1. Il concetto di modello M è un modello di A se M può essere usato per rispondere a domande su A (prevedere A) (Ross, 1983) Un modello è una rappresentazione delle caratteristiche rilevanti di un oggetto (Rohr & Tauber, 1984) Un modello è una descrizione che può essere comunicata, di un aspetto del mondo reale, ad un certo livello di astrazione (Oberquelle, 1984)

2. Un modello è una rappresentazione delle caratteristiche rilevanti di un oggetto (Rohr & Tauber, 1984) utente sistema Interfaccia utente Modello mentale di un sistema

3. Un modello è una descrizione che può essere comunicata, di un aspetto del mondo reale, ad un certo livello di astrazione (Oberquelle, 1984) sistema Interfaccia utente Aspetto: graficaAspetto: comunicazione

4. Il concetto di modello modelli interni ed esterni I modelli “esterni” servono alla comunicazione e sono rappresentati esplicitamente (ad es. Modelli scientifici) I modelli “interni” servono all’esecuzione di task: un agente usa un modello per prendere decisioni e fare predizioni sul comportamento della realtà cui il modello si riferisce.

5. I modelli “esterni” servono alla comunicazione e sono rappresentati esplicitamente

6. I modelli interni servono all’esecuzione (previsione)

7. Modelli in psicologia Modelli di elaborazione dell’informazione Teorie come quella di Hommel (Hommel et al., 2001) Modelli mentali in Psicologia Cognitiva (ACT-R) Modelli mentali in Ergonomia cognitiva (Norman)

8. Modelli di elaborazione dell’informazione MEMORIA a lungo termine Pensiero MEMORIA di lavoro PERCEZIONE AZIONE TASK/ STIMOLI

9. Modelli in psicologia Interazione con il mondo esterno è mediata da leggi (ad es. Legge di Fitts): Il tempo necessario per muovere la mano verso un target di grandezza S alla distanza D

10. EPIC Prevede l’esistenza di moduli che interagiscono con il mondo esterno I moduli lavorano in parallelo

11. I moduli percettivi e motori lavorano in parallelo ma un singolo modulo può fare una sola cosa per volta Il sistema cognitivo centrale lavora in parallelo Quindi, il collo di bottiglia è nell’interazione con il mondo esterno EPIC

12. ACT-R L’unica differenza è nel fatto che il sistema cognitivo centrale è seriale

13. Pattern Matching Production Execution Production Selection Procedural Memory Goal Buffers Visual System (Loosely Modeled ) Effector System For Hands (Loosely Modeled) Environment (Implemented) Visual Other Motor & Perceptual Buffers Manual Declarative Memory Retrieval

14. PERCEZIONE VISIVA – Marr, Biederman PRIMARY PROCESSING SECONDARY PROCESSING - RECOGNITION Visual Stimuli Descendant processing Primary sketch 2.5 D sketch 3D Representation texture movement color distance position gestalt geons depth form principles segmentation Processing modules

15. PERCEZIONE VISIVA – Marr, Biederman Elaborazione guidata dai dati (bottom-up ) 1. meccanismi di detezione dei bordi, elaborazione di texture, movimento, colore e profondità, posizione e forma (dalle ombre, 2.5-D sketch) – elaborazione automatica, modulare, preattentiva, inconsapevole 2. organizzazione dei bordi – principi della gestalt. 3. Generazione dei geoni (geometrical ions) - segmentazione dello sketch 2.5D in aree di massima concavità 4. Riconoscimento - i geoni attivano dalla memoria gli oggetti contenenti quei geoni e li confrontano con lo sketch 2.5D

16. A. Prossimità B. Similarità C. Buona continuazione C D D. Chiusura A B PRINCIPI DELLA GESTALT

17. PERCEZIONE VISIVA – Marr, Biederman Elaborazione guidata dai concetti (top down) Concetti e elaborazioni di alto livello influenzano il riconosicmento di oggetti applicata allo sketch 2.5D effetto di superiorità di parole, di frasi, ecc. T E C T THE WORK MUST GET DONE. WORK

18. PERCEZIONE VISIVA – Marr, Biederman Conoscenza implicita delle regolarità del mondo fisico: supporto fisico, occlusione reciproca, probabilità di occorrenza, posizione relativa e grandezza relativa, rigidità degli oggetti. Violazioni delle conoscenze implicite possono causare illusioni visive

20. ILLUSIONE ORIZZONTALE-VERTICALE

21. ILLUSIONE DI MULLER-LYER

22. ILLUSIONE DI EBBINGHAUS

23. ILLUSIONE DI POGGENDORF

24. ILLUSIONE DI KANIZSA

25. Illusioni a livello di elaborazione modulare B C A Aircraft A Aircraft B Figure 2. Predictor lengths for a constant time period (e.g., five minutes), a constant rate of turn, but a variation in aircraft velocity.

26. CONTROLLO DELL’ELABORAZIONE COGNITIVA

27. Processi controllati e procssi automatici 2 DEFINIZIONI DI ELABORAZIONE DELL’INFORMAZIONE NEL SISTEMA COGNITIVO MODALITÀ DI ELABORAZIONE DELL’INFORMAZIONE NEL SISTEMA COGNITIVO SERIALE BOTTON-UP PARALLELA DISTRIBUITA LOCALIZZATA TOP-DOWN

28. Processi controllati e processi automatici 3 DEFINIZIONI PROCESSI CONTROLLATI PROCESSI AUTOMATICI ELABORAZIONE CONTROLLATA E AUTOMATICA - Avvengono involontariamente e senza intenzionalità - Non richiedono risorse cognitive (elaborazione parallela) - Avvengo senza consapevolezza - Avvengono in modo volontario e pianificato - Richiedono risorse cognitive (elaborazione seriale), attenzione - Avvengo in modo consapevole

29. Processi controllati e processi automatici 4 EVOLUZIONE STORICA DELLA DIMENSIONE AUTOMATICO/CONTROLLATO – Logan (2002) 1950-1960 (I) 1970 (II) 1980 (III) ATTENZIONE SELETTIVA PROCESSI PREATTENTIVI E PROCESSI ATTENTIVI (INDIPENDENTI) A che stadio avviene Il passaggio? I PROCESSI AUTOMATICI SONO CONSEGUENZA DELL’APPRENDIMENTO Processi automatici indipendenti dai Processi attentivi ATTENZIONE DIVISA INTERAZIONE TRA ATTENZIONE E PROCESSI AUTOMATICI ESTENSIONE AD ALTRE AREE DELLA COGNIZIONE

30. Processi controllati e processi automatici 5 I. PROCESSI PREATTENTIVI E PROCESSI ATTENTIVI – primi sviluppi S1 S2 S3 S4 FILTRO ATTENTIVO Codifica semantica Elaborazione parallela delle caratteristiche fisiche degli stimoli PROCESSI PREATTENTIVI PROCESSI ATTENTIVI Elaborazione seriale delle caratteristiche semantiche degli stimoli ID2 IL FILTRO DI BROADBENT (1958) Prove a favore Paradigma dell’ascolto dicotico A B

31. Processi controllati e processi automatici 6 1. PROCESSI PREATTENTIVI E PROCESSI ATTENTIVI – teorie e risultati recenti LA TEORIA DELL’INTEGRAZIONE DI CARATTERISTICHE (Treisman, 1988) stimoli attenzione Rete del riconoscimento Descrizioni immagazzinate degli oggetti, con i nomi Rappresentazione dell’oggetto Mappe del colore Mappe dell’orientamento Mappa delle posizioni Tempo 1 Proprietà Identità Nome ecc. Luogo X Relazioni spaziali

32. Processi controllati e processi automatici 7 1. PROCESSI PREATTENTIVI E PROCESSI ATTENTIVI – teorie e risultati recenti COMPITI DI RICERCA VISIVA RICERCA PARALLELARICERCA SERIALE I tempi di ricerca non aumentano al crescere del numero dei distrattori (effetto pop-out) I tempi di ricerca aumentano al crescere del numero dei distrattori (effetto grandezza)

33. Processi controllati e processi automatici 8 Hasher e Zacks (1979; 1984) definiscono i criteri necessari per stabilire che un input sensoriale è elaborato in modo automatico: 1. PROCESSI PREATTENTIVI E PROCESSI ATTENTIVI – teorie e risultati recenti QUALI INFORMAZIONI SONO ELABORATE IN MODO AUTOMATICO? IL TEMPO, LA POSIZIONE SPAZIALE E LA FREQUENZA DEGLI EVENTI. -deve produrre effetti senza che vi sia intenzionalità; -la sua codifica non si differenzia da quella in presenza di intenzionalità; -la pratica non migliora né la codifica né produce un feedback esplicito; -la capacità di codifica è costante nel tempo e tra gli individui; -i livelli di attivazione o di stress e/o attività computazionali simultanee non alterano la codifica.

34. Processi controllati e processi automatici 9 EVOLUZIONE STORICA DELLA DIMENSIONE AUTOMATICO/CONTROLLATO 1950-1960 (I) 1970 (II) 1980 (III) I PROCESSI AUTOMATICI SONO CONSEGUENZA DELL’APPRENDIMENTO Processi automatici indipendenti dai Processi attentivi ATTENZIONE DIVISA

35. Processi controllati e processi automatici 10 II. RISORSE COGNITIVE E APPRENDIMENTO QUANTO FA 7X8? 56 Somma per otto volte il valore sette TRA LE FUNZIONI DELLA MEMORIA E DELL’APPRENDIMENTO VI È QUELLA DI DIMINUIRE GLI ONERI COMPUTAZIONALI DEL SISTEMA COGNITIVO E DI FAR SI CHE UNA RISPOSTA, QUANDO POSSIBILE, POSSA ESSERE ESTREMAMENTE RAPIDA E PRECISA. Associazione tra input e output Applicazione delle regole necessarie per eseguire l’operazione

36. Processi controllati e processi automatici 11 II. RISORSE COGNITIVE E APPRENDIMENTO Memorie associative Applicazione delle regole necessarie per eseguire l’operazione PRATICA (apprendimento) Risorse cognitive necessarie PROCESSI CONTROLLATI PROCESSI AUTOMATICI

37. Processi controllati e processi automatici 12 Risoluzione di problemi (regole generali) operatori (procedure che permettono di diminuire la distanza tra stato attuale e obiettivo); Sotto obiettivi STADIO ASSOCIATIVO Il compito diviene un processo automatico II. APPRENDIMENTO E AUTOMATIZZAZIONE APPRENDIMENTO DI ABILITÀ STADIO COGNITIVO Apprendimento di metodi specifici (proceduralizzazione) Recupero della memoria delle soluzioni – regole di produzione – Un giocatore di scacchi conosce 50.000 regole Uno studente di liceo deve apprendere fino a 10.000 regole di matematica STADIO AUTONOMO

38. Processi controllati e processi automatici 13 1 rosso verde giallo rosso blu verde blu rosso giallo 2 blu verde rosso blu giallo blu verde rosso giallo 3 xxx mmmmm hhhh sssss hhhh xxx sssss xxx mmmmm 4 verde blu giallo verde rosso blu giallo rosso verde Colonne 1 e 2 leggi ad alta voce – 3 e 4 nomina il colore II. APPRENDIMENTO E AUTOMATIZZAZIONE L’EFFETTO STROOP (1935) TR

39. Processi controllati e processi automatici 14 CHE TIPO DI PRATICA È IMPORTANTE PER L’EMERGENZA DEI PROCESSI AUTOMATICI? PROCESSI CONTROLLATI Diversamente dai processi automatici, quelli controllati si renderebbero necessari nel trattamento di informazioni nuove. II. APPRENDIMENTO E AUTOMATIZZAZIONE Questo tipo di pratica si osserva quando le persone, in una serie di prove, producono le stesse risposte ogni volta che si presenta lo stesso stimolo (questa situazione viene comunemente definita consistent mapping). pratica compatibile (constistent practice)

40. Processi controllati e processi automatici 15 LA TEORIA DEI CASI (Instance Theory) DI LOGAN (1988) INPUTCASO memorie episodiche, che includono obiettivi, stimoli, interpretazioni, risposte ed esiti. L’ELABORAZIONE AUTOMATICA SI BASA SUL RECUPERO DIRETTO DALLA MEMORIA DI PRECEDENTI SOLUZIONI AD UN COMPITO (E NON SULL’USO O MENO DI RISORSE ATTENTIVE). ATTENZIONE La codifica nella MLT è una conseguenza necessaria dell’attenzione RECUPERO Gli stimoli a cui si presta attenzione servono da indizi per il recupero ATTENZIONE PRATICA CASO 1 CASO 2 CASO n ----------- Maggiore n maggiore la probabilità che la risposta si basi sul ricordo II. APPRENDIMENTO E AUTOMATIZZAZIONE

41. Processi controllati e processi automatici 16 II. RISORSE COGNITIVE E PROCESSI AUTOMATICI QUALE SISTEMA GESTISCE LE RISORSE COGNITIVE? ATTENZIONE TEORIE DELLA CAPACITÀ (Kahneman, 1973, Wickens, 1991) FOCUS SU CONDIZIONI DI ATTENZIONE DIVISA

42. II. PARADIGMA DEL DOPPIO COMPITO COME MISURARE LE RISORSE COGNITIVE SPESE? PARADIGMA DEL DOPPIO COMPITO COMPITO PRIMARIO (guida) COMPITO SECONDARIO (detezione) sono eseguiti simultaneamente 2 compiti Processi controllati e processi automatici 17 Manipolazione tra le condizioni sperimentali dei parametri Non varia tra le condizioni sperimentali N.B. RISORSE COGNITIVE SPESE = CARICO DI LAVORO MENTALE

43. II. PARADIGMA DEL DOPPIO COMPITO Processi controllati e processi automatici 18 Le variazioni di prestazione al compito secondario sono considerate una stima delle variazioni di risorse spese nelle diverse condizioni del compito primario TR (msec) compito di detezione Guida diurna Guida notturna

44. Processi controllati e processi automatici 19 II. RISORSE COGNITIVE E PROCESSI AUTOMATICI minor consumo energetico possibile Velocità spontanea di locomozione Una volta appreso, un compito tende ad essere eseguito in modo automatico; quindi qualsiasi deviazione nelle modalità di esecuzione comporta un aumento delle risorse cognitive spese. APPRENDIMENTO DI UN COMPITO ESECUZIONE AUTOMATICA DEL COMPITO Digitare parole solo con due dita minor consumo di risorse cognitive possibile

45. Processi controllati e processi automatici 22 EVOLUZIONE STORICA DELLA DIMENSIONE AUTOMATICO/CONTROLLATO 1950-1960 (I) 1970 (II) 1980 (III) INTERAZIONE TRA ATTENZIONE E PROCESSI AUTOMATICI ESTENSIONE AD ALTRE AREE DELLA COGNIZIONE

46. Processi controllati e processi automatici 23 “Our goal… is to account for the role of attention in action, both when performance is automatic and when it is under deliberate conscious control. We propose a theoretical framework structured around the notion of a set of active schemas, organized according to the particular action sequences of which they are a part, awaiting the appropriate set of conditions so that they can become selected to control action…” (Norman e Shallice, 1980, pag. 1) IL MODELLO DI NORMAN E SHALLICE (1980) III. ATTENZIONE E PROCESSI AUTOMATICI

47. Processi controllati e processi automatici 24  AZIONE RAPPRESENTAZIONEINPUT CASA SCHEMI SENSOMOTORI III. ATTENZIONE E PROCESSI AUTOMATICI Un’azione, come digitare una parola su una tastiera, può essere rappresentata da un’insieme di schemi motori che, quando innescati dall’arrivo di un evento percettivo appropriato, producono la selezione di movimenti adeguati del corpo, del braccio, della mano e del dito. LO SCHEMA MOTORIO VIENE IMPLEMENTATO QUANDO È SUPERATO UN VALORE SOGLIA

48. Processi controllati e processi automatici 25 COSA DETERMINA IL VALORE DI ATTIVAZIONE DI UNO SCHEMA? -da configurazioni di stimoli adeguati; -da altri schemi (gli schemi hanno una struttura gerarchica); -sistema di risoluzione dei conflitti (contention scheduling); -sistema attenzionale supervisore (SAS) III. ATTENZIONE E PROCESSI AUTOMATICI Attivazione dal Sistema Supervisore Attivazione da input sensoriali o da altri Schemi SCHEMA Inibizione e attivazione laterale (Contention Scheduling) Feedback al Sistema Supervisore Output diretto ai sistemi effettori o verso altri Schemi

49. Processi controllati e processi automatici 26 3. ATTENZIONE E PROCESSI AUTOMATICI Quando un compito è nuovo o è troppo complesso è possibile che non vi siano schemi disponibili. In questi casi il SAS permette di controllare la selezione di schemi mediante la variazione dei valori di attivazione. COME OPERA IL SISTEMA ATTENZIONALE SUPERVISORE? La Memoria di Lavoro (Baddeley, 1986) ESECUTIVO CENTRALE Taccuino visuo-spaziale Ciclo fonologico

50. Elaborazione automatica automatica = categorizzazione di uno stimolo dà origine ad una risposta (anche non eseguita) regole “if-then” schemi automatici possono essere attivati in parallelo 1. Elaborazione automatica innata nella percezione: il sistema cognitivo si orienta utomaticamente a stimoli inattesi o intensi o a cambiamenti nel movimento: riflessi, pattern motori fissi nella memoria: apprendimento incidentale (codifica automatica della frequenza, posizione, e timing di eventi

51. Elaborazione automatica 2. Elaborazione automatica appresa Ad esempio, condizionamento classico/operante nella percezione: orientare l’attenzione verso stimoli significativi in memoria: effetti di priming semantico

52. Elaborazione non automatica (controllata) Funzioni esecutive meccanismi cognitivi che stabiliscono, eseguono, e monitorano obiettivi regole “if-then” il numbero di produzioni esecutive contemporaneamente attive è limitato (risorse cognitive)

53. Elaborazione non automatica (controllata) 1.Capacità limitata 2.Selettività 3.Elaborazione dell’informazione non selezionata

54. LONG TERM MEMORY (LTM) Sistemi di memoria nell’LTM esplicita vs. implicita semantica vs. episodica Il formato può essere: verbale / analogico (immagini) / semantico (proposizionale)

55. animal breath have skin fish swim shark bird fly have feather eagle chicken predator symbol of power dangerous not eatable MEMORIA SEMANTICA type property type property

56. SCHEMI (Rumelhart, 1980) rappresentano concetti generici immagazzinati in memoria riguardanti oggetti, situazioni, eventi, azioni. usati in situazioni stereotipiche (bene apprese) possono essere semplici o complessi sono organizzati gerarchicamente: variabili con valore fisso (kernel) variabili con valori relativi a particolari istanze del concetto o con valori di default (prototipi) possono essere inclusi l’uno nell’altro. SCRIPTS (Shank and Abelson,1977) FRAMES (Minsky, 1975)

57. guidatore carburante motore Trasmissione ruote benzina diesel type Serve al ruota trasmette Frame per automobile compra opera fabio sara Valori fissi (kernel) Istanze specifiche type accende type 4 cilindri type acciaio lega 6 cilindri type standard

58. Script: eating at a restaurant Entry condition hungry, had money, restaurant open Roles diner, waiter, cashier Props tables, money, chairs, menu, cutlery, food Entry scene Diner enters restaurant. Waiter seats diner at table. Waiter places menu on table. Diner begins to read menu. Ordering scene Diner selects food from menu. Diner signals to waiter. Waiter approaches the table. Diner orders food. Waiter leaves. Eating scene Waiter brings food to the table. Waiter leaves. Diner eats food with cutlery. Diner finishes eating food. Leaving scene Diner signals to waiter. Waiter approaches table. Diner asks waiter for bill. Diner checks bill. Diner approaches cashier. Diner gives cashier bill and money. Cashier checks money. Diner leaves restaurant.

59. Modelli mentali in Ergonomia Cognitiva

60. Le funzioni dei modelli mentali Pianificazione Esecuzione del compito valutazione interpretazione

61. Caratteristiche dei modelli mentali Incompleti Parsimoniosi, conoscenza appena sufficiente Instabili, cambiano nel tempo, –Usando sistemi diversi –Facendo nuove esperienze –Poco chiaramente delimitati (p.e. sistema operativo/programma)

62. Modelli mentali in Ergonomia Cognitiva Modelli di modificabilità Modelli concettuali dei sistemi e dell’interazione Modelli del compito

63. modificabilità Stabile influenzato dall’ambiente personalità Stili strategie: Conoscenza cognitivi: individuale: -intelligenza -campo dipendenza -impulsività -schemi -verbalisers / imagers -seriali / olistici -regole