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創発認知からみる
発達と発達研究
鈴木 宏昭
青山学院大学
思考の研究史
形式的アプローチ
(60-70)
演繹、Piaget、弱解法
・知識の量
・脱文脈
(analogy)
・内と外
知識依存のアプローチ
(70-80)
初心者－熟達者比較
問題理解とスキーマ
・文脈
・意味
・非力
創発認知
(80-90)
生物学指向
(脳、進化、PDP)
創造的認知 2
認知のダイナミズム


古典的アプローチ
コンピュータメタ
ファー
–
–
–
–
固定した表象
単一モジュール
中央制御
内部プログラム


創発アプローチ
生物メタファー
–
–
–
–
生成性(generative)
冗長性(redundant)
局所性(locality)
開放性(open
system)
文献
鈴木宏昭 (2003) 認知の創発的性質: 生成性、冗長性、局所
相互作用、開放性. 人工知能学会誌,18, 376 - 384.
3
生成性


表象は断片的なものであり、利用時の状況特
性に応じて動的に組織化される。
Transient
– 永続的に、堅固な表象が存在しているわけではない
（Change Blindness)

Partial
– 大きく、深い構造が安定的に存在するわけではない
（類推）

Online
– 再生時の状況のプレッシャーを混みにした「記憶」
（false memory）
4
状況の与える手がかり
想起された
経験
内部の記憶構造
冗長性と重奏性


複数の処理モードが同時、並列的に動作
している。
感情と認知
– Somatic Marker：身体と結びついた感情
状態が認知のためのフィルタとして働く。
– カプグラ
– 洞察と身体、感情
6
発達における冗長性と重奏性I

語意獲得における「心の理論」の利用
（Tomasello)
– 意図や表情（感情）情報を利用して、名詞の指示対
象を特定する。
– 言語の制約を用いないわけではない。

Overlapping Waves Theory （Siegler)
– 保存、等式の理解において、常に複数の方略が利
用可能（ただしdominantな方略はある）
– 特定の状況下でdominantな方略が年齢とともに推
移する。
7
Overlapping Waves
Theory
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
8
発達における冗長性と重奏性
II

Gesture-speech mismatch (Goldin-Meadow)
– 自らの反応の言語的説明と、そのときのジェス
チャーが一致しないことがある。
– ジェスチャーは潜在的に利用可能な知識を表現して
いる。
– ミスマッチが起きることどもは、学習が迅速に進む。

Gricean Children （Siegal)
– 当たり前のことを二度聞かれることで、反応を変え
てしまう。
9
局所性





複雑な行動は複雑な内部原理に従うのか。
いろいろな認知的資源は中央から制御されね
ばならないのか。
行動の説明と、行動を生み出す内部機構の混
同
中央制御プログラムが行動、認知を支配してい
るわけではない。
中央制御は数ある制御の中の一つにすぎない。
10
感覚－運動協応：走光性
光
光
＋
＋
－
光センサ
モータ
光に向かうための内部機構を持っているわけではない。
11
環境の地図(表象)を持っているわけでもない。
発達における局所性


DSA:変動性を持ったコンポーネントからなるシ
ステムが外界との相互作用を通して、自己組織
化を繰り返す。
Soft Assembly （Thelen)
– 潜在的に利用可能な複数の基本的スキル
– 外界の特性
– 身体特性（体重、筋力等）
の組み合わせにより、発達における複雑なパ
ターンが創発される。
12
古典的発達心理学
認知的発達心理学
内
部
表
象
（
ス
キ
ー
マ
）
？？？
概念
外界の表象
創発認知アプ
ローチ
界外
内的
コンポーネント
13
観察された行動
開放性



知性は外界とのよりよきインタラクションを求め
て、発達、進化してきた。
「知性」の中に「外」を前提として組織化されて
いる。
外の制約を巧みに使う傾向性
– 白水ほか：折り紙
– Zhang & Norman: 分散問題空間

認知を働きやすくするための外の組織化
– Kirsh: Epistemic action
14
何個 何を どこ
移動 移動 に移
動
オレ
ンジ
逆ハ
ノイ
コー
ヒー
外
内
内
外
外
内
外
外
外
15
自らの行為による課題の変化
16
発達における開放性

親の働きかけ
– Elman: Starting with Small

子供の反応に対する大人の反応
– 子供にGesture-speech mismatchがあると、
大人はそうでないときとは異なる対処をする。

文化ー社会的制約
– 波多野・稲垣
17
認識の再検討：どん欲な認知

使えるものは何でも使う。
–
–
–
–


低次のものでも
保証のないものでも
外にあるもの
頭にあるもの
中央制御プログラムもこうしたリソースの一つ
にすぎない。
典型的状況下で、上記資源の使い方を調整す
るようになること → 発達？
18
「発達」概念の再検討





１つの行為に１つの原因（内的知識、制約）？
１つの段階には１つの認知のモードが存在すると仮定
する。
地点Aから地点Bしかないのか
実際には変異が数多くあり、たとえば非保存児であっ
ても１０題課題を行えば１，２度程度は正解する。
語彙獲得の制約でも同様であり、制約を使えるようにな
る前でも、すべての試行で制約を逸脱するわけではな
い。
19
発達理論の再検討：「理論」

「理論」と呼ばれる知識体系は存在するだろう。

しかし認識を構成する１つの要素にすぎない。
経験的知識の基礎づけ（揺らぎを認めない）？
モジュール？
断絶を強調しすぎるのでは（State-based vs.
Process-based）
断絶がないというアプローチをとると生得論に
どんどん近づく。




20
発達理論の再検討：「進化」



命題内容の遺伝はかなり疑わしい。
生存と生殖のプレッシャーが加わる領域
だけが関与するはず。
簡単に領域を越えられるのか？
21
発達理論の再検討：「制約」




「制約」と呼ばれる知識は存在する or
制約という形で知識をとらえることは有効。
ただしその作用は弱く（Booleanではない）、「好
み」、「偏り」程度の作用
研究課題
– 制約の動作の確率的性格
– 制約の相互作用研究の必要性
22
発達理論の再検討：「コネクショ
ニズム」


制約（知識）の非線形の相互作用を自然
に表現する。
各制約の複雑で、連続的な影響を扱うこ
とができる。
23
発達研究法の再検討：誤差の
意味


一貫した反応はきわめてわずかで、様々
な変動、ゆらぎが存在する。
これらは誤差として取り扱われる。
（きれいな実験＝ゆらがせない状況設定？）

統計上、誤差は行為者にとっても誤差な
のだろうか。
24
発達研究法の再検討：ゆらぎ



変動、揺らぎがあるのが人間（当然子供
も）
揺らぎ自体をメインにする研究の必要性
（介入、繰り返し、長期研究等）
ZPD
– 最高のパフォーマンスとふつうのパフォーマ
ンスとの間のゆらぎと考える。
– このゆらぎにより発達が可能になる。
25
今後の課題

揺らぎと安定性
– DSA
– 内部認知部品の結合強度変化
連続性
 抑制

– 外界の組織化
働きかけのパターンのコントロール
 外の規則性の利用

26
洞察問題解決

プロセス
– 通常の解法ではうまく
いかず、行き詰まる
– （当該の問題解決と
は別の活動を行う（睡
眠、入浴）
– ひらめく
– ひらめいたアイディア
を実際に検証する。

謎
– 簡単なのになかなか
解けない
– 同じタイプの失敗を繰
り返す
– 有効な情報が得られ
ても無視されることが
ある
– 解が突然（無意識的
に）ひらめく
27
制約の動的緩和理論
実行
制約選択
対象制約
評価
ゴール制約
関係制約
誤差
学習率
制約強度
更新
図２：制約の動的緩和理論から見た洞察問題解決プロセス
28
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、単一
の図形の標準的な置き方に対応する。多くの辺
が基準線と垂直、あるいは平行になるように置く。

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
29
Ｔパズル
30
先行研究１：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、自力解決者
（１５分以内）とヒント解決者
（１５分以上）分析した．
対象制約の逸脱頻度に，自
力－ヒント解決の違いが現れ
た．
はじめに一定以上の多様な
試行を行うことが創造にとっ
て重要。
ただし、ヒント解決者であって
も相当程度の多様な試行が
行われている。
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
31
先行研究２：制約強度の更新
率




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
(hint2)は，評定課題後に逸
脱頻度の上昇が見られる．
なぜ，適切な評定を行うヒント
解決者は自力で問題を解け
ないか？
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．
一定以上の制約逸脱がない
と、緩和が進んでも洞察には
至らない。
対象制約
関係制約
32
洞察における多様性
ヒント解決者であっても一定程度の逸脱
試行を行う。
→ 複数の処理モードが重奏的に働く。
 優れた問題解決者の逸脱率（多様性）は、
そうでないものよりも高い。
→ 変化を促すのは多様性の程度

33
変形Tパズル
２３％パズル
２９％パズル
34
解決時間（中央値）
比較・解決時間
999.5
1000
430.5
800
解決時間（秒）
600
176.5
400
200
0
統制群（２０％）
２３％変形群
２９％変形群
35
制約逸脱の割合
比較・制約の逸脱
100%
57% 71%
80%
逸
脱
の
割
合
40% 48%
60%
40%
16% 22%
20%
0%
統制群（２０％）
２３％変形群
対象レベルの制約
２９％変形群
関係の制約
36
Proportion of the subjects
型紙によるゴールの制約実験
の結果：解決時間
Template
no-Template
100
80
60
40
20
0
5min
10min
15min
hint
Time
Figure 1. Proportion of the subjects solved within a given time.
37
洞察における開放性


ゴール制約の機能の一部を外化させるこ
とにより、パフォーマンスが劇的に改善す
る。
外界とのinterplayを促進する。
– マッチング
– 評価
38
洞察における生成性、局所性

生成性
– 通常ではないものを生成することができる。
– ただし、そのタネはすでに存在しており、タネの組み
合わせが発見される。

局所性
– 中央制御は効かない。
– ふつうではないことをやろうと思ってもなかなかでき
ない。
– 同じ失敗を繰り返す。
39
Change Blindness
40
注視点
数秒間の視線の移動
その後１０秒間の視線の移動
41