|
73. Fejezet: FIR és térbeli megismerés
Szerkesztette: Suchi Gopal (Boston University)
Magyar változat: Török Zsolt, Márton Mátyás és Gercsák Gábor (ELTE, Budapest)
A. Bevezetés
B. a fir-ből nyerhető Térbeli információ
A felhasználói felület elemei
Alapkérdések
C. Térbeli tanulás
1. A fejlődéslélektani perspektíva
2. A kognitív és kχrnyezetpszichológiai perspektíva
D. A térbeli ábrázolás formája
Képek vagy kijelentések?
Hierarchikus vagy nem-hierarchikus rendszerek?
Vonatkoztatási rendszerek
E. A belső ábrázolás hatásai
A térbeli értelmezés hibaforrásai
F. Hogyan tükrözi a köznyelv a tér szerkezetét?
Példák
Bizonytalanság
G. FIR-vonatkozások
Jobb felhasználói felületek és lekérdező nyelvek kialakítása
Egyetemes FIR-rendszerek tervezése
┌j adatbázismodellek
Tökéletesített adatbeviteli eljárások
Szakértőrendszerek
Irodalom
Ellenörző kérdések
73. Fejezet: FIR és térbeli megismerés
Szerkesztette: Suchi Gopal (Boston University)
Magyar változat: Török Zsolt, Márton Mátyás és Gercsák Gábor (ELTE, Budapest)
A. Bevezetés
- a következő két (73. és 74.) fejezetben igen jelentős kérdésekkel foglalkozunk:
- tudásbázisú eljárások
- szakértőrendszerek
- mindkettő annak eredménye, hogy a valódi FIR-alkalmazások komplexitásával foglalkozzék
- a valós világ problémáinak komplexitása - a célok és feladatok száma, amelyekkel foglalkozni kell a valós problémamegoldásban
- a tudás és a szabályok komplexitása, amelyek révén a kérdésre lehet koncentrálni
- a gép/ember kölcsönhatás (kapcsolat) komplexitása, amely végső soron meghatározza a FIR hatékonyságát
- mindkét terület iránt nagy az érdeklődés
- eredmények jelenleg még főleg kutatási szintűek
B. A FIR-ből nyerhető Térbeli információ
- a FIR az emberi döntéshozatalt támogató eszköz
- a FIR olyan eszköz, amely térbeli információk megszerzését, a földrajztanulást segíti olyan alkalmazásokban, mint pl. a gépkocsi-navigáció, elektronikus atlaszok
- pl. kutatások folynak hordozható FIR tervezésére, hogy segítsék a látásfogyatékos (csökkentlátó és vak) emberek bonyolult környezetben való mozgását (navigálását)
- az ilyen esetben használt FIR-ből nyert információ az egyszerő útvonalmeghatározást teszi lehetővé
- a FIR és a felhasználó közötti felület egy szűrő, ezen múlik, hogy az információ milyen sikeres
A felhasználói felület elemei
- fizikai tervezés - billentyűzet, egér, digitalizáló tábla, színes vagy fekete-fehér képernyő, ennek felbontása, hang-, beszédfelismerés
- miként kombinálhatók ezek a maximális információátadás érdekében?
- az autónavigáló-rendszerek alkalmazhatnak képernyőtérképet, szóbeli utasításokat (pl. fordulj balra), vagy valamilyen kombinációt - melyik a leghatékonyabb kommunikációs mód az ember és a FIR között?
- funkcionalitás - milyen műveletek megengedettek?
- a vezérlés technikája - parancsok, menüválasztás, ikonra mutatás?
Az alapkérdések
- hatékony felhasználói felületek tervezéséhez jobban meg kellene ismernünk, hogy hogyan tanulják meg és hogyan kezelik az emberek a térbeli információt
- megválaszolandó kérdések:
1. térbeli tanulás
- hogyan tanulják vagy szerzik meg az emberek a térbeli ismeretet?
2. a belső térbeli ábrázolás formája
- milyen az emberek belső térábrázolásának természete?
- hogyan tárolja az agy a térbeli információt?
- jobban meg lehet-e tervezni ezek segitségével a FIR térbeli adatainak kezelését amely jobb felhasználói felületekhez vezet?
3. térbeli gondolkodásra gyakorolt hatások
- miként befolyásolja a belső térábrázolás a döntéshozatalt és a viselkedést
- pl. a navigálást, lakáskeresést
- milyen hibákat okoz az emberek naiv térmodellje földrajzi gondolkodásukban?
- hogyan kell FIR felhasználói felületeket tervezni, hogy a fenti hibák a legkisebbek legyenek?
4. az emberi beszéd
- hogyan hat az emberek által használt nyelv azon képességükre, hogy hatékonyan kezeljék a térbeli információt?
- hatékonyabbak lennének-e a FIR-felületek, ha a köznyelvvel írnák le a térbeli összefüggéseket?
5. FIR-vonatkozások
- a fenti alapkérdések kutatásának eredményei miként alkalmazhatók a FIR felhasználói felületek továbbfejlesztésében?
- ebben a fejezetben az alapkérdések mindegyikét vizsgáljuk
C. Térbeli tanulás
- hogyan szereznek ismeretet az emberek a térről és a benne lévő tárgyakról, útvonalakról?
- erre a kérdésre két tudományág kétféleképpen ad választ
1.A fejlődéslélektani perspektíva
- a gyermek megismerési és érzékelési fejlődésének minőségi változásai
- a fejlődési szakaszokról szóló Piaget-féle elmélet a leghatásosabb elmélet a térbeli tanulásról
- leírja a gyermek térbeli készségeinek fejlődését
- 4 szakaszt különböztet meg
- szenzorimotoros szakasz (a születéstől kb. 2 éves korig): minden tárgyat önmagához viszonyítva helyez el
- preoperációs szakasz (2-7 éves kor): egyszerűbb térbeli feladatok megoldása - megérti a maga és a tárgyak közötti térbeli viszonyt
- konkrét operációs szakasz (7-11 éves kor): az euklideszi tér tulajdonságainak megértése - több komplex térbeli problémát megold, pl. megtanulja a visszafordíthatóság elvét - azaz az egyik irányba tett n számú lépés fordítottjával, az ellenkező irányba tett n lépéssel ugyanoda visszaérkezünk
- formális operációs szakasz (11 éves kortól a felnőttkorig): a gyermek több elvont problémát megért - magát és a tárgyakat független vonatkoztatási rendszerben szemléli
- pl. a gyermek egyszerű térbeli viszonyokat felfog a 2. szakaszban: "előtt", "balra" - az absztrakt koordinátarendszerek, mint az UTM, a 4. szakasz előtt érthetetlenek
2.A kognitív és környezetpszichológiai perspektíva
- azt tanulmányozza, hogy a felnőtt milyen fejlődési szakaszokon keresztül ismer meg egy környezetet
- számos változat vetődött fel - az alábbi általánosan elfogadott:
- jellemző pontok ismerete - bizonyos objektumok (képződmények, tárgyak) felismerésének képessége, de nincs tisztában azok helyével vagy (térbeli) egymáshoz viszonyított helyével
- cselekvési ismeret - bizonyos útvonalak és azon módozatok ismerete, amelyek szükségesek az egyik végponttól a másikig történő eljutáshoz (navigálás)
- topológiai ismeret - tudja, hogy az ismert utak hol találkoznak, milyen hálózatot alkotnak - képes az ismert utak egyes részeit új útvonallá kombinálni
- metrikus ismeret - képes a helyek közötti metrikus viszonyok felidézésére (távolságok, szögek); ez a tudásszint szükséges ahhoz, hogy még be nem járt útról is rendelkezzenek ismeretekkel
D. A térbeli ábrázolás formája
- hogyan alkot képzeletünk mentális képeket a világról, amelyek tartalmazzák annak alaptulajdonságait és szerkezetét?
- a három fő kérdés:
- mi az ábrázolás formája? Képek vagy kijelentések?
- milyen szerkezeti típusai vannak a térbeli viszonyok ábrázolásának? Hierarchikusak vagy nem-hierarchikusak?
- milyen vonatkoztatási rendszert használnak?
Képek vagy kijelentések?
- a képek megőrzik a tárgyak vizuális tulajdonságait és a közöttük levő kapcsolatokat
- "térkép a fejben"
- a kijelentések absztrakt módon reprezentálják mind a verbális, mind a vizuális információt
- pl. a várostérképek képei, utcanevek emléke, verbális utasítások
- az egyik forma a másikból előállítható, ha elfogadjuk, hogy az agy képes elemi eljárásokra
- gondoljunk arra, hogy a FIR mennyire képes vektort számítani raszterből
- lehetetlen eldönteni, hogy melyik forma a pontosabb modellje annak, ahogyan az emberek a térbeli információt tárolják
Hierarchikus vagy nem-hierarchikus szerkezetek?
- a hierarchikus szerkezetek a térbeli információt "egymásba skatulyázott" módon ábrázolják
- a "lokális" és a "globális" egyazon fa különböző szintjei
- gondoljunk a hierarchikus adatszerkezetek, pl. négyfára
- a nem-hierarchikus szerkezetekben a szintek nem különülnek el világosan
Vonatkoztatási rendszerek
- 1. az egocentrikus keret együtt mozog az egyénnel - a tárgyakat mindig az egyénhez viszonyítva ábrázolja
- 2. a környezeti keret helyi pontot használ referenciaként, és akkor mozdul, ha az egyén helyet változtat
- 3. a globális keret állandó, az egyén helyétől független
E. A belső ábrázolás hatása a térbeli értelmezésre
- a belső ábrázolás az általa okozott hibák alapján azonosítható
- tanulmányozták az irány, távolság, irányítás és a térbeli kapcsolatok megítélésének hibáit
A térbeli értelmezés hibaforrásai
- a pontos ábrázolás hibája az emlékezetben
- nem minden információt veszünk észre és nem mindegyikre emlékezünk
- az információtárolásban vagy -visszaidézésben pontatlan eljárásokat használunk
- pl. az információ belső átrendezése - helytelen elforgatása - során keletkező hibák
- tételezzük fel, hogy a "mentális térkép" teteje az északi irány
- hiba léphet fel a gondolatmenetünkben, hogy merre kanyarodjunk, ha északról közelítünk meg egy elágazást
- a térbeli kapcsolatok leírására a köznyelv lehet pontatlan vagy adott szövegkörnyezettől függő
- pl. az "északra" megjelölés nem jelzi, hogy milyen messze vagy mennyire pontosan az északi irányban
- az információ romlása (információvesztés, -torzulás)
- feldolgozási mellékfeltételek
- a memóriakapacitás korlátai
- az ábrázolás tárolása és típusai
- a cseh Karlovy Vary a német Drezdától DNy-ra fekszik. Mivel azonban Németország nagy része Csehországtól ÉNy-ra helyezkedik el, és az agy az államok és a városok között hierarchikus kapcsolatot létesít azt gondoljuk, hogy Karlovy Vary Drezdától DK-re van
F. Hogyan tükrözi a köznyelv a tér szerkezetét?
- a köznyelv, úgy tűnik, hatással van a térbeli gondolkodásmódra és értelmezésre
- a térbeli információ alapelemei - tárgyak, tárgyak közötti kapcsolatok, mozgás - a köznyelvben durván azonosak a főnevekkel, helyhatározó szavakkal és igékkel
- a megfeleltetés azonban nem tökéletes
- a köznyelv tükrözi az embernek a világról alkotott képét, és összetettebb, mint az absztrakt matematikai struktúrák
- nagyon nehéz digitálisan ábrázolni az embernek a világról alkotott komplex képét
Példák
- a ragok, névutók, amelyek térbeli összefüggéseket fejeznek ki, komplex és rejtett szabályokat követnek
- "-ban, -ben, -on, -en, -ön, között, át, mellett" -összetett jelentést hordoznak
- pl. azt mondjuk, hogy "az autó a ház mellett van", és nem azt, hogy "a ház az autó mellett van" -miért?
- pl. "a tavon át" más térbeli kapcsolatot sugall, mint a "tó mentén"
- pl. a győriek Győrben, a budapestiek Budapesten (és nem Budapestben) laknak; utcában és téren áll a házuk (nem az utcán vagy a térben)
- a név szerkezete rejtett jelentéseket takar
- pl. a "Bükk" (a -hegység földrajzi köznév nélkül!) a számos bükkerdővel borított hegy közül (pl. Bükk-tető, Upponyi-hegység) a legnagyobb; hasonlóan a Fertő a legnagyobb mocsaras tavunk
- a főnevek kifejezhetnek térbeli kapcsolatot
- pl. a "bükk" (fa) önmagában nem hordoz térbeli információt, de a "bükkös" kisebb, a "bükkerdő" pedig nagyobb fával borított területet jelöl
- az elöljárószóknak egyik nyelvről a másikra való fordítása óriási gondot okoz
- a FIR-ekhez készített többnyelvűfelületeknek ezzel is számolni kellene
Bizonytalanságok
- a köznyelvvel leírt térbeli összefüggések bizonytalanok és szövegkörnyezettől függőek
- pl. a "valami mellett" kifejezés értelme függ a tárgy méretétől, és pontatlan
- a köznyelvű FIR-felületnek tudnia kellene a "mellett" szóhoz tartozó távolságokat is
G. FIR-vonatkozások
- a térbeli megismerés területén végzett kutatások nagy segítséget nyújthatnak a FIR fejlesztéséhez is, pl.:
Jobb felhasználói felületek és lekérdező nyelvek kialakítása
- a köznyelv jelentésének meghatározásában levő problémák miatt érdemes-e beszélő felhasználói felületekkel próbálkozni?
- igen, mert néha beszédet kell használni, pl. a csökkentlátók számára
- igen, mert a más típusú felületek nem praktikusak, pl. az autónavigációs eszközök nem vonhatják el a vezető figyelmét az útról
- igen, mert némely alkalmazáskor a hatékonyság növelésére nem elég egyféle kapcsolat; pl. a digitalizáláskor hangjelzés figyelmeztet az adatbevitelre
Univerzális FIR-rendszerek tervezése
- az ilyen rendszereknek összhangban kell lenniük azzal a megismerési modellel, ahogy az ember a teret érzékeli és struktúrálja
- ilyen módon megtakarítható az az óriási költség, amelybe a FIR eljárás különböző országok és nyelvek közötti átadása kerül
Új adatbázismodellek
- amennyiben megértjük, hogy a térbeli információt hogyan ábrázoljuk magunkban, új adatbázismodelleket lehet kialakítani
- lehetővé válik az ábrázolásnak a köznyelvről FIR-adatbázisba transzformálása és vissza
Tökéletesített adatbeviteli eljárások
- a köznyelv az információgyűjtés legegyszerűbb formája, de digitális környezetben ezt nehezen lehet pontos struktúrákká alakítani
Szakértőrendszerek
- annak ismerete, hogy hogyan tároljuk vagy dolgozzuk fel a térbeli információkat, igen jó hatással lesz a térbeli információkra épülő intelligens szakértői rendszerek kifejlesztésére
Irodalom
Herskovits, A., 1987. Spatial Prepositions in English. Cambridge University Press. Interesting book on the use and meaning of spatial prepositions.
Kuipers, B., 1978. "Modeling spatial knowledge," Cognitive Science 2:129-53. One of the most influential papers on the classes of spatial knowledge.
Piaget, J. and B. Inhelder, 1967. The Child's Conception of Space. The classic developmental theory.
Talmy, L., 1983. "How language structures space," in H. Pick and L. Acredolo, editors, Spatial Orientation: Theory, Research and Application, Plenum Press, New York. Argues that language affects the ways in which we think about spatial relationships.
Cséfalvay Z.: Térképek a fejünkben. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1990
Fekete I.-Gregorics T.-Nagy S.: Bevezetés a mesterséges intelligenciába. LSI Oktatóközpont, Budapest, 1990
Mérő L.: ╔szjárások. Akadémiai Kiadó, Optimum Kiadó, Budapest, 1989
Neisser, U.: Megismerés és valóság. Gondolat, Budapest, 1984
ellenörző kérdések
1. Foglaljuk össze, milyen érvek szólnak amellett, hogy alaposabban kell ismernünk a térbeli tanulás és értelmezés folyamatát, ha jobb FIR-eket és különösen jobb felhasználói felületeket akarunk létrehozni.
2. Jellemezzük a csökkentlátók számára kifejlesztett hordozható FIR kívánatos funkcióit és tulajdonságait.
3. Openshaw és Mounsey cikke ("FIR-ek és a BBC Domesday interaktív videódiszkje", International Journal of Geographical Information Systems 1:173-180, 1987) ismerteti a BBC Domesday projektjét, amely egyfajta elektronikus atlasz, mely optikai lemezt használ. A hagyományos atlasz milyen jellegzetességét veszi át ez a rendszer? Mennyiben tud többet, mint a hagyományos atlasz? Hogyan kapcsolhatók össze az emberi térbeli tanulás és értelmezés alapjai a FIR teljesítő-képességének növelésével abból a célból, hogy az atlasz koncepciója lényegesen jobban valósuljon meg? (Megjegyzés: Számos más atlasz-szerű digitális termék van, ezek is felhasználhatók a kérdés megvitatására.)
4. A térbeli összefüggéseknek a köznyelvben való (kifejezésének) problémái a legegyszerűbben bizonyos térbeli adatok (pl. egy topográfiai vagy várostérkép kis részletének) formális megjelenítésével érthetők meg. Valakit megkérünk, hogy ismertesse a térkép tartalmát úgy, hogy csak a köznyelvet használja; míg egy másik személy ez alapján megpróbálja rekonstruálni a térképet. Mindketten tisztában vannak azzal, hogy milyen szabályok határozzák meg a térkép tartalmát (pl. a szintvonalakat). Megkérhetjük a résztvevőket, hogy foglalják össze az eredményeket, ide értve a nem-verbális közlés (pl. arckifejezések, kézmozdulatok) szerepét is.
|
