ICP Samenvatting 2
Probleemoplossen
Definitie
• Doelgericht gedrag
o Hoe komen we van A naar B?
o Vaak nodig om subdoelen te specificeren
o Beslissingen maken (doel)
• Drie begrippen die probleemoplossen beschrijven
o Stadium = representatie van probleem in bepaalde mate van oplossing (startstadium,
tussenstadia, doelstadium)
o Operator = actie waarmee je van het ene probleemstadium in het andere komt
o Oplossing = set van alle operators
Waar in het brein
• Prefrontale cortex is erg belangrijk voor probleemoplossen (acties)
o Doordat apen een ontwikkelde prefrontale cortex hebben, zijn zij in staat om tot een
bepaald niveau problemen op te lossen
▪ Chimpansees laten onderdelen van
probleemoplossen zien:
• Doelgerichtheid (eten vinden)
• Sub-doelen (verzorger zo ver krijgen
mee te helpen)
• Toepassen van operators (acties om
probleem op te lossen zoals de hand
van de verzorger pakken)
o Kinderen van 1,5/2 jaar kunnen ook al
probleemoplossen
• Geen enkele diersoort evenaart echter de prefrontale cortex van de mens
• Niet de grootte van de prefrontale cortex is belangrijk, maar de mate van verbindingen met
andere gebieden.
Zoektoch door problem-space
• Probleemoplossen wordt vaak beschreven als een zoektocht door problem-space
o Problem-space = verzameling mogelijke stadia & operators
o Zoektocht = wat is het pad naar het doelstadium? (oplossing)
• De problem-space wordt weergegeven in een stadium-boom (state-tree)
Leren nieuwe operators
• Ontdekken
o Uitproberen en dan kijken wat er gebeurt (trial and error)
o Zo leren de meeste dieren, zoals apen
o Voorbeeld de kat in de puzzel box van Thorndike (law of effect)
▪ Snapt de kat wel wat hij aan het doen is?
▪ De kat maakt waarschijnlijk geen cognitief model van het probleem
▪ Hij maakt gebruik van impliciet leren van nieuwe vaardigheden (procedurele
kennis)
, o Vaardigheden leren = procedurele kennis
▪ Basale ganglia speelt daarbij een belangrijke functie
• Uitleggen of voordoen (social learning)
o Voordoen werkt vaak beter dan uitleg alleen
o Combinatie van de twee werkt vaak het beste
• Analogie
o Operators van probleem 1 gebruiken bij oplossen van probleem 2
▪ Operators van ene probleem toepassen op een nieuw probleem
o Voorbeeld: Rutherford model van de atoom: Nucleus trekt elektronen aan, nucleus is
groter dan de elektronen, elektronen draaien om de nucleus door de
aantrekkingskracht en gewichtsverschillen
o Power of analogy! Onderzoek Gick en Holyoak
▪ Hoe kunnen we het bestralingsprobleem oplossen?
▪ Bestralingsprobleem:
• Je bent arts van een patiënt met een kwaadaardige maagtumor
• Tumor is levensbedreigend maar opereren kan niet
• High-intensity X-ray vernietigt de tumor maar ook gezond weefsel
• Low-intensity X-ray spaart omliggend weefsel maar vernietigd de
tumor niet
• Welke behandeling kunnen we toepassen om de tumor te vernietigen
zonder het omliggende weefsel te beschadigen?
▪ Slechts 10% van de mensen weet de oplossing op het bestralingsprobleem,
wanneer dit als eerste aan hun gevraagd wordt
▪ HINT: De oplossing van het militaire probleem kan helpen om een oplossing
te vinden op het bestralingsprobleem.
• Militaire probleem:
o Een Generaal wil een fort veroveren
o Er zijn veel wegen naar het fort maar ze liggen allemaal vol
met mijnen
o Hoewel kleine groepen veilig over de wegen kunnen lopen,
zal een grote groep de mijnen tot ontploffing brengen
o Een full-scale directe aanval is dus onmogelijk. Wat moet de
Generaal doen?
• Nu is 75% correct
• Voorbeeld van positieve transfer = Analogie helpt bij oplossen van
probleem
• Negatieve transfer = Analogie zit de oplossing in de weg
o Bijvoorbeeld: leren vliegen in een vliegtuig (automatisme zit
in de weg)
o Analogie is vaak moeilijk te vinden. Expliciete hint is nodig
o Uniek voor mensen
o Zowel rechter als linker laterale prefrontale cortex zijn berokken bij analogisch denken
(Bunge)
▪ Matchen van vormen, textuur en daarna analogie tussen de objecten
Toepassen operators
• Welke operator pas ik toe? Methodes:
o Brute force search
▪ De hele probleemruimte afzoeken (alle mogelijkheden aflopen totdat wat
lukt)
, ▪ Veel rekenkracht nodig, omdat het een complexe search is (nadeel)
▪ Voorbeeld: The clique problem: Vind een zo groot mogelijk social netwerk
waarin iedereen elkaar ken
o Backup avoidance
▪ We kiezen liever geen operator die ons terugbrengt naar een vorig stadium
▪ Voorbeeld: De wolf, de geit en de kool: Hoe kan de boer iedereen veilig aan
de overkant brengen?
o Backwards working
▪ Terugwerken vanaf het doelstadium
▪ Voorbeeld: Doolhof
o Difference reduction
▪ We kiezen liever de operator die het verschil tussen de huidige en het
doelstadium het kleinst maakt.
▪ Als bergbeklimmen, werkt meestal maar soms niet, local maxima
▪ Lijkt beetje op backup avoidance
▪ Voorbeeld: Hobbits & orks probleem: hoe krijg je de hobbits en orks naar de
overkant zonder dat de orks de hobbits opeten?
▪ Voorbeeld: Waterkan probleem: Hoe krijg je A en B gevuld met 4 glazen?
o Means-end analyse
▪ Een zoektocht naar een operator die het verschil tussen het huidige stadium
en het eindstadium het kleinst maakt (net als difference reduction)
▪ Maar specificeert ook wat te doen als de operator niet beschikbaar is
• Operator (mean) wordt nieuw subdoel (end) en eigenlijke einddoel
wordt even genegeerd
▪ Voorbeeld: Route vinden naar UvA vanuit Utrecht
▪ Voorbeeld: General Problem Solver (GPS) – Newell & Simon
▪ Voorbeeld: Tower of Hanoi
• Om verschillende subgoals in het werkgeheugen te houden is de prefrontale cortex nodig
o Fincham et al: Activiteit in rechter DLPFC is gerelateerd aan het aantal subdoelen dat
in het werkgeheugen moet worden gehouden tijdens Tower of Hanoi
Beperkingen
• Probleem representatie
o Probleemoplossen is meer dan alleen operator selectie en toepassing
▪ Voorbeeld: Schaakbord met dominosteentjes
o Probleemoplossen hangt ook af van een probleemweergave waarin de operator
gevonden kan worden
o Representatie van het probleem kan ons hinderen bij het oplossen
• Functional fixedness
o Bias richting traditioneel gebruik van een voorwerp
o Moeite om een voorwerp op een nieuwe manier te gebruiken
o Voorbeeld: Dunker’s kaarsprobleem: Bevestig de kaars aan de muur zodat de kaars
niet drupt op de tafel
o Functional fixedness staat probleemoplossen en creativiteit in de weg. Bedrijven doen
er veel aan om probleemoplossen en creativiteit te boosten, onder andere met
bonussen. Maar dit werkt dus niet
• Set effecten
o Als we vaker een bepaalde set operators gebruiken is het moeilijker om daarvan af te
wijken
o Voorbeeld: Luchins Waterkan probleem (anders dan de vorige)
o Werkt als probleem erop lijkt, maar remt als het probleem afwijkt
Probleemoplossen
Definitie
• Doelgericht gedrag
o Hoe komen we van A naar B?
o Vaak nodig om subdoelen te specificeren
o Beslissingen maken (doel)
• Drie begrippen die probleemoplossen beschrijven
o Stadium = representatie van probleem in bepaalde mate van oplossing (startstadium,
tussenstadia, doelstadium)
o Operator = actie waarmee je van het ene probleemstadium in het andere komt
o Oplossing = set van alle operators
Waar in het brein
• Prefrontale cortex is erg belangrijk voor probleemoplossen (acties)
o Doordat apen een ontwikkelde prefrontale cortex hebben, zijn zij in staat om tot een
bepaald niveau problemen op te lossen
▪ Chimpansees laten onderdelen van
probleemoplossen zien:
• Doelgerichtheid (eten vinden)
• Sub-doelen (verzorger zo ver krijgen
mee te helpen)
• Toepassen van operators (acties om
probleem op te lossen zoals de hand
van de verzorger pakken)
o Kinderen van 1,5/2 jaar kunnen ook al
probleemoplossen
• Geen enkele diersoort evenaart echter de prefrontale cortex van de mens
• Niet de grootte van de prefrontale cortex is belangrijk, maar de mate van verbindingen met
andere gebieden.
Zoektoch door problem-space
• Probleemoplossen wordt vaak beschreven als een zoektocht door problem-space
o Problem-space = verzameling mogelijke stadia & operators
o Zoektocht = wat is het pad naar het doelstadium? (oplossing)
• De problem-space wordt weergegeven in een stadium-boom (state-tree)
Leren nieuwe operators
• Ontdekken
o Uitproberen en dan kijken wat er gebeurt (trial and error)
o Zo leren de meeste dieren, zoals apen
o Voorbeeld de kat in de puzzel box van Thorndike (law of effect)
▪ Snapt de kat wel wat hij aan het doen is?
▪ De kat maakt waarschijnlijk geen cognitief model van het probleem
▪ Hij maakt gebruik van impliciet leren van nieuwe vaardigheden (procedurele
kennis)
, o Vaardigheden leren = procedurele kennis
▪ Basale ganglia speelt daarbij een belangrijke functie
• Uitleggen of voordoen (social learning)
o Voordoen werkt vaak beter dan uitleg alleen
o Combinatie van de twee werkt vaak het beste
• Analogie
o Operators van probleem 1 gebruiken bij oplossen van probleem 2
▪ Operators van ene probleem toepassen op een nieuw probleem
o Voorbeeld: Rutherford model van de atoom: Nucleus trekt elektronen aan, nucleus is
groter dan de elektronen, elektronen draaien om de nucleus door de
aantrekkingskracht en gewichtsverschillen
o Power of analogy! Onderzoek Gick en Holyoak
▪ Hoe kunnen we het bestralingsprobleem oplossen?
▪ Bestralingsprobleem:
• Je bent arts van een patiënt met een kwaadaardige maagtumor
• Tumor is levensbedreigend maar opereren kan niet
• High-intensity X-ray vernietigt de tumor maar ook gezond weefsel
• Low-intensity X-ray spaart omliggend weefsel maar vernietigd de
tumor niet
• Welke behandeling kunnen we toepassen om de tumor te vernietigen
zonder het omliggende weefsel te beschadigen?
▪ Slechts 10% van de mensen weet de oplossing op het bestralingsprobleem,
wanneer dit als eerste aan hun gevraagd wordt
▪ HINT: De oplossing van het militaire probleem kan helpen om een oplossing
te vinden op het bestralingsprobleem.
• Militaire probleem:
o Een Generaal wil een fort veroveren
o Er zijn veel wegen naar het fort maar ze liggen allemaal vol
met mijnen
o Hoewel kleine groepen veilig over de wegen kunnen lopen,
zal een grote groep de mijnen tot ontploffing brengen
o Een full-scale directe aanval is dus onmogelijk. Wat moet de
Generaal doen?
• Nu is 75% correct
• Voorbeeld van positieve transfer = Analogie helpt bij oplossen van
probleem
• Negatieve transfer = Analogie zit de oplossing in de weg
o Bijvoorbeeld: leren vliegen in een vliegtuig (automatisme zit
in de weg)
o Analogie is vaak moeilijk te vinden. Expliciete hint is nodig
o Uniek voor mensen
o Zowel rechter als linker laterale prefrontale cortex zijn berokken bij analogisch denken
(Bunge)
▪ Matchen van vormen, textuur en daarna analogie tussen de objecten
Toepassen operators
• Welke operator pas ik toe? Methodes:
o Brute force search
▪ De hele probleemruimte afzoeken (alle mogelijkheden aflopen totdat wat
lukt)
, ▪ Veel rekenkracht nodig, omdat het een complexe search is (nadeel)
▪ Voorbeeld: The clique problem: Vind een zo groot mogelijk social netwerk
waarin iedereen elkaar ken
o Backup avoidance
▪ We kiezen liever geen operator die ons terugbrengt naar een vorig stadium
▪ Voorbeeld: De wolf, de geit en de kool: Hoe kan de boer iedereen veilig aan
de overkant brengen?
o Backwards working
▪ Terugwerken vanaf het doelstadium
▪ Voorbeeld: Doolhof
o Difference reduction
▪ We kiezen liever de operator die het verschil tussen de huidige en het
doelstadium het kleinst maakt.
▪ Als bergbeklimmen, werkt meestal maar soms niet, local maxima
▪ Lijkt beetje op backup avoidance
▪ Voorbeeld: Hobbits & orks probleem: hoe krijg je de hobbits en orks naar de
overkant zonder dat de orks de hobbits opeten?
▪ Voorbeeld: Waterkan probleem: Hoe krijg je A en B gevuld met 4 glazen?
o Means-end analyse
▪ Een zoektocht naar een operator die het verschil tussen het huidige stadium
en het eindstadium het kleinst maakt (net als difference reduction)
▪ Maar specificeert ook wat te doen als de operator niet beschikbaar is
• Operator (mean) wordt nieuw subdoel (end) en eigenlijke einddoel
wordt even genegeerd
▪ Voorbeeld: Route vinden naar UvA vanuit Utrecht
▪ Voorbeeld: General Problem Solver (GPS) – Newell & Simon
▪ Voorbeeld: Tower of Hanoi
• Om verschillende subgoals in het werkgeheugen te houden is de prefrontale cortex nodig
o Fincham et al: Activiteit in rechter DLPFC is gerelateerd aan het aantal subdoelen dat
in het werkgeheugen moet worden gehouden tijdens Tower of Hanoi
Beperkingen
• Probleem representatie
o Probleemoplossen is meer dan alleen operator selectie en toepassing
▪ Voorbeeld: Schaakbord met dominosteentjes
o Probleemoplossen hangt ook af van een probleemweergave waarin de operator
gevonden kan worden
o Representatie van het probleem kan ons hinderen bij het oplossen
• Functional fixedness
o Bias richting traditioneel gebruik van een voorwerp
o Moeite om een voorwerp op een nieuwe manier te gebruiken
o Voorbeeld: Dunker’s kaarsprobleem: Bevestig de kaars aan de muur zodat de kaars
niet drupt op de tafel
o Functional fixedness staat probleemoplossen en creativiteit in de weg. Bedrijven doen
er veel aan om probleemoplossen en creativiteit te boosten, onder andere met
bonussen. Maar dit werkt dus niet
• Set effecten
o Als we vaker een bepaalde set operators gebruiken is het moeilijker om daarvan af te
wijken
o Voorbeeld: Luchins Waterkan probleem (anders dan de vorige)
o Werkt als probleem erop lijkt, maar remt als het probleem afwijkt
