Konnektionismus 14. Sitzung (29.01.2009)

1. Konnektionismus14. Sitzung (29.01.2009) apl. Prof. Dr. Ulrich Schade

2. Inhalt • Methodologie • Techniken • Einleitung und historischer Rückblick • Spreading Activation • Error Backpropagation • Kohonen-Netze • Anwendungen • Sprachrezeption / Spreading Activation • Sprachproduktion / Spreading Activation • Spracherwerb / Error-Backpropagation 4 „falsche Anwendungen“

3. 3.4 falsche Anwendungen Wir hatten als Zwischenfazit gesagt: lokal-konnektionistische Modelle („spreading activation“) • Diese Modelle eignen sich zur Modellierung von Verhalten (Sprachrezeptionsprozess; Sprachproduktionsprozess). distribuiert-konnektionistische Modelle • Diese Modelle eignen sich zur Modellierung von Lernprozessen (Spracherwerb).

4. 3.4 falsche Anwendungen Implizites Lernen finden wir evtl. auch in anderen Bereichen, möglicherweise bei Rehabilitationseffekten nach Aphasie. Betrachten wir dazu Störungen der Grammatik bei Wernicke-Aphasie und bei Broca-Aphasie.

5. 3.4 falsche Anwendungen Broca-Aphasie U: Erzählen Sie mir bitte warum Sie Krankenschwester geworden sind. P: Lange her // 20 Jahre, Mensch // und dann ts drei Jahre gelernt Johanneskrankenhaus // und dann vier Jahre gearbeiten // und wie heißt das // Abitur gemacht // und dann gewechselt // Städtischen Krankenhaus Intensivschwester // und dann Kind ge bekommen // Frederic und Nico und Vivi // und Vivi ausgehört // und Feierabend // und dann vier fünf Jahre raus ja // und dann wieder eingesetzt fast // und dann Schlaganfall // und drei vier Jahre her // und Schlaganfall ja //  Keine Artikel

6. 3.4 falsche Anwendungen Broca-Aphasie (Benennen von Bildern; gleiche Patientin) (Der Junge lacht.) Der jungen Mann Fratzen ziehen. (Die Frau strickt einen Pullover.) Das Oma strickt ... Die Oma strickt. (Der Mann trinkt Kaffee.) Das dieder Opa trinkt gerade Tasse Tee.

7. 3.4 falsche Anwendungen Adaptions-Hypothese „We have assumed that the two syndromes have a similar processing deficit with the production of grammatical morphology (they may be differently impaired in other respects, of course). The fact that the spontaneous speech of the two groups looks so different is caused by a strategy difference: Broca‘s aphasics resort to an elliptical style of speech, whereas Wernicke‘s aphasics primarily aim at complete sentence forms.“ Kolk, H. & Heeschen, C. (1992). Agrammatism, paragrammatism and the management of language. Language and Cognitive Processes, 7, 89-129.

8. 3.4 falsche Anwendungen Adaptions-Hypothese Heeschen und Kolk vermuten, dass Broca-Aphasiker implizit erlernen, Fehler zu vermeiden, was zu der typischen Sprache (Telegrammstil) von Broca-Aphasikern beiträgt. Die Patientin vermeidet (sofern möglich) Artikel.

9. 3.4 falsche Anwendungen Adaptions-Hypothese Experiment: Beantwortung von Fragen aufgrund von Bildern Frage Antwort Wer bekommt Zucker von der Frau? Das Pferd. (Bild 1) Wer bekommt Zucker von der Frau? Die Pferde. (Bild 2) Wem gibt die Frau Zucker? Dem Pferd. (Bild 1) Wem gibt die Frau Zucker? Den Pferden. (Bild 2) Höhle, B. (1995). Aphasie und Sprachproduktion. Opladen: Westdeutscher Verlag.

10. 3.4 falsche Anwendungen Adaptions-Hypothese– Experiment – Artikelauslassungen Patient Spontansprache Experiment 1 72.7% 0.0% 2 47.1% 0.9% 3 25.0% 2.7% 4 69.2% 1.9% 5 52.0% 0.0% 6 45.5% 1.9% 7 22.0% 7.5% 8 35.3% 17.3% 9 62.5% 76.2% 10 82.6% 24.3% 11 4.2% 0.0%

11. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Wie können wir das ansatzweise im lokal-konnektionistischen Modell umsetzen? Wir beginnen dazu mit einem Ansatz zur Modellierung des Paragrammatismus: Paragrammatismus = zu geringe laterale Inhibition. Harley, T.A. (1990). Paragrammatism. Cognition, 34, 85-91.

12. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Paragrammatismus = zu geringe laterale Inhibition. Bei zu geringer lateraler Inhibition nimmt die Auswirkung von „Rauschen“ zu. Als Folge gibt es z. B. mehr falsche Artikel: neutr mask fem

13. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Dies gilt auch für die Regeln. (Es wird häufiger die falsche Regel angewendet.) NP DET N NP-Ende ADJ

14. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Präzisierung: Es wird vorwiegend die häufigste Regel angewendet. (Häufigkeit: Ruhewert) NP DET N NP-Ende ADJ

15. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen „Dummerweise“ ist die häufigste Regel (im Deutschen) die Regel, nach der die NP zur Sequenz „DET N“ wird. NP DET N NP-Ende ADJ

16. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Lösung: automatische „Korrektur“ korrekte Produktion zählt für „Häufigkeit“; falsche Produktion zählt nicht. NP DET N NP-Ende ADJ

17. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Lösung: Im Experiment wird die Produktion des Artikels „semantisch“ erforderlich  zusätzliche Aktivierung NP DET N NP-Ende ADJ

18. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Literatur: Stemberger, J.P. (1984). Structural errors in normal and aphasic speech. Cognitive Neuropsychology, 1, 281-313. Schade, U. & Hielscher, M. (1998). Die Modellierung des Agrammatismus. In: Hielscher, M., Clarenbach, P., Elsner, S., Huber, W. & Simons, B. (Hrsg.), Beeinträchtigungen des Mediums Sprache: Aktuelle Untersuchungen in der Neurolinguistik (S. 97-110). Tübingen: Stauffenburg-Verlag.

19. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Fall 2: Harmonisierungen beim Erstspracherwerb Literatur: Berg, T. & Schade, U. (2000). A local connectionist account of consonant harmony in child language. Cognitive Science, 24, 123-149.

20. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Was sind Harmonisierungen? (Angleichung über Vokale hinweg) einfache Harmonisierung Leber  Beber Nebel  Mebel (bilabial über alles) Dom  Bom aber da  da geordnete Harmonisierung good  goog ladder  dadder /g,k/ > /d,t/ > /l/ > /r/ really  leally

21. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Was sind Harmonisierungen? (Angleichung über Vokale hinweg) Problemfall 1 boat  boap boat  doat Problemfall 2 chausser  // chausser  //

22. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Modellierung normal Dom /m/ /d/ stimmlos stimmhaft alveolar bilabial plosiv nasal

23. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Modellierung: einfache und geordnete Harmonisierung Dom /m/ /d/ stimmlos stimmhaft alveolar bilabial plosiv nasal

24. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Modellierung: Beim Lernen werden die Leitungsstärken adjustiert. Sind bestimmte Leitungen dabei zu stark, so ergeben sich entsprechende Harmonisierungsfehler. Vorhersage 1: Antizipatorische Harmonisierungen sind wahrscheinlicher als perseveratorische Harmonisierungen. (Diese Vorhersage kann an den Daten nachgewiesen werden.)

25. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Modellierung: Beim Lernen werden die Leitungsstärken adjustiert. Sind bestimmte Leitungen dabei zu stark, so ergeben sich entsprechende Harmonisierungsfehler. Vorhersage 2: Antizipatorische Harmonisierungen von Onset auf Onset halten länger an als antizipatorische Harmonisierungen von Coda auf Onset (bei einsilbigen Wörtern). (Gilt ebenfalls.)

26. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Modellierung: Beim Lernen werden die Leitungsstärken adjustiert. Sind bestimmte Leitungen dabei zu stark, so ergeben sich entsprechende Harmonisierungsfehler. Vorhersage 3: Phoneme, die nach Erwerb des CVC-Musters erlernt werden, treten zuerst in der (geschützteren) Coda-Position auf. (Gilt ebenfalls.)

27. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Modellierung: Die Problemfälle sind so nicht zu erklären. Eins der beiden konkurrierenden Merkmale muss stärker sein. Nach der Modellierung kann Harmonisierung nur in eine Richtung wirken. Lösung: Die perseveratorische Angleichung hat eine andere Ursache, nämlich eine unzureichende Selbstinhibition nach der Produktion. Das aber führt zu der Vorhersage:

28. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Betrachtet man nur die antizipatorischen Harmonisierfälle Bei Kindern mit variabler Harmonisierung, so zeigen diese Beispiele die Reihung, die wir bereits von den geordneten Harmonisierungen kennen. Gilt: Suzanne Fehler Ziel bilab alv. p-alv vel bilab * 7 4 3 alv 0 * 4 15 p-alv 0 0 * 3 vel 0 0 0 *

29. 3.4 falsche Anwendungen „Lernen“ in lokal-konnektionistischen Modellen Simulation 100% // Selbsthemmung nach Produktion // // Leitungsstärke zwischen // und p-alv 0.2 0.175 0.15