Intensivkurs: Kognitive Modellierung

Dozent:

PD Dr. Lars Konieczny,

Vorlesung (2 SWS)

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Übung (4 SWS)

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Abstract

Kognitive Modellierung ist die zentrale Methodologie der Kognitionswissenschaft, die neben formalen und empirischen Analysen auch die Formulierung einer Theorie als Computerprogramm umfasst. Das Programm soll sich dabei in wesentlichen Aspekten so verhalten wie das menschliche "Original" und mit entsprechenden Resultaten aus empirischen Untersuchungen übereinstimmen.

Wir beginnen mit einfachen Modellen des menschlichen Gedächtnisses, die zunächst direkt in CommonLISP implementiert werden. Anschließend werden Produktionsregelsysteme als Modellierungsplattform vorgestellt. Der größte Teil der Veranstaltung widmet sich dann der ACT-R Theorie (Anderson, Bothell, Byrne, und Lebiere, 2002) und deren Anwendungen.

ACT-R ist eine hybride Theorie der Architektur menschlicher Kognition (mit symbolischen und subsymbolischen Repräsentationsformen), auf deren Basis sich Modelle kognitiver Phänomene verschiedenster Art formulieren lassen. Ihre Bausteine ("Atomic Components of Thought") sind allesamt psychologisch fundiert und schränken die Möglichkeiten der Modellbildung sinnvoll ein. ACT-R Modelle adaptieren an die Anforderungen ihrer Umwelt, indem sie Erfahrungen über Lösungswahrscheinlichkeiten und Kosten von Lösungsalternativen bei der Entscheidungsfindung einbeziehen ("Adaptive Character of Thought-Rational"). Aus ACT-R Modellen lassen sich zudem Echtzeitverläufe kognitiven Verhaltens vorhersagen und mit empirisch gewonnenen Daten von Menschen abgleichen. Die Anwendungen von ACT-R sind vielfältig: sie reichen von kognitionspsychologischen Modellen des Lernens, Gedächtnisses, Problemlösens, der Sprachverarbeitung, Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, über Modelle der Mensch-Computer-Interaktion (HCI) hin zu neuropsychologischen Modellen zur Interpretation von fMRI-Daten.

Aktuelle Implementierungen von ACT-R stellen eine komfortable Entwicklungsumgebung für kognitive Modelle zur Verfügung. Diese soll in den begleitenden Übungen verwendet werden

Die Veranstaltung richtet sich hauptsächlich an Studierende, die Kognitionswissenschaft als Nebenfach im Magister- oder BA-Studiengang studieren und den Pflichtschein "Kognitive Modellierung" erwerben wollen. Studierende der Kognitionswissenschaft aus anderen Studiengängen (Diplomstudiengänge Psychologie, Informatik usw.) können nach Absprache ebenfalls daran teilnehmen. Vorkenntnisse, wie sie in den beiden Vorlesungen zur Einführung in die Kognitionswissenschaft und den begleitenden Intensivkursen vermittelt werden, insbesondere Kenntnisse empirischer Methoden und der Programmiersprache LISP, sind erforderlich.

Scheinkriterium ist die erfolgreiche Teilnahme an der Klausur, die in der letzten Semesterwoche stattfindet.

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Literatur

• Anderson, J. R., Bothell, D., Byrne, M. D., Douglass, S., Lebiere, C., Qin, Y . (2002). An integrated theory of the mind. Psychological Review 11, (4). 1036-1060.
• Anderson, J. R. & Lebiere, C. (1998). The Atomic components of thought. Lawrence Erlbaum Associates, ISBN 0-8058-2817-6. (Kapitel 1-4 stehen im Seminarordner in der IIG-Bibliothek, Friedrichstr. 50, 2. OG.)
• Strube, G. (2001). Cognitive modeling: research logic in cognitive science. In N. J. Smelser & P. B. Baltes (Eds.), International encyclopedia of the social and behavioral sciences (pp. 2124-2128). Oxford: Elsevier Science. Der "penultimate draft" kann von http://cognition.iig.uni-freiburg.de/team/members/strube/iesbsmod.pdf heruntergeladen werden.

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Materialien

(*) zu erledigen bis

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Informationen

Abgaben (Texte und Illustrationen bitte als pdf, Modelle mit erläuternden Kommentaren im Quelltext) und Fragen an Benus Becker

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Links

• ACT-R: offizielle Website
• ACT-R für diverse Plattformen (Windows, Linux, MacOS) im Software Ordner
• Die Tutorials (sind auch in der Installation enhalten).

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