PSIKOLOGI KOGNITIF Maya Dewi Savitri, MSi.

Pertemuan 6 Representasi Pengetahuan

Psikologi Kognitif Neuro science Human & Artificial Inteligence Sen sasi Per sepsi Thinking & Concept Formation Psikologi Kognitif Pattern Re cognition Cognitive Develop ment Attention Language Imagery Con ciousness Repre sentation of Knowledge Memory

Pertemuan 6 Materi : Representasi pengetahuan secara verbal Representasi pengetahuan secara visual

Representasi Representasi adalah suatu konfigurasi yang dapat menggambarkan sesuatu yang lain dalam beberapa cara. Representasi digolongkan menjadi : Representasi verbal yang terdiri dari teks tertulis/kata-kata. Representasi visual yang terdiri dari gambar, diagram, grafik, atau tabel.

Knowledge Representation Knowledge representation: process of how knowledge is represented to form a knowledge base

Definisi Pengetahuan Pengetahuan adalah hasil penginderaan manusia, atau hasil tahu seseorang terhadap obyek melalui indera yang dimilikinya (mata, hidung, telinga, dan sebagainya)

Pengetahuan Knowledge / pengetahuan sering disamakan arti dengan data, fakta, dan informasi. Knowledge / pengetahuan dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kategori yaitu: Procedural Knowledge : berkenaan untuk mengetahui bagaimana melakukan sesuatu. Declarative Knowledge : berkenaan untuk mengetahui sesuatu itu benar atau salah. Tacit Knowledge atau Unconcious Knowledge artinya pengetahuan yang tidak bisa diungkapkan dengan bahasa.

Pengetahuan “Knowledge is information of which someone is aware. Knowledge is also used to mean the confident understanding of a subject, potentially with the ability to use it for a specific purpose”. (http://en.wikipedia.org/wiki/Knowledge)  Other definitions: Knowledge is 'tracks the truth‘ (Robert Nozick) It is suggested that our definition of knowledge needs to require that the believer's evidence is such that it logically necessitates the truth of the belief (Richard Kirkham) Knowledge is "information combined with experience, context, interpretation, and reflection. It is a high-value form of information that is ready to apply to decisions and actions." (T. Davenport) "Explicit or codified knowledge refers to knowledge that is transmittable in formal and systematic language. Tacit knowledge has a personal quality, which makes it hard to formalize and communicate." (I. Nonaka)

Representasi Pengetahuan Bagaimana merepresentasikan pengetahuan ke dalam basis pengetahuan dan menguji kebenaran penalaran Karakteristik RP: Dapat diprogramkan Dapat dimanfaatkan untuk penalaran, menggambarkan kesimpulan sebagai fungsi kecerdasan

Representasi Pengetahuan Harus terdiri dari struktur data dan prosedur untuk penafsiran Hal yang berhubungan dengan RP: Object pengetahuan itu sendiri Event: kejadian-kejadian dalam dunia nyata dan hubungannya Performa: bagaimana melakukan suatu tugas tertentu Meta knowledge: pengetahuan tentang pengetahuan yang direpresentasikan

Penggunaan Pengetahuan Acuisition: mengintegrasikan informasi baru kedalam pengetahuan sistem. Dua level: Menyusun fakta ke dalam database Pembuatan fungsi untuk mengintegrasikannya dengan cara “belajar dan mengadaptasikannya” terlebih dahulu Retrieval: mengingat kembali, menyusun ulang pengetahuan berdasarkan hubungan pengetahuan terhadap masalah Linking: mengekstrak informasi baru tersebut Lumping: mengelompokkan hasil ekstraksi pengetahuan baru tersebut kedalam struktur yang lebih besar seperti yang dibutuhkan dalam menyelesaikan masalah

Penggunaan Pengetahuan Reasoning: pengetahuan digunakan untuk menalar suatu permasalahan Formal reasoning: menggunakan logika proporsional Procedural reasoning: menggunakan aturan produksi ( IF-THEN) Analogical reasoning: sangat sulit

Presentasi Pengetahuan Secara Verbal Anda adalah apa yang Anda ketahui. -Albert Einstein

Bahasa & pengetahuan Alasan kata-kata & bahasa dipelajari mendalam: Tingkat perkembangan kemampuan verbal manusia melampaui spesies-spesies lain. Struktur semantik memungkinkan manusia mengidentifikasi jenis-jenis ‘benda’ yang tersimpan dalam memori dan bagaimana ‘benda’ yang tersimpan itu saling berhubungan dengan ‘benda’ lain.

Sebagian besar pengetahuan bersifat verbal. Bahasa & pengetahuan Baddeley (1990) 20.000-40.000 kata yang diketahui maknanya oleh manusia. Memori kognisi berjumlah lebih besar Sebagian besar pengetahuan bersifat verbal.

Pendekatan Asosiasionis Variabel Organisasional Geary (2005)  manusia memiliki kemampuan istimewa mengategorisasikan objek, hewan, & tumbuhan prediksi dinamika lingkungan  adaptasi. Gordon Bower, dkk Pengorganisasian entitas-entitas semantik dalam memori memiliki pengaruh yang sangat kuat terhadap memori dan mengingat.

Variabel Organisasional Bower, dkk, 1969  penelitian hierarki konseptual dalam kata-kata.

Pengorganisasian pengetahuan secara semantik Model Set-Teoretik Membahas konsep semantik Konsep  ide abstrak yang merepresentasikan kategori informasi atau unit pengetahuan. Unit pengetahuan  digabungkan  membentuk konsep yang berbeda. Contoh: Pisang  pisang, apel, jeruk: konsep ‘buah’  pisang, nanas, pepaya: konsep ‘buah tropis’

Model Set-Teoretik Memori  konsep semantik direpresentasikan oleh rangkaian elemen/kumpulan informasi. Konsep dapat direpresentasikan dalam LTM melalui: eksemplar, item yang berpadu membentuk konsep tsb, atribut/karakteristik eksemplar. Contoh: Burung (konsep)  terbang, berkicau (atribut)

Model Perbandingan-Fitur Semantik Smith dkk, 1974  Makna suatu unit leksikal (kata) direpresentasikan oleh rangkaian fitur semantik. Fitur penegas  aspek esensial suatu kata Fitur karakteristik  aspek insidental Pembatas lingustik: secara teknis, secara longgar, tampaknya, dll Pengujian kesahihan proposisi  berdasarkan fitur penegas.

Model Perbandingan-Fitur Semantik

Burung: murai (lazim), ayam (paling tidak lazim) Model Perbandingan-Fitur Semantik Eleanor Rosch  penelitian berdasarkan logikabeberapa anggota suatu kategori memiliki makna leksikal lebih kuat dibandingkan lainnya. Tingkat kelaziman objek beragam. Objek paling umum kategori prototipe. Contoh: Burung: murai (lazim), ayam (paling tidak lazim)

Model Jaringan Semantik Dasar penelitian Allen Collins & Ross Quillian  pengorganisasian memori yang disusun berdasarkan program komputer. Asumsi: konsep-konsep disimpan dalam memori sebagai unit independen yang saling terhubung oleh koneksi-koneksi spesifik & bermakna. Penelitian struktur memori hipotetik hierarki tiga tingkat. Ciri: mengeksplisitkan cara-cara pengambilan informasi dari memori semantik.

Model Jaringan Semantik

Model Aktivasi Menyebar Allan Collins & Elizabeth Loftus (1975)  pemprosesan semantik dibuat berdasarkan suatu jaringan rumit yang di dalamnya asosiasi-asosiasi sederhana dihubungkan bersama dalam suatu ruang konseptual. Penting  Menjelaskan dampak priming. Dukungan neurosains kognitif  Posner dkk (1988) Priming repetisi  pengulangan item yang sama sebanyak 2 kali. Priming semantik  penyajian prime yang cocok secara semantik serta kata sasarannya.

Model Aktivasi Menyebar

Jaringan-jaringan proposisional John R. Anderson (1985) Tokoh teori memori asosiatif (HAM, ACT) Proposisi: unit pengetahuan terkecil yang dapat berdiri sendiri (memiliki makna) sebagai suatu pernyataan terpisah. Contoh: bayi menangis.

Human Associative Memory (HAM) & Representasi Pengetahuan Dikenalkan oleh Anderson & Bower (1973). Struktur utama penyimpanan informasi  konstruksi subjek-predikat yang dihubungkan oleh nodus fakta. Semakin rumit kalimat, struktur pohon semakin bercabang. Cabang struktur pohon  disatukan nodus konseptual (asumsi: eksis dalam memori sebelum penyandian) Nodus: representasi ide & asosiasi linear antara ide.

Pengendalian pikiran secara adaptif (ACT) Teori memori bersifat asosiasionistik. Tiga jenis memori: memori kerja, memori deklaratif, memori produktif.

Memori kerja Memori jangka pendek, aktif bekerja, berisi informasi yang dapat diakses sistem pada saat itu juga. Mengacu pada memori aktif. b. Memori deklaratif Pengetahuan yang kita miliki mengenai dunia. Representasi pengetahuan secara deklaratif memasuki sistem dalam sujud chunks (unit kognisi), strings (rentetan informasi yang berurutan), atau citra-citra visual.

c. Memori produktif Serupa memori prosedural. Pengetahuan yang diperlukan untuk melakukan hal- hal fisik (mis: mengikat tali). Teori: Representasi pengetahuan bersifat trisandi  string temporal, citra spasial, proposisi abstrak. String temporal  merekam struktur peristiwa yang berkesinambungan. Contoh: urutan pertandingan sepak bola.

c. Memori produktif Representasi spasial  diproses sebagaimana informasi disandikan, ukuran informasi tidak penting. Contoh: mengenali huruf Z, berapa pun ukurannya. Proposisi abstrak  bersifat independen, terpisah dari urut-urutan informasi Contoh: “Bill, John, pukul!”

Para Pakar & Pengorganisasian Karakter para pakar: Pengetahuan yang terorganisasi & bersifat domain-specific. Paham cara menggunakan pengetahuan secara efektif & bijaksana. Hasil penelitian Chi, Feltovich, & Glaser (1981): Pengetahuan pakar > amatir. Para pakar mengorganisasikan pengetahuan berdasarkan prinsip umum; amatir berdasarkan fitur-fitur permukaan

Dukungan neurosains kognitif Larry Squire (1986) “Memori bersifat terpusat (localized) dalam arti sistem-sistem otak yang spesifik merepresentasikan aspek-aspek spesifik dari setiap peristiwa, dan memori terdistribusi dalam arti sejumlah besar sistem neural terlibat dalam proses representasi peristiwa.” Mengembangkan taksonomi struktur memori yang memuat memori deklaratif & nondeklaratif sebagai bagian yang integral.

Otak diorganisasikan berdasarkan sistem-sistem penyimpanan informasi yang berbeda secara fundamental. Pengetahuan deklaratif Bersifat eksplisit & meliputi fakta. Mencakup memori episodik & memori semantik. Pengetahuan prosedural Bersifat implisit & dapat diperoleh melalui kinerja. Mencakup keterampilan, priming, disposisi, & jenis representasi nonasosiatif lainnya.

Rangkuman pengorganisasian pengetahuan secara semantik Model Pengelompok-an (clustering) Model Set-Teoretik Model Pembandingan-Fitur Semantik Jaringan Semantik Model Neurosains Kognitif Diorganisasikan dalam kelompok (clusters). Set atau koleksi informasi. Contoh-contoh sebuah kategori & atribut-atribut atau karakteristik, dari suatu kategori. Set fitur-fitur semantik. Unit-unit independen yang saling terhubung dalam sebuah jaringan Pengorganisasian jaringan-jaringan neural. Kata-kata yang berada dalam kategori yang serupa diingat bersama-sama. Dua fitur yang menonjol terasosiasi dengan makna item: 1) fitur penegas, 2) fitur karakteristik. Penyimpanan kata-kata terikat dengan sebuah jaringan hubungan yang rumit. Pengetahuan adalah koneksi atau hubungan antara unit-unit.

Koneksionisme & representasi pengetahuan Koneksionisme  teori tentang pikiran dengan gagasan mengenai keberadaan sebuah set besar berisi unit-unit sederhana yang saling terhubung dalam sebuah jaringan yang terdistribusi secara paralel (jaringan PDP). Asumsi dasar  unit-unit saling merangsang (excite) atau menghambat (inhibit) satu sama lain dalam sistem tsb, bersamaan ataupun paralel.

Koneksionisme & representasi pengetahuan Representasi pengetahuan bersifat koneksionistik: Pola tidak disimpan; item yang disimpan adalah kekuatan koneksi antara unit-unit  memungkinkan pembentukan pola tsb. Pendekatan terhadap pembelajaran secara berbeda. Model PDP dibuat berdasarkan asumsi-asumsi neurologis.

Presentasi Pengetahuan Secara Visual Perumpamaan atau pembayangan mental adalah substitusi yang menakjubkan bagi persepsi yang sesungguhnya. -Roger N. Shephard

Perspektif historis Era filosofis Bayangan-bayangan mental dipandang sebagai bahan baku utama dalam pembentukan pikiran, & terkadang dipercaya sebagai elemen-elemen pemikiran. Aristoteles, Plato, John Locke, David Hume. Era pengukuran perumpamaan mental/imagery Penelitian Sir Francis Galton (1880), Titchener (1909), & Betts (1909). Era kognitif Pendekatan yang memuat representasi pengetahuan sebagai elemen sentral. PenelitianShepard (1975), Farah (1988), Kosslyn (1998), dll.

Teori-teori representasi pengetahuan secara visual Hipotesis penyandian-ganda Pelopor: Penelitian Paivio, dkk (1965) Paradigma: pembelajaran asosiasi-berpasangan Hasil: beberapa kata bersifat lebih visual, sementara kata lain cukup sulit divisualkan. Dasar hipotesis ini  terdapat dua sistem penyandian (dua cara informasi direpresentasikan dalam memori), yaitu proses imagery nonverbal & proses simbolik verbal.

Hipotesis proposisional-konseptual Tokoh: Anderson & Bower  mengembangkan model HAM (Human Associative Memory) Hipotesis ini menyatakan  kita menyimpan interpretasi-interpretasi terhadap peristiwa-peristiwa (verbal & visual), alih-alih menyimpan komponen-komponen citra atau gambaran. Hipotesis ekuivalensi-fungsional Shepard & Metzler (1971)  rotasi mental Hubungan antara waktu yang diperlukan & derajat rotasi mengindikasikan  proses internal merupakan sebuah fungsi teratur dari jumlah transformasi yang dibutuhkan.

ekuivalensi-fungsional Hipotesis ekuivalensi-fungsional Isomorfisme urutan kedua  hubungan antara objek-objek eksternal & representasi-representasi internal dari objek-objek yang tidak termasuk jenis isomorfik. Bentuk-bentuk visual yang lazim digunakan dalam tugas rotasi mental. Subjek penelitian diminta menentukan apakah gambar di sisi kiri adalah gambar yang sama dengan gambar di sisi kanan (hanya dirotasi). Diadaptasi dari Shepard dan Metzler (1971).

Dukungan neurosains kognitif Georgopoulos, Lurito, Petrides, Schwartz, & Massey (1989)  mendukung teori rotasi mental. Hasil: ada bukti neurologis langsung terhadap rotasi mental. Penelitian Stephen Kosslyn  sebuah gambar mental memiliki kemiripan dengan persepsi suatu objek yang riil. Asumsi: sebuah citra/gambaran memiliki karakteristik spasial, yang dapat dipindai, dan sistem kognitif memerlukan waktu yang lebih lama untuk memindai jarak yang jauh dibandingkan jarak yang dekat.

Eksperimen Kosslyn (1973)  hasil: menunjukkan bahwa para partisipan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk membuat keputusan mengenai karakteristik- karakteristik yang melibatkan pemindaian ter hadap jarak Berbagai eksperimen Kosslyn & Shepard mengindikasi- kan  bayangan-bayangan atau citra-citra visual mencerminkan representasi-representasi internal yang bekerja secara isomorfik terhadap fungsi persepsi objek- objek fisik. Studi neurologis Luria (1976) & Farah (1988, 1995) Eksperimen mendukung teori penyandian ganda. Dasar pemikiran: pengaktifan suatu proses kognitif (misal imagery) diekspresikan dalam wujud aktivitas otak yang terpusat (terlokalisasi), yang diukur melalui aliran darah regional.

Dukungan neurosains kognitif Asumsi penelitian yang menggunakan pengukuran aliran darah regional serebral (rCBF; regional-cerebral blood flow) untuk mempelajari imagery  meningkatnya volume darah di suatu bagian otak berkorelasi dengan jumlah aktivitas yang berlangsung di bagian otak tersebut. Data ini menunjukkan bahwa pemrosesan visual dan area- area memori di otak diaktifkan saat kita sedang membayangkan suatu hal. Eksperimen Kosslyn  menggunakan pemindai PET dan tes imagery Podgorny & Shepard.  Hasil: adanya aktivasi yang lebih besar di korteks visual selama pembentukan citra dibandingkan selama persepsi.

Kesimpulan logis berdasarkan berbagai studi (Farah, 1988): Studi-studi aktivitas otak menunjukkan bahwa area-area otak yang berbeda terlibat dalam tugas-tugas kognitif yang berbeda. Tugas-tugas pembayangan visual (visual imagery tasks) & penglihatan (vision) tampaknya melibatkan proses di lokasi-lokasi yang serupa di dalam otak. Tugas-tugas pembayangan visual, yang memerlukan pengetahuan asosiatif, tampaknya mengaktifkan bagian- bagian otak yang terkait dengan memori & penglihatan. Tugas-tugas imagery (yaitu tugas-tugas top-down) memerlukan energi pemprosesan yang lebih besar dibandingkan tugas-tugas perseptual (tugas bottom-up).

Kasus: L.H dengan cedera otak serius. Penelitian Martha Farah  mengidentifikasi lokasi-lokasi neurologis tempat berlangsungnya proses-proses kognitif. Kasus: L.H dengan cedera otak serius. Hasil: kinerja L.H dalam tugas-tugas visual terganggu yang diasumsikan akibat cedera tsb, tapi tidak mempengaruhi kemampuan spasialnya. Perbedaan neurologis ini menimbulkan hipotesis adanya subsistem representasi yang berbeda-beda. Kiri: Area otak L.H yang mengalami kerusakan (bertanda X). Area-area yang rusak mencakup lobus temporal kanan & lobus frontal inferior kanan (gambar atas) serta region-region oksipital-temporal (gambar bawah). Kanan: A. Contoh-contoh gambar yang tidak dikenali oleh pasien yang mengalami kerusakan otak. B. Reproduksi (duplikasi; salinan) yang dibuat oleh pasien terhadap objek-objek A.

Peta kognitif Manusia menempati lingkungan 3 dimensi yang juga didiami makhluk-makhluk lainnya karenanya, demi kelangsungan hidup, manusia harus mampu menggunakan imagery untuk menjelajahi dunia spasialnya dan menghindari bahaya. Penelitian Tolman memunculkan konsep peta kognitif yang mengacu pada pengetahuan spasial umum yang ditunjukkan tikus-tikus dalam labirin.

Eksperimen Thorndyke dan Hayes-Roth (1982)  manusia menggunakan dua jenis pengetahuan spasial (pengetahuan rute & pengetahuan survei) untuk mempelajari dunia fisik. Pengetahuan rute  jalur-jalur spesifik yang digunakan untuk berpindah dari suatu lokasi ke lokasi lainnya. Pengetahuan survei  hubungan-hubungan global antara petunjuk-petunjuk dari lingkungan. Tversky  menguji distorsi memori terkait lokasi geografis. Distorsi terjadi karena orang menggunakan strategi konseptual untuk mengingat informasi geografis.

Peta kognitif Orang cenderung memiliki sudut pandang egosentrik dalam menilai dunia (impresi egosentris lokal)

Tajuk utama neurosains kognitif Peta kognitif Penelitian Jeffrey Zacks, dkk  terpusat pada dua aspek yang berbeda dari peta kognitif. Aspek transformasi spasial yang berpusat pada objek  ketika kita merotasi suatu objek/lokasi dalam benak. Aspek transformasi perspektif egosentrik  terjadi saat kita merotasi/menyelaraskan titik pandang.

Sinestesia: suara yang dihasilkan warna Sinestesia  suatu kondisi ketika sensasi-sensasi dari sebuah modalitas perseptual (misal: penglihatan) dialami juga dalam modalitas yang lain (misal: pendengaran). Orang dapat mengecap bentuk, meraba bunyi, atau melihat angka/huruf dalam warna. Banyak data meyakinkan yang mengindikasikan  banyak orang mengalami sinestesia yang di dalamnya citra-citra visual dan suara-suara (dan juga pengalaman-pengalaman sensorik lainnya) saling menjalin. Contoh: kasus S yang berkomentar, “Suara Anda benar- benar berwarna kuning dan rapuh,” kepada Luria.