Effecten van Groepsvorming en Relatie op Leerprestatie en Perceptie
Perceptie en Aandacht
Transcript of Perceptie en Aandacht
COGNITIE & COMMUNICATIE
1
Informatiekunde Universiteit Utrecht
Joske Houtkamp
Perceptie & Aandacht
College week 2, 17/09/2014
ONDERWERPEN
Perceptie
• Gewaarwording (sensatie)
• Waarneming (perceptie)
• Theorieën over visuele perceptie (o.a. patroonherkenning)
• (Face perception & speech perception zelf bestuderen)
Aandacht
• Top-down vs Bottom-up processing
• Aandacht: Selectieve aandacht, verdeelde aandacht
• Theorieën over aandacht
• Saccades, Eye tracking
• (Consciousness, facultatief)
2
LITERATUUR
3
Literatuur bij dit college:
Matlin, M.W. Cognitive Psychology
(2014, 8th edition; eventueel 7th edition)
• Chapter 2 Recognizing Visual and Auditory Stimuli
• Chapter 3 Paying Attention (behalve sectie
Consciousness)
HOE NEMEN MENSEN WAAR?
1. Gewaarwording (sensation)
Het proces waarmee de zintuigen informatie verzamelen en via neuronale signalen naar de hersenen zenden.
• Distale stimulus (prikkel): bijv. voorwerp in buitenwereld
• Proximale stimulus: de informatie die op de receptoren (bijv. visuele receptoren) is ontvangen, bijv. het beeld van het voorwerp op de retina.
2. Waarneming (perception)
Interpretatie van gewaarwordingen (bijv. Illusies)
4
zien horen voelen ruiken proeven
5
GEWAARWORDING Sebastian Stosskopf
ZIEN (1)
Wij ‘zien’ iets als
electromagnetische golven/photons
van 400 tot 700 nm (tussen 1014 en
1015 Hz) het oog bereiken – maar
een heel klein stukje van het
electromagnetische spectrum
6
ZIEN (2)
Veel dieren, met name insecten en
vogels, kunnen in het ultraviolette
spectrum waarnemen (10-400nm).
Andere dieren (o.a. bepaalde slangen,
vleermuizen, kevers), kunnen warmte
(infrarood) waarnemen met systemen die
overeenkomsten vertonen met het
visueel systeem.
7
https://bybio.wordpress.com/tag/uv-receptors/
http://www.seanbluestone.com/interesting/5-extra-
senses-that-animals-have-over-humans/
http://www.seanbluestone.com/interesting/5-extra-
senses-that-animals-have-over-humans/
ZIEN (3)
8
http://veterinaryvision.com/resources/
what-do-dogs-and-cats-see/
http://www.lovingpawsllc.com/Articles/2
8/Mythbusting_Dog_Color_Vision.aspx
http://fayeflamwriter.com/how-dogs-see-the-
world-the-evolutionary-story-of-color-vision/
HOREN (1)
Wij ‘horen’:
• als mechanische golven van 20– 20.000 Hz. (frequentie),
onstaan door het trillen van objecten, het oor bereiken.
• Daaronder: infrageluid. Daarboven: ultrageluid.
9
https://familynow.com/sun/the-two-main-types-of-audible-alarms/
HOREN (2)
10
http://www.cochlea.org/en/hear/frequency-hearing-range-in-man-and-some-common-animal-species
HOREN (3)
11
VOELEN, RUIKEN, PROEVEN
wij ‘voelen’
• ‘druk’ , ‘temperatuur’, ‘pijn’
• Deze drie benutten afzonderlijke sensoren, paden naar hersenen, en hersenverwerkingsgebieden
wij ‘ruiken’
• bepaalde vluchtige moleculen, oplosbaar in vet
• We kunnen ongeveer 10.000 verschillende geuren onderscheiden met voor elke geur een specifieke receptor
wij ‘proeven’
• bepaalde moleculen, oplosbaar in speeksel (saliva)
• Ook voor deze moleculen bestaat voor elke combinatie een specifieke receptor
12
GEWAARWORDING
Eigenlijk is er erg veel dat we NIET gewaar worden.
13
KIJK ENKELE SECONDEN NAAR DE AFBEELDING
Wat was er te zien?
THE FOREST HAS EYES
16
Bev Doolittle
VAN GEWAARWORDING NAAR
WAARNEMING
Gewaarwording: neuronale informatie naar hersenen (beeld op retina naar hersenen)
Waarneming: Interpretatie (bos, man op paard, riviertje) Waarneming:
Interpretatie wordt complexer (gezichten in de rotsen en in de bomen, man op paard is cowboy, gezichten zijn indianengezichten)
http://www.tru-access.com/tru-access-blog/diversity_inclusion_from_perception_to_reality
18
WAARNEMING
WAARNEMING/PERCEPTIE
19
Perceptie is de interpretatie van wat we gewaar worden door
onze zintuigen.
De manier waarop we dat doen maakt ons anders dan dieren en
verschillend van elkaar.
Er bestaan vele theorieën over hoe wat we gewaar worden
wordt georganiseerd en geinterpreteerd, en dus over hoe wij
begrijpen wat we zien, horen, aanraken, proeven en ruiken.
OEFENING
20
Beschrijf in ten hoogste één, zo kort
mogelijke zin (<20 woorden), het meest in
het oog springende van wat je zo dadelijk
ziet.
‘Ik zie …’
Kees van Overveld -21-
1. Ik zie licht van de beamer teruggekaatst vanaf het
projectiescherm
2. Ik zie een verdeling van lichte tinten in het midden,
bruinachtige naar de randen
3. Ik zie overwegend gladde kleurverdelingen, maar in het
midden korrelig en aan de rand vlekkerig
4. Ik zie een paar lichte, afgeronde, symmetrische 2D vormen in
het midden en een afgeronde driehoek linksonder
5. Ik zie een ruwweg bolronde vorm in het midden en een paar
afgeplatte liggende 3D vormen daaronder
6. Ik zie een kopje cappuccino en een krant
7. Ik zie dat het kopje bijna vol is, en de krant is dichtgeslagen
8. Ik zie het zorgeloze begin van een veelbelovende
vakantiedag in Italië
9. …..
Al deze antwoorden zijn
mogelijke interpretaties van wat
het is waarnaar je kijkt
MOGELIJKE ANTWOORDEN
Bron van dit voorbeeld: Kees van Overveld ‘Van Licht tot
Zicht ‘
EEN BEELD
Wij zijn geneigd wat we zien te beschrijven als (een reeks) objecten
Maar er zijn veel niveaus van beschrijving
• Fysisch niveau: licht(val), kleuren, textuur, …
• Niveau van de vormen: 2D en 3D vormen, eigenschappen van
vormen, …
• Niveau van objecten: objecten, eigenschappen, relaties, …
• Betekenisniveau: boodschap, gevoelswaarde, …
23
LICHT BETEKENIS
Hoe halen we objecten uit elkaar in een binnenkomend beeld?
Perceptuele organisatie: de manier waarop het ‘probleem’ stimulus
wordt ‘opgelost’ in onze hersenen.
24
GESTALT-PSYCHOLOGIE
De Gestalt psychologie geeft inzicht in hoe we
visuele stimuli waarnemen.
Gestalt staat voor "een totaalbeeld", waarbij het
geheel méér is dan de som van de
samenstellende delen.
• de mens ervaart meer dan de som van de
afzonderlijke zintuiglijke prikkels.
• de mens heeft de neiging om actief te
organiseren wat zij/hij ziet en neemt de
wereld waar in ‘gehelen’ en patronen.
25
GESTALT PRINCIPES
26
BASISPRINCIPES
GESTALTSBENADERING
27
De constructie van een totaalbeeld vindt plaats voor de
waarneming van de onderdelen, en is automatisch.
• Wij nemen gehelen waar
• Het geheel is meer dan de som der delen
• Het geheel bepaalt de betekenis van het deel
• Het deel bepaalt de betekenis van het geheel
• Wij nemen steeds een figuur tegen de achtergrond
waar.
FIGUUR EN
ACHTERGROND
28
AMBIGUOUS
FIGURE-GROUND RELATIONSHIP
29
GESTALT WETTEN
30
Law of Pragnanz
De wet van pregnantie (Prägnanz):
waarneming is er op gericht te zoeken naar een combinatie van
eenvoud en essentie
GESTALT WETTEN
31
Law of proximity
De wet van nabijheid: elementen die dicht bij elkaar liggen, worden
waargenomen als bij elkaar horend.
GESTALT WETTEN
32
Law of similarity
De wet van gelijkheid: bij het voorkomen van twee soorten elementen,
worden de elementen opgedeeld in twee afzonderlijke samenhangende
gehelen. Hierdoor kan het lijken alsof de ene groep elementen zich op
de voorgrond bevindt en de andere op de achtergrond.
GESTALT WETTEN
Law of continuity
De wet van goede voortzetting: er wordt een organiserend principe,
zoals bijvoorbeeld bewegingsrichting, gezocht achter de
elementen.
33
GESTALT WETTEN
Law of closure
De wet van geslotenheid: neiging om één geheel waar te nemen, in
plaats van afzonderlijke elementen.
34
Escher in Het Paleis
35
PECEPTIE: ILLUSIES
HOE BETROUWBAAR IS ONZE
WAARNEMING?
Welk vlak is donkerder? A of B?
HOE BETROUWBAAR IS ONZE
WAARNEMING?
Welke lijn is langer? Müller-Lyer illusion
ILLUSIES
AMBIGUE
AFBEELDINGEN
39
LEANING TOWER
ILLUSION
40
Ponzo illusie Twin Towers van Pisa
Het brein corrigeert
MCGURK EFFECT
https://www.youtube.com/watch?v=G-lN8vWm3m0
41
Template matching, Feature analysis, Recognition-by-components
42
THEORIES OF VISUAL OBJECT RECOGNITION
CAPTCHA
43
Completely Automated Public Turing-test to tell
Computers and Humans Apart
VISUELE OBJECTHERKENNING (1A)
Template-matching model
• Een heel inkomend patroon wordt gematched op gelijkenis
met een heel opgeslagen (stored) patroon
44
Template-matching model
45
VISUELE OBJECTHERKENNING (1B)
Feature analysis theories
- bepaalde kenmerkende
stukjes van een patroon
vergeleken met
opgeslagen stukjes
- match kenmerken
- match relatie tussen
kenmerken
- selecteer match met
hoogste activatie
46
Welke “feature demons” reageren op de R?
VISUELE OBJECTHERKENNING (2)
FEATURE ANALYSIS THEORY
Eleanor Gibson's research
Benodigde tijd om te bepalen of letters verschillen hoger als letters veel dezelfde kenmerken hebben
Model voor herkennen van letters en cijfers op enveloppen
Hubel and Wiesel's research
Respons van enkel neuron op eenvoudige visuele stimulus
Afhankelijk van plaats op de retina and orientatie
Dus: (Aangeboren) feature detectors helpen ons bepaalde kenmerken van letters en eenvoudige patronen te herkennen.
47 http://www.ftpress.com/articles/article.aspx?p=1431818
VISUELE OBJECT HERKENNING
48
http://www.cns.nyu.edu/~david/courses/perception/lecturenotes/recognition/recognition.html
Biederman (1990 /
1995): recognition-by-
components theory:
• Een speciale view van
een object is een
samenstelling van
eenvoudige 3-D vormen;
geons
• 36 categories of geons
• We herkennen objecten
door een specifieke
combinatie van geons.
49
THEORIEËN VAN VISUELE
OBJECTHERKENNING
Is in feite een feature-analysis theorie!! Wordt ondersteund door fMRI onderzoek.
VISUAL OBJECT
RECOGNITION
Aanpassingen aan The Recognition-by-Components Theory:
viewer centered approach
• Een standaard gezichtspunt leidt tot snellere
herkenning dan een ongebruikelijk gezichtspunt
• Verschillende views op objecten opgeslagen, niet een
enkel gezichtspunt
Zowel feature-analysis theory als de recognition-by-
components theory kunnen een deel van de menselijke
vaardigheden in objectherkenning verklaren …
50
OBJECT HERKENNING:
CONTEXT
Tot nu geïsoleerde
objecten
Hoe helpen
context, kennis en
verwachting
herkenning?
51
BOTTOM-UP VERSUS
TOP-DOWN PROCESSING
Bottom-up processing
Kenmerken van de stimulus zijn belangrijk voor het herkennen van een object.
Top-down processing
Concepten, verwachtingen en geheugen helpen herkenning. Sterk bij:
- Zeer korte waarneming
- Incomplete of ambigue stimulus
52
TOP DOWNPROCESSING: LEZEN
Wat zegt het volgende over hoe we tekst herkennen?
53
Cognitie & Informatieverwerking 2008
OVERACTIEVE TOP-DOWN
PROCESSING
Smart mistakes: strategie van top-down processing overheerst
Change blindness (verandering wordt niet opgemerkt)
Inattentional blindness (een nieuw object wordt niet opgemerkt). Vooral als de taak cognitieve inspanning vraagt
Change blindness
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=FWSxSQsspiQ
54
http://www.theinvisiblegorilla.com/videos.html
55
Kies 1 kaart
Ik heb jouw kaart verwijderd!!!
59
AANDACHT
WAT IS “AANDACHT” /
ATTENTION?
Onze cognitieve processen kunnen niet op alles tegelijk letten.
Matlin (2010): “Attention is a concentration of mental activity
that allows you to take in a limited portion of the vast stream of
information available from both your sensory world and your
memory.”
Top-down en bottom-up processing:
bewust concentreren – aandacht wordt getrokken door stimulus in
de omgeving.
60
BOTTOM-UP VERSUS
TOP-DOWN
61
niet hier!!
Kijk hier
niet hier!!
niet hier!! Aandacht kan bottom-
up getrokken worden
BOTTOM-UP VERSUS
TOP-DOWN
Bottom-up: data driven (guided by sensory features)
Top-down: concept driven
62
ATTENTION PROCESSES DIVIDED ATTENTION
Divided-attention task (verdeelde aandacht)
• Proberen aandacht te besteden aan twee of meer tegelijk binnenkomende boodschappen
• Juist reageren op de boodschappen
• Gevolg: langzamer en meer fouten
Multitasking
• Proberen twee of meer taken tegelijk te doen
• Zware belasting voor aandacht, werkgeheugen en langetermijngeheugen
• Task switching is net als multitasking belastend en leidt tot vertraging en fouten
63
KLOPT DIT ?
64
http://infographics.idlelist.com/the-perils-of-multitasking/
DIVIDED ATTENTION
Veel onderzoek naar gebruik mobiele telefoon
Bijvoorbeeld studies naar autorijden
• Collet et al. (2011)
• Mobiele telefoongebruik tijdens rijden in een simulator
• Reactietijden tijdens rijden 20% langzamer dan zonder
de mobiele telefoon
• Strayer et al. (2003)
• hands-free bellen
• langzamer met remmen
• inattentional blindness
• passagiers die bellen leiden ook af (gesprek proberen te
volgen)
65
VOORBEELDEN
Aandacht voor mobiele telefoon
http://www.youtube.com/watch?v=R8-W6o8Eu7c
http://www.youtube.com/watch?v=Z8-Kcg11YcY
Appen in de auto
http://www.youtube.com/watch?v=HbjSWDwJILs&list=PLm8ucpV
zZ-bF23tP5fV8Fh_x-R794o4O3
66
ATTENTION PROCESSES SELECTIVE ATTENTION
Selective Attention (selectieve aandacht)
Bij een divided attention task moet een individu evenveel aandacht besteden aan twee of meer taken.
Bij een selective attention task juist aandacht voor bepaalde informatie en andere negeren.
Maakt het dagelijks leven eenvoudiger.
We filteren onbelangrijke informatie en taken uit.
67
SELECTIVE
ATTENTION TASKS
• Dichotic listening (=beide oren)
• The Stroop Effect/Task
• Visual search
• Saccadic eye movements during
reading
68
SELECTIVE
ATTENTION TASK
Dichotic Listening
Via koptelefoon worden twee
verschillende teksten
voorgelezen (1 links, 1 rechts).
Opdracht: volg een van de
teksten en herhaal deze hardop
Mensen merken erg weinig op
over de andere tekst
(bijvoorbeeld niet het switchen
van taal).
69
DICHOTIC LISTENING
In het algemeen kunnen mensen maar een boodschap tegelijk
verwerken.
De andere boodschap kan wel worden verwerkt wanneer:
1. Beide teksten langzaam worden gepresenteerd
2. De uit te voeren taak niet te ingewikkeld is
3. De betekenis van de boodschap waar de aandacht niet op
gericht was, relevant is
4. Cocktail party effect (naam valt op)
70
SELECTIVE
ATTENTION TASK
The Stroop Effect
Zeg de kleuren van de woorden hardop, negeer de betekenis
van het woord. Meet de benodigde tijd om de lijst 5 maal op te
lezen.
71
SELECTIVE
ATTENTION TASK
The Stroop Effect
Zeg de kleuren van de vakjes hardop. Meet de benodigde tijd
om dit 5 maal te doen.
72
STROOP EFFECT
Het kost meer tijd om de kleur te noemen wanneer het woord een andere kleur aanduidt (en dus afleidt). Bij de vakjes gebeurt dat niet.
Verklaringen:
• connectionist/parallel distributed processing (PDP) approach ; twee pathways worden tegelijk geactiveerd (kleur van de inkt, betekenis van het woord) en interfereren.
• Volwassenen hebben meer ervaring met het lezen van woorden (automatisch en onwillekeurig) dan benoemen van kleuren
• Zie in Matlin: emotional Stroop task.
73
SELECTIVE
ATTENTION TASK
Visual search
Vind een specifiek object in een afbeelding met veel afleidende
objecten
Variabelen die invloed hebben:
• Meer accuraat wanneer het target vaker voorkomt (niet hier dus)
74
VISUAL SEARCH
75
Variabelen die visueel zoeken beïnvloeden
The isolated-feature/combined-feature effect (Treisman and
Gelade (1980))
1. Zoek de blauwe x. Vind je ze ongeveer even snel, of niet?
VISUAL SEARCH
En nu?
76
VISUAL SEARCH
Als het doelobject van de irrelevante objecten verschilt in een
enkel kenmerk zoals kleur, is het eenvoudig het doelobject te
vinden (isolated feature).
Wanneer er sprake is van een combinatie van kenmerken (kleur
en vorm) duurt het zoeken langer (combined feature).
77
VISUAL SEARCH
Variabelen die visueel zoeken beïnvloeden
The feature-present/feature-absent effect(Treisman and Souther
(1985)).
Zoek de cirkel met het streepje of de cirkel zonder het streepje
78
79
The neural basis of attentional control in visual search
M. Eimer, 2014
Attention in the real world: toward understanding its neural basis
M.V. Peelen, S.Kastner, 2013
80
SACCADES EN EYE TRACKING
SACCADIC EYE
MOVEMENTS BIJ LEZEN
A selective-attention task
Oogbewegingen zijn van belang bij kijken, zoeken, lezen, autorijden, spreken …
Saccadic eye movement
• Serie van kleine sprongetjes van het oog
• brengt het centrum van de retina (fovea) boven de woorden die gelezen worden
• Het oog beweegt vaak over spaties, korte woorden en voorspelbare woorden heen maar pauzeert bij spelfouten en ongebruikelijke woorden.
81
http://www.microsoft.co
m/typography/ctfonts/W
ordRecognition.aspx
SACCADES
82
Wat doet deze persoon?
•bij elke saccade
beweegt het oog
ongeveer 7-9 letters
vooruit
•150.000 – 200.000
saccades per dag
MEASURING ATTENTION
BY EYE TRACKING
83
Are People Drawn to Faces on Webpages? – T.Tullis, M.Siegel &
M.Sun in: CHI 2009, Boston, Massachusetts, USA.
Faces draw
attention to them on
webpages
Study 1:
users are clearly
drawn to faces
when asked to look
at pages and report
what they
remember
EYE TRACKING AND TASK-
PERFORMANCE
84
Are People Drawn to Faces on Webpages? – T.Tullis, M.Siegel &
M.Sun in: CHI 2009, Boston, Massachusetts, USA.
Study 2:
•a Portfolio
Summary page
was modified to
contain either a
photo of a
woman’s face or
no image
•tasks that had
answers that
could be found
by reading
information on
the page
EYE TRACKING AND
TASK-PERFORMANCE
85
Study 2:
Contrary to
expectation, a
picture of a face in
this context actually
caused users to do
worse on a task
involving information
adjacent to the face.
VERKLARINGEN VOOR
AANDACHT
Neurowetenschappelijk
onderzoek
The Orienting Attention
Network
• Selecteert informatie uit
zintuiglijke input
• Voorbeeld: gericht zoeken,
visual search
• (voor een deel) in de
parietal lobe (pariëtale
kwab) gelegen
86
NEUROWETENSCHAPPELIJK
ONDERZOEK
The Executive Attention Network
• Is actief wanneer we ons richten
op een taak met
tegenstrijdigheden, zoals de
Stroop task
• Verhindert automatische
responses op stimuli
• Prefrontale cortex
• Top-down control van aandacht
• Academische vaardigheden,
nieuwe dingen leren
87
88
http://video.ted.com/talk/podcast/2013G/None/ApolloRobbins_2013G-480p.mp4
THEORIËN VOOR AANDACHT:
BOTTLENECK THEORIE
• Menselijke informatieverwerking heeft vernauwing
• Beperking van de hoeveelheid informatie die aandacht krijgt
• De rest blijft achter/verdwijnt
• Maar: deze verklaring is te simpel
• Informatie verdwijnt in meer fasen van het proces van aandacht
• Verouderde theorie
89
Bevinding: slechts een
gedeelte van het aanbod
aan input wordt verwerkt.
FEATURE-INTEGRATION
THEORY (ANNE TREISMAN)
distributed attention Automatisch registreren van kenmerken (bijv.een ruimte)
Parallel processing
Identificeert objecten simultaan
“Low-level processing” dwz zonder inspanning, automatisch
focused attention Langzamere, seriële verwerking
Identificeren van 1 object tegelijk
Complexe objecten
Identificeren welke kenmerken bij elkaar horen (bijv. vierkant en blauw)
90
1. Basic elements
FEATURE-INTEGRATION THEORY
2. Research on the theory
91
isolated features (distributed attention; ‘pop out’)
combined features (focused attention)
FEATURE-INTEGRATION
THEORY
3. Current status of the theory
• Distributed attention can occasionally resemble focused attention.
• Visual system may use distributed attention to quickly gather information about the general gist of a scene.
92
SAMENVATTEND
Perceptie
• Gewaarwording (sensatie)
• Waarneming (perceptie)
• Theorieën van visuele perceptie (patroonherkenning)
• Face perception & speech perception zelf bestuderen!
Aandacht
• Top-down vs Bottom-up processing
• Selectieve aandacht
• Verdeelde aandacht
• Feature integration theory
• Saccades, eye tracking, change blindness
• Consciousness (facultatief)
93
94
WERKCOLLEGE
95
MULTITASKING
96
OPDRACHT
Bedenk en test een klein experiment om jongeren te laten zien en overtuigen dat multitasking een negatief effect heeft op hun prestaties.
Kies uit twee cases:
1. Whatsappen en fietsen
2. Skypen/gamen en huiswerk maken
Het experiment mag de veiligheid van de puber niet in gevaar brengen, moet overtuigend en eenvoudig uitvoerbaar zijn.
Bijvoorbeeld:
Whatsappen met de rechterhand en met de linkerhand het ritme van een liedje tikken; versus eerst appen en dan ritme tikken. Hoeveel fouten?
Een couplet van een song leren en tegelijk gamen; versus ongestoord leren. Hoeveel tijd nodig, hoeveel fouten?
97
ORGANISATIE
• 10 minuten bedenken
• 10 minuten uitproberen en aanpassen (mag buiten de zaal)
• Het experiment is korter dan 5 minuten.
• Welke materialen gebruik je? (smartphone, pilonnen, etc)
• Waar voer je het uit?
• Hoe meet je de uitkomsten? Fouten, tijdsduur, enz. Hoe
vergelijk je de condities?
Iedereen is terug in de zaal om 11.30u
Presentatie/demonstratie tot 12.00u.
98