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1 Module Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances » Responsable : V. Lespinet-Najib

Module Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Module Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances ». Responsable : V. Lespinet-Najib. Organisation du module. 3 UE de 20h UE - Gestion des Connaissances : V. Lespinet-Najib, H. Sauzéon & F. Tyndiuk - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Module Cognition Naturelle

« Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

Responsable : V. Lespinet-Najib

Page 2: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Organisation du module

3 UE de 20h

UE - Gestion des Connaissances : V. Lespinet-Najib, H. Sauzéon

& F. Tyndiuk

UE – Cognition Située : H. Sauzéon & F. Tyndiuk

UE – Interfaces et communication : V. Lespinet-Najib & F. Tyndiuk

Page 3: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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UE - Gestion des Connaissances

- Organisation des connaissances et représentations – 10h

Enseignants : V. Lespinet-Najib & F. Tyndiuk

- Compréhension du langage naturel – 5h- Expertise et systèmes experts – 5h

Enseignants : H. Sauzéon & F. Tyndiuk

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UE - Gestion des Connaissances

Page 5: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Plan

Introduction

I – Organisation des connaissances- modèle en réseaux hiérarchisés- conception prototypique- modèle de comparaison des caractéristiques- modèle en réseaux de diffusion de l’activation- (modèle ACT)

II – Représentations- image mentale- modèle mental- représentation schématique- (représentation propositionnelle)

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UE - Gestion des Connaissances

« INTRODUCTION »

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« La psychologie cognitive repose sur un concept central, celui

de traitement de l’information. Représentations et

connaissances constituent les contenus sur lesquels s’exerce

l’activité mentale. Procédures logiques et processus de calcul

caractérisent les traitements qui modifient les représentations

et permettent la construction des connaissances. »

Michel LAUNEY, 2004

Introduction

Page 8: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Tous les travaux en psychologie cognitive sont articulés autour

du concept de Traitement de l’information.

Origine travaux théoriques de l’Intelligence

Artificielle2 orientations :

Objets des traitements

Processus de traitement

InformationReprésentationConnaissances

LogiqueCalculIntégration verticale et/ouhorizontale

Introduction

Page 9: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Le concept de Représentation renvoie à la distinction classique

des linguistes (travaux de SAUSSURE, 1916) entre :

signifiantsignifié

La forme

Exemple : le mot, l’image

Le sens

Exemple : ce que désigne le mot, l’image

« quadrupède domestique de la familledes canidés »

« Chien »

Introduction

Page 10: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Représentation = contenus mentaux qui, au sens strict, correspondent

à des états transitoires de l’information en cours de traitement.

A l’issue de ce traitement, ces contenus mentaux sont conservés en

mémoire, de façon permanente sous la forme de connaissances.

Les connaissances ne sont donc que la forme terminale et stable des

représentations.

Introduction

Page 11: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

11

UE - Gestion des Connaissances

I - Organisations des Connaissances 

Page 12: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Introduction

Il s’agit d’expliquer de quelles façons sont organisées nos

connaissances sémantiques en mémoire à long terme.

Existe-t-il différents modes d’organisation de la mémoire

sémantique ?

Page 13: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

Quel intérêt a-t-on d’organiser nos connaissances ?

Expérience de BOWER et al. (1970) - 2 groupes de sujets :

- groupe organisé : on présente 112 mots classés en 4 catégories

sémantiques (minéraux, plantes, instruments, parties du corps).

Chaque catégorie est présentée de façon hiérarchisée.

- groupe aléatoire : les 112 mots sont présentés de façon

aléatoires dans les 4 réseaux hiérarchisés

Page 14: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Minéraux

Métaux Pierres

rares communs alliages précieuses maçonnerie

platine

argent

or

aluminium

cuivre

plomb

fer

bronze

acier

laiton

saphir

émeraude

diamant

rubis

calcaire

granit

marbre

ardoise

GROUPE ORGANISE

I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

Page 15: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Minéraux

Arbres Pierres

membres muscles alliages fruitiers maçonnerie

rosiers

trombone

or

jambe

cuivre

violon

fraisier

érable

visage

laiton

piano

poirier

diamant

lèvre

guitare

granit

mains

ardoise

GROUPE ALEATOIRE

I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

Page 16: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

Procédure

Les sujets devaient apprendre 1 réseau hiérarchique (soit 28

mots) pendant 1 minute (soit en condition organisée soit

aléatoire).

Puis, ils devaient rappeler l’ensemble des mots dans n’importe

quel ordre.

Il y a jusqu’à 4 apprentissages (phase d’étude puis rappel)

Page 17: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

0

20

40

60

80

100

120

App 1 App 2 App 3 App 4

Organisé

Aléatoire

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I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

En conclusion

L’effet de l’organisation hiérarchique sémantique est très

important

sur les performances en mémoire.

C’est pourquoi, de nombreux auteurs ont proposé une

organisation de la mémoire sémantique en terme de réseau

hiérarchisé.

Le plus célèbre : modèle de COLLINS & QUILLIAN (1969)

Page 19: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

Ces auteurs voulaient répondre à la question suivante :

« Quel type d’organisation des mots en mémoire sémantique permet

à l’être humain de connaître et d’utiliser les mots comme il le fait ? »

QUILLIAN a mis en place un programme informatique de

compréhension du langage « Teachable Language Comprehender »

(ou TLC)

Ce programme pouvait comparer 2 mots entre eux au niveau de leur

signification en terme de similitudes et de dissemblancesEx : comparaison de « Plante » et « humain »

Réponse : 1 plante n’est pas un animal / l’humain est un animal

Page 20: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

Ces auteurs ont proposé une architecture en réseau hiérarchique avec les propriétés suivantes :

1.-Concepts sont des noeuds

2. Hiérarchie des concepts : supra-catégorie / catégorie / exemplaire

3. Principe d’économie cognitive : seules les propriétés les plus spécifiques sont classées avec les concepts. Il n’y a pas de répétition des attributs à chaque niveau

4. 2 propriétés : inclusion (« est un ») et propriétés (« possède »)

5. le temps de traitement correspond à la distance dans le réseau

Page 21: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

3210800

1000

1200

1400

1600 vérification de propriétésvérification d'inclusion

Niveaux de propositions vraies

Temps de Réaction moyen (ms)

Un serin peut chanter

Un serin peut voler

Un serin a une peau

Un serein est un serein

Un serein est un oiseau

Un serein est un animal

Temps de Réaction moyen pour vérifier différents énoncés

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- a une peau - peut se mouvoir - mange - respire

- a des ailes - peut voler - a des plumes

- peut chanter - est jaune

- a de longues pattes - est grand - ne peut pas voler

- peut mordre - est dangeureux

- est comestible - est rose - remonte les rivières

ANIMAL

REQUINAUTRUCHECANARI

OISEAU POISSON

SAUMON

Illustration d’une structure hypothétique de la mémoire sémantiqueReprésentant une hiérarchie à 3 niveaux

EXEMPLAIRE

SUPRA-CATEGORIE

CATEGORIE

I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

Page 23: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

Rouge-gorge

Oiseau

Gorge rouge

Plumes

Animal

« est un »

« est un »

« a »

« a »

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I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

Cette conception théorique considère la catégorie sémantique

comme un ensemble de traits distinctifs (ou propriétés).

L’appartenance à une catégorie est définie sur le partage de ces

traits

Exemple

canari et autruche appartiennent à la même catégorie car ils

partagent les traits du concept oiseau (a des plumes, a des ailes,

…)

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I – Organisation des connaissances

Réseau hiérarchisé de la mémoire sémantique

Limites du modèle

Dans ce modèle, tous les exemplaires d’une catégorie sont traités de façon équivalente

Or il a été montré (travaux de RIPS et al., 1973) :

- Effet d’inversion des niveauxOn met plus de temps à vérifier l’énoncé « un cheval est un mammifère » que « un cheval est un animal »

- Effet de représentativité (ou typicalité)Certains exemplaires sont plus rapidement traités que d’autres :

« une baleine est un mammifère » temps = 1452 ms« un cheval est un mammifère » temps = 1246 ms

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I – Organisation des connaissances

Conception prototypique

Ainsi, la notion de prototype, typicalité et de niveau de base ont été introduits (ROSCH, 1973)

Prototype : item le plus typique d’une catégorie et utilisé pour la représenter

Indice de typicalitéExemplaires les plus représentatifs d’une catégorie sont ceux qui ont le degré de typicalité le plus élevé.Normes de typicalité (cet indice dépend du contexte culturel et du niveau d’expertise)Exemplaires les plus typiques sont plus facilement traités et récupérés

Niveau de base : tous les niveaux hiérarchiques n’ont pas la même fréquence

d’utilisation

Page 27: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Propriétés

Degré de typicité

+

-

« Canari »

« Pigeon »

« Poule »

« Autruche »

Ex. Catégorie « oiseau »

I – Organisation des connaissances

Conception prototypique

Page 28: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Conception prototypique

La conception prototypique s’articule de la façon suivante :

1. organisation d’une catégorie (ex: oiseau) s’effectue autour d’un ensemble de propriétés communes à tous les membres de la catégorie

2. le prototype (canari) correspond à l’organisateur de toute la catégorie et se trouve à l’intersection

3. en périphérie, se trouvent les exemplaires les moins typiques

4. le degré de typicalité d’un exemplaire est déterminé par sa ressemblance avec l’élément prototypique

Page 29: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Conception prototypique

Notion de niveau de base

Les différents niveaux de catégorisation d’un item ne sont pas équivalents en terme de fréquence d’utilisation

Exemple

golden est plus facilement associé à pomme qu’à fruitLe niveau de base de golden est pomme

(tâche de catégorisation)

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I – Organisation des connaissances

Modèle de comparaison des caractéristiques

SMITH et al. (1974) en réponse aux critiques proposent un modèle de comparaison des caractéristiques.

Pour ces auteurs, un sujet quand il effectue une vérification d'énoncés sémantiques, il compare chaque concept entre eux.

Le concept est défini comme un ensemble de caractéristiques (propriétés), et le sujet effectue une comparaison entre ces ensembles de propriétés.

Il y a deux types de caractéristiques :- caractéristiques de définition- caractéristiques secondaires

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I – Organisation des connaissances

Modèle de comparaison des caractéristiques

- caractéristiques de définition

Caractéristiques nécessaires pour être un exemplaire d’une catégorie

Exemple : Oiseau = être vivant, avoir des plumes, avoir des ailes

- caractéristiques secondaires

Caractéristiques habituellement présentes parmi les exemplaires mais qui ne sont pas obligatoires

Exemple : Oiseau = capacité de voler, être d’une certaine taille

Page 32: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Modèle de comparaison des caractéristiques

Il s’agit d’un modèle en 2 stades :

Stade 1 en 3 phases :

1- récupération des listes de caractéristiques (définition et secondaire) pour les 2 concepts (ex : oiseau et moineau)

2- comparaison des 2 listes

3- on obtient un indice X de similarité globale entre ces 2 concepts, on compare cet indice X par rapport à un critère "c" (seuil) déterminé par le sujet lui-même. Il y aura 2 seuils pour ce critère :

c0 = seuil en deçà duquel la réponse est négativec1 = seuil au delà duquel la réponse est positive

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I – Organisation des connaissances

Modèle de comparaison des caractéristiques

Objet physiqueVivantPlumesMobilesAvec plumesGorge rouge………

Objet physiqueVivantPlumesMobilesAvec plumes………

« Rouge-gorge » « Oiseau »

Page 34: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Ce critère (seuil) est très personnel, donc il y a une très grande variabilité individuelle.

Le temps de réaction sera très rapide pour 2 concepts où : X > c1 ou X < c0. (on ne passe pas par la phase 2)

Par contre si X est intermédiaire, le sujet doit effectuer une analyse beaucoup plus approfondie, c'est le stade 2.

Phase 2

La comparaison s'effectuera par rapport aux propriétés les plus essentielles (caractéristiques de définition)

I – Organisation des connaissances

Modèle de comparaison des caractéristiques

Page 35: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

35Réponse négative Réponse positive

Non appariement Appariement

STADE 2

Comparaison des caractéristiques de définition

c0 < X < c1 X > c1X < c0

STADE 1

« un canari est un oiseau »« un crayon

est un oiseau »

« une chauve-souris est un oiseau »

« une autrucheest un oiseau »

Comparaison des caractéristiques des deux termes

Présentation d’un énoncé

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Intérêts

- effet de typicalité- effet taille de la catégorie (petite catégorie plus vite traitée, moins de caractéristiques) (Chien vs. Animal)

Limites

- Distinction entre caractéristiques de définition et secondaires difficiles pour certaines catégories (ex : fruits)- Les classifications de nécessitent pas toujours un calcul de similarité, on peut avoir stocké le lien direct entre les 2 concepts sans forcément les comparer

I – Organisation des connaissances

Modèle de comparaison des caractéristiques

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I – Organisation des connaissances

Modèle non hiérarchique : diffusion de l’activation

En 1975, COLLINS et LOFTUS modifient leur modèle en 1 modèle non hiérarchisé.

Ce modèle met l'accent sur le processus par lequel 2 concepts sont mis en relation.

Les concepts sont toujours représentés par des noeuds. Ces noeuds sont reliés les aux autres par des links (liens).

Lorsque qu'en entrée on donne un concept à un sujet, celui-ci est activé et cette activation se distribue à travers le réseau.

Page 38: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Modèle non hiérarchique : diffusion de l’activation

Au sein de ce réseau, on retrouve 2 types de liens :

- de propriétés : cerise - rouge

- d’inclusion : roses - fleurs

Les relations de type associatif ont été rajoutées : pompier - feu

La diffusion d’activation s’effectue de façon automatique et en qql ms

L’expérience permet de faire modifier ces relations voire de rajouter de nouvelles associations.

Page 39: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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véhicule

rue

automobileautobus

camionambulance

camion de pompier maison

feu

orange

rougejaune

vert

rosesviolettes

fleurs

cerise

poire

pomme

Illustration du modèle de distribution d'activation (Collins et Loftus, 1975)

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I – Organisation des connaissances

Modèle non hiérarchique : diffusion de l’activation

La longueur des arcs (ou links) rend compte de la force d’association entre deux concepts

Exemple :

Rouge – feu : association forte

Rouge – cerise : association moins forte

Cette distance est pondérée par : typicité des items, fréquence d’utilisation, …

La propagation de l’activation diminue en fonction de la distance

Page 41: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Modèle non hiérarchique : diffusion de l’activation

Propriété de ce modèle : priming sémantique

1 expérience de KATO (1985)

on présente au sujet une liste de 48 paires de mots (sans sémantique), le sujet a pour consigne de mémoriser les mots de chaque paire.

ex de paires : - infirmière / dollar- rivière / pomme

Puis, les sujets sont divisés en 2 groupes au moment du rappel (phase de récupération).

Page 42: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Pour chaque groupe (1 et 2) on présente la moitié des paires avec un indice seul (ex : infirmière) et l'autre moitié des mots avec l'indice plus 3 lettres (infirmière / do.....r)

La différence entre les groupes :

- groupe 1 : les 3 lettres associés peuvent faire penser à un mot sémantiquement très proche du mot cible (do....r = docteur)

- groupe 2 : les 3 lettres ne peuvent pas faire penser à un mot sémantiquement très proche du mot cible (po....e pour pomme)

I – Organisation des connaissances

Modèle non hiérarchique : diffusion de l’activation

Page 43: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

43

aucune trois0

20

40

60

80

100 Associé sémantiquementNon associé sémantiquement

nombre de lettre fournies

% de réponsescorrectes

Les 3 lettres ne les aident pas, beaucoup d’erreurs

Ils disent par exempledocteur et pas dollar

I – Organisation des connaissances

Modèle non hiérarchique : diffusion de l’activation

Page 44: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Modèle non hiérarchique : diffusion de l’activation

Ce phénomène permet d’expliquer le phénomène d’illusion de mémoire ou fausse reconnaissance

Paradigme de DEESE, ROEDIGER et McDERMOTT (1995)

ruchebourdonsoleilessaimguêpeours

Abeille

Diffusion de l’activation

Page 45: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Modèle ACT

Les différents modèles portent sur l’organisation de la mémoire sémantique en terme de classification de concepts.

ANDERSON (1976) propose un modèle ACT s’adaptant à une grande variabilité de tâches cognitives.

Ce modèle repose sur les bases du modèle de la diffusion de l’activation :

« connaissances sont stockées dans un réseau sémantique en différents nœuds interconnectés et l’activation peut se diffuser

à travers le réseau à partir des nœuds activés vers de nouveaux nœuds et d’autres chemins »

Page 46: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Modèle ACT

Protocole

26 phrases sont proposées aux sujets, ils doivent les étudier. Certains concepts sont présentés plusieurs fois (ex : hippie 3 fois) d’autres une seule fois (ex : cave 1 fois).

Puis dans la phase test : on présente des phrases vraies et fausses

Les sujets doivent répondrent VRAI ou FAUX

On mesure la vitesse de réponse

Page 47: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Modèle ACT

Phase Etude Phase Test

Un hippie est dans le parcUn hippie est à l’égliseUn hippie est dans la banqueUn capitaine est dans le parcUn capitaine est à l’égliseUne jeune fille est dans la banqueUn pompier est dans le parc……Un avocat est dans la cave

Phrases vraiesUn hippie est dans le parc (3-3)Un avocat est dans la cave (1-1)Une jeune fille est dans la banque (1-2)…

Phrases faussesUn hippie est dans la cave (3-1)Un avocat est dans le parc (1-2)Une jeune fille est dans la cave (1-1)Un capitaine est dans la banque (2-2)…

Page 48: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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I – Organisation des connaissances

Modèle ACT

hippie

parc

banque

église

capitainepompier

Jeune fille

Effet fanL’augmentation du nombre de liens (ou arcs) accroît le temps de recherched’un chemin unissant deux concept parce que l’activation est divisée

« Un hippie est dans le parc » plus longen temps que « une jeune fille dans la banque »

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UE - Gestion des Connaissances

II - Représentations

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II – Représentations

Introduction

Page 51: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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II – Représentations

Introduction

Page 52: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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II – Représentations

Introduction

Page 53: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

53

II – Représentations

Introduction

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54

II – Représentations

Introduction

Page 55: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

55

"carrefour"

II – Représentations

Introduction

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56

II – Représentations

Introduction

Page 57: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

57

II – Représentations

Introduction

Plusieurs catégories de représentation ont été proposées :

Image mentale

Modèle mental

Représentation conceptuelle : schéma et script

Représentation taxonomique (connaissances)

Représentation propositionnelle

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II – Représentations

Introduction

Exemple : WESTEN (2000)

Quand on doit se rappeler un numéro de téléphone, trois modes de récupération au moins sont possibles :

1- consiste à avoir une image mentale du numéro en questionreprésentation imagée

2- consiste à prononcer mentalement, avec répétition, la série de chiffres

représentation verbale

3- consiste à reproduire un pattern de mouvements moteurs (représente une succession de frappes sur les touches du téléphone)

représentation d’actions

Page 59: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

59

II – Représentations

IMAGE MENTALE

Définition

« correspond à la représentation visuelle et/ou spatiale d’un objet

réel ou non »

L’image mentale possède de nombreuses propriétés de la

perception :

- traitement global : l’image faite d’un concept est perçue

comme un tout

- immédiateté : traitement à un moment donné

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II – Représentations

IMAGE MENTALE

Théorie du double codage (PAIVIO, 1969, 1991)

Face à un matériel verbal, un sujet peut le traiter de deux façons :

-Traitement imagé (HD) : créer une image mentale pour représenter

un mot

-Traitement verbal (HG) : effectuer des associations verbales avec le

mot cible

Le double codage d’un mot augmente l’efficacité du traitement.

Ainsi, la mémoire est améliorée lorsque les items peuvent être à la

fois représentés par des codes imagés et verbaux (représentation

bilatérale).

Page 61: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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II – Représentations

IMAGE MENTALE

Une expérience : PAIVIO et al. (1968)

2 catégories de mots étaient utilisées :

- Liste C : mots très imagés (concret) : jongleur, robe, lettre, …

- Liste A : mots peu imagés (abstrait) : effort, devoir, qualité, …

On présentait des 16 paires de mots, puis après un délai, les sujets

devaient rappeler le premier mot de la paire.

4 paires de mots étaient proposées : CC, CA, AC, AA

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0

2

4

6

8

10

12

14

CC CA AC CC

II – Représentations

IMAGE MENTALE

Moyenne totaleDes rappels

L’image mentale influence de façon très nette les performances

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63

II – Représentations

IMAGE MENTALESi on demande par questionnaire quelle stratégie ils avaient utilisé

pour chacune des 16 paires de la liste.

Ils avaient le choix entre :

- aucune stratégie

- stratégie de répétition

- stratégie verbale (phrase, rime associant les deux mots …)

- stratégie d’élaboration d’images mentales

- autre stratégie

Les résultats montrent que Aucune et Autre sont rarement utilisés

Page 64: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

64

0

0,5

1

1,5

2

2,5

CC CA AC CC

Image

Verbal

Répétition

II – Représentations

IMAGE MENTALE

Nb moyende paires

Page 65: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

65

II – Représentations

IMAGE MENTALE

Les principales opérations sur les images mentales :

- balayage visuelle ou exploration d’images mentales

- rotation mentale d’objets

Page 66: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

66

II – Représentations

IMAGE MENTALE & balayage visuel

Travaux de KOSSLYN & POMERANTZ (1978)

Le temps nécessaire à l’examen d’une image (mentale ou

réelle) est proportionnel à l’éloignement des éléments qui

la composent.

Une carte représentant une île fictive est présentée au

sujet.

Une fois l’emplacement des éléments de l'île mémorisés par

le sujet (hutte, arbre, lac…), la carte est retirée de la vue du

sujet.

Page 67: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

67

II – Représentations

IMAGE MENTALE & balayage visuel

Page 68: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

68

Toutes les 5 secondes, le sujet doit se focaliser sur la représentation visuelle d’un objet de la

carte et appuyer sur un bouton une fois la représentation atteinte.

On détermine un point de départ la « plage » puis le sujet doit imaginer le parcours à faire

pour aller au « rocher » par exemple, puis du « rocher » au « marais », etc ...

II – Représentations

IMAGE MENTALE & balayage visuel

Page 69: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

69

II – Représentations

IMAGE MENTALE & balayage visuel

Point de départ

Cible 1

Cible 2

Page 70: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

70

Le temps requis pour se

déplacer d’une

représentation à l’autre est

proportionnel à la distance

séparant les objets réels (r

= .97).

II – Représentations

IMAGE MENTALE & balayage visuel

Page 71: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

71

La rotation mentale s’apparente à la rotation qu’un objet réel

effectue.

Travaux de SHEPARD & METZLER (1971)

Les stimuli (des structures tridimensionnelles composées de cubes

joints) peuvent tourner sur un axe de rotation fixe dans un espace

en 3-D.

II – Représentations

IMAGE MENTALE & rotation mentale

Page 72: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

72

II – Représentations

IMAGE MENTALE & rotation mentale

Les stimuli

Page 73: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

73

Les stimuli sont présentés par paire.

Le sujet doit déterminer si la paire est identique ou différente.

Le sujet est averti du début de l’essai par un stimulus sonore.

500 ms plus tard, une paire de stimuli lui est présentée.

Le sujet doit appuyer sur le bouton identique ou différent le plus

rapidement possible.

II – Représentations

IMAGE MENTALE & rotation mentale

Page 74: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

75

Les éléments de la paire A

diffèrent de 80° dans leur

orientation sur un plan.

II – Représentations

IMAGE MENTALE & rotation mentale

Page 75: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

76

Les éléments de la paire B

diffèrent de 80° dans leur

orientation en profondeur.

II – Représentations

IMAGE MENTALE & rotation mentale

Page 76: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

77

Les éléments de la paire C

sont différents : aucune

rotation ne permet de les

faire correspondre.

II – Représentations

IMAGE MENTALE & rotation mentale

Page 77: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

78

Les paires ont été présentées 1 600 fois à 8 sujets qui ont

répondu avec un pourcentage d’erreur de seulement 3 %.

Les temps de réaction ont été calculés pour les rotations

sur un plan et en profondeur.

II – Représentations

IMAGE MENTALE & rotation mentale

Page 78: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

79

II – Représentations

IMAGE MENTALE & rotation mentale

Page 79: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

80

Les temps de réponse évoluent de façon linéaire en fonction de la

disparité angulaire (différence d’angle entre les deux stimuli).

Cette linéarité est obtenue chez tous les sujets avec différents types

de figures et pour les deux types de rotation.

Ces résultats suggèrent que le processus qui permet de comparer les

objets est de nature analogue à une rotation d’objet dans la réalité.

II – Représentations

IMAGE MENTALE & rotation mentale

Page 80: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

81

II – Représentations

IMAGE MENTALE & rotation mentale

La spécificité des représentations imagées est que les

opérations et transformations qui s’appliquent aux objets

physiques ont des conséquences identiques lorsqu’elles sont

appliquées en pensée aux objets mentaux.

Ainsi, la formation de représentations mentales qui héritent

des propriétés structurales des objets perçus.

Page 81: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

82

II – Représentations

IMAGE MENTALE - conclusions

De nombreux auteurs ont essayé de montrer la similitude entre

image mentale et perception visuelle.

Est-ce les mêmes zones cérébrales qui sont activées ?

Travaux de GANIS et al. (2004) – équipe de KOSSLYN

Utilisation de la technique IRMf

20 sujets sains

Page 82: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

83

II – Représentations

IMAGE MENTALE & conclusions

2 conditions

- 1 condition Imagerie mentale (doit imager l’item)- 1 condition Perception visuelle (voit un dessin de l’item)

Dans tous les cas, les sujets devaient effectuer un jugement sur l’objet :

« taller than wide » (+ haut que large)« wider than tall » (+ large que haut)« contains circulars parts »« contains rectangulars parts »« more on top » (plus vers le haut)« more on bottom » (plus vers le bas)

Page 83: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

84

II – Représentations

IMAGE MENTALE & conclusions

Condition Imagerie mentale

« arbre » jugement

Condition Perception

« arbre » jugement

Temps de réaction

Temps de réaction

Page 84: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Régions frontales

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86

Régions pariétales ettemporales

Page 86: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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Régions pariétales etoccipitales

Page 87: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

88

II – Représentations

MODELE MENTAL

Théorie des modèles mentaux proposée par JOHNSON-LAIRD

(1993)

Utilisée initialement pour la compréhension de texte,

raisonnement syllogistique. Pour cet auteur, une théorie

sémantique qui n’intègre pas la référence au monde est

insuffisante.

A pour objectif de décrire la manière dont le monde extérieur est

représenté dans le système de traitement.

« un modèle mental est une représentation interne d’un état de

choses du monde extérieur »

Page 88: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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II – Représentations

MODELE MENTAL

De nombreux chercheurs en sciences cognitives considèrent que

le modèle mental est la façon naturelle par laquelle l’esprit

humain construit la réalité, en conçoit des alternatives, et vérifie

des hypothèses lorsqu’il est engagé dans un processus de

simulation mentale.

Les modèles mentaux renvoient à la représentation que le sujet

construit à partir de son expérience des objets et des situations.

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90

II – Représentations

MODELE MENTAL - propriétés

Homomorphes du monde Structure similaire à celle de la situation décrite par l'énoncé, donc correspond à des objets du monde. correspondance entre le monde réel et la représentation mentale.Réduction des données

Dynamiques ne reste pas tel quel, évolue pendant le traitement, d'où possibilité de modifier ou même de corriger un modèle mental, ce qui permet de simuler l'action. De plus reflète l'évolution du monde.

Par ex : au fur et à mesure de la lecture d’un texte

Page 90: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

91

Constructives il n'est pas donné en soi, il est construit pour le besoin à un moment donné pour une interprétation ou compréhension d'un énoncé.Il n’existe pas a priori – pas en MLT

Provisoires en MCT (de travail), uniquement pendant l'interaction entre l'individu et le monde, c'est à dire pendant le traitement, a une vie limitéeEx : une fois le texte lu et compris le modèle mental disparaît

II – Représentations

MODELE MENTAL - propriétés

Page 91: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

92

II – Représentations

MODELE MENTAL - propriétés

Le modèle mental se caractérise aussi par une réduction des données par rapport à la réalité.

Pour comprendre un texte, résoudre un problème, il n’est pas nécessaire de se représenter tous les détails possibles(économie cognitive)

2 principes :

- Activation sélective- Mise au premier plan

Page 92: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

93

II – Représentations

MODELE MENTAL - propriétés

             

Activation sélective – expérience de DENIS et Le NY (1986)

On présente au sujet une phrase puis un dessin qui illustre un détail de la scène, le sujet doit dire si ce détail appartient à la scène décrite par la phrase

« Fonçant vers le sol, les pattes en avant, l’aigle se saisit brusquement de la belette »

Le sujet répond plus vite pour dessin A (serres) que B (ailes)

Dessin A Dessin B

Page 93: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

94

II – Représentations

MODELE MENTAL - propriétés

« Face à un large ciel, l’aigle prit son envol majestueux et lent »

Le sujet répond moins vite pour dessin A (serres) que B (ailes)

Dessin A Dessin B

Le lecteur est capable d’activer de manière sélective les traits figuratifs d’un concept en fonction du contexte linguistique qu’il a traité

Page 94: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

95

II – Représentations

MODELE MENTAL - propriétés

Mise au premier plan

Il s’agit d’un processus dynamique qui suit la focalisation de l’attention sur les différentes entités traitées au cours de la compréhension.

La répétition de mots, l’ordre des mots, le décours temporel peuvent modifier le maintien ou le changement de focalisation.

Ainsi, certains éléments sont mis au second plan avec un degré d’activation faible.

Page 95: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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II – Représentations

MODELE MENTAL – exemples d’application

Représentation mentale des relations spatiales

Le couteau est devant le potLe pot est à gauche du verreLe verre est derrière le plat

Un texte à référence continue est facile à comprendre car le sujet ne construit qu’une seule représentation (modèle mental) de la situation décrite par la phrase et chaque nouvelle phrase ne fait qu’ajouter des informations

Le couteau est devant le potLe verre est derrière le platLe pot est à gauche du verre

Référence discontinue

Page 96: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

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II – Représentations

MODELE MENTAL – exemples d’application

Dans le cas d’un texte à référence discontinue, les sujets se font un modèle mental pour la 1ère phrase puis un second modèle mental pour la 2ème phrase

Et enfin pour la 3ème phrase,

- Certains sujets reconstruisent un seul modèle mental (à l’aide des deux premiers, relient les concepts entre eux)

- d’autres construisent un 3ème modèle mental

Page 97: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

98

II – Représentations

MODELE MENTAL

DENIS et de VEGA (1993) proposent deux différences majeurs entre l’image mentale et le modèle mental

Image mentale Modèle mentale

Haut degré de précision(nombreux détails)

Relations visuo-spatiales uniquement

Peu de détails(réduction de données)

D’autres relations possibles (état émotionnel, paramètres

psycho-sociaux, …)

Page 98: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

99

Autre approche a été proposée en terme de relations

associatives et repose sur une conception ancienne celle de

Bartlett (1932)

Schéma

- structure générale de connaissance qui fournit un cadre pour

organiser des regroupements de connaissances

- représentation cognitive qui spécifie les propriétés générales

d’un type d’objet, d’événement ou de structure

II – Représentations

Représentation schématique

Page 99: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

100

II – Représentations

Représentation schématique

Rumelhart & Norman (1983) définissent 5 caractéristiques :

- comportent des variables ayant une valeur par défaut (ex :

acteurs, accessoires, …)

- ils peuvent s’emboîter les uns dans les autres

- ils représentent des connaissances à différents niveaux

d’abstractions

- représentent des connaissances plutôt que des définitions

- les différents éléments d’un schéma possèdent peu de

relations conceptuelles (ex : bol et céréales)

Page 100: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

101

II – Représentations

Représentation schématique

Plusieurs formes de schémas :

- Schémas dits de situations (regroupant l’ensemble des

connaissances qui apparaissent dans cette situation)

ex : supermarché, cuisine

- Schémas d’évènements ou scripts (organisés sous forme

d’actions temporelles et séquentielles appelées épisodes)

ex : aller au restaurant

Page 101: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

102

II – Représentations

Représentation schématique

Notion de typicalité

Il a été montré que certains éléments d’un schéma sont plus

typiques

(Vysokov, 1993)

Ex : café plus typique du schéma petit déjeuner que yaourt

Notion de hiérarchie

Consultation médicale

Visite chez le dentiste

Prise de rendez-vous Salle d’attente

Page 102: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

103

II – Représentations

Représentation schématique

Un script

Spécifie les actions, les acteurs mais aussi les objets en jeu

But à atteindre

Page 103: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

104

Ex. de catégorie schématique : bol, café au lait, croissants

Ex. de catégorie taxonomique : tartine, bifteck, sandwich

II – Représentations

Représentation schématique

Page 104: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

105

Activités impliquées dans le script du restaurant (version simplifiée) Schank & Abelson, 1977

II – Représentations

Représentation schématique

Page 105: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

106

Plusieurs épisodes composent le script du restaurant - Schank & Abelson, 1977

II – Représentations

Représentation schématique

Page 106: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

107

Exemple du schéma « Maison »

II – Représentations

Représentation schématique

Page 107: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

108

Scripts

Après la lecture du paragraphe suivant extrait d'Abelson (1981):

"John avait très faim lorsqu'il entra au restaurant. Il prit place à une table et remarqua que le

serveur était à proximité. Mais il s'aperçut tout d'un coup qu'il avait oublié ses lunettes pour lire."

Pourquoi John a-t-il besoin de ses lunettes?

II – Représentations

Représentation schématique

Page 108: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

109

Le mot « restaurant » active une attente à propos d'un certain nombre d'événements prévisibles

(représentation de ces attentes stockées au niveau du schéma « restaurant »)

« restaurant » « script de restaurant »

II – Représentations

Représentation schématique

Page 109: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

110

II – Représentations

Comparaison schémas et catégories

Page 110: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

111

Réseaux sémantiques représentation taxonomique

Schéma, script, scène représentation schématique

Deux modes = possibilité de vicariance

II – Représentations

Comparaison schémas et catégories

Page 111: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

112

II – Représentations

Représentation propositionnelle

Notion de proposition= expression construite sur la base de règles de syntaxes définies

« plus petite unité par laquelle une signification peut être traduite »« plus petite unité sur laquelle il est possible de dire "vrai" ou "faux » »

"Marie dit à Hélène qu'elle donne un dollar à Jean". Cette proposition peut être représentée ainsi:

Dire ((Marie), (Hélène), temps, Donner ((Marie), (dollar), (Jean), temps)

Page 112: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

113

II – Représentations

Représentation propositionnelle

« John acheta quelques friandises parce qu’il avait faim »

JohnA faim

acheter

friandise

parce que

Objet

Relation

Sujet

ObjetAgent

Relation

SujetRelation

Proposition B

Proposition C

Proposition A

ANDERSON (1995)

Page 113: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

114

II – Représentations

Représentation propositionnelle

Renvoie aux modèles de :

- Kintsch

- Anderson

Page 114: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

115

Travaux dirigés

TD 1 – 3hArticle sur les modèles mentaux – JF. RichardComparaison de différentes formes de représentation

TD 2 – 1 hAssociation libre à partir de mots – mis en place d’un corpusForce d’association

TD 3 – 2hReprésentation graphique du réseau sémantique issu du TD 2

Page 115: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

116

Divers : Concept d’Information

Emetteur Récepteur

Métaphore de la boite noire

Le traitement de l’information nécessite :

- organes de saisie de l’informations (capteurs, organes sensoriels)

- une ou plusieurs mémoires (stocker l’information de façon transitoire ou permanente)

- unité logique (assure le traitement)

- organes d’exécution (transforment le résultat de ce traitement en actions)

Page 116: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

117

Divers : Concept d’Information

Analogie homme – machine

Quelle que soit la manière dont ces composantes sont

physiquement réalisées, c’est leur organisation fonctionnelle et

leur coordination temporelle qui déterminent l’ordre des

étapes du traitement et qui définissent les contraintes

logiques de fonctionnement du système.

Ce principe général du traitement de l’information est commun aux

êtres vivants et aux machines (même si matériellement très

différent).

Permet de faire un rapport entre Intelligence Naturelle et

Intelligence Artificielle

Page 117: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

118

Le contenu des messages (ou informations) est transmis par

des signaux

modifications physiques propagées sur un canal de

communication

Divers : Concept d’Information

Exemple : - Neurotransmission chimiques au niveau du SNC

- Transmission électrique dans un système de télécommunication

Page 118: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

119

La nature des signaux n’a souvent rien avoir avec celle du

message d’origine.

Divers : Concept d’Information

Exemple : - Neurotransmission chimiques au niveau du SNC

les influx nerveux qui circulent dans le système visuel sont de nature différente de

l’énergie lumineuse qui excite les cellules de la rétine

- Transmission électrique dans un système de télécommunication

les impulsions électriques qui transitent sur une ligne téléphonique sont différentes de l’énergie acoustique produite par la voix du locuteur (émetteur)

Page 119: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

120

Le codage = traduire le message original en signaux ayant un

contenu informationnel

On distingue 2 types de codage

- codage analogique

- codage digitale

Divers : Concept d’Information

Le signal reproduit certaines caractéristiques de l’info initiale(fluctuations dans le temps, distribution spatiale, …)

Ex : un signal gravé sur un disque phonographique reproduit les variations de fréquence et d’intensité de la source sonore

L’info est traduite sous forme d’une série de signaux discrets, généralement de type binaire, qui la représentent comme une suite de nombre (0 0 1 0 1 1 …).

Ex : cellules « on » ou « off » dans le système visuel

Page 120: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

121

Autre aspect du codage : manière dont l’info est représentée

Divers : Concept d’Information

- Représentation interne de type analogique(conserve les propriétés du stimulus qui constitue l’info d’origine)

- Représentation interne de nature symbolique(codée à partir d’un ensemble de symboles, comme les lettres, les mots, qui n’ont pas de rapport de similitude direct avec l’info d’origine)

Page 121: Module  Cognition Naturelle « Interfaces, Cognition située et Gestions des connaissances »

122

Divers : Concept d’Information

Exemple : - Système visuel

L’image d’un item est formée sur la rétine semblable à l’item et est transmise point par point jusqu’aux aires cérébrales centrales qui traitent les infos visuelles

représentation de type analogique

Puis, au niveau des aires cérébrales les différentes caractéristiques sont analysées (couleur, forme, relief, identification des objets, …)

représentation de type symbolique