument pour souligner la conclusion plus générale que la fonction cognitive est mieux étudiée au niveau de l'ensemble du système cerveau-corps-environnement. Nous prenons une telle conclusion à la suite de ce que nous avons déjà argumenté sur les interactions émotionnelles et cognitives dans le cerveau. Nous avons vu ci-dessus qu'aucune séparation des processus émotionnels et cognitifs dans le cerveau ne tient en réalité. Les zones du cerveau que les études de neuroimagerie identifient comme étant actives lorsque les personnes effectuent des tâches qui engagent des processus émotionnels et cognitifs s'avèrent être en interaction constante et continue. Nous avons également soutenu que les processus émotionnels se déroulent dans le corps vivant de l'organisme dans ses interactions avec un environnement riche d'affordances. Étant donné qu'il n'y a pas de séparation entre l'émotion et la cognition, il s'ensuit que les fonctions cognitives dépendent également profondément de l'ensemble du corps vivant de l'organisme dans son engagement avec un environnement riche d'affordances.


REMERCIEMENTS ET REMARQUES

Cet article reflète le parcours d'apprentissage de l'auteur à travers le paysage diversifié et riche des systèmes. Mes sincères remerciements vont à toutes les personnes qui discutent de ces questions dans de nombreux endroits. Les premières informations ont été obtenues lors de trois conférences interdisciplinaires de Cortona organisées par l'ETH Zurich, suivies d'une visite de recherche à l'Institut Santa Fe et de plusieurs conférences et séminaires sur des sujets liés aux systèmes. Cet article est basé sur des versions antérieures qui ont été présentées lors de deux conférences : European Meetings on Cybernetics and Systems Research, EMCSR, Vienne, Autriche, avril 2012, réunion annuelle de l'International Society for the Systems Sciences, ISSS, San José, États-Unis, juillet 2012 L'auteur est particulièrement reconnaissant au professeur Stuart Kauffman pour avoir clarifié les aspects de la complexité et des agents autonomes, au professeur Markus Schwaninger pour avoir clarifié les aspects de la cybernétique et de la dynamique des systèmes et au professeur Peter Checkland et au professeur Werner Ulrich pour leur introduction à la conception de systèmes .


Fond

Comprendre les systèmes dynamiques

La maîtrise des systèmes dynamiques est une tâche récurrente dans nos vies. À l'école, apprendre le comportement des neurones, la croissance des plantes, le comportement des molécules et les événements qui ont mené à la Révolution française dans notre vie quotidienne, déclarer les impôts sur le revenu, faire fonctionner le magnétoscope proverbial et utiliser de nouveaux logiciels dans notre vie publique, comprendre le fonctionnement du collège électoral, le comportement du marché boursier et les actions des différentes factions politiques et religieuses au Moyen-Orient. Ces systèmes peuvent être décomposés en parties, les actions des parties au fil du temps et les conséquences des actions d'où le terme «systèmes dynamiques». Saisir certains systèmes dynamiques est difficile parce que les systèmes ne sont pas complètement compris ou probabilistes, mais même les systèmes dynamiques bien compris sont difficiles. Les systèmes dynamiques ont généralement une ou plusieurs couches structurelles et une ou plusieurs couches d'action. Les couches structurelles sont constituées d'un ensemble de pièces, généralement avec des propriétés associées spécifiques, et leurs interrelations. Les couches d'action, de comportement, de processus ou de causalité consistent en des séquences de types d'actions et de leurs conséquences. La couche structurelle est statique, et ne serait-ce que pour cette raison, est plus facile à comprendre. La couche d'action est dynamique, elle consiste en des changements dans le temps, en particulier une séquence d'actions et de résultats variables qui sont les conséquences des actions, souvent accompagnées de raisons causales. Les étudiants de premier cycle intelligents qui obtiennent des résultats inférieurs à la médiane dans un test d'aptitude mécanique - c'est-à-dire la moitié des étudiants de premier cycle - ont des difficultés à comprendre le comportement des systèmes dynamiques, même relativement simples comme le fonctionnement d'un frein de voiture ou d'une pompe à vélo ou d'un système de poulie, bien que ils saisissent facilement la structure des parties du système (par exemple, Hmelo-Silver & Pfeffer, 2004 Tversky, Heiser, & Morrison, 2013). Comprendre le comportement des systèmes dynamiques implique de comprendre la séquence temporelle des actions des parties du système, la nature des actions, les changements qui en résultent et les dépendances causales entre les actions et les changements.

Représentation des systèmes dynamiques dans les graphiques

Les niveaux structurels des systèmes dynamiques, une configuration de parties, peuvent être facilement mappés sur des diagrammes et c'est, en fait, une approche commune pour les représenter. Mettre des concepts dans le monde sous forme de croquis, de modèles, de diagrammes, d'artefacts et autres est bien connu pour promouvoir la mémoire, la réflexion et l'apprentissage (par exemple, Card, Mackinlay & Shneiderman, 1999 Hegarty, 2011 Larkin & Simon, 1987 Mayer, 2005 Schon, 1983 Tufte, 1983 Tversky, 2001, 2011). Pour simplifier, appelons les diverses formes de pensée extériorisante graphique. Mettre et organiser la pensée dans le monde à l'aide de graphiques peut spatialiser cette information ainsi qu'étendre la mémoire et promouvoir le traitement de l'information. Il est important de noter que la manière dont les éléments sont montrés et disposés dans l'espace peut abstraire et structurer la pensée de manière plus directe et congruente que le langage. Les parties d'un système qui sont proches ou qui interagissent peuvent être représentées comme proches et en interaction. Les parties et le tout peuvent être représentés, de même que certains types d'actions. Les séquences d'actions peuvent être indiquées par des flèches. Représenter les objets et les arrangements de la pensée dans le monde fournit une plate-forme pour l'inférence et la découverte (par exemple, Tversky, 2011).

Représenter le changement au fil du temps dans les graphiques

Les graphismes sont pour la plupart statiques, ils peuvent rester devant les yeux pour être contemplés. Pourtant, précisément parce que les graphiques sont statiques, la transmission de systèmes dynamiques impliquant une action, un processus, un comportement ou un changement dans le temps s'est avérée difficile pour les graphiques.

Plusieurs solutions ont été imaginées pour véhiculer des informations dynamiques dans les graphiques, notamment des flèches, des diagrammes fixes successifs et des diagrammes animés, aucune ne s'est avérée être universellement satisfaisante. Comme indiqué, une solution courante et souvent efficace consiste à utiliser des flèches. Les gens produisent et interprètent facilement les flèches comme des relations temporelles et/ou causales (par exemple, Heiser & Tversky, 2006). Cependant, les flèches peuvent être ambiguës car elles ont une multitude d'utilisations dans les diagrammes. Ils peuvent être utilisés pour étiqueter, pour indiquer une séquence temporelle, pour indiquer un mouvement, pour indiquer un lien de causalité, pour montrer des forces invisibles, et plus encore (par exemple, Tversky, 2011). De nombreux diagrammes dans les sciences sociales, les sciences biologiques et physiques et l'ingénierie utilisent des flèches de plusieurs manières sans lever l'ambiguïté de leur signification, ce qui donne des diagrammes qui peuvent être déroutants et difficiles à comprendre (Tversky, Heiser, MacKenzie, Lozano, & Morrison, 2007). De plus, montrer les propriétés qualitatives de types d'actions importants, tels que former des alliances ou des liaisons chimiques ou des explosions ou de la condensation, prend plus que des flèches. Une autre méthode courante pour montrer le changement dans le temps est une séquence de diagrammes fixes. Cependant, les images fixes successives ont également des limites. Comme les flèches, elles ne peuvent pas facilement montrer les aspects qualitatifs des actions. De plus, ils nécessitent d'intégrer à leur tour les diagrammes fixes séparés, ce qui n'est pas une tâche facile. Les diagrammes séparés doivent être comparés à l'œil nu, et les changements entre eux imaginés. Pourtant, une autre façon de transmettre l'action est par des animations. Les animations sont particulièrement convaincantes parce qu'elles sont conceptuellement congruentes avec ce qu'elles véhiculent : elles utilisent le changement dans le temps pour transmettre le changement dans le temps (Tversky, Morrison, & Betrancourt, 2002). Cependant, une vaste enquête comparant des graphiques animés et fixes relayant la même information et conçue pour informer les téléspectateurs sur les processus complexes qui se produisent au fil du temps n'a montré aucun avantage des graphiques animés (Tversky et al., 2002). Trois raisons ont été avancées pour expliquer l'incapacité à trouver les avantages des graphiques animés par rapport aux graphiques statiques pour transmettre les processus dans le temps. L'une des raisons du manque de succès des graphiques éducatifs animés est perceptuelle, il se passe trop de choses en même temps, il est donc difficile de saisir la séquence et la nature des changements. Un autre défaut de la plupart des animations éducatives est qu'elles ne décomposent pas les changements dans leurs unités naturelles. Au lieu de cela, ils montrent un changement dans le temps en continu, proportionnel au temps réel. Les explications fournies par les enseignants et les laïcs en général ne sont pas continues dans le temps et proportionnées au temps réel. Au lieu de cela, les explications fournies par les gens divisent généralement les processus en étapes naturelles. Voici un exemple simple : lorsqu'ils expliquent des itinéraires, les gens les segmentent comme une séquence de virages à des points de repère (Denis, 1997 Tversky & Lee, 1998). De même, en décrivant des actions continues dans le temps, comme faire la vaisselle ou faire un lit, les gens segmentent les actions en étapes et sous-étapes discrètes par accomplissement d'objectifs et de sous-objectifs, et non par le temps en soi (par exemple, Tversky, Zacks, & Hard , 2008). Les animations ne parviennent généralement pas à segmenter les processus en leurs étapes naturelles. Enfin, montrer n'est pas expliquer. Les animations peuvent montrer certains changements, mais en elles-mêmes, elles n'expliquent pas les liens de causalité. En fait, les animations accompagnées d'explications peuvent améliorer la compréhension par rapport aux animations sans explications (par exemple, Mayer, 2005).

Les rôles du geste dans l'expression et la compréhension de la pensée

Une possibilité sous-utilisée et sous-étudiée pour expliquer efficacement les systèmes dynamiques consiste à utiliser des gestes. Les gestes sont des actions qu'ils devraient être naturels pour transmettre des actions (par exemple, Cartmill, Beilock, & Goldin-Meadow, 2012 Hostetter & Alibali, 2008). De nombreuses études ont montré que les gens font spontanément des gestes lorsqu'ils s'expliquent à eux-mêmes ou aux autres (par exemple, Alibali, Bassok, Solomon, Syc, & Goldin-Meadow, 1999 Alibali, Spencer, Knox, & Kita, 2011 Atit, Gagnier, & Shipley, 2014 Cartmill et al., 2012 Chu & Kita, 2011 Emmorey, Tversky, & Taylor, 2000 Ehrlich, Levine, & Goldin-Meadow, 2006 Engle, 1998 Goldin-Meadow & Beilock, 2010 Goldin-Meadow & Alibali, 1999 Goldin-Meadow, Kim, & Singer, 1999 Goldin-Meadow, Nusbaum, Kelly, & Wagner, 2001 Gukson, Goldin-Meadow, Newcombe, & Shipley, 2013 Hostetter & Alibali, 2008 Kang, Tversky, & Black, 2014 Schwartz & Black, 1996). Dans de nombreux cas, les gestes véhiculent des informations qui ne sont pas véhiculées par la parole. Des recherches considérables ont montré que les informations portées uniquement par des gestes peuvent faciliter l'apprentissage, la réflexion et la compréhension chez les enfants et les adultes dans un large éventail de tâches, y compris la conservation (par exemple, Church, Ayman-Nolley, & Mahootian, 2004 Ping & Goldin-Meadow, 2008 ), apprentissage des mots (McGregor, Rohlfing, Bean, & Marschner, 2009), résolution de problèmes (Beilock & Goldin-Meadow, 2010 Singer & Goldin-Meadow, 2005 Tversky & Kessell, 2014), mémoire de phrases (Thompson, Driscoll, & Markson , 1998), asymétrie (Valenzeno, Alibali, & Klatzky, 2003), mathématiques (par exemple, Alibali & DiRusso, 1999 Cook, Duffy, & Fenn, 2013 Cook & Goldin-Meadow, 2006 Goldin-Meadow et al., 1999 Segal, Tversky, & Black, 2014), analogies mathématiques (Richland & McDonough, 2010), temps cyclique et simultané (Jamalian & Tversky, 2012), compréhension de l'histoire (Beattie & Shovelton, 1999), et plus encore.

Les gestes peuvent représenter et ressembler à l'action

Les gestes sont fréquemment produits spontanément pour exprimer à la fois la structure et l'action (par exemple, Atit et al., 2014 Cartmill et al., 2012 Chu & Kita, 2011 Emmorey et al., 2000 Enfield, 2003 Engle, 1998 Goldin-Meadow & Beilock, 2010 Gukson et al., 2013 Kang et al., 2014). Dans des recherches antérieures montrant les effets des gestes de communication qui transmettent des actions, les gestes utilisés étaient des actions uniques sur des objets visibles, telles que soulever un disque (Goldin-Meadow & Beilock, 2010), compter (Carlson, Avraamides, Cary, & Strasberg, 2007 ) ou la rotation d'un objet imaginé (Alibali et al., 2011 Chu & Kita, 2011 Schwartz & Black, 1996). La présente recherche examine le rôle d'une séquence intégrée de gestes représentant une séquence d'actions sur des objets nommés plutôt que sur des objets instanciés. Afin de transmettre une structure, une action ou d'autres concepts, les gestes doivent être personnalisés pour représenter le contenu spécifique. Tout comme les graphiques efficaces, les gestes efficaces doivent être en harmonie avec les significations qu'ils expriment. En ce qui concerne les graphiques, les gestes peuvent cartographier les significations plus directement que le langage. Une séquence de gestes de pointage dans l'espace gestuel peut cartographier les emplacements spatiaux relatifs des points de repère dans un environnement, un peu comme une carte schématique (Emmorey et al., 2000). Un geste circulaire est une représentation plus directe et congruente du mouvement circulaire que le mot « tournant ». Les gestes sont eux-mêmes des actions et peuvent être tridimensionnels et peuvent donc représenter des manières d'agir complexes plus directement que les mots et dans de nombreux cas aussi plus directement que des diagrammes plats ou des animations. Notez que dans ces correspondances congruentes du sens, les gestes à la fois représenter le concept à véhiculer et ressembler le concept à véhiculer. Le mot « tournant » et un mouvement circulaire du doigt représentent un mouvement circulaire, mais seul le mouvement circulaire ressemble à un mouvement circulaire. Un geste circulaire peut être plus facilement appréhendé qu'un mot, qui est un mappage arbitraire du sens au son nécessitant une connaissance de la langue.

Neurosciences et action

Le geste devrait donc avoir un rôle particulier dans la représentation de l'action pour l'explication et la compréhension. Les gestes sont utilisés spontanément pour transmettre l'action et les gestes peuvent à la fois représenter et ressembler à des actions. La recherche en neurosciences montre également des liens entre la pensée, l'action et le geste. Il a été démontré que regarder des actions effectuées par d'autres, en particulier des actions bien connues, active les régions du cerveau impliquées dans la planification ou la réalisation d'actions, un phénomène connu sous le nom de résonance motrice (par exemple, Decety et al., 1997 Iacoboni, Rizzolatti & Craighero, 2004 Iacoboni et al., 1999 Molenberghs, Cunnington, & Mattingly, 2012 Rizzolatti & Craighero, 2004 Rizzolatti, Fogasse, & Gallese, 2001 Utihol, van Rooij, Bekkering, & Haselager, 2011). L'opinion générale est que ce type de miroir moteur sert à la compréhension de l'action. Voir les gestes d'action devrait donc induire une résonance motrice, ajoutant une couche de sens et de compréhension de l'action.

Cette analyse suggère que les gestes montrant une séquence d'actions pourraient approfondir la compréhension des actions d'un système dynamique, l'objectif de la présente étude. Après avoir examiné des recherches antérieures et des tests préalables approfondis, nous avons sélectionné le moteur à quatre temps que l'on trouve généralement dans les automobiles comme plate-forme de test. Des recherches antérieures ont utilisé des systèmes mécaniques tels qu'une pompe à vélo, un système de poulie ou un frein de voiture, ou des systèmes biologiques tels que le cœur (par exemple, Mayer, 2005). Cependant, ces systèmes n'ont pas beaucoup d'actions différenciées ou sont déjà familiers à de nombreux étudiants de premier cycle. Un moteur a plusieurs types d'actions intégrées et est plus complexe et moins connu que les systèmes généralement étudiés. Pourtant, il ne suppose pas les connaissances de base requises dans les études de chimie, de biologie ou de physique. Dans la présente étude, les étudiants ont visionné l'une des deux vidéos expliquant le comportement d'un moteur accompagné de l'un des deux types de gestes. Le texte de l'explication était exactement le même pour les deux conditions et les deux vidéos étaient accompagnées du même schéma rudimentaire du moteur montrant les pièces nommées dans la bonne configuration. Dans la vidéo action-geste, l'explication était accompagnée de gestes décrivant les actions de chaque partie du système, par exemple, ouvrir, fermer, expulser, exploser, allumer, comprimer, réduire, laisser entrer, tourner, descendre, entrer , monter et sortir. Dans la vidéo structure-geste, l'explication était accompagnée d'un nombre identique de gestes qui représentaient la structure de chaque partie du système, par exemple, le vilebrequin, le cylindre, la soupape d'admission, le piston, la bougie et l'échappement soupape.Lors des pré-tests, deux visionnages de la vidéo n'ont abouti qu'à des performances aléatoires au test de connaissances, mais quatre visionnages ont conduit à un niveau de compréhension raisonnable, supérieur au hasard mais pas parfait, similaire aux travaux antérieurs sur l'apprentissage d'environnements complexes (par exemple, Taylor & Tversky, 1992 ).

La compréhension a été évaluée de plusieurs manières : par des questions sur la structure et l'action auxquelles on pouvait répondre uniquement à partir du texte, par des explications visuelles créées par les élèves et par des explications orales créées par les élèves aux pairs. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux créations des élèves, à leurs explications visuelles et à leurs explications orales car celles-ci nécessitent à la fois de comprendre l'information et de la reformuler. Si voir des gestes d'action crée une compréhension plus profonde de l'action, ceux qui les ont vus devraient représenter plus d'action dans leurs diagrammes et inclure plus d'informations d'action dans leurs explications verbales en utilisant plus de mots d'action et plus de gestes d'action. Parce que la structure est généralement plus facile à apprendre que l'action et parce que les deux groupes ont vu un diagramme rudimentaire de la structure, peu ou pas de bénéfice était attendu de voir les gestes de la structure.


Systèmes Cognitifs Dynamiques

Ce livre a été cité par les publications suivantes. Cette liste est générée à partir des données fournies par CrossRef.
  • Editeur : Cambridge University Press
  • Date de publication en ligne : juin 2012
  • Année de publication imprimée : 2012
  • ISBN en ligne : 9780511818363
  • DOI : https://doi.org/10.1017/CBO9780511818363
  • Sujets : Communications et traitement du signal, ingénierie, informatique, communications, théorie de l'information et sécurité

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Description du livre

Les principes de la cognition deviennent de plus en plus importants dans les domaines du traitement du signal, des communications et du contrôle. Dans ce livre révolutionnaire, Simon Haykin, pionnier dans le domaine et chercheur, éducateur et auteur primé, expose les idées fondamentales des systèmes dynamiques cognitifs. En associant les différentes branches d'études concernées, il démontre la puissance du traitement cognitif de l'information et met en évidence un éventail de directions de recherche futures. Le livre commence par une discussion sur des sujets fondamentaux tels que la cognition et la perception, traitant en particulier du cycle perception-action. Le filtrage bayésien, l'apprentissage automatique et la programmation dynamique sont ensuite abordés. Sur la base de ces fondations, il existe une couverture détaillée de deux applications pratiques importantes, le radar cognitif et la radio cognitive. Alliant théorie et pratique, ce livre perspicace s'adresse à tous les étudiants diplômés et chercheurs à la recherche d'une formation approfondie dans ce domaine fascinant.

Commentaires

« L'auteur a dirigé le Cognitive System Laboratory de l'Université McMaster pendant de nombreuses années, contribuant à des articles fondamentaux sur la théorie des systèmes dynamiques cognitifs. Il est donc heureux que ce livre ait été écrit, le premier sur ce nouveau domaine intégratif. livre pédagogique sera grandement apprécié par de nombreux chercheurs appliqués. -M. Iosifescu, Examens mathématiques


De l'expérience esthétique au rythme esthétique

L'un des plus gros problèmes auxquels nous sommes confrontés lorsque nous traitons du terme « expérience esthétique » est l'hypothèse implicite que « l'esthétique » est un type spécifique d'expérience, détaché des autres expériences non esthétiques. Cette idée indique une modularité de l'expérience qui va à l'encontre des idées actuelles en sciences cognitives qui soulignent l'importance des dynamiques et interactions globales (Chialvo, 2010 Fries, 2015 Thompson & Varela, 2001). Cependant, abandonner le concept d'expérience esthétique nous laisse impuissant face à des instances d'expérience capables, par exemple, d'offrir « des possibilités qui court-circuitent d'une manière qui revient à l'agent percevant, perturbant les engagements ordinaires et créant des possibilités qui sont non réalisable dans les cadres actuels ou établis » (Gallagher, 2011, p. 113). Ceci et d'autres caractérisations similaires des engagements esthétiques font référence à des expériences particulièrement enrichissantes et significatives. Doit-on croire qu'il s'agit d'événements instantanés tout ou rien avec des racines cognitives superficielles ? Cela semble difficilement conciliable avec nos propres expériences personnelles. Les épisodes esthétiques mettent souvent du temps à se développer et ils ne sont pas sous contrôle volontaire complet. Dans la même veine, Dewey (1980) a soutenu que lorsque nous voyons quelque chose de manière imagée (ce qui pourrait aussi être interprété comme signifiant esthétiquement), « cela est considéré comme une partie liée d'un tout organisé perceptuellement. Ses valeurs, ses qualités vues, sont modifiées par les autres parties de la scène entière, et celles-ci modifient à leur tour la valeur, telle qu'elle est perçue, de toutes les autres parties de l'ensemble » (p. 141). Au fur et à mesure que ce tout unifié émerge du courant général de l'expérience, il devient un expérience – ce qui en termes deweyens revient à dire qu'elle devient une expérience esthétique. Et Dewey prétend qu'aucune expérience esthétique ne serait possible, sans les rythmes environnants de la nature.

Pour Dewey, le rythme n'est pas un concept métaphorique. Dewey (1980) la définit comme une « variation ordonnée de manifestation d'énergie » (p. 170). Les rythmes relient l'environnement et les phénomènes qui s'y déroulent. Quelques exemples de rythmes naturels incluent des étangs se déplaçant en ondulations, l'ondulation de branches dans le vent ou le battement d'ailes d'un oiseau. (Dewey, 1980 : 161). Ces rythmes naturels et d'autres comme les cycles des plantes, l'alternance des saisons ou les migrations animales ont toujours affecté l'existence humaine. Comme le soutient Vincent Barletta (2020), « le rythme pour Dewey est toujours déjà là pour conditionner notre être et servir de base à ce que nous voyons, ressentons et faisons » (p. 110). Nous participons toujours déjà à ce tissu rythmique de la nature et il échafaude et contraint nos processus cognitifs que nous vivons dans cette « relation cinétique et indivisible entre l'organisme et l'environnement qui sert de fondement à l'expérience » (Barletta 2020, p. 111). Pourtant, si l'interaction sensorimotrice est une condition préalable à l'expérience générale, elle n'est pas suffisante pour avoir une expérience esthétique (Crippen, 2017, p. 190).

En discutant de l'effet d'une peinture, Dewey (1931) affirme : « dans chaque union adéquate d'actions sensorielles et motrices, l'arrière-plan des fonctions viscérales, circulatoires et respiratoires est également constamment mis en action. En d'autres termes, l'intégration dans l'objet permet et sécurise une intégration correspondante dans les activités organiques » (p. 122). Ces aspects corporels non seulement modulent et sont modulés par l'engagement sensorimoteur, mais affectent également le contenu de l'expérience, car « les activités oculaires suscitent des activités musculaires alliées qui à leur tour non seulement s'harmonisent avec et soutiennent les activités oculaires, mais qui à leur tour évoquent d'autres expériences de la lumière et la couleur, et ainsi de suite » (Dewey, 1931, p. 122). Mais qu'est-ce que cette « union adéquate » qui conduit à la forme rythmique particulière de l'expérience esthétique ? La réponse est une intégration du faire et du subir dans une relation (Dewey, 1980, p. 46). Ce n'est que lorsque « faire et subir tombent dans une connexion rythmique de « moyens-conséquences » » (Crippen, 2017, p. 190), que l'expérience devient un tout unifié qui est à la fois un résumé et un accomplissement de ce qui le précède. , reportant fortement les attentes vers l'avant (Dewey, 1980, p. 179). Cela génère une dépendance mutuelle au sein de l'expérience, par laquelle « [l]'être vivant subit, souffre, les conséquences de son propre comportement. Ce lien étroit entre faire et souffrir ou subir forme ce que nous appelons l'expérience. L'action déconnectée et la souffrance déconnectée ne sont ni l'une ni l'autre des expériences » (Dewey, 1920, p. 86). La forme du rythme esthétique de Dewey est celle d'un réarrangement des énergies que nous percevons comme une intégration progressive de faires et de subir en dépassant les variations et les tensions. Ces tensions sont une conséquence de nos actions exploratoires au cours de l'expérience. Et, pendant que nous explorons, nous sommes intimement touchés par une œuvre d'art : monde complètement intégré afin qu'ils réalisent eux-mêmes une nouvelle intégration. D'où le pouvoir libérateur et expansif de l'art » (Dewey, 1931, p. 121). Autrement dit, « si l'expérience est esthétique au sens de Dewey, elle rassemblera les capacités affectives, cognitives, motrices et perceptives, bien qu'en partie en remettant en cause des habitudes bien ancrées » (Crippen & amp Schulkin, 2020, p. 111). Ces remises en question des vieilles habitudes, ainsi que l'exploration de la situation et la réalisation d'une série d'accomplissements, tirent l'expérience dans un tout narratif unifié, tout en lui conférant une structure hautement dramatique qui la distingue de l'expérience générale (Crippen, 2017 , page 191). Compte tenu de ces aspects situés, dynamiques et incarnés du rythme d'une expérience esthétique, il semble que « Dewey a, en effet, écrit un compte rendu énactif de l'esthétique » (Crippen, 2016, p. 246). Cependant, malgré l'accent mis par Dewey sur le rythme en tant que forme de connexion, il se concentre presque exclusivement sur l'aspect temporel, et pas tellement sur la façon dont différents rythmes se combinent et s'affectent les uns les autres. À ce stade, le concept d'entraînement convient parfaitement.

L'entraînement est un terme de la théorie des systèmes dynamiques qui désigne un processus dans lequel les fréquences de deux ou plusieurs oscillateurs présentent une tendance à un modèle de synchronisation, soit par un processus d'influences mutuelles, soit lorsque l'un s'adapte à l'autre (s). Contrairement à la notion apparentée mais légèrement différente de résonance, l'entraînement ne disparaît pas immédiatement une fois les oscillateurs séparés, et peut avoir lieu dans des systèmes avec des fréquences significativement différentes (voir Pikovsky et al., 2001 pour une analyse de l'entraînement, de la résonance et de la synchronisation. ). Note de bas de page 6 L'entraînement peut entraîner une coordination absolue – par laquelle la phase ou la fréquence de deux ou plusieurs processus devient temporairement verrouillée – mais il peut également entraîner une coordination relative. Cela signifie que l'entraînement peut être subtil et même passer inaperçu, tout en étant un phénomène dynamique pertinent dans tous les types d'interactions. L'entraînement a été identifié dans les systèmes vivants et non vivants - par exemple, un système de pendules, un murmure d'étourneaux ou un groupe de danseurs. Dans le cas de la cognition humaine, les chercheurs parlent d'entraînement perceptif, autonome, physiologique, moteur et social (Trost & Vuilleumier, 2013). Leurs particularités, ainsi que les manières dont ils interagissent les uns avec les autres, sont encore sujets à discussion cependant, il a été proposé de les considérer comme des manifestations différentes d'un même phénomène (Trost et al., 2017). Ce que nous avons déjà, ce sont des recherches montrant des couplages non linéaires entre les oscillations environnementales, cérébrales et corporelles qui sont, au moins partiellement, imputables à des processus d'entraînement (voir Lakatos et al., 2019 pour une revue sur l'entraînement neuronal Azzalini et al., 2019 pour une revue sur les oscillations corporelles affectant les processus cérébraux Fusaroli, 2015 et Chemero, 2016 sur l'émergence de l'entraînement social collectif).

Par conséquent, une notion de rythme comme « un modèle évolutif d'oscillations capable d'entraîner d'autres oscillations » (Vara Sánchez, 2020a, p. 88) offre la possibilité d'accueillir des interactions imbriquées entre différentes activités oscillatoires provenant du corps, du cerveau et de l'environnement tout en en conservant l'aspect temporel des rythmes et en soulignant la variabilité de la forme rythmique. Cette définition relationnelle considère les rythmes comme des modèles particuliers qui émergent de l'interaction de deux ou plusieurs éléments oscillatoires. En parlant d'êtres humains, nous pouvons nous concentrer, par exemple, sur le rythme émergent de la contraction du cœur - provoqué par l'interaction des impulsions électriques générées par les cellules du nœud sino-auriculaire. Mais ce rythme peut aussi être considéré comme faisant partie d'un rythme plus large, avec d'autres rythmes mécaniques liés à la respiration et à l'activité gastrique qui sont réciproquement régulés. Et le rythme corporel résultant peut être, à son tour, considéré comme un élément faisant partie d'un rythme beaucoup plus complexe, avec des oscillations cérébrales et environnementales, qui édictent toutes des contraintes dynamiques imbriquées qui affectent l'ensemble de la cognition par entraînement et ont un effet sur expérience (Vara Sánchez, 2020b). Note de bas de page 7 Pourtant, cela ne signifie pas que nous pouvons enregistrer une oscillation unitaire et constante dans le corps et le cerveau. Les différentes oscillations sont imbriquées de telle sorte que les variations d'un de ces rythmes locaux affectent la rythmicité dans son ensemble. Les différentes oscillations que nous trouvons dans le corps, le cerveau et l'environnement remplissent non seulement leurs fonctions spécifiques, mais font également partie d'un ensemble continu de contraintes rythmiques constitutives de la cognition, car il y a toujours un rythme à plusieurs niveaux qui nous entrelace dans le monde. Ce rythme peut être assez simple si l'on est simplement allongé dans son lit, sans rien de particulier en tête, ou plus complexe si l'on joue du piano. Dans tous les cas, les couches rythmiques temporaires qui émergent avec certaines tâches contraignent et sont contraintes par celles préexistantes qui faisaient déjà partie du motif rythmique. Un rythme cognitif n'est pas une propriété fixe, mais une interaction émergente capable de conduire l'expérience et les niveaux sous-jacents des processus cognitifs qui l'édictent. C'est-à-dire qu'un rythme enregistré au cours d'un processus cognitif exerce une influence du local au global et du global au local sur ses différentes composantes (Voir Thompson & Varela, 2001 Thompson, 2007 Di Paolo et al., 2010).

Pour en revenir à l'esthétique, la question est évidente : qu'est-ce qui constitue un rythme esthétique cognitif ? Je consacrerai la section suivante à répondre à cette question. Pour l'instant, je me contenterai de noter qu'un rythme esthétique brut typique d'une interaction non artistique peut présenter une interaction dynamique incarnée et située entre, d'une part, les processus sensorimoteurs et affectifs se déroulant dans des régions cérébrales à des échelles de temps plus rapides et, d'autre part l'autre, les processus attentionnels et narratifs se déroulant au niveau des réseaux cérébraux à des échelles de temps plus longues. Cette interaction évoluera différemment selon qu'elle reste du côté pré-réflexif de l'expérience, qu'elle atteigne le côté réflexif de l'expérience, ou qu'elle devienne pleinement réflexive. Je suggérerai que si cette forme constitue le rythme essentiel présent dans certaines expériences esthétiques, un rythme esthétique - conforme à la définition du rythme - ne se conforme à aucune structure prédéterminée, mais reste toujours ouvert à des processus cognitifs supplémentaires ou substituants propres à certains types d'expériences esthétiques.


Commentaires de l'auteur

Les systèmes conversationnels ont une longue histoire de développement. Ils ont été améliorés de la métaphore de l'interface vocale à la métaphore humaine, du langage basé sur des règles au langage spontané, des énoncés courts aux énoncés mixtes, froids à humains et prévisibles à moins prévisibles. Il y a cependant plusieurs limitations à résoudre.

  1. Application limitée. Chaque système conversationnel d'aujourd'hui est conçu pour une cible spécifique d'utilisateurs. Comment concevoir un système général, avec les mêmes fonctions de base mais avec des personnalités, des domaines de connaissances et des styles de comportement différents, qui puisse être utilisé dans plus de scénarios ?
  2. Perfection irréelle. Avez-vous déjà vu un humain parler sans influence ? Les énoncés sont généralement conçus comme une perfection irréelle. Que diriez-vous d'ajouter des éléments de remplissage dans les commentaires du système ?
  3. Squelette fixe. Vous avez peut-être remarqué que même le système le plus intelligent ne peut pas continuer à mettre à jour ses connaissances pendant la conversation. L'apprentissage non supervisé et l'intégration de nouveaux corpus peuvent être utiles pour concevoir un système de conversation hautement interactif.
  4. Prendre le virage. Ce que je veux dire, c'est que les systèmes ne s'interrompent jamais pour prendre le virage. S'ils avaient déjà prédit ce que nous allons dire, ils peuvent prendre le tour et donner la réponse immédiatement, pas besoin d'attendre que nous terminions toute la phrase.

Conclusion

Nos objectifs dans cet article sont doubles. Tout d'abord, nous avons voulu montrer que les neurosciences cognitives peuvent avoir besoin d'un compte rendu de la fonction cognitive différent de celui fourni par la psychologie cognitive. Deuxièmement, nous voulions montrer que la psychologie écologique et la théorie des systèmes dynamiques sous le titre de science cognitive radicale incorporée peuvent être en mesure de fournir une telle explication de la fonction cognitive. Cependant, si nous nous tournons vers les sciences cognitives incarnées pour jouer ce rôle, cela signifie abandonner une vision centrée sur le cerveau de la fonction cognitive. Nous ne pourrons plus prétendre que le cerveau est l'organe de l'esprit. Au lieu de cela, nous devrons penser à l'esprit et aux processus cognitifs qui composent l'esprit au niveau de l'ensemble du système cerveau-corps-environnement. Récapitulons brièvement notre argumentation.

Nous avons commencé par passer en revue certains des problèmes rencontrés par les neuroscientifiques cognitifs pour cartographier les fonctions émotionnelles et cognitives sur des structures discrètes et séparées dans le cerveau. Au lieu de régions et de réseaux du cerveau discrets effectuant des opérations informatiques émotionnelles ou cognitives spécialisées, nous avons discuté des preuves qui indiquent une influence mutuelle étendue entre les zones émotionnelles et cognitives classiques du cerveau. Nous avons ensuite soutenu que cela compliquait toute tentative de localisation de la fonction dans des zones spécifiques du cerveau. Nous avons tourné notre attention vers les théories dimensionnelles ou constructivistes de l'émotion qui partagent notre point de vue selon lequel les différentes émotions telles qu'elles sont comprises dans la psychologie du sens commun sont peu susceptibles de se mapper sur des circuits neuronaux distincts. Les constructionnistes plaident plutôt pour une explication des différentes émotions telles que construites à partir de l'activité et de l'interaction entre les réseaux de neurones généraux du domaine. Cependant, nous avons soutenu que les constructionnistes peuvent être confrontés à un problème similaire à celui des théoriciens des émotions discrètes auxquels ils s'opposent. Ils peuvent découvrir que les réseaux de domaine général auxquels ils font appel n'ont pas non plus de fonctions fixes et permanentes, mais peuvent déplacer leurs fonctions d'une manière qui dépend du contexte.

La morale que nous pensons de ces considérations sur les régions et les réseaux du cerveau n'ayant pas de fonctions fixes et permanentes est que nous devons considérer la fonction cognitive dans le cerveau comme sensible au contexte. Nous nous sommes ensuite attachés à rendre compte de cette sensibilité au contexte. Nous avons plaidé pour une conception de l'affect comme un état de préparation à l'action impliquant l'ensemble du corps de l'organisme. Les états de préparation à l'action se manifestent dans le corps sous forme de formes d'excitation valorisées positivement ou négativement. Ces états corporels préparent l'organisme à répondre aux opportunités et aux défis pertinents de l'environnement. Ces états de préparation à l'action sont suivis par des processus intéroceptifs dans le cerveau. Le réseau de saillance joue très probablement un rôle central dans ce processus (Menon et Uddin, 2010).Nous avons ensuite soutenu que les modèles d'activité à grande échelle prennent forme dans le cerveau de manières qui sont déterminées par les états de préparation à l'action dans le corps dans son ensemble. Ces états de préparation à l'action sont suscités par les affordances pertinentes dans l'environnement et rendent l'organisme prêt à répondre auxaffordances pertinentes.

Jusqu'à présent, nos arguments se sont entièrement concentrés sur l'émotion et la meilleure façon de comprendre l'émotion dans le cerveau. Nous prenons cependant notre argument pour souligner la conclusion plus générale que la fonction cognitive est mieux étudiée au niveau de l'ensemble du système cerveau-corps-environnement. Nous prenons une telle conclusion à la suite de ce que nous avons déjà argumenté sur les interactions émotionnelles et cognitives dans le cerveau. Nous avons vu ci-dessus qu'aucune séparation des processus émotionnels et cognitifs dans le cerveau ne tient en réalité. Les zones du cerveau que les études de neuroimagerie identifient comme étant actives lorsque les personnes effectuent des tâches qui engagent des processus émotionnels et cognitifs s'avèrent être en interaction constante et continue. Nous avons également soutenu que les processus émotionnels se déroulent dans le corps vivant de l'organisme dans ses interactions avec un environnement riche d'affordances. Étant donné qu'il n'y a pas de séparation entre l'émotion et la cognition, il s'ensuit que les fonctions cognitives dépendent également profondément de l'ensemble du corps vivant de l'organisme dans son engagement avec un environnement riche d'affordances.


Introduction à l'analyse dynamique du système

Introduction aux vibrations 5 - 1 Introduction Presque toutes les personnes a été agacé
à un moment ou à un autre par une vibration dans un véhicule, un appareil ou une machine.
Même ceux qui n'ont pas une formation technique ou scientifique suffisante pour
comprendre .

Auteur: Norman H. Beachley

Éditeur: Division du Collège Harpercollins

ISBN : UOM : 39015058912349

Catégorie: Technologie et ingénierie

Bon, pas de surbrillance, pas de balisage, toutes les pages sont intactes, léger rayonnage, les coins peuvent être légèrement cabossés, peuvent avoir de légers changements de couleur/dos légèrement endommagé.


REMERCIEMENTS ET REMARQUES

Cet article reflète le parcours d'apprentissage de l'auteur à travers le paysage diversifié et riche des systèmes. Mes sincères remerciements vont à toutes les personnes qui discutent de ces questions dans de nombreux endroits. Les premières informations ont été obtenues lors de trois conférences interdisciplinaires de Cortona organisées par l'ETH Zurich, suivies d'une visite de recherche à l'Institut Santa Fe et de plusieurs conférences et séminaires sur des sujets liés aux systèmes. Cet article est basé sur des versions antérieures qui ont été présentées lors de deux conférences : European Meetings on Cybernetics and Systems Research, EMCSR, Vienne, Autriche, avril 2012, réunion annuelle de l'International Society for the Systems Sciences, ISSS, San José, États-Unis, juillet 2012 L'auteur est particulièrement reconnaissant au professeur Stuart Kauffman pour avoir clarifié les aspects de la complexité et des agents autonomes, au professeur Markus Schwaninger pour avoir clarifié les aspects de la cybernétique et de la dynamique des systèmes et au professeur Peter Checkland et au professeur Werner Ulrich pour leur introduction à la conception de systèmes .


Domaines de financement

Le programme Understanding Dynamic & Mutli-scale Systems (anciennement Studying Complex Systems) soutient l'érudition et la recherche orientées vers le développement d'outils théoriques et mathématiques pouvant être appliqués à l'étude de systèmes complexes, adaptatifs et non linéaires. Il est prévu que la recherche financée dans ce programme abordera des questions dans des domaines tels que la biologie, la biodiversité, le climat, la démographie, l'épidémiologie, le changement technologique, le développement économique, la gouvernance ou le calcul. Alors que le programme met l'accent sur le développement et l'application de modèles théoriques utilisés dans ces domaines de recherche et non sur des domaines particuliers en soi, JSMF s'intéresse particulièrement aux projets tentant d'appliquer des approches systémiques complexes à des problèmes significatifs. Les propositions essayant d'appliquer des outils et des modèles de système complexes à des problèmes où de telles approches ne sont pas encore considérées comme habituelles ou courantes (par exemple, différencier la physiologie normale de la maladie) sont encouragées.

Pour les bourses postdoctorales, les propositions faisant progresser la science des systèmes complexes et/ou les propositions visant à appliquer des outils et des modèles de systèmes complexes à des problèmes où de telles approches ne sont pas encore considérées comme habituelles ou courantes sont appropriées.

Remarque importante sur le programme : JSMF soutient la recherche en sciences du cerveau à travers son programme thématique Understanding Human Cognition. La Fondation recommande aux chercheurs en neurosciences de ne pas soumettre de propositions aux RFA Comprendre les systèmes dynamiques et multi-échelles. En règle générale, de telles propositions sont infructueuses.


Quels types de mathématiques apprendre pour comprendre les systèmes dynamiques en sciences cognitives ? - Psychologie

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Fond

Comprendre les systèmes dynamiques

La maîtrise des systèmes dynamiques est une tâche récurrente dans nos vies. À l'école, apprendre le comportement des neurones, la croissance des plantes, le comportement des molécules et les événements qui ont mené à la Révolution française dans notre vie quotidienne, déclarer les impôts sur le revenu, faire fonctionner le magnétoscope proverbial et utiliser de nouveaux logiciels dans notre vie publique, comprendre le fonctionnement du collège électoral, le comportement du marché boursier et les actions des différentes factions politiques et religieuses au Moyen-Orient. Ces systèmes peuvent être décomposés en parties, les actions des parties au fil du temps et les conséquences des actions d'où le terme «systèmes dynamiques». Saisir certains systèmes dynamiques est difficile parce que les systèmes ne sont pas complètement compris ou probabilistes, mais même les systèmes dynamiques bien compris sont difficiles. Les systèmes dynamiques ont généralement une ou plusieurs couches structurelles et une ou plusieurs couches d'action. Les couches structurelles sont constituées d'un ensemble de pièces, généralement avec des propriétés associées spécifiques, et leurs interrelations. Les couches d'action, de comportement, de processus ou de causalité consistent en des séquences de types d'actions et de leurs conséquences. La couche structurelle est statique, et ne serait-ce que pour cette raison, est plus facile à comprendre. La couche d'action est dynamique, elle consiste en des changements dans le temps, en particulier une séquence d'actions et de résultats variables qui sont les conséquences des actions, souvent accompagnées de raisons causales. Les étudiants de premier cycle intelligents qui obtiennent des résultats inférieurs à la médiane dans un test d'aptitude mécanique - c'est-à-dire la moitié des étudiants de premier cycle - ont des difficultés à comprendre le comportement des systèmes dynamiques, même relativement simples comme le fonctionnement d'un frein de voiture ou d'une pompe à vélo ou d'un système de poulie, bien que ils saisissent facilement la structure des parties du système (par exemple, Hmelo-Silver & Pfeffer, 2004 Tversky, Heiser, & Morrison, 2013). Comprendre le comportement des systèmes dynamiques implique de comprendre la séquence temporelle des actions des parties du système, la nature des actions, les changements qui en résultent et les dépendances causales entre les actions et les changements.

Représentation des systèmes dynamiques dans les graphiques

Les niveaux structurels des systèmes dynamiques, une configuration de parties, peuvent être facilement mappés sur des diagrammes et c'est, en fait, une approche commune pour les représenter. Mettre des concepts dans le monde sous forme de croquis, de modèles, de diagrammes, d'artefacts et autres est bien connu pour promouvoir la mémoire, la réflexion et l'apprentissage (par exemple, Card, Mackinlay & Shneiderman, 1999 Hegarty, 2011 Larkin & Simon, 1987 Mayer, 2005 Schon, 1983 Tufte, 1983 Tversky, 2001, 2011). Pour simplifier, appelons les diverses formes de pensée extériorisante graphique. Mettre et organiser la pensée dans le monde à l'aide de graphiques peut spatialiser cette information ainsi qu'étendre la mémoire et promouvoir le traitement de l'information. Il est important de noter que la manière dont les éléments sont montrés et disposés dans l'espace peut abstraire et structurer la pensée de manière plus directe et congruente que le langage. Les parties d'un système qui sont proches ou qui interagissent peuvent être représentées comme proches et en interaction. Les parties et le tout peuvent être représentés, de même que certains types d'actions. Les séquences d'actions peuvent être indiquées par des flèches. Représenter les objets et les arrangements de la pensée dans le monde fournit une plate-forme pour l'inférence et la découverte (par exemple, Tversky, 2011).

Représenter le changement au fil du temps dans les graphiques

Les graphismes sont pour la plupart statiques, ils peuvent rester devant les yeux pour être contemplés. Pourtant, précisément parce que les graphiques sont statiques, la transmission de systèmes dynamiques impliquant une action, un processus, un comportement ou un changement dans le temps s'est avérée difficile pour les graphiques.

Plusieurs solutions ont été imaginées pour véhiculer des informations dynamiques dans les graphiques, notamment des flèches, des diagrammes fixes successifs et des diagrammes animés, aucune ne s'est avérée être universellement satisfaisante. Comme indiqué, une solution courante et souvent efficace consiste à utiliser des flèches. Les gens produisent et interprètent facilement les flèches comme des relations temporelles et/ou causales (par exemple, Heiser & Tversky, 2006). Cependant, les flèches peuvent être ambiguës car elles ont une multitude d'utilisations dans les diagrammes. Ils peuvent être utilisés pour étiqueter, pour indiquer une séquence temporelle, pour indiquer un mouvement, pour indiquer un lien de causalité, pour montrer des forces invisibles, et plus encore (par exemple, Tversky, 2011). De nombreux diagrammes dans les sciences sociales, les sciences biologiques et physiques et l'ingénierie utilisent des flèches de plusieurs manières sans lever l'ambiguïté de leur signification, ce qui donne des diagrammes qui peuvent être déroutants et difficiles à comprendre (Tversky, Heiser, MacKenzie, Lozano, & Morrison, 2007). De plus, montrer les propriétés qualitatives de types d'actions importants, tels que former des alliances ou des liaisons chimiques ou des explosions ou de la condensation, prend plus que des flèches. Une autre méthode courante pour montrer le changement dans le temps est une séquence de diagrammes fixes. Cependant, les images fixes successives ont également des limites. Comme les flèches, elles ne peuvent pas facilement montrer les aspects qualitatifs des actions. De plus, ils nécessitent d'intégrer à leur tour les diagrammes fixes séparés, ce qui n'est pas une tâche facile. Les diagrammes séparés doivent être comparés à l'œil nu, et les changements entre eux imaginés. Pourtant, une autre façon de transmettre l'action est par des animations. Les animations sont particulièrement convaincantes parce qu'elles sont conceptuellement congruentes avec ce qu'elles véhiculent : elles utilisent le changement dans le temps pour transmettre le changement dans le temps (Tversky, Morrison, & Betrancourt, 2002). Cependant, une vaste enquête comparant des graphiques animés et fixes relayant la même information et conçue pour informer les téléspectateurs sur les processus complexes qui se produisent au fil du temps n'a montré aucun avantage des graphiques animés (Tversky et al., 2002). Trois raisons ont été avancées pour expliquer l'incapacité à trouver les avantages des graphiques animés par rapport aux graphiques statiques pour transmettre les processus dans le temps. L'une des raisons du manque de succès des graphiques éducatifs animés est perceptuelle, il se passe trop de choses en même temps, il est donc difficile de saisir la séquence et la nature des changements. Un autre défaut de la plupart des animations éducatives est qu'elles ne décomposent pas les changements dans leurs unités naturelles. Au lieu de cela, ils montrent un changement dans le temps en continu, proportionnel au temps réel. Les explications fournies par les enseignants et les laïcs en général ne sont pas continues dans le temps et proportionnées au temps réel. Au lieu de cela, les explications fournies par les gens divisent généralement les processus en étapes naturelles. Voici un exemple simple : lorsqu'ils expliquent des itinéraires, les gens les segmentent comme une séquence de virages à des points de repère (Denis, 1997 Tversky & Lee, 1998). De même, en décrivant des actions continues dans le temps, comme faire la vaisselle ou faire un lit, les gens segmentent les actions en étapes et sous-étapes discrètes par accomplissement d'objectifs et de sous-objectifs, et non par le temps en soi (par exemple, Tversky, Zacks, & Hard , 2008). Les animations ne parviennent généralement pas à segmenter les processus en leurs étapes naturelles. Enfin, montrer n'est pas expliquer. Les animations peuvent montrer certains changements, mais en elles-mêmes, elles n'expliquent pas les liens de causalité. En fait, les animations accompagnées d'explications peuvent améliorer la compréhension par rapport aux animations sans explications (par exemple, Mayer, 2005).

Les rôles du geste dans l'expression et la compréhension de la pensée

Une possibilité sous-utilisée et sous-étudiée pour expliquer efficacement les systèmes dynamiques consiste à utiliser des gestes. Les gestes sont des actions qu'ils devraient être naturels pour transmettre des actions (par exemple, Cartmill, Beilock, & Goldin-Meadow, 2012 Hostetter & Alibali, 2008). De nombreuses études ont montré que les gens font spontanément des gestes lorsqu'ils s'expliquent à eux-mêmes ou aux autres (par exemple, Alibali, Bassok, Solomon, Syc, & Goldin-Meadow, 1999 Alibali, Spencer, Knox, & Kita, 2011 Atit, Gagnier, & Shipley, 2014 Cartmill et al., 2012 Chu & Kita, 2011 Emmorey, Tversky, & Taylor, 2000 Ehrlich, Levine, & Goldin-Meadow, 2006 Engle, 1998 Goldin-Meadow & Beilock, 2010 Goldin-Meadow & Alibali, 1999 Goldin-Meadow, Kim, & Singer, 1999 Goldin-Meadow, Nusbaum, Kelly, & Wagner, 2001 Gukson, Goldin-Meadow, Newcombe, & Shipley, 2013 Hostetter & Alibali, 2008 Kang, Tversky, & Black, 2014 Schwartz & Black, 1996). Dans de nombreux cas, les gestes véhiculent des informations qui ne sont pas véhiculées par la parole. Des recherches considérables ont montré que les informations portées uniquement par des gestes peuvent faciliter l'apprentissage, la réflexion et la compréhension chez les enfants et les adultes dans un large éventail de tâches, y compris la conservation (par exemple, Church, Ayman-Nolley, & Mahootian, 2004 Ping & Goldin-Meadow, 2008 ), apprentissage des mots (McGregor, Rohlfing, Bean, & Marschner, 2009), résolution de problèmes (Beilock & Goldin-Meadow, 2010 Singer & Goldin-Meadow, 2005 Tversky & Kessell, 2014), mémoire de phrases (Thompson, Driscoll, & Markson , 1998), asymétrie (Valenzeno, Alibali, & Klatzky, 2003), mathématiques (par exemple, Alibali & DiRusso, 1999 Cook, Duffy, & Fenn, 2013 Cook & Goldin-Meadow, 2006 Goldin-Meadow et al., 1999 Segal, Tversky, & Black, 2014), analogies mathématiques (Richland & McDonough, 2010), temps cyclique et simultané (Jamalian & Tversky, 2012), compréhension de l'histoire (Beattie & Shovelton, 1999), et plus encore.

Les gestes peuvent représenter et ressembler à l'action

Les gestes sont fréquemment produits spontanément pour exprimer à la fois la structure et l'action (par exemple, Atit et al., 2014 Cartmill et al., 2012 Chu & Kita, 2011 Emmorey et al., 2000 Enfield, 2003 Engle, 1998 Goldin-Meadow & Beilock, 2010 Gukson et al., 2013 Kang et al., 2014). Dans des recherches antérieures montrant les effets des gestes de communication qui transmettent des actions, les gestes utilisés étaient des actions uniques sur des objets visibles, telles que soulever un disque (Goldin-Meadow & Beilock, 2010), compter (Carlson, Avraamides, Cary, & Strasberg, 2007 ) ou la rotation d'un objet imaginé (Alibali et al., 2011 Chu & Kita, 2011 Schwartz & Black, 1996). La présente recherche examine le rôle d'une séquence intégrée de gestes représentant une séquence d'actions sur des objets nommés plutôt que sur des objets instanciés. Afin de transmettre une structure, une action ou d'autres concepts, les gestes doivent être personnalisés pour représenter le contenu spécifique. Tout comme les graphiques efficaces, les gestes efficaces doivent être en harmonie avec les significations qu'ils expriment. En ce qui concerne les graphiques, les gestes peuvent cartographier les significations plus directement que le langage. Une séquence de gestes de pointage dans l'espace gestuel peut cartographier les emplacements spatiaux relatifs des points de repère dans un environnement, un peu comme une carte schématique (Emmorey et al., 2000). Un geste circulaire est une représentation plus directe et congruente du mouvement circulaire que le mot « tournant ». Les gestes sont eux-mêmes des actions et peuvent être tridimensionnels et peuvent donc représenter des manières d'agir complexes plus directement que les mots et dans de nombreux cas aussi plus directement que des diagrammes plats ou des animations. Notez que dans ces correspondances congruentes du sens, les gestes à la fois représenter le concept à véhiculer et ressembler le concept à véhiculer. Le mot « tournant » et un mouvement circulaire du doigt représentent un mouvement circulaire, mais seul le mouvement circulaire ressemble à un mouvement circulaire. Un geste circulaire peut être plus facilement appréhendé qu'un mot, qui est un mappage arbitraire du sens au son nécessitant une connaissance de la langue.

Neurosciences et action

Le geste devrait donc avoir un rôle particulier dans la représentation de l'action pour l'explication et la compréhension. Les gestes sont utilisés spontanément pour transmettre l'action et les gestes peuvent à la fois représenter et ressembler à des actions. La recherche en neurosciences montre également des liens entre la pensée, l'action et le geste. Il a été démontré que regarder des actions effectuées par d'autres, en particulier des actions bien connues, active les régions du cerveau impliquées dans la planification ou la réalisation d'actions, un phénomène connu sous le nom de résonance motrice (par exemple, Decety et al., 1997 Iacoboni, Rizzolatti & Craighero, 2004 Iacoboni et al., 1999 Molenberghs, Cunnington, & Mattingly, 2012 Rizzolatti & Craighero, 2004 Rizzolatti, Fogasse, & Gallese, 2001 Utihol, van Rooij, Bekkering, & Haselager, 2011). L'opinion générale est que ce type de miroir moteur sert à la compréhension de l'action. Voir les gestes d'action devrait donc induire une résonance motrice, ajoutant une couche de sens et de compréhension de l'action.

Cette analyse suggère que les gestes montrant une séquence d'actions pourraient approfondir la compréhension des actions d'un système dynamique, l'objectif de la présente étude. Après avoir examiné des recherches antérieures et des tests préalables approfondis, nous avons sélectionné le moteur à quatre temps que l'on trouve généralement dans les automobiles comme plate-forme de test. Des recherches antérieures ont utilisé des systèmes mécaniques tels qu'une pompe à vélo, un système de poulie ou un frein de voiture, ou des systèmes biologiques tels que le cœur (par exemple, Mayer, 2005). Cependant, ces systèmes n'ont pas beaucoup d'actions différenciées ou sont déjà familiers à de nombreux étudiants de premier cycle. Un moteur a plusieurs types d'actions intégrées et est plus complexe et moins connu que les systèmes généralement étudiés.Pourtant, il ne suppose pas les connaissances de base requises dans les études de chimie, de biologie ou de physique. Dans la présente étude, les étudiants ont visionné l'une des deux vidéos expliquant le comportement d'un moteur accompagné de l'un des deux types de gestes. Le texte de l'explication était exactement le même pour les deux conditions et les deux vidéos étaient accompagnées du même schéma rudimentaire du moteur montrant les pièces nommées dans la bonne configuration. Dans la vidéo action-geste, l'explication était accompagnée de gestes décrivant les actions de chaque partie du système, par exemple, ouvrir, fermer, expulser, exploser, allumer, comprimer, réduire, laisser entrer, tourner, descendre, entrer , monter et sortir. Dans la vidéo structure-geste, l'explication était accompagnée d'un nombre identique de gestes qui représentaient la structure de chaque partie du système, par exemple, le vilebrequin, le cylindre, la soupape d'admission, le piston, la bougie et l'échappement soupape. Lors des pré-tests, deux visionnages de la vidéo n'ont abouti qu'à des performances aléatoires au test de connaissances, mais quatre visionnages ont conduit à un niveau de compréhension raisonnable, supérieur au hasard mais pas parfait, similaire aux travaux antérieurs sur l'apprentissage d'environnements complexes (par exemple, Taylor & Tversky, 1992 ).

La compréhension a été évaluée de plusieurs manières : par des questions sur la structure et l'action auxquelles on pouvait répondre uniquement à partir du texte, par des explications visuelles créées par les élèves et par des explications orales créées par les élèves aux pairs. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux créations des élèves, à leurs explications visuelles et à leurs explications orales car celles-ci nécessitent à la fois de comprendre l'information et de la reformuler. Si voir des gestes d'action crée une compréhension plus profonde de l'action, ceux qui les ont vus devraient représenter plus d'action dans leurs diagrammes et inclure plus d'informations d'action dans leurs explications verbales en utilisant plus de mots d'action et plus de gestes d'action. Parce que la structure est généralement plus facile à apprendre que l'action et parce que les deux groupes ont vu un diagramme rudimentaire de la structure, peu ou pas de bénéfice était attendu de voir les gestes de la structure.


2 méthodes

2.1 Participants

Un total de 148 participants (80 femmes, 67 hommes, 1 inconnu) avec un âge moyen de 34,9 ans (Dakota du Sud = 12, range = 18-64) ont participé via Internet. Les participants ont été recrutés sur Mechanical Turk (MTurk), un site de recrutement de participants en ligne. Les participants ont été indemnisés après la fin de l'étude via leur compte MTurk avec un forfait

4. Discussion

Cette recherche fournit des explications cognitives à une erreur robuste et cohérente dans le traitement des systèmes dynamiques, l'échec SF. Premièrement, nous constatons que le format de la question peut induire un traitement local ou global, et donc influencer l'échec de la SF. Deuxièmement, l'échec de la SF est lié aux styles de traitement individuels locaux plutôt que globaux, et plus le style de traitement des participants est local, plus ils ont tendance à utiliser l'heuristique de corrélation. Troisièmement, en amorçant procéduralement les participants à traiter les informations globalement plutôt que localement, ils sont en mesure de réduire l'échec de la SF.

L'échec SF dans le format de question local de la tâche DS était considérablement plus élevé que dans le format de question global. Dans le format de question local, seule une minorité de participants a pu déduire le comportement du stock. Ces proportions sont très concordantes, bien qu'inférieures aux recherches antérieures (Cronin et al., 2009 Sterman, 2008 ). La plupart des recherches passées dans la tâche DS ont été menées dans des universités avec un niveau élevé d'enseignement des mathématiques. Les proportions plus faibles peuvent être dues à la population plus générale utilisée dans la présente étude. Lorsque les interrelations entre les éléments du système ont été mises en évidence dans le format global (Fig. 3), au lieu des spécificités des éléments du système dans le format d'origine (Fig. 2), une grande partie des participants ont pu déduire correctement le comportement global du système. Ce résultat suggère que l'échec du SF précédemment trouvé peut au moins en partie être attribué à la façon dont les questions sur le système ont été posées, ou plus précisément à la façon dont le format de question local peut attirer l'attention des participants sur des éléments isolés du système plutôt que sur la structure du système.

Une autre explication de la meilleure compréhension du système SF dans le format modifié est que les questions globales ont fourni des informations plus ou plus pertinentes que les questions locales en se référant aux « périodes 1 à 14 (14 à 30) » ou en se référant aux relation entre les flux. Cependant, tout d'abord, des recherches antérieures ont montré que l'ordre des questions sur les flux (Q1 & Q2) par rapport au stock (Q3 & Q4) n'a pas d'effet sur la précision de la SF (Cronin et al., 2009 ), et de plus, cela des informations supplémentaires n'ont eu aucun effet sur les questions concernant les flux, seulement sur les questions concernant le stock. Par conséquent, il est plus probable que la différence de précision soit due à un besoin fondamental d'informations structurelles globales pour déduire le comportement du système dans son ensemble. Cette conclusion est étayée par les résultats concernant les styles de traitement global-local et l'amorçage perceptuel global-local.

Les processeurs globaux avaient des précisions SF plus élevées dans la tâche DS d'origine, par rapport aux processeurs locaux. C'est-à-dire que le style de traitement de l'individu était directement lié à l'échec du SF. Pour le format de question global, les processeurs globaux n'étaient que légèrement meilleurs que les processeurs locaux, et les processeurs locaux ont bénéficié de manière disproportionnée du format de question global. Ces résultats suggèrent que, comme prévu, les styles de traitement globaux sont bénéfiques pour déduire le comportement global du système dynamique. Deuxièmement, les styles de traitement globaux sont moins bénéfiques pour la compréhension des systèmes transparents avec une structure de système saillante, ils sont particulièrement bénéfiques pour la compréhension des systèmes non transparents qui ne révèlent pas facilement leur structure.

De même, dans le format d'origine mettant en évidence des éléments du système isolés, les participants ont non seulement utilisé l'heuristique de corrélation davantage que dans le format global mettant en évidence la structure du système - ils avaient également tendance à utiliser davantage l'heuristique de corrélation, plus leur style de traitement était local (ou moins global). . C'est-à-dire que plus les gens voient les éléments des systèmes dynamiques comme structurellement liés, moins ils ont tendance à croire que la sortie du système devrait simplement être linéairement corrélée avec son entrée isolée (comme croire à tort que le moment du plus gros stock devrait coïncider avec le moment du plus grand afflux). Dans le format global mettant en évidence la structure du système, cependant, il n'existait aucune relation significative entre les styles de traitement individuels et l'utilisation de l'heuristique de corrélation, ce qui implique, encore une fois, que les participants ne profitent guère des styles de traitement globaux dans le cas de systèmes structurellement transparents.

Il est important de noter que la pensée corrélationnelle peut être un produit de notre esprit pour créer une solution économique aux systèmes dynamiques. La pensée corrélationnelle peut être une stratégie efficace dans des systèmes simples et linéaires (comme l'eau bouillant plus vite lorsque nous augmentons le chauffage en supposant que tout le reste est constant). le déficit réduirait directement la dette Sterman, 2008 ). Ainsi, dans la plupart des contextes dynamiques, la seule solution simple et correcte serait de se concentrer sur la gestalt du système : sa structure SF.

L'amorçage perceptuel des participants à regarder la gestalt d'un affichage visuel (amorçage global) a augmenté leur capacité à déduire le comportement du système dans une tâche SF indépendante par rapport à l'amorçage des participants à regarder les détails du même affichage (amorçage local). Étant donné que l'amorçage perceptuel et la tâche de SF subséquente ne se chevauchaient pas dans le contenu, nous concluons que les processus étaient amorcés : un traitement global des gestalts versus un traitement local des éléments. Cependant, nos résultats montrent également qu'un tel effet d'amorçage procédural peut être de courte durée et présent uniquement dans la tâche suivant immédiatement la tâche d'amorçage perceptuel. C'est-à-dire qu'au moins avec notre tâche d'amorçage procédural, aucun effet durable sur la compréhension des systèmes dynamiques par les participants ne peut être obtenu.

Les présents résultats ont des implications théoriques pour les liens entre la portée de l'attention des gens et leur compréhension des systèmes dynamiques. Il a été avancé auparavant que l'élargissement ou la réduction de la portée de l'attention aux entrées perceptives externes est obtenu par le même mécanisme que l'élargissement ou la réduction de la portée de l'attention aux représentations conceptuelles internes (Friedman et al., 2003). Nous avons montré que diriger l'attention vers des gestalts ou des éléments d'affichages visuels peut affecter si la pensée des gens est par la suite dirigée vers des gestalts ou des éléments de systèmes. C'est-à-dire que nous fournissons la première preuve que le lien entre l'attention aux stimuli externes et internes peut exister non seulement pour la simple portée de l'attention (c'est-à-dire que nous nous concentrons de manière étroite ou large) mais aussi pour le niveau d'attention dans les constructions hiérarchiques (c'est-à-dire, si nous nous concentrons sur les gestalts ou les éléments).

En somme, ces résultats sont en accord avec notre hypothèse de base d'une correspondance entre la façon dont les gens traitent les figures hiérarchiques et la façon dont ils traitent les systèmes dynamiques : le traitement global permet de percevoir les éléments d'un système comme structurellement liés et d'inférer le comportement global du système à partir du comportement de ses parties. Les personnes qui ont tendance à traiter les informations localement en se concentrant sur des détails spécifiques ne parviennent pas à comprendre le comportement du système, tandis que les personnes qui ont tendance à traiter les informations de manière globale en examinant les structures globales ont tendance à comprendre le comportement du système.

Afin d'améliorer la capacité des personnes à gérer des systèmes dynamiques, ces résultats offrent une gamme de solutions. On pourrait permettre aux gens d'adopter des perspectives d'ordre supérieur en enseignant des stratégies d'abstraction et de reconnaissance de formes. Compte tenu de notre résultat selon lequel l'amorçage perceptif avec une tâche purement visuelle affecte la capacité des personnes à déduire le comportement d'un système dynamique, il semble également nécessaire de s'assurer que les tâches effectuées immédiatement avant (ou même pendant) l'interaction avec un système dynamique n'induisent pas une focalisation sur les détails et les éléments, mais sur les modèles et la structure, même si ces tâches sont complètement indépendantes du point de vue du contenu. De plus, nous avons constaté que la mise en évidence des relations entre les éléments d'un système améliore verbalement la compréhension du système par les gens. Il pourrait également s'avérer utile de mettre en évidence visuellement les relations entre les éléments en regroupant les éléments constitutifs des systèmes dynamiques d'une manière qui implique une structure globale. De cette façon, on pourrait attirer l'attention sur la structure du système au lieu de ses éléments. Autrement dit, on pourrait inciter à regarder ce qui est signifié plutôt que sur les signes.

Cela reste une question ouverte importante, dans quelle mesure les connexions entre une focalisation globale-locale dans les figures hiérarchiques et les systèmes dynamiques tiennent encore dans des environnements dynamiques et interactifs puisque les figures hiérarchiques ne transmettent pas d'informations sur les processus itératifs. Bien que nous nous attendions à ce qu'une focalisation globale sur les relations entre les éléments soit toujours bénéfique pour déduire le comportement du système, c'est aux recherches futures de décider.

Bien que la précision SF pour les processeurs mondiaux (M = .24) était trois fois plus élevé que pour les processeurs locaux (M = .08) dans la tâche DS locale, les taux de résolution étaient encore assez faibles en nombre absolu. Il pourrait donc s'avérer fructueux d'étudier comment même de nombreuses personnes ayant tendance à traiter l'information de manière globale peuvent être induites en erreur lorsque le format de la tâche met en évidence des éléments isolés du système. En utilisant le suivi oculaire, par exemple, on pourrait révéler comment la concentration perceptive des participants change en fonction du format de la tâche et du temps consacré à la tâche de telle manière que les styles de traitement préexistants changent tout en interagissant avec un système formaté global par rapport au format local. En combinant une telle approche avec des tâches différentes et autres que celles que nous avons utilisées, on pourrait également étudier comment certaines personnes pourraient même être en mesure d'adapter leurs styles de traitement pour s'aligner sur les exigences de tâches spécifiques. L'évaluation des temps de réaction peut également être une approche précieuse pour tester des heuristiques alternatives. Par exemple, dans la tâche DS formatée globalement, bien que l'utilisation de l'heuristique de corrélation ait été considérablement réduite, certaines personnes pourraient toujours utiliser une approche heuristique alternative en associant la ligne respective en haut à une option de réponse en raison de la similitude sémantique, telle que « entrer » avec « croissant » et « partant » avec « décroissant ». Notre compréhension des stratégies cognitives utilisées pourrait ainsi être améliorée par les temps de réaction car une distribution bimodale des temps de réponse est attendue s'il existe un sous-ensemble de participants utilisant une approche heuristique pour résoudre même des systèmes formatés globalement.

Nous avons introduit le traitement global-local comme une explication cognitive fondamentale de la façon dont les gens gèrent la complexité dynamique et pourquoi tant d'entre eux échouent même sous sa forme la plus simpliste : les systèmes SF contenant un afflux, un flux sortant et un stock. Nos résultats convergent vers la conclusion que les participants les moins performants abordent les problèmes de SF de manière locale en se concentrant sur les éléments du système, tandis que les participants qui réussissent les abordent de manière globale en se concentrant sur la structure du système, sa gestalt émergente. Comme indiqué au début, les systèmes SF eux-mêmes peuvent être considérés comme des blocs de construction : comme les éléments de systèmes plus complexes constitués de plusieurs sous-systèmes SF. Il semble raisonnable de spéculer qu'une perspective globale devrait être encore plus bénéfique pour la compréhension de systèmes plus complexes que pour le système de base que nous avons utilisé. Les systèmes contenant de nombreux sous-systèmes en interaction peuvent difficilement être régulés à l'aide de stratégies analytiques à la fois en raison de capacités cognitives limitées et parce que les informations de la vie réelle sont pour la plupart floues. Le traitement global peut nous permettre d'imaginer les systèmes environnants dans leur forme la plus économique et de reconnaître les régularités structurelles de base dans un monde dynamique.

.75 Les participants étaient limités aux adresses IP aux États-Unis et avaient terminé au moins leurs études secondaires. 33 % avaient un diplôme universitaire de 4 ans dans une gamme de domaines différents, les groupes les plus importants étant les affaires (10 %), la psychologie (7 %) et l'anglais. (3%).

2.2 Matériaux

La principale variable dépendante dans toutes les hypothèses était la précision du SF dans la tâche DS d'origine.

Le format de la question a été manipulé dans la tâche DS. L'original, local Le format de tâche DS (Fig. 2) a été comparé à un format modifié, global format (fig. 3). Veuillez noter que dans les deux formats, les calculs sont inutiles : il suffit de comprendre que le nombre de personnes à l'intérieur du magasin augmente tant que le nombre de personnes entrant est supérieur au nombre de personnes sortant. Ainsi, on peut directement déduire du graphique que la plupart des gens sont à l'intérieur à la minute 13 (voir Cronin et al., 2009 ). Les deux formats utilisaient exactement la même introduction et le même graphique. Nous avons supprimé l'option de marquer « ne peut pas être déterminé » des deux formats, car dans les recherches antérieures, il s'agit souvent de la deuxième erreur la plus courante après l'heuristique de corrélation (Cronin et al., 2009). Au lieu de cela, des échelles de Likert à 7 points évaluaient la confiance subjective dans chaque réponse : dans quelle mesure êtes-vous confiant dans votre réponse ? 0 = Pas confiant du tout et 7 = très confiant.

Pour mesurer les styles de traitement global-local individuels, nous avons utilisé la tâche Kimchi-Palmer-Figures (Kimchi & Palmer, 1982) qui se compose de triangles et de carrés composés de triangles et de carrés plus petits. Pour chacun des 16 essais, les participants ont indiqué si une figure cible (par exemple, un triangle global composé de carrés locaux) était plus similaire à une figure d'échantillon qui correspondait à sa forme globale ou locale (Fig. 4). L'affichage des chiffres était contrebalancé par rapport à la correspondance globale (locale) apparaissant à gauche (à droite). Des évaluations moyennes ont été effectuées pour chaque participant, allant de 0 (style de traitement complètement local) à 1 (style de traitement complètement global).

Pour amorcer les participants de manière procédurale (global vs local vs contrôle), une tâche cartographique similaire à celle de Friedman et al. (2003) a été utilisé.1 1 Nous avons réalisé une étude pilote pour évaluer l'efficacité de la tâche d'amorçage procédurale avec des participants en ligne (m = 204). Le même amorçage perceptuel via la tâche des cartes a été utilisé pour évaluer la compréhension du système dynamique, nous avons utilisé une tâche qui était structurellement équivalente à la tâche DS locale avec un contexte différent (abonnés et désabonnés d'un magazine). Nous avons constaté que le raisonnement SF s'améliorait légèrement après global (M = .09, Dakota du Sud = 0,25) par rapport à l'amorçage local (M = .04, Dakota du Sud = .15), t = 1.4. p = .08.
Une différence cruciale est que l'instruction utilisée par Friedman et al. a été conçu pour manipuler la portée de l'attention, tandis que l'instruction dans la présente étude a été conçue pour manipuler l'accent sur les détails par rapport à la gestalt de l'affichage. Pour chacun des sept essais, une carte d'état était présentée à l'écran (Fig. 5). Le centre d'attention a été varié via différentes instructions : le groupe global a été chargé d'examiner l'état respectif dans son intégralité et de décrire la forme globale de l'état dans son ensemble. Le groupe local a été chargé de s'occuper uniquement de la capitale respective et de décrire l'emplacement exact de cette ville spécifique. Le groupe de contrôle a été chargé de réfléchir à un élément qui caractérise l'état et de nommer cet élément. Les instructions de contrôle ont été choisies pour ne pas influencer les styles de traitement préexistants. Pour les trois conditions, les descriptions respectives (forme générale vs emplacement spécifique vs élément) ont été données alors que la carte était encore présentée à l'écran. Après avoir appuyé sur Entrée, la carte suivante s'affichait.

2.3 Procédure

Les participants ont été informés qu'ils allaient participer à deux tâches, l'une sur la perception visuelle et l'autre sur la prise de décision. On leur a dit que l'étude prendrait env. 10 minutes et qu'il devait être terminé en une seule séance. Les participants ont d'abord terminé l'un des trois traitements d'amorçage perceptuels assignés au hasard entre les sujets avec la tâche des cartes. Deuxièmement, les participants ont répondu à la tâche DS intra-sujets dans les formats original (local) et modifié (global). Pour contrôler les effets d'ordre potentiels, les tâches DS formatées globalement et localement ont été présentées dans un ordre aléatoire. Troisièmement, le style de traitement global-local individuel a été mesuré avec la tâche Kimchi-Palmer-Figures.