洞察 洞察問題とは 9点問題 チェッカーボード問題 洞察の謎 洞察問題

洞察問題とは
洞察
• 通常のやり方では解くことができない
• 非典型的
洞察問題とは
洞察の不思議
制約と洞察
洞察の個人差
– 領域知識はあまり役に立たない
• 発想の転換を必要とする
• 気づけば簡単
– 解決へのステップが長いわけではない
９点問題
洞察の謎
• 簡単なのになぜ出来ない
– 答えを聞けば「なぁんだ」
• 失敗を繰り返す
– なぜ失敗から学べない？
• よい情報を無視する
– なぜ近づいたゴールから遠ざかる？
• なぜひらめく
チェッカーボード問題
洞察問題解決のイメージ
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
漸進型問題解決
飛躍型問題解決
洞察（本当の？）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
洞察への諸アプローチＩ
• 試行錯誤説（Weisberg & Alba)
– 通常の問題解決と何ら変わりない（固着，洞察などの
概念は不要）．
– 類似経験がないから解けない．
• 活性拡散説（Ohlsoon，Anderson)
– 不適切な問題表象から，不適切なオペレータが活性
化される．
– 洞察には，再符号化，精緻化，制約緩和が必要．
制約
• 様々な可能性の中から、見込みのあるも
のを選び出す傾向性
• 語意獲得
• 知覚
• 類推
など様々な分野で用いられている認知科学
上の概念。
洞察への諸アプローチII
• 問題空間移行説（Kaplan & Simon)
– 問題空間のshift．
– Shiftは，外部情報（問題表現，ヒント）と内部情報
（ヒューリスティクス，領域知識）による．
– 特に不変項の抽出ヒューリスティクスが重要．
• 機会論説（Seifert et al.)
– 失敗により特別な記憶表象が生成される．
– たまたま，得られた外部情報にこの表象が反応して，
洞察に至る．
制約論（Knoblich）
• 制約とチャンク分解
– 数字制約(IV → VI)
– 演算子制約(＋ → −)
– 等号制約(＝ → ＋)
• ルーズチャンク（ IV → VI ）
• タイトチャンク（ X → V ）
• 問題：
– VI ＝ VII ＋ I
– III ＝ III ＋ III
• 課題固有の制約，緩和過程がない．
洞察の動的制約緩和理論
（鈴木・開,1997）
予習：ろうそく問題
• 問題解決の基本要素である対象、関係、ゴール
を制約として表現する。
• 初期のインパスはこれらの制約の協調によって
生み出される。
• 失敗によって、これらの制約が徐々に緩和され
る。
– 緩和は現在の試行とゴールとの間の誤差に基づく．
• 各制約において特定の形で逸脱が生じたときに、
確率的に洞察がもたらされる。
2
対象レベルの制約
• 対象がカテゴライズされる際の制約。
• ものは様々なレベルでカテゴリー化される。
• しかし、一般的にはbasic levelでのカテゴリー
化が起こる（ただし，単一ではない）。
• 洞察問題解決においても、問題中の対象はこの
レベルでカテゴリー化されやすい。
• ろうそく問題でいえば、箱は「箱」と認識され、
「平面を持つもの」とか、「物体」などという形では
認識されない。
ゴールの制約
• 問題解決のゴールは、途中の過程で行わ
れる様々な試行に対して、フィードバックを
与える。
• 洞察問題解決においても、ゴールは同様
の役割を果たし、プロセスをあるときには
impasseに導き、ある時には解へと導く。
• ゴールの制約は次のような形で表現する。
– ゴールの状態に対するイメージ
– ゴールと現在の状態の差を計算する関数
制約緩和
• 初期のimpasseは対象レベル、関係レベルの制
約の協調による。
• 繰り返しimpasseに陥ることにより、徐々に制約
が緩和される。
• 制約に違反したカテゴリー化、関係づけがなさ
れる確率が相対的に増加する。
• ある時点で適切なカテゴリー化、関係づけがなさ
れることにより、適切なオペレータが起動し、洞
察にいたる。
関係レベルの制約
• 複数の対象の関係の仕方
• ある対象と別の対象は様々な形で関係を
持ちうる。
• しかし、人間は一般に対象の持つ最も顕
著な機能を用いて、それを他の対象と関係
づける。
• たとえば、ろうそく問題の箱ならば、他の対
象を中に入れるという関係で、画鋲ならば、
それを何かにさすという関係で他の対象と
関係づく。
図形パズルにおける各制約
• 対象レベルの制約
– 図形のカテゴリー化におけるbasic levelは、
その図形の標準的な置き方に対応する。
• 関係レベルの制約
– Ｔパズルのような図形パズルにおいては、関
係の制約はよい形を作るという制約となる（接
続の結果、生じる図形の総角数を最小にする
ように）。
• ゴールの制約
– ゴールの状態に対するイメージ
個人差の３つの源泉
• 制約の初期値
– 洞察をする人は，はじめから制約が緩和されている．
→ そもそも頭のいい人，柔らかい人
• 試行の評価（誤差の検知）
– 洞察を行う人は，自らの試行の評価が適切である．
→ モニタリングが優れている人．
• 学習率（制約強度の更新率）
– 洞察をする人は，評価によって制約強度（学習率）を
大きく変更する．
→ 柔軟な人
3
Ｔパズル
評定課題
Rate the closeness of the stimulus to the goal (10 point scale)
R-O-
R-O+
R+O-
R+O+
X 3 = 12
仮説
• 仮説１（制約強度の初期値）
– 洞察をする人は，問題解決の初期から制約を逸脱し
た試行をより多く行う．
• 仮説２（評価の適切性）
– 洞察をする人は，評価課題において，より適切な評
価を行う．
• 仮説３（学習率）
自力解決者とヒント解決者の
パフォーマンス
平均
Min
Max
Median
384.9
189
573
445
42.7
23
70
39
918.8
629
1206
952
80.7
50
108
76
上段
下段
• ２分条件
ヒント
puzzle rating
puzzle
2分
10分
• ７分条件
ヒント
puzzle
– 洞察をする人は，評価課題後の試行において制約を
より逸脱する．
自力
N=7
ヒント
N=19
手続き
時間（秒）
セグメント数
rating puzzle
7分
10分
制約初期値の違い
• パズル開始から１０セ
グメントまでの試行を
分析した．
• 対象制約の逸脱頻度
に，自力ーヒント解決
の違いが現れた．
• 関係制約の逸脱は両
者で差はなし．
40
35
30
25
自力解決者
ヒント解決者
20
15
10
5
0
対象制約
関係制約
4
評定の適切性の差
• 分散分析の結果，各制
約の主効果，および対象
制約と群の交互作用傾
向．
• R+O+図形について，自
力解決者は高く評定を行
う．
• 見込みのある図形に対し
て高い評価を行う（見込
みのないものについては
同様）．
自力
制約強度の更新率 その１
ヒント
5
4
• ヒント解決群：
3
– 対象制約の逸脱の頻
度の上昇が見られた．
2
1
0
• 自力解決群：
– 対象，関係の制約の
逸脱頻度の上昇が見
られた．
6
R+O+ R+O- R-O+ R-O-
制約強度の更新率 その２
• 自力解決者と同等の評定課題パフォーマンスの
もの５名は，評定課題後に逸脱頻度の上昇が見
られる．
– 対象制約：１８→３０
– 関係制約：２２→３８
• なぜ，適切な評定を行うヒント解決者にヒントが
必要か？
• これらのヒント解決者の評定後の逸脱頻度（対
象：３０％，関係３８％）は，自力解決者の初期値
（対象：２８％，関係：３６％）程度にとどまる．
いくつかの問題
– ２分群と７分群では，評定前の試行に２．５倍程度の
差がある．
– だとすれば，７分群はより制約が緩和されているはず
であり，評定値に差がでなければおかしい．
– なぜ２分と７分では評定値に差がでなかったか．
– ゴールの利用のしやすさ
• 被験者には実際に構成されるＴを1/4に縮小した用紙が与
えられた．
• 重ね合わせることができない．
• これによって試行の評価が適切に行われなかった可能性が
ある．
• しかし，これは評価の
適切さの反映かもし
れない．
自力
ヒント
70
60
50
40
30
20
10
0
前
後
対象制約
前
後
関係制約
洞察の個人差のストーリー
• 自力解決者：
– 初期から制約（特に対象）が緩和されており，逸脱を
繰り返す．
– 偶然に行った適切な試行を適切に評価する．
– 制約（特に関係）をさらに緩和する．→ Aha!
• ヒント解決者：
– そもそも固定した制約にとらわれる．
– 適切な試行の評価がうまくない．
– 失敗により徐々に制約を緩和するが，微々たるもの．
→ ヒントください．
ゴール制約実験
• 構成されるＴと同寸のＴが印字されている型紙を
与え，かつピースのうちの一つをその上に固定
した．
• 被験者には残りの３つのピースでこの型紙を埋
め尽くすようにと教示した．
• 被験者４０名を
– 固定図形の種類（３）
– 型紙の有無（２）
– の６つの群に分けた。
• １５分経って解けない場合は、ヒントを与えた。
5
Proportion of the subjects
ゴール制約実験の結果
解決時間
Template
no-Template
100
80
60
40
20
0
5min
10min
15min
hint
Time
more
Figure 1. Proportion of the subjects solved within a given time.
6