トップダウン処理 / ボトムアップ処理 top-down processing / bottom-up processing

概略


認知心理学における情報処理アプローチで、ノーマンら（Norman,D.A. & Bobrow,D.G.）によって提唱された人間の能動的な情報処理の対極的ともいえる2種類の仕組み。

トップダウン処理とは、概念駆動処理（conceptually driven processing）ともよばれ、既有の記憶に依存することが大きく、高次の水準にある概念や理論などから駆動され、入力データを予想や仮説、期待などのもとに処理していく。
仮説演繹的に文脈による期待や知覚の構えから全体を想定して、部分的な構成要素を推測していくもの。
これに対してボトムアップ処理とは、データ駆動処理（date driven processing）ともよばれ、感覚入力データ群によって駆動され、それを扱い処理するスキーマを見出し、それらのデータはより上位の概念や枠組みに取り込まれていく。
分析―帰納的に感覚レベルでの部分的情報処理から全体像を推測していくもの。
すなわち、両方の仕組みでは、人間の知識や記憶の構造体であるスキーマ群と感覚情報からのデータ群とが、相互にやり取りする空間的な場が存在することが想定されており、ここで相互の間で、比較、照合、検証などがなされ、重層的に情報処理されることが前提となっている。


　
　

プライミング priming

概略



　先行刺激（プライム刺激）が提示されると後続刺激（標的刺激）の処理に無意識的に促進効果を及ぼすこと。
条件によっては、抑制効果を及ぼすこともあるが、この場合のプライミングを、ネガティブ・プライミング(negaive priming)と言うことがある。
プライミングには、直接プライミング(direct priming)と間接プライミング(indirect priming)があり、直接プライミングは、さらに知覚的プライミング(perceptual priming)と概念的プライミング(conceptual priming)に分けられる。
　反応を促進するプライミングは促進的プライミングとよばれ、反応を抑制するプライミングは抑制的プライミングとよばれる。



定義
プライミング
　先行刺激の受容が後続刺激の処理に無意識的に促進効果を及ぼすこと
　　　直接プライミング（反復プライミング：repetition priming）
　　　　先行刺激（プライム刺激）と後続の刺激（ターゲット刺激）が同じ場合。
　　　　先行刺激が後続刺激としても繰り返し呈示されたり、
　　　　先行刺激が後続刺激の反応として繰り返し出現する場合のプライミング
　　　　　　知覚的プライミング　プライム刺激とターゲット刺激が知覚的に同じ
　　　　　　概念的プライミング　概念的に類似している

　　　間接プライミング
　　　　先行刺激が後続刺激の認知閾に促進的影響を与える
　　　　

　
プライム
　先に見聞きする、先行する刺激・事柄

ターゲット
　プライムの影響を受ける後続の事柄


　
　　
例

　知覚的プライミングの実験では、プライム刺激(先行刺激)としていくつかの単語(例：だいどころ)を呈示し、一定時間後、単語完成テスト(例：だい□□ろ)を行うと、呈示した単語についての単語完成テスト項目は、呈示されなかった単語完成テスト項目より正答率が高い。
すなわち先行刺激が後続のテストに促進効果を持ったのである。

　概念的プライミングの実験では、たとえばプライムを刺激としていくつかの単語(例：だいどころ)を呈示し、一定時間後、自由連想テスト(例：料理→○○)を行う。すると呈示された単語の方が呈示されなかった単語よりも、連想語として出現しやすい。

知覚的プライミングはプライム刺激の知覚的要素が、概念的プライミングはプライム刺激の概念的要素が、プライミングを起こしていると考えられる。

　間接プライミングの実験では、プライム刺激(例：だいどころ)を呈示しその認知閾を測定し、次にテスト刺激(例：たべもの)のそれを測定すると、両刺激間に連想関係がある場合には、ない場合と比べ、テスト刺激の認知閾が低下する。これは、プライム刺激の認知がテスト刺激の認知を促進したのである。

演繹と帰納 deduction and induction

演繹　
　定められた論理規則に従って、前提命題から結論となる命題を導くこと。

　演繹推理は、一般的法則を、個別的な事柄に適用して個別的知識を導き出す思考過程である。
　正しい前提に基づいて、演繹推理の手続きで結果を得られたなら必ず正しい結論に達する。
　そのため、導き出された結果は、強い説得力を持つ。
　しかし、１つずつ順序立てて仮定していくため、理論が１つでも破綻したら、その先にある結論へは絶対にたどり着けないという欠点がある。
　演繹推理には、一つの命題から結論を導く直接推理と、二つ以上の命題から結論を導く間接推理がある。
　三段論法は、間接推理の一種である。
　


帰納　
　個別的な命題から、そこに共通する普遍的な命題を導くこと。

　帰納推理は、いくつかの個別的知識から、一般的法則を導き出す思考過程である。
　演繹推理と異なり、一般的法則を導き出すときに新たな意味情報を加えることになる。
　そのため、蓋然性の高い結果は得られても一義的に結論を決定することはできない。
　つまり、導き出された結論はあくまで統計論にすぎない、という欠点がある。
　しかし人間の知識獲得には重要な過程であり、概念を形成したり言葉を獲得したりする際に用いられ、人間の学習の基礎になっていると考えられる。



例　①

演繹推理
　前提条件：　すべての人間は、いつか死ぬ
　　　事実　：　ソクラテスは人間だ
　　　結論　：　ソクラテスも、いつか死ぬ

帰納推理
　　ソクラテスは死んだ
　　アリストテレスは死んだ
　　プラトンは死んだ
　　　　⇒すべてに共通するのは”人間である”ということ
　　結論　：　すべての人間は、いつか死ぬ


例　②
　
　演繹推理
　　前提条件：　A社の商品はオーガニック商品だ
　　　　事実　：　商品XはA社製だ
　　　　結論　：　商品Xはオーガニック商品だ

　帰納推理
　　　商品Xはオーガニック商品だ
　　　商品Yはオーガニック商品だ
　　　商品Zはオーガニック商品だ
　　　　　⇒すべてに共通するのは”A社製である”ということ
　　　結論　：　A社の商品はオーガニック商品だ


　　

ヒューリスティックスとアルゴリズム heuristics and algorithm

ヒューリスティックス　heuristics

ある問題を解決する際に、必ずしも成功するとは限らないが、うまくいけば解決に要する時間や手間を減少することが出来るような手続きや方法。発見法などと訳される。

 

 

アルゴリズム algorithm

 

ある方法に従えば必ずその問題が解決されるというような手続き。

解決が保証されているかわりに、しばしば多くの時間や手間を要する。

例：電話帳に全世帯の名前が掲載されているようなある町を初めて訪れた人が、その町に自分の親戚がいるかどうかを調べるという問題を考える(アンダーソンが挙げた例)。

ヒューリスティックス：

　　　　自分と同じ姓だけ電話して尋ねる。結婚やその他の理由で性が変わった親戚を見落とす可能性はあるものの、アルゴリズムに比べると経済的。

 

 

アルゴリズム：

　　　　全ての人に電話をかけて尋ねる。町の人が非協力的でないならば、問題は解決する、という意味でのアルゴリズムの一つ。しかし非常に手間がかかる。

＊参考＊

代表性ヒューリスティック　representativeness heuristic

　不確実な状況下で確立判断を行う際の、ヒューリスティックスの一つ。
　ある事象が特定のカテゴリーに属するかどうかの確率を、その事象がカテゴリーを見かけ上よく代表しているか否かに基づいて判断する直感的方略のこと。
　よく代表していると認知された場合には、カテゴリーの基準率を無視して、その事象の生起頻度を過大に見積もる傾向がある。 

利用可能性ヒューリスティック　availability heuristic

 不確実な状況下で確立判断を行う際の、簡便で効率的な、しかし誤りを生むことのあるヒューリスティクスの一つ。
ある事象の生起頻度を、それに当てはまる事例をどれだけ記憶から取り出して利用しやすいのか（長期記憶からの検索可能性）に応じて判断する直感的方略のこと。
　利用しやすさは現実の生起頻度とは必ずしも対応せず、目立ちやすく選択的に記憶されやすい事象はその生起頻度が過大に見積もられる傾向がある。

カクテルパーティ効果 cocktail-party effect

概略


　パーティ会場などの騒がしい所でも、話し相手の話す内容を聞き取り、会話を続けられたり、人と話している時でも、別の所で自分の名前が呼ばれるとそれに気づいたりする。このような二つ以上の音源に対して、自分に関係のある一つの音源を選択的に聴取できる効果をいう。また、こうした知覚の選択制を注意の働き、選択的注意という。

日常的場面での実例。情報の選択は人間の情報処理過程のどの過程で生じるのか、早期選択説と後記選択説の二つがある。前者は注意を向けられていない情報に関しては、物理的・感覚的レベルまでしか処理がなされないと考える。両耳分離聴実験が裏付けとして用いられ、注意を向けていない方の音の物理的変化を、被験者はすぐに察知するが、その内容は理解していないことから、早期選択説を支持している。具体的システムとしてフィルター説と減衰説がある。一方、後記選択説は注意を向けていない対象に関しても、意味レベルまで処理は進んでおり、その上で選択されていると考える。これが冒頭の例の後者にあたり、それまで無視されてきた情報も意味的処理がされ、自分の名前と気づき、注意を向ける対象になり得た。現在では注意の選択は、複数の段階で起こりうるのではないかと考えられている。

 

定義：

二つ以上の音源に対して一つの音源のみを選択的に聴取できる効果。

聴覚的情報の選択処理、聴覚受容器に到達する刺激強度に特に差はないのにもかかわらずその中の特定の会話を選択できる。こうした知覚の選択制を注意の働きとし、選択的注意（selectiveattention)という。
 

具体例　

　パーティ会場などの騒がしいところでも、話し相手の話す内容を聞き取ることができ、会話を続けることができる。
　大勢が話している場でも自分の名前が話題に上ると、自分の名前を聞き取ることができる。

知覚のシステム：

　選択的注意のシステムを調べるためにCherry,E.C. （1953）に両耳分離聴の実験を行い、選択的注意の原理を明らかにした。それをもとに、ブロードベントのフィルター説、トレイスマンの減衰説などが提唱された。フィルター説や減衰説は、情報の取捨選択は情報の入力直後の段階に行われるとする早期選択（early selection)の立場をとる。これに対し、後期選択（late selection)の立場では、最も重要な入力情報が反応に影響を与えるという前提から意味的分析やパターン認知などの入力情報の内容分析が終了したあと、注意による情報の選択が行われると考える（Deutsch&Deutsch,1963)。脳の反応である事象関連電位を指標とした神経心理学的研究からは、注意を向けた刺激は注意を向けない刺激よりも、大きな反応を生じることを報告しており、この結果は初期選択説を支持している。ブロードベントの考えたフィルター説ではどれか１つの回路が選択されることにより、一度に１つのものしか通過できなかったが、トレイスマンの説では、同時に多くの情報が伝えられると、注意を向けていないものは減衰されられるがまったく通過できないわけではないから、もしそれが重要であれば時には発見され受け入れられるのである。したがって、注意の機構は初期の段階に存在すると考えられる。


フィルター説（Broadbent,1958）

処理機構の入り口付近に複数のフィルターが存在し、情報の内容によってではなく物理的特性によって、そのうちのあるフィルターだけが多選択されて聞かれ、そのフィルターを通過した情報のみが処理されると考えた。したがって、注意を向けていない対象に対しては何も知ることができないことになる。

減衰説（attenuator theory)（Treisman,1964)：

注意を向けていない方の耳からの情報もある程度の処理がなされると考えた。たとえば、自分の名前などのように関心のる情報の場合には、たとえ減衰して伝えられてもある程度の分析が行われると説明した、ブロードベントの考えたフィルター説ではどれか１つの回路が選択されることにより、一度に１つのものしか通過できなかったが、トレイスマンの説では、同時に多くの情報が伝えられると、注意を向けていないものは減衰されられるがまったく通過できないわけではないから、もしそれが重要であれば時には発見され受け入れられるのである。したがって、注意の機構は初期の段階に存在すると考えられる。

選択的注意（selectiveattention）

多様な情報が渦巻くような環境条件下において、その個人にとって重要だと認識された情報を選択してそれに注意を向ける認知機能を指す概念。カクテルパーティ効果や両耳分離聴の実験によって明らかにされている。

両耳分離聴（dichoyic listening)

注意の研究でしばしば用いられる方法。カクテルパーティ効果を実験的に知り得るためにCherry,E.C. （1953 )により行われた実験。この方法では、左右の耳に別々の情報を等しい大きさで同時に提示する。チェリーは、左耳にA、右耳にBという言葉を提示し、被験者に追唱（shadowing)させた。被験者は比較的容易にこの課題を遂行できたが、このとき追従しなかった法の言葉はほとんど覚えてなかった。ただし、それが男声であったか女声であったかはということは覚えていた。しかし、英語からドイツ語に変わったことは気づかなかった。結果として、追唱を受けない、すなわち注意をむけられないチャンネルの情報は、英語か日本語かといった意味内容までは分析されず、男声か女声かというような物理的特徴の処理に留まる。この選択的注意の原理からトレイスマンは減衰説、ブロードベントは記憶のフィルターモデルを提唱した。これは記憶の流れに関するモデルで、感覚受容器（資格や聴覚など）が受け取った多様な情報が、感覚記憶から短期記憶の貯蔵庫あるいは長期記憶の貯蔵庫に移行する際に選択的注意が働き、需要度に応じてフィルターがかかり、そのフィルターを通過した情報だけが短期記憶や長期記憶として貯蔵されると説明される。

追唱（shadowing）　

一方の耳の情報を繰り返し言わせる、被験者の注意を一方に偏らせるために用いる選択的注意の実験の代表的手段。