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Etude théorique et pratique dela production d'effets d'amorçage de la mémoire
Application à l'assistance à la remémorationchez l'utilisateur d'un système informatique
pour une tâche d'apprentissage
Thèse de doctoratspécialité informatique
Université Claude Bernard, Lyon 1
Luc Damas
15/12/2003
Direction : Alain MilleRémy Versace
2
Problématique
● Cadre : assistance à l'utilisateur
● Constat : la mémoire est omniprésente.
● La remémoration permet la poursuite de la tâche.
● Idée : Assister une tâche en assistant la remémoration
– 1er effet bénéfique : utile à court terme
– 2ème effet bénéfique : renforcement à long terme
● Problématique : Est-il possible d’assister la
remémoration d’un utilisateur ?
3
Plan de la présentation
● Idée
● Modélisation de la mémoire
– Modélisation
– Simulations
– Validation
● Assistance à la remémoration
– Expérimentation
– Evaluation
● Conclusion, perspectives
4
Idée
Utilisateur
Outilinformatiqueutilisé
Système informatique
Alter-ego de l'tilisateur
transmet
interactions observe
Assistant
1amorce
2
remémoration3
4
simulateurde
mémoire
5
Validation et évaluation
● Validation du simulateur de mémoire
– Expérimentations
– Simulations
● PUIS
● Évaluation de l'assistance basée sur ce principe
– Mise en oeuvre de l’alter-ego
– Expérimentation
● Approche incrémentale
6
Étape 1/2 : modélisation de la mémoire
7
Modélisation de la mémoire
● Modèle épisodique à traces multiples
– Conteneur d'expériences● Succession de traces
– Processus● Ecphorie synergique [Tulving, 1973]
● Modèle choisi :
– Minerva 2 [Hintzman, 1986]
8
Minerva 2
sonde
écho
activations
tracete
mps
mémoire
intensité
9
Capacités de minerva 2
● Prise en compte de
– Catégorisation
– Reconnaissance
– Rappel indicé
● Plus généralement : tâches d’abstraction
– Reconstruction de parties de traces
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Exemple : catégorisation
● Expérimentation
– Catégorisation d’items
– Prototype 1 : C3X1
– Prototype 2 : F9G4
● Tâche d’entraînement
– Catégorisation d’items plus ou moins prototypiques
– C3X2 C5X8 V3E1 F1G4 F9G8 A9B4
– Feedback
● Tâche de test
– Idem
– Pas de feedback
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Exemple : catégorisation
Codage de l’item
Codage de la catégorie
C2X1
F9B4
F1G4
A9B4
C3X2
C5X8
V3E1
SondeC7R1
Proto 1C3X1
Proto 2F9G4
12
Limitations de minerva 2
● Limitations inhérentes au modèle
– Pas de prise en compte du temps
– Aucune influence mutuelle des traces
● Aucun effet d’amorçage possible
● Aucun effet de position possible
– Primauté et récence
– Espacement pendant l’apprentissage
13
Limitations de Minerva 2
● Limitations de méthodologie
– Méthode de codage peu explicitée● Que mettre dans les traces ?
– Peu de prise en compte des tâches mnésiques● Comment construire la sonde ?
– Mauvaises interprétations● L’intensité de l’echo renseigne peu● L’évolution des activations et le contenu de l’écho sont plus
précis
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Extension du modèle : conservation des états
● Définition d’un état de mémoire
– Sonde + Écho + Activations
● Conservation à court terme de l’état de mémoire
Activation d’une trace t en mémoire : Minerva 2 étendu
temps
Activation d’une trace t en mémoire : Minerva 2
temps
Sonde 1 Sonde 2 Sonde 3
15
Extension du modèle : codage
● Item + contexte (temporel, situationnel)
item catégorie
Minerva 2
Minerva 2 étendu
item contexte
description de l’item catégorie temporel situationnel
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Extension du modèle : tâches mnésiques
● Apprentissage, entraînement
● Rappel libre vs autres tâches
stimuli
sonde
écho
mém
oire
17
Validation
● Primauté, récence
● Catégorisation
● Amorçage
18
Primauté / récence
● Objectif : obtenir la courbe en U typique des effets de
primauté/récence
– Les premiers et derniers items sont mieux rappelés que
les items intermédiaires
● Expérimentation
– Apprendre une liste de 8 pseudo-mots● COTI, MADU, RIVO, SOLA, BUHO, NICU, FAZI, KAXA
– Rappel libre
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Primauté / récence
1COTI
2MADU
3RIVO
4SOLA
5BUHO
6NICU
7FAZI
8KAXA
69
61
15
SimulationMinerva 2 étendu
Expérimentation
Probabilité de rappel (%)
Positionsérielle
Minerva 2
20
Primauté / récence : pourquoi ça marche ?
● Primauté
– Les premiers items appris sont mieux encodés
– Car peu « brouillés » par de nombreux items antérieurs
● Récence
– Les derniers items appris restent activés
– Ils sont donc immédiatement rappelés
– Que se passe t-il si on attend avant le rappel ?
21
Primauté / récence
● Objectif : reproduire des effets typiques de rappel libre
● Variations
– Délai inter-item lors de l’apprentissage (t)
– Délai post-apprentissage (T)
● Exemple
– Plus le temps de distraction T après l’apprentissage est
grand, plus les effets de récence sont faibles.
22
Primauté / récence
100
20
40
60
80
1 2 3 4 5 6 7 8
T=1
T=2
T=4
T=6
T=10
9 10 11 12
Performance en rappel libre (%)
Positionsérielle
● Simulations à l’aide de Minerva 2 étendu
Minerva 2
Min
erv
a 2
éte
ndu
23
Primauté / récence : conclusion
● Effet typique de l’influence temporelle
● Effet omni-présent dès qu’il y a rappel libre
● D’un point de vue simulation
– Mélange « plus ou moins pur » des traces● Primauté, récence à long terme
– Conservation des activations● Récence à court terme (Mémoire à Court Terme)
24
Catégorisation
● Objectif double
– Montrer que Minerva 2 étendu fait aussi bien que
Minerva 2
– Montrer que Minerva 2 étendu peut faire mieux
● Tâche de catégorisation
● Variations
– Variations de prototypie et de ressemblance inter-items
– Explicitation des catégories
25
Catégorisation
0.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
Gain de performancesen catégorisation
76
75.0
65.0
12.0
2.0
AVEC explicitation
des catégories
Expérience1a 1b 5432
SANS explicitation des catégoriesdans la phase d’apprentissage
Expérimentation
Minerva 2 étendu
Modèle épisodiquede typeMinerva 2
26
Catégorisation : conclusion
● Comportement initial de Minerva 2 conservé
– Pas de modification du principe d’ecphorie
● Spécificité dans la tâche : explicitation de la catégorie
– Traits spécifiques de la trace
– Meilleures activations
● Prise en compte des spécificités des tâches dans le
codage des traces
27
Amorçage
● Objectif : reproduire en simulation des effets
d’amorçage obtenus en expérimentation
● Amorce : un stimulus qui influence le traitement de
stimuli ultérieurs
● Expérimentation : catégorisation
● Etude des capacités d’amorçage d’un item en fonction
de sa prototypie
– p : prototypique
– np : non prototypique
– dis : distracteur
28
Amorçage
● Exemple 1 : prototypique p
– Amorce : C4X2 (catégorie 1, proto = C3X1)
– Cible : C4X0
● Exemple 2 : non prototypique np
– Amorce : F9G1 (catégorie 2, proto = F9G4)
– Cible : C4X0
● Exemple 3 : distractrice dis
– Amorce : Z8T8 (jamais vu)
– Cible : C4X0
amorce cible à catégoriser
réponse du sujet = categ. 1 ou 2
t
29
Amorçage
● Expérimentation et simulation de catégorisation
npp dis npp dis
100%
60%
100%
60%
Pourcentage de bonnes réponses
Expérimentation Simulation
30
Amorçage : conclusion
● Obtenu grâce à la conservation des activations
Activationsd’une cible
temps
amorce cible à catégoriser t
Activationsd’une cible
temps
amorce prototypique
amorce distractive
31
Modélisation de la mémoire : conclusion
● Modèle unificateur
– Multiples tâches
– Peu de mécanismes ajoutés ou modifiés
● Méthodologie de simulation
– Simulation de la totalité d’une expérimentation
– Matériel puis déroulement puis interprétation
● Validation
32
Étape 2/2 : évaluation de l’assistance
33
Évaluation
● Objectif :
– Evaluer le principe d’assistance basé sur l’utilisation d’un
alter-ego mnésique de l’utilisateur
● Expérimentation
– Mise en oeuvre en situation écologique
● Hypothèse
– Les résultats validés en expérimentation et simulation
restent valables à un niveau de complexité supérieur
34
Scénario
Utilisateur
Outilinformatiqueutilisé
Système informatique
Alter-ego de l'tilisateur
transmet
interactions observe
Assistant
1amorce
2
remémoration3
4
simulateurde
mémoire
35
Expérimentation
● Application « jouet » d'apprentissage
36
Expérimentation : apprentissage
● Etude et annotation de 10 documents
● Annotation par mots-clés
● Durées courtes
● Objectifs
– Vue synthétique
– Obtenir des éléments d’interaction
37
Expérimentation : exercice 1
● rappel indicé
– Indice = document
● Documents affichés
● Objectif : restituer un maximum de mots-clés
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Expérimentation : exercice 2
● rappel libre
● Documents non affichés
– Absence d’indice
● Rappeler un maximum de pages
– Saisie de tous les mots-clés d’une page
– Validation
39
Expérimentation : Conditions expérimentales
● Sans aide
● Aide aléatoire
– Sur demande
– Aide = un mot-clé tiré au hasard
● Aide adaptée
– Sur demande
– Aide = le mot-clé ayant fait le plus d’effet à l’alter-ego
40
Évaluation
100%
75%
50%
25%
sujets
Pourcentagesde rappel (%)
Exercice 1Rappel indicé
Exercice 2Rappel libre
sans aide aidealéatoire
aideadaptéealter-ego
41
Analyse intra-individuelle
● Deux sujets ont repris plusieurs fois l’expérience
● Conditions identiques● Domaines différents
– Ou● Conditions différentes● Domaines différents
– Ou● Conditions différentes● Domaines identiques
Différences inter-domaine
Gain de performances pour aide adaptée MAIS différences inter-domaines
Gain de performances pour aide adaptée
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Conclusion
● Modélisation de la mémoire d’un utilisateur
– Simulateur validé expérimentalement
– Comportement situé en contexte
– Limitation aux interactions
– Portabilité de résultats expérimentaux
● Possibilité d’assister la remémoration
– Assistance basée sur l’observation de l’utilisateur
– Assistance basée sur l’utilisation de l’agent alter-ego
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Perspectives : Psychologie cognitive
● Modélisation multi-modale, collective
– Modules parallèles communicants
● Mêmes principes
– Traces multiples
– Activations
– Conservation de l'état de la mémoire
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Perspectives : informatique
● Confirmer la validation
– Situations identiques
– Plus de sujets
– Plus de conditions expérimentales● Influence du domaine● Influence des temps d’apprentissage● Biais de connaissances préalables● Liberté de navigation● Variations de l’espace documentaire
45
Perspectives : informatique
● Tâches médiées par l’outil informatique
– Classements / recherches● Fichiers● URLs● E-mails
– Agendas
– Conception
– Jeux
46
Merci pour votre attention...
47
48
49
Effets de contexte
● Objectif : étudier l’influence d’un contexte visuel sur le
rappel libre
● Contexte visuel = couleur
● Apprentissage : quelques mots rouges parmis des mots
noirs
● 4 Conditions
– Les 4 premiers sur 16 mots sont rouges
– Le deuxième quart de la liste est rouge
– Le troisième quart de la liste est rouge
– Les 4 derniers sont rouges
50
Effets de contexte
chateaumeringue
poisson
crayon
éléphant
arbre
pigeon
corde
banane
caisse bouteille tasse
chocolat
coiffure
voiture
pantalon
1 23
4 5
6
78
910
11
12 13 14 15
16
51
Effets de contexte
● Contexte visuel
Expérimentation Simulation
20
80
70
60
50
40
30
Pourcentagede rappel (%)
Positionsérielle
20
80
70
60
50
40
30
Pourcentagede rappel (%)
Positionsérielle1-4 5-8 9-12 3-16 1-4 5-8 9-12 3-16
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AmorçageAmorçage
● Expérimentation et simulation de catégorisation
npp dis npp dis
100%
60%
100%
60%
Pourcentage de bonnes réponses
Ressemblance des amorces aux prototypes
Expérimentation Simulation