Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Psychologisches Institut

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Wissensrepräsentation

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Es gibt 3 unterschiedliche Ansätze von Repräsentationssystemen:

Propositionale Repräsentationssysteme

Die Mehrzahl der bisher entwickelten formalen Modell sind propositionale Repräsentationssysteme, die gelegentlich auch als "bedeutungsbasierte" oder "quasi-linguistische" Formen der Wissensrepräsentation bezeichnet werden. Sie finden insbesondere zur Rekonstruktion des als sprachlich-begrifflichen, aber auch des als episodisch umschriebenen Wissens Verwendung. Ein gemeinsames Merkmal ist, dass sprachlich-begrifflich formulierbare Informationen mit speziellen, diskreten Symbolstrukturen, sog. Propositionen, dargestellt werden. Diese bezeichnen als elementare Einheit zur Wissensrepräsentation den deklarativen Gehalt einer sprachlichen Äußerung (Bedeutungsgehalt), welcher als eine eigenständige Behauptung fomulierbar ist und sinnvoll als wahr oder falsch beurteilt werden kann. Die Darstellung von Propositionen erfolgt häufig mit Hilfe von Prädikat-Argument-Strukturen. Allgemeine Zielsetzung ist die Beschreibung und Erklärung der komplexen Informationsverarbeitungsprozesse, die der Rezeption/Analyse, Nutzung/Auswertung und Generierung/Produktion natürlicher Sprache zugrunde liegen. Sprachverarbeitung wird dabei als ein wissensbasierter Prozess aufgefasst.

Semantische Netze

Unter dem Begriff des semantischen Netzwerkmodells (kurz: semantisches Netz) werden in der Literatur recht unterschiedliche Modellvorstellungen subsumiert. Charakteristisch für semantische Netze ist ihr theoretischer Anspruch, dass sie ein Modell der Organisation sprachlicher Gedächtnisinhalte im Sinne einer Repräsentation der Bedeutung sprachlich-begrifflicher Strukturen im menschlichen Gedächtnis darstellen. Oft wird ein gerichteter Graph (oder eine entsprechende graphische Notation) als zugrundeliegende formale Struktur verwendet. Die Knoten und Kanten eines Graphes stehen für sprachliche Einheiten und Relationen. Die Modellvorstellungen unterscheiden sich dadurch, von welchen elementaren sprachlichen Einheiten (Begriffe, Sätze bzw. Relationen) sie ausgehen, welche klassifikatorischen (Unter-/Oberbegriff), modifikatorischen (Attributzuschreibung), syntaktischen (Nominal-, Verbalphrase) oder semantischen (Handlung, Akteur, Objekt) Relationen zugrundegelegt werden und welche Prozesse (Vergleichs-, Inferenzprozesse, Aktivierungsvorgänge) im Mittelpunkt des Interesse stehen.

Frames

Die mangelnde Ausdrucksmächtigkeit semantischer Netze führte zur Entwicklung allgemeinerer Formalismen. Nach Minsky (1975) ist ein Frame (Rahmen) eine strukturierte Repräsentation eines Objektes oder einer Klasse von Objekten im Sinne einer Verallgemeinerung semantischer Netzwerkmodelle.

Regelbasierte Repräsentationssysteme

Regelbasierte Reprärentationssysteme unterscheiden zwischen Daten, Operationen und Kontrollwissen (wie in →"Methoden der Wissenspsychologie" beschrieben). Diese Unterscheidung spiegelt sich auch in der bekanntesten Form von regelbasierten Repräsentationssystemen wider: den Produktionensystemen.

Im Allgemeinen bestehen Modelle von Produktionensysteme aus drei unterschiedlichen Einheiten:

Die Frage der Adäquatheit von Produktionensystemen kann generell aus unterschiedlichen Betrachtungsweisen erörtert werden:

Produktionensysteme als kognitionspsychologische Modellvorstellung

Die Attraktivität der Produktionensysteme als kognitionspsychologische Modellvorstellung entspringt den folgenden Gründen:


Analoge Repräsentationssysteme

Eine Definition von analogen Repräsentationen verfasste Steiner (1988):" Analoge Repräsentationen sind Abbildungen, die die Eigenschaften (oder zumindest einige von ihnen) eines abzubildenden Objektes oder Umweltereignisses beibehalten..."
Gemeint sind damit in erster Linie bildliche Vorstellungen, die sich Personen in das Bewusstsein rufen können, ohne dabei auf das Vorhandensein einer realen Reizgrundlage angewiesen zu sein. Solche Vorstellungen können analog zu akustischen, visuellen, haptischen oder anderen Stimuluskonstellationen sein.
Die Frage, ob tatsächlich analoge Repräsentationsformen im menschlichen Gedächtnis existieren oder ob wir nur über Wissen von analogen Eigenschaften, das selbst nicht analog repräsentiert ist, verfügen wurde von der Forschung nicht beantwortet.
Da jegliche Repräsentationsform unbeobachtbar ist und lediglich Verhalten der Beobachtung zugänglich ist, kann man nur von Verhalten auf die zugrundeliegende Repräsentationsform schließen.
Nach Anderson (1978) ist jedoch selbst das nicht möglich, da zwischen dem gedächtnismäßig abgespeicherten Wissen und dem resultierenden Verhalten Prozesse zur Interpretation des Wissens vorhanden sein müssen. Somit kann lediglich von Verhalten auf Prozesse zur Interpretation von Wissen geschlossen werden und nicht direkt auf Repräsentationsformen.

Modellvorstellungen von der analogen Repräsentation im menschlichen Gedächtnis

Ein bekanntes Experiment von Shepard und Metzler (1971) hat als Gegenstand die vorstellungsmäßige Rotation von dreidimensional gezeichneten Körpern. Dabei wurden Probanden aufgefordert, jeweils zwei dreidimensionale Körper zu vergleichen und zu beurteilen, ob die beiden Figuren identisch sind. Gemessen wurde die Reaktionszeiten bis zur Abgabe einer Antwort. Es wurde festgestellt, dass der Zeitaufwand direkt proportional zu der Größe des Drehwinkels ist. Die Resultate legen die Interpretation nahe, dass die Personen die gezeichneten Figuren in ihrer Vorstellung wirklich rotiert haben.

Folgende Fragen beschäftigen die Forschung:

Zu diesen Fragen gibt es unterschiedliche Standpunkte und Ansichten. Einige davon sind:

Eigenschaften analogen Wissens: Vergleich von visuellen Wahrnehmungsprozessen mit bildlichen Vorstellungen

Annahme eines sekundären Isomorphismus (Shepard)

Es besteht eine funktionale Äquivalenz zwischen vorgestellten Objekten und Ereignissen einerseits und aktuell wahrgenommene Objekten und Ereignissen andererseits. D.h. Vorstellungsbilder haben die gleichen holistischen (das Ganze betreffende) Eigenschaften wie aktuell wahrgenommene Bilder.

Finke und Shepard haben eine Menge von Experimenten und empirischen Befunden aus der Literatur über die visuelle Wahrnehmung zusammengestellt und aufgelistet, welche Befunde sich mit der funktionalen Äquivalenz-Hypothese erklären lassen und welche eher anderen Positionen entsprechen. Aus diesen Daten kann man folgende Schlüsse ziehen:

Multiple Kodierungstheorie (Ulrich, Lüer, Klettke, Laß)

Sie verstehen den Aufbau von Wissensrepräsentationen als Interpretations- und Speicherprozess. Interpretation findet auf verschiedenen, hierarchisch geordneten Ebenen statt. Ergebnisse auf der einen Ebene können wiederum durch Interpretation in eine andere Ebene abgebildet werden. Die unteren Ebenen repräsentieren strukturelle Merkmale, die oberen abstrakt-semantische Merkmale. Die Interpretationen auf jeder Ebene können verschiedene Grade der Elaboriertheit erreichen. Der Grad ist abhängig vom jeweiligen Zeitaufwand bei der Interpretation und von der Verfügbarkeit vorhandener Prozeduren dazu. Die Repräsentation von Merkmalen einer Ebene ist um so vollständiger, je elaborierter die Interpretation auf dieser Ebene erfolgte.
Es werden zunächst zwei Ebenen angenommen (strukturelle, abstrakt-semantische).
Die Ergebnisse auf der strukturellen Ebene werden durch Repräsentation vom Typ Image repräsentiert und stellen den deklarativen Anteil des analogen Wissens dar. Es wird davon ausgegangen, dass die Repräsentationsform des Typs Image nicht analog im Sinne von Quasi-Bildern ist.
Die Ergebnisse auf der abstrakt-semantischen Ebene werden durch Repräsentation vom Typ Proposition repräsentiert.

by Dennis Jung 29.Oktober.2002
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