Modele pamięci semantycznej

W piśmiennictwie naukowym powszechnie przyjmuje się, że człowiek magazynuje informacje i wiedzę w formie odpowiednich struktur. Rezultatem psycholingwistycznych badań, odkrywających strukturę leksykalno-semantycznych aspektów języka, są ustalenia dotyczące budowy pamięci semantycznej. Piśmiennictwo psychologiczne i

psycholingwistyczne zawiera opisy wielu modeli pamięci semantycznej, dlatego dalsze rozważania zostaną ograniczone do analizy i dyskusji nad modelami przydatnymi z punktu widzenia potrzeb tego opracowania.

Termin „pamięć semantyczna” istnieje od lat sześćdziesiątych 20 wieku. Oznacza wiedzę o świecie, która stanowi istotny element magazynu pamięci długotrwałej. Tak rozumiana pamięć semantyczna jest przedmiotem zainteresowania także psychologii, ale nie tylko poznawczej (kognitywnej). Jednostkami tej części magazynu pamięci są znaczenia wyrazów lub częściej – pojęcia (przypis 74 np. Quillian 1968).

Pierwowzorem wielu modeli pamięci semantycznej jest sieć powiązań między

poszczególnymi jednostkami, odkrywanych w badaniach nad skojarzeniami swobodnymi.

Sieci o charakterze czysto skojarzeniowym odzwierciedlają jedynie częstość wzajemnego aktywizowania wyrazów i nie stanowią klasycznych struktur o charakterze hierarchicznym.

Opierając się na interpretacjach B. Sosińskiej-Kalaty (przypis 75 Sosińska-Kalata 1999, s.

77-84) oraz Lynn Westbrook (przypis 76 Westbrook 2006 ), przyjmuję, że teorie sieci

semantycznych [przypis 31] stanowią najwcześniejszą koncepcję organizacji pamięci semantycznej. Powstały na przełomie lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych 20 wieku.

Najbardziej znane są modele opracowane przez M. Rossa Quilliana, Allana M. Collinsa i M. Rossa Quilliana, Johna R. Andersona i Gordona H. Bowera. Modele te wyrosły na bazie asocjacjonizmu, przyjmującego, że cała wiedza człowieka podlega strukturalizacji za pomocą związków kojarzeniowych między pojęciami. W podobny sposób definiowane jest znaczenie w lingwistycznych teoriach pola semantycznego (D. Buttler, W. Miodunka, R.

Tokarski). Sieciowa organizacja wiedzy językowej w pamięci uważana jest za fundament mechanizmu organizacji wiedzy w umyśle człowieka. Jednostkami takiej wiedzy są m.in.

pojęcia, traktowane jako znaczenia wyrażeń języka naturalnego, z którymi mogą być powiązane zarówno mentalne reprezentacje ich form wyrażeniowych (na przykład nazw), jak i mentalne wyobrażenia ich desygnatów. Dotyczy to tylko kompetencji (wiedzy)

językowej, a nie wiedzy w ogóle. Próbę wyjaśnienia procesów myślenia za pomocą praw kojarzeniowych przez styczność czasową i przestrzenną stanowi empiryczna filozofia Davida Hume’a.

Str. 47

Do koncepcji sieci skojarzeniowych nawiązują teorie sieciowe w ujęciu kognitywnym, ale różnią się od nich interpretacją relacji konstytuujących sieć. Przyjmują, że związki między pojęciami są ukierunkowane i semantycznie wyspecyfikowane. Pogląd, że struktura wiedzy człowieka ma postać asocjacyjnej sieci semantycznej, należy do

najpowszechniejszych, stąd z reguły nawiązują do niego intuicyjne modele organizacji wiedzy użytkowników systemu informacyjno-wyszukiwawczego, leżące u podstaw tradycyjnych koncepcji organizacji pojęć odwzorowywanej w semantycznej strukturze leksyki języka informacyjno-wyszukiwawczego. Nie są to jednak poglądy powszechnie przyjęte w psychologii.

Pojęcia są w pewien sposób związane z językiem. Komunikacja językowa opiera się na wspólnej wiedzy pojęciowej uczestników dyskursu. Niektórym słowom odpowiadają jednostkowe pojęcia (tzw. pojęcia leksykalne), inne pojęcia mogą być wyrażane złożonymi konstrukcjami językowymi. Przekaz językowy stanowi przekaz wiedzy pojęciowej,

uzupełniający w stosunku do doświadczenia. Przekaz za pomocą słów kluczowych stanowi również przekaz wiedzy pojęciowej. Zdaniem wielu psychologów, filozofów i lingwistów systemy językowy i pojęciowy nie mogą być rozdzielone. Klasyczne ujęcie tego twierdzenia jest znane jako hipoteza Sapira-Whorfa.

Wczesne metody badania struktury pamięci semantycznej polegały na traktowaniu

pamięci człowieka jako hierarchicznej struktury pojęć. „Pojęcie jest podstawową strukturą umysłowo-poznawczą stanowiącą uogólniony model jakiejś klasy przedmiotów (zdarzeń), cech lub relacji podobnych do siebie pod pewnym względem” (przypis 77 Chlewiński 1991, s. 21). Stanowią one określony sposób porządkowania rzeczywistości. Dzięki pojęciom możliwa jest percepcja przedmiotów (zdarzeń) jako reprezentantów różnych klas i uwzględnianie w nich przede wszystkim tych cech, które są wspólne danym klasom, z pominięciem ich cech konkretnych, jednostkowych. Podstawowym mechanizmem przyswajania pojęć jest poznawanie nowych słów w różnych kontekstach

werbalno-pojęciowych. Definicje służą przede wszystkim uściślaniu zakresu przyswojonych pojęć, a nie wytwarzaniu pojęć zupełnie nowych. W języku naturalnym – jeżeli nazwę rozumie się jako formę – za jedną nazwą używaną w różnych kontekstach często kryje się wiele różnych pojęć. Identyfikacja pojęć zachodzi pod wpływem procesu różnicowania i procesu generalizacji (przypis 78 Chlewiński 1991 ). Pojęcia, reprezentowane przez oddzielne węzły, tworzą strukturę hierarchiczną. Najbardziej popularnym tego typu modelem jest sieć semantyczna A.M. Collinsa i M.R. Quilliana (przypis 79 Quillian 1968 ). Model ten ilustruje rys. 3.

Autor jako inspirację tego pomysłu wskazał sposób organizacji wiedzy w typowym słowniku, leksykonie lub encyklopedii, w których sieć pojęciowa ujawnia się w strukturze odesłań porównawczych między hasłami. Zgodnie z hierarchicznym modelem Collinsa i Quilliana, aby opisać jakieś pojęcie, niezbędne jest odwołanie się do reprezentacji pojęciowej znajdującej się na wyższym poziomie hierarchii niż ta, którą się opisuje.

Znalazło to wyraz w modelu definicji klasycznej. Konieczność odwoływania się do innych poziomów sieci semantycznej wydłuża czas udzielania odpowiedzi. Powodem

zasygnalizowania tej klasy modeli jest fakt ich istnienia i odwoływanie się do nich w teorii języków informacyjno-wyszukiwawczych.

Str. 48

Rys. 3. Model pamięci semantycznej według A.M. Collinsa i M.R. Quilliana (1969). Za:

Nęcka E., Orzechowski J., Szymura B. (2007): Psychologia poznawcza. Warszawa:

Wydawnictwo Naukowe PWN, s. 153

Równolegle z teorią Collinsa i Quilliana pojawiły się inne modele pamięci semantycznej.

Należy do nich m.in. model skonstruowany przez George’a A. Millera i Philipa N.

Johnsona-Lairda (1976). Rolę relacji semantycznych podkreśla także jedna z wersji modelu Waltera Kintscha (przypis 80 Kintsch 1974 ), w którym każda jednostka pamięci semantycznej jest określona przez listę relacji semantycznych, w jakie wchodzi z innymi jednostkami (przypis 81 Kintsch 1974 ).

Założenie zróżnicowanej dostępności poszczególnych powiązań typu hiponimicznego można znaleźć również w koncepcji Jean Aitchinson (przypis 82 Aitchinson 2003 ) [przypis 32], która powstała na bazie niezgodności wyników badań z założeniem silnie

zhierarchizowanego modelu Collinsa i Quilliana (przypis 83 Aitchinson 2003 ). Koncepcja ta opiera się na rozróżnieniu stałych i czasowych powiązań hierarchicznych między elementami pamięci semantycznej.

Cechą wspólną modeli hierarchicznych pamięci semantycznej, wykorzystywaną w

budowie języków wyszukiwania informacji, jest organizowanie jednostek sieci za pomocą poziomów ogólności, a więc za pomocą relacji hiperonimii i hiponimii, z uwzględnieniem tzw. drzewa Porfiriusza [przypis 33] (przypis 84 Sowa 2000 ). Taka organizacja umożliwia zastosowanie dziedziczenia cech i relacji poprzez poziomy hierarchiczne. Jako najwęższy i najniższy poziom hierarchii można wykorzystywać kategorie niezdefiniowane,

tematyczne (przypis 85 Sowa 1991, 2000 ).

Str. 49

Struktury hierarchiczne nie są jednorodne i można je uznać za szczególny przypadek sieci, w której występują tylko zależności hierarchiczne. Istotą podejścia sieciowego jest znaczący udział w organizacji struktur językowych relacji kojarzeniowych, które

charakteryzują się symetrycznością. Szersze wykorzystanie relacji kojarzeniowych może zapewnić elastyczność języka i większe dostosowanie do indywidualnych potrzeb

użytkowników. Przejawem tzw. sieciowości są różnego rodzaju gniazda pojęciowe,

semantyczne, leksykalne. Rozszerzenie istniejącego modelu semantycznego na model sieciowy pozwoli w większym zakresie uwzględniać w budowie i wyszukiwaniu informacji inne rodzaje relacji niż relacje hierarchiczne.

Modele semantyczne różnią się liczbą uwzględnianych relacji. Większa liczba relacji w modelu świadczy o bardziej leksykalnym niż pojęciowym ujmowaniu relacji, co owocuje orientacją bardziej leksykalną (postkoordynacja) lub bardziej pojęciową (prekoordynacja) [przypis 34]. Liczba zastosowanych relacji może także wynikać ze szczegółowego

podejścia do struktury pola semantycznego danego języka.

Szczególnie interesujące i przydatne z punktu widzenia moich rozważań są teorie pamięci semantycznej, które opisują sposób, w jaki zostały uporządkowane reprezentacje

pojęciowe w systemie poznawczym człowieka. Są to systemy organizacji pojęć

niehierarchiczne. Teorie te przyjmują, że pojęcia są przechowywane w umyśle ludzkim w postaci struktury przypominającej sieć złożoną z węzłów oraz połączeń między nimi, czyli tzw. ścieżek. W każdym z węzłów sieci jest zakodowana reprezentacja pojęciowa.

Ścieżkom łączącym poszczególne węzły odpowiadają relacje semantyczne zachodzące między pojęciami reprezentowanymi przez te węzły. Sieć jest zbudowana tak, aby zapewnić ekonomię poznawczą. Niewątpliwie części węzłów odpowiadają pojęcia wyrażane w formie słów kluczowych. Słowa odpowiadające pojęciom są zatem

reprezentowane w pamięci w postaci tzw. punktów węzłowych (ang. nodes), połączonych z sobą relacjami semantycznymi. W ten sposób powstaje sieć połączeń. Jeżeli pojęcia są z sobą blisko związane, to charakteryzuje je duża liczba wzajemnych połączeń (linków) odpowiadających ich wspólnym właściwościom. Istotność (siła, moc) relacji zachodzących pomiędzy poszczególnymi pojęciami jest odzwierciedlana za pomocą wagi ścieżki. Im relacja jest silniejsza, tym większą wagę ma połączenie między nimi (ziarnistość informacji [przypis 35]). Połączenie pojęć ścieżką o dużej wadze sprawia, że skraca się czas

udzielania odpowiedzi. Gdy pojęcia są powiązane słabiej, wówczas waga ich połączenia (waga ścieżki) jest mała. Dotyczy to również znacznego dystansu semantycznego pomiędzy pojęciami, co ułatwia podejmowanie decyzji negatywnych.

Str. 50

Przetwarzanie konkretnego pojęcia uaktywnia odpowiadający mu węzeł sieci i sprawia, że jego pobudzenie (aktywacja) stopniowo rozprzestrzenia się poprzez ścieżki łączące go z węzłami reprezentującymi pojęcia związane z nim semantycznie. Dociera do węzłów bezpośrednio sąsiadujących z węzłem źródłowym, a także do innych – dalszych, ale znaczeniowo związanych z bodźcem, który uruchomił (pobudził) dany obszar sieci i

leżących wzdłuż wywołanego przez niego łańcucha skojarzeń. Poziom (stopień) aktywacji konkretnego węzła sieci jest proporcjonalny do wagi ścieżki, wzdłuż której biegnie, a także do liczby połączeń wychodzących od węzła źródłowego. Pobudzenie wzdłuż ścieżek łączących sąsiadujące węzły sieci sprawia, że pojawienie się bodźca poprzedzającego ułatwia przetwarzanie słowa i odpowiadającego mu pojęcia w dalszej kolejności, jeżeli słowo to pozostaje w relacji semantycznej z bodźcem poprzedzającym. W ten sposób dochodzi do usprawnienia przejawiającego się w przyśpieszeniu podejmowania decyzji semantycznych angażujących jego znaczenie (ang. lexical decision task). Węzeł źródłowy wykazuje aktywność tak długo, jak długo jest przetwarzane odpowiadające mu pojęcie.

Pobudzenie (aktywacja) semantyczne zanika wraz z upływem czasu, a także wraz z wydłużaniem się pokonywanego dystansu. Ulega osłabieniu również w sytuacji, gdy system przetwarzania zapoczątkowuje aktywność konkurencyjną (przypis 86 Collins, Loftus 1975). W tym kontekście na uwagę zasługuje model sieciowy Allana M. Collinsa i Elizabeth F. Loftus (przypis 87 Collins, Loftus 1975 ), dalej rozwijany przez Johna R.

Andersona (1983). Model ten ilustruje rys. 4.

Rys. 4. Sieć pamięci semantycznej według modelu A.M. Collinsa i E.F. Loftus (Collins A.M., Loftus E.F. (1975): A spreading activation theory of semantic processing.

“Psychological Review”, vol. 82, no 6, s. 407-428). Za: Nęcka E., Orzechowski J., Szymura B. (2007): Psychologia poznawcza. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, s. 156

Str. 51

Proces, o którym mowa, zachodzi automatycznie, tzn. bez udziału uwagi i świadomości.

Osoba przetwarzająca pojęcia także nie ma bezpośredniego wpływu na zakres aktywacji, tzn. że wskutek aktywacji mogą zostać uruchomione również pojęcia położone w bardzo odległych rejonach sieci.

Obniżenie progu przetwarzania bodźca docelowego następuje także w wyniku działania mechanizmów w większym stopniu kontrolowanych przez osobę, czyli gdy świadomie kieruje ona swoją uwagę w stronę konkretnej reprezentacji pojęciowej odpowiadającej konkretnemu pojęciu (w stronę konkretnego obszaru pamięci semantycznej). Świadome ukierunkowanie uwagi na wybrane reprezentacje pojęciowe, a tym samym przeniesienie uwagi w rejon sieci, z którego pochodzi oczekiwane słowo docelowe, powoduje

przyśpieszenie decyzji. Przyśpieszenie decyzji wskutek działania opisanego mechanizmu dotyczy jednak tylko pojęć pochodzących z kategorii oczekiwanej przez daną osobę.

Mechanizm uaktywniania węzłów sieci stanowiących reprezentacje odrębnych pojęć może być automatyczny. Istnieje też możliwość kontrolowanego (ze świadomym

zaangażowaniem uwagi) procesu uaktywniania sieci semantycznej i podejmowania decyzji leksykalnych. Proces ten jest badany za pomocą procedury poprzedzania semantycznego.

Warto zwrócić uwagę, że mózg traktowany jest jak sieć neuronowa. Zagadnienie siły i zasięgu działania mechanizmów aktywacyjnych pozostaje jednak nadal otwarte.

Interesujący kierunek badań nad organizacją zapisu pamięciowego człowieka, użyteczny i stanowiący inspirację dla kognitywnego modelowania organizacji informacji i wiedzy w systemach dokumentacyjnych za pomocą języków słów kluczowych, stanowią badania związków między wyodrębnionymi w pamięci jednostkami zapisu (pojęciami).

Problematyką tą szczegółowo zajmowała się B. Sosińska-Kalata (przypis 88 Sosińska-Kalata 1999). Poniżej przestawię teorię sieci semantycznych, która znajduje zastosowanie w modelowaniu języków słów kluczowych. Inne teorie, jak teoria cech semantycznych, zostały szczegółowo omówione przez Sosińską-Kalatę. Nie są przydatne w dalszych rozważaniach. Zarówno badania psychologiczne, jak i lingwistyczne do tej pory nie dostarczyły przekonujących przesłanek, aby sądzić, że, operując pojęciami lub wyrażeniami językowymi, ludzie najpierw wyodrębniają, a następnie łączą z sobą ich istotne cechy dystynktywne. Przedstawione modele organizacji pamięci semantycznej mają odniesienie do słownika mentalnego, zwanego też leksykonem umysłowym.

Model związków między pojęciami – o którym wspomniałem – powstał na podstawie teorii procesów poznawczych Joya Paula Guilforda, co miało zapewnić zgodność identyfikacji relacji między najważniejszymi pojęciami w semantycznej strukturze indeksowanych

dokumentów ze sposobem, w jaki użytkownicy wyodrębniają związki międzypojęciowe w strukturze wiedzy. Zdaniem Guilforda (przypis 89 Guilford 1978 ) umysł ludzki realizuje określoną liczbę operacji poznawczych, wykorzystując dwa podstawowe mechanizmy przetwarzania bodźców: mechanizm asocjacji i mechanizm dyskryminacji (odróżniania).

Każdy z nich operuje na trzech poziomach przetwarzania informacji. Mechanizm asocjacji zmierza do wzrostu integracji asocjacyjnej na trzech poziomach: poziomie uświadomienia (ang. cognition), poziomie asymilacji pamięciowej (ang. memory) i poziomie oceny (ang.

evaluation). Uświadomienie polega na prostej identyfikacji pojęcia, pamięć pozwala na uchwycenie związków pojęć w czasie, ocena zaś umożliwia powstanie stałych powiązań na podstawie wcześniejszej wiedzy i poznawczego doświadczenia.

Str. 52

Mechanizm dyskryminacji bodźców pozwala na dokładność percepcji na trzech etapach:

rozpoznanie bodźca, myślenie konwergencyjne i myślenie dywergencyjne. Rozpoznanie umożliwia stwierdzenie tożsamości elementów na mocy nierozróżnialności ich cech indywidualnych. Myślenie konwergencyjne pozwala na identyfikację równoważności percypowanych elementów, przy równoczesnej świadomości ich cech indywidualnych.

Myślenie dywergencyjne umożliwia identyfikację wyraźnych i dobrze rozpoznanych różnic między percypowanymi bodźcami.

Niezależnie od badań nad strukturą pamięci semantycznej prowadzono szereg

eksperymentów nad pamięcią semantyczną w perspektywie teorii kategoryzacji, w których można dostrzec pewne podobieństwa do przedstawionych wcześniej badań nad pamięcią.

Jedną z teoretycznych implikacji tych badań jest teza, że słowa należące do danej kategorii są kodowane w pamięci blisko siebie i tworzą poznawczą jednostkę wyższego rzędu. Wydobycie z pamięci jednego elementu takiej jednostki-kategorii aktywizuje jednocześnie wszystkie jej pozostałe elementy. Sugeruje to możliwość badania w świetle współczesnych teorii kategoryzacji. Wskazuje także na przestrzenną organizację

zapamiętanych informacji, która została uwzględniona w omówionych w tym rozdziale sieciowych modelach pamięci. Problematyka ta już była przedmiotem opracowania Jadwigi Woźniak (przypis 90 Woźniak 2000 ), dlatego pozostawiam ją poza zakresem moich rozważań. Warto jednak zasygnalizować istnienie stosunkowo młodej, ale dynamicznie rozwijającej się dziedziny nauki, zwanej neuronauką (ang. neuroscience), która zajmuje się badaniem ludzkiego systemu nerwowego, w tym badaniem mózgu.

Poszukuje biologicznych uwarunkowań percepcji informacji oraz pamięci. Mózg traktuje jako samoorganizujący się system.

W teorii i praktyce języków informacyjno-wyszukiwawczych sieci semantyczne były intuicyjnie wykorzystywane od dawna w językach słów kluczowych opartych na słowniku jawnym w postaci tradycyjnej lub w nowoczesnej formie bazy leksykalnej online. Takie słowniki elektroniczne znajdują już zastosowanie w wielu dziedzinach. W przypadku słowników niejawnych bazę leksykalną stanowi słownik mentalny człowieka lub zbiór terminów użytych w indeksowaniu, zaś w przypadku słowników jawnych bazą leksykalną jest słownik drukowany (także w wersji komputerowej) lub słownik online.

Sieci semantyczne, bazując na rekonstruowaniu procesów umysłowych człowieka, w tym procesów przetwarzania języka, są pomocne w tworzeniu języków słów kluczowych.

Wyniki badań psychologicznych, psycholingwistycznych i językoznawczych stanowią podstawę przyjęcia podstawowych założeń paradygmatu sieciowego w systemach wyszukiwania informacji, w tym w językach słów kluczowych, które są jednym z elementów takich systemów. W dalszej części rozważań zajmę się szczegółowo słownikiem mentalnym.

Str. 53

1.3.2. Leksykon umysłowy (słownik mentalny) jako wzorzec/model organizacji