Behalten
Kognitive Architekturen und
Produktionssysteme
Übersicht
1.
2.
3.
4.
Gedächtnis
Mehr-Speicher-Modelle
Arbeitsgedächtnis
Ein-Speicher-Modelle
1. Gedächtnis
Artgeschichtliches Gedächtnis
Erfahrungen vergangener Generationen in genetischem
Code
= artspezifische, angeborene Verhaltensdispositionen
erlauben Anpassung an invariante Umweltbedingungen
Individuelles Gedächtnis
Erfahrungen im Verlaufe des eigenen Lebens
(ontogenetisch)
= individuumspezifische, erworbene Verhaltensdispositionen
Anpassung an sich verändernde Umweltbedingungen
Gedächtnisfunktionen
Retrospektion
Bereits Gelerntes aktualisieren
Antizipation
Mögliche zukünftige Ereignisse
vorhersehen
Strukturen und Prozesse
Struktur
architektonische Beschaffenheit z.B.
Speicher, Register, Netzwerk
Prozesse
Aufnahme von Informationen,
Repräsentation, Verarbeitung, Produktion
neuer Inhalte, Abruf von Informationen
2. Mehr-Speicher-Modelle
•
•
•
•
Sensorisches Register
Arbeitsspeicher
Langzeitspeicher
ACT-Modell
2. Mehr-Speicher-Modelle
• Mindestens zwei separate Speicher
vgl. James (1890): primär – sekundär
Arbeitsspeicher - Langzeitspeicher
• Speicher sind permanente Strukturen
• Kognitive Aktivität beim Übergang von
einem zum anderen Speicher
Sensorisches Register
• Reizmuster werden modalitätsspezifisch
abgelegt
= Präkategoriale Speicherung
• Zeitlich begrenzte Verfügbarkeit: ½ bis 4
Sekunden große Kapazität
• Verlust der Informationen beginnt sehr schnell
und ist sehr hoch
• Verlust wegen nachdrängender Informationen
Kurzzeitspeicher
• Enthält Informationen aus sensorischem Register
und Langzeitspeicher
• Längere Verfügbarkeit, selbst wenn Aufmerksamkeit
kurzfristig abgezogen wird
• Überwiegend verbale Kodierung
• Aufbewahrung und Verarbeitung (Arbeitsgedächtnis)
• Haltedauer (ohne Aufmerksamkeit): 20 Sekunden
• Kapazität auf sieben Einheiten beschränkt
• Verlust von Informationen durch Interferenz,
fehlendes Wiederholen
Langzeitspeicher
• Informationen aus dem Kurzzeitspeicher
(bewusst oder unbewusst)
• Unbegrenzte Kapazität
• Unbegrenzte Dauer der Speicherung
• Kodierung: deklarativ (Wissen), prozedural
(Fertigkeiten)
• Verlust durch falsche Kodierung, Interferenz,
ungenügende Konsolidierung, motiviertes
Vergessen, Misslingen des Abrufs
ACT- Modell
Adaptive Control of Thought:
Psychologische Theorie kognitiver
Prozesse
• Arbeitsgedächtnis
• Langzeitgedächtnis: deklarativ prozedural
Arten kognitiver Inhalte
Deklarativ
Wissen, dass ... !
Fakten
Begriffe
Scripts
Schemata
Fertigkeiten
Prozedural
Wissen, wie ... !
Wissen generieren
Wissen anwenden
Schlussfolgern
Sätze bilden
Geschichten erzählen
Prozeduralisierung und
Automatisierung
Kognitives System verändert sich selbst,
indem die im prozeduralen Langzeitgedächtnis abgelegten Produktionen zur
Anwendung kommen 
Prozeduralisierung
Je häufiger die Anwendung erfolgt, desto
stärker werden die Fertigkeiten
automatisiert  Automatisierung
3. Arbeitsgedächtnis
Arbeitsgedächtnis statt Kurzzeitspeicher
Verarbeitung wichtiger als Verweildauer
Informationen unterschiedlicher Herkunft
verarbeiten
 Grundkonzeption: Hilfssysteme und
Kontrollinstanz (zentrale Exekutive)
Arbeitsspeichersystem nach
Baddeley (1986)
Zentrale Exekutive
• kontrolliert und dirigiert die anderen Funktionseinheiten des Verarbeitungssystems
• kommt zum Einsatz, wenn es um kognitiv
anspruchsvolle Aufgaben geht
• zur Erhöhung der Kapazität der zentralen
Exekutive werden Hilfssysteme herangezogen
(z.B. artikulatorische Schleife, räumlich-visueller
Notizblock; PET)
Räumlich-visueller Notizblock
• Unterstützungssystem für zentrale
Verarbeitungs-einheit
• Visuell und/oder räumliche Informationen
werden festgehalten
• Raum für die Verarbeitung mehrerer
Informationen gleichzeitig
 Möglichkeit zum Üben
 inneres Auge, das gespeicherte
Informationen visuell bereithält
Artikulatorische Schleife
• Unterstützungssystem für zentrale
Verarbeitungs-einheit
• Rückkopplungsschleife des verbalen Übens
• Zuständig für die zeitliche (in chronologischer
Reihenfolge) und serielle (in der Reihenfolge der
Präsentation) Organisation von Informationen
z.B. Telefonnummer leise wiederholen, um sie sich
einzuprägen (inneres Sprechen verbessert
Gedächtnisleistung, wird es verhindert,
verschlechtert sich die Leistung)
Arbeitsspeichersystem nach Baddeley (1986)
4. Ein-Speicher-Modelle
• Kennzeichen
• Selektive Aufmerksamkeit in
Netzwerkmodellen
• Vergessen in Netzwerkmodellen
• Konnektionistische Netzwerke
Kennzeichen von Ein-SpeicherModellen
• Netzwerkstruktur (dreidimensional)
• Knoten sind Informationseinheiten
• Verbindungen zwischen
Gedächtnisinhalten entsprechen den
Verknüpfungen der Knoten
• Sachverhalte als Knoten oder Teilnetz
Kennzeichen von Ein-SpeicherModellen
•
•
•
•
•
•
Netzwerkstruktur (dreidimensional)
Knoten sind Informationseinheiten
Verknüpfungen als Assoziationen
Sachverhalte als Knoten oder Teilnetz
Funktional in Ebenen untergliedert
Verknüpfung über Ebenen hinweg
(Oberflächenmerkmale, Gestalt, Bedeutung)
Gedächtnismodell (Shiffrin, 1966)
Kennzeichen von Ein-SpeicherModellen
•
•
•
•
•
•
Netzwerkstruktur (dreidimensional)
Knoten sind Informationseinheiten
Verknüpfungen als Assoziationen
Sachverhalte als Knoten oder Teilnetz
Funktional in Ebenen untergliedert
Verknüpfung über Ebenen hinweg
(Oberflächenmerkmale, Gestalt, Bedeutung)
• Arbeitsgedächtnis ist temporärer Zustand des
Langzeitgedächtnisses
Verfügbarkeit, Aktivierung und
Zugänglichkeit
• Im Langzeitgedächtnis vorhandene Kognitionen
sind im Prinzip verfügbar; sie gelten als passiv und
müssen erst aktiviert werden, damit kognitive
Prozesse stattfinden können.
• Der Wechsel vom passiven zum aktiven Zustand
von Teilen des Netzwerks entspricht der
Aktivierung von Gedächtnisinhalten und ist
gleichbedeutend mit dem Kurzzeitgedächtnis.
• Je häufiger Gedächtnisinhalte aktiviert werden,
desto höher ist die chronische Zugänglichkeit der
Kognitionen.
Selektive Aufmerksamkeit im
Netzwerkmodell
Durch den Einsatz von Kontrollprozessen
entscheidet das Individuum über die
Menge der gerade aktivierten Inhalte des
Netz-werks.
(Nicht mehr Wegfiltern von Informationen
beim Übergang von einem zum nächsten
Speicher.)
Vergessen im Netzwerkmodell
• Netzwerkteile, die nicht mehr Gegenstand
bewusster Bearbeitung sind, werden
wieder inaktiv.
• Vergessen bedeutet, dass man nicht mehr
in der Lage ist, die Inhalte des Langzeitgedächtnisses zu aktivieren.
Konnektionistische Netzwerke
Rumelhart, McClelland & PDP Research Group,
1986
Neurobiologische Modelle und KI-Forschung
Funktionsweise von Neuronen und
Neuronenverbänden und Simulation kognitiver
Prozesse durch Programmierung
 parallel data processing: Gehirnaktivitäten
breiten sich netzartig von mehreren Zentren
gleichzeitig aus Hochleistungsrechner arbeiten
mit mehreren Prozessoren gleichzeitig
Neuronale Netzwerke mit
Zwischenschichten
• 99,9% der neuronalen Aktivität findet innerhalb
des ZNS statt
• Kommunikation zwischen verschiedenen
Schichten des Großhirns
• Tiefere Schichten werden durch Eingabemuster
aktiviert ( Interpretationsangebote von innen;
Prototyp wird verfügbar)
• Zwischenschichten für Abstraktionsleistungen,
Konzeptbildung
Literatur
• Goschke, T. (1996). Lernen und Gedächtnis:
mentale Prozesse und Gehirnstrukturen. In G.
Roth & W. Prinz (Hrsg.) (1996). Kopf-Arbeit.
Gehirnfunktion und kognitive Leistung (S. 359410). Heidelberg: Spektrum Akademischer
Verlag.
• Strube, G. (1992). Neokonnektionismus: Eine
neue Basis für die Theorie und Modellierung
menschlicher Kognitionen. Psychologische
Rundschau, 41, 129-143.
Schönen Dank für
Ihre Aufmerksamkeit
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