Einführung in die kognitive Modellierung mit ACT-R

Wintersemester 2007/2008

Zeit:	Mi 14:15 - 15:45
Raum:	A 131a (Alte Anatomie)
Dozenten:	Sven Brüssow und Daniel Holt

"Just as the identification of the atom was the enabling condition for much scientific progress at the subatomic and superatomic levels, so we believe that the current formulation in ACT-R enables similar progress in the study of cognition." (Anderson and Lebiere 1998, 13)

Das Seminar bietet eine Einführung in die kognitive Modellierung mit ACT-R, einer auf J.R. Anderson zurückgehenden Theorie der menschlichen Kognition. Dabei steht die computerbasierte Simulation von mentalen Prozessen bei Planung, Lernen, Wahrnehmung und Sprache im Vordergrund. Weitere Anwendungsmöglichkeiten bestehen in der Mensch-Maschine-Interaktion oder der Interpretation neurophysiologischer Daten. Erfahrungen in der Programmierung sind keine Voraussetzung. Ein Schein im Forschungsvertiefungsfach "Kognition und Kommunikation" kann erworben werden.

In den Veranstaltungen sind Übungen am PC/Mac vorgesehen. Teilnehmer, die ACT-R auf ihrem eigenen PC/Mac installieren möchten, brauchen entweder eine funktionierende LISP Umgebung oder eine der auf den ACT-R Seiten angebotenen Standalone Versionen. Mac Benutzern sei an dieser Stelle die erste Alternative empfohlen, da mit OpenMCL ein freies LISP zur Verfügung steht, das ohne Probleme ACT-R kompiliert (Hinweis zu Clozure CL). Allgemeine Hinweise zur Installation werden im Seminar gegeben.

Achtung! Die Veranstaltung ist auf 12 Teilnehmer beschränkt. Bitte um Anmeldung per Email an sven.bruessow#psychologie.uni-heidelberg.de

Terminplan

1.	17.10.2007	Einführung, Vereinheitlichte Theorien der Kognition, Produktionssysteme, Vergabe von Referatsthemen	Folien [pdf], Newell (1973a), Newell (1990)
2.	24.10.2007	Repräsentation deklarativen und prozeduralen Wissens, symbolische Ebene von ACT-R	Folien [pdf], Anderson+Lebiere (1998), ACT-R Tutorial (Unit 1)
3.	31.10.2007	Praxis
4.	07.11.2007	Wahrnehmung und motorische Handlung	ACT-R Tutorial (Unit 2)
5.	14.11.2007	Praxis
6.	21.11.2007	Aufmerksamkeit, Alternativ: Common Lisp Basics	Folien (Lisp) [pdf], ACT-R Tutorial (Unit 3)
7.	28.11.2007	Vortrag von Christine Stelzel zu EPIC und Doppelaufgaben: Kognitive Grundlagen und neurowissenschaftliche Befunde	Folien [pdf (14.7 MB)] , Byrne+Anderson (2001), Meyer+Kieras (1997), Stelzel et al. (in press)
8.	05.12.2007	Aktivierung von Chunks, Lernen, Konfliktresolution etc., subsymbolische Ebene von ACT-R	Anderson et al. (2004), Taatgen et al. (2006), ACT-R Tutorial (Unit 4)
9.	12.12.2007	Gedächtnis in ACT-R	Anderson et al. (1996), Anderson et al. (1999)
10.	19.12.2007	Aktivierung und Kontext	ACT-R Tutorial (Unit 5)
22.12.2007 - 06.01.2008 Weihnachtsferien
11.	09.01.2008	fällt aus!
12.	16.01.2008	Dorothea Kintz: Anwendungsmöglichkeiten aus dem Bereich der Mensch-Maschine Interaktion	Folien [ppt], Urbas+Leuchter (2005), Urbas et al. (2005)
13.	23.01.2008	Anwendungsmöglichkeiten aus dem Bereich der Neurowissenschaften: Interpretation von fMRT Daten	Anderson et al. (2004), Anderson et al. (2005)
14.	30.01.2008	Anwendungsmöglichkeiten aus dem Bereich der Psycholinguistik	Lewis+Vasishth (2005), Vasishth et al. (in press)
15.	06.02.2008	Rückblick, Zusammenfassung

Literatur

• Anderson, J. R., Bothell, D., Byrne, M. D., Douglass, S., Lebiere, C., and Qin, Y. (2004). An Integrated Theory of the Mind. Psychological Review, 111 (4).1036-1060. [pdf]
• Anderson, J. R. and Lebiere, C. (1998). The Atomic Components of Thought. Lawrence Erlbaum, Mahwah, NJ.
• Newell, Allen (1990). Unified Theories of Cognition. Harvard University Press, Cambridge, MA. (Kapitel 1+2)
• Newell, A. (1973a). You can't play 20 questions with nature and win: Projective comments on the papers of this symposium. In Chase, W. G. (ed.), Visual Information Processing. Academic Press, New York, NY

Weiterführende Literatur

• Anderson, J. R. (2007). How Can the Human Mind Occur in the Physical Universe? Oxford University Press, New York.
• Anderson, J. R., Albert, M. V., and Fincham, J. M. (2005). Tracing problem solving in real time: fMRI analysis of the sub ject-paced Tower of Hanoi. Cognitive Neuroscience, 17(8):1261-1274. [pdf]
• Anderson, J. R., Reder, L. M. and Lebiere, C. (1996). Working memory: Activation limitations on retrieval. Cognitive Psychology, 30:221-256.
• Anderson, J. R. and Reder, L. M. (1999). The fan effect: New results and new theories. Journal of Experimental Psychology: General, 128(2).186-197.
• Anderson, J. R. and Schooler, L. J. (1991). Reflections of the environment in memory. Psychological Science, 2(6).396-408.
• Byrne, M. D. and Anderson, J. R. (2001). Serial modules in parallel: The psychological refractory period and perfect time-sharing. Psychological Review, 108(4):847–869.
• Lewis, R. L. and Vasishth, S (2005): An activation-based model of sentence processing as skilled memory retrieval. Cognitive Science, 29:1-45. [pdf]
• Meyer, D. E. and Kieras, D. E. (1997). A computational theory of executive cognitive processes and multiple task performance: Part 1. basic mechanisms. Psychological Review, 104(1):3-65.
• Newell, A. (1973b). Production systems: Models of control structures. In Chase, W. G. (ed.), Visual Information Processing. Academic Press, New York, NY
• Stelzel, C., Kraft, A., Brandt, S.A., Schubert, T. (in press). Dissociable neural effects of task order control and task set maintenance during dual-task processing. Journal of Cognitive Neuroscience.
• Taatgen, N. A., Lebiere, C., and Anderson, J. R. (2006). Modeling paradigms in ACT-R. In Sun, R., editor, Cognition and Multi-Agent Interaction: From Cognitive Modeling to Social Simulation, pages 29-52. Cambridge University Press. [pdf]
• Taatgen, N. A. (1999). Learning without Limits: From Problem Solving towards a Unified Theory of Learning. PhD thesis, University of Groningen, Netherlands. [Information page] (Kapitel 2)
Cognitive Science. [pdf]
• Urbas, L. and Leuchter, S. (2005). Model Based Analysis and Design of Human-Machine Dialogues through Displays. KI - Künstliche Intelligenz, 4: 45-51.
• Urbas, L., Schulze-Kissing, D. and Leuchter, S. (2005). Werkzeuge für die Erstellung kognitiver Nutzermodelle. In Karrer, K., Gauss, B. and Steffens, C., editors, Mensch-Maschine-Systemtechnik aus Forschung und Praxis, pages 247-264. Düsseldorf: Symposion.
• Vasishth, S., Brüssow, S., Lewis, R. L. and Drenhaus, H. (in press) Processing polarity: How the ungrammatical intrudes on the grammatical.

Material

• ACT-R
• OpenMCL / Clozure CL
  
  Hinweis zu Clozure CL:

  In dem ACT-R 6 Verzeichnis

  framework

  befindet sich die Datei

  misc-utils.lisp

  Diese entält das Macro

  dovector

  und die Funktion

  neq

  Hier habe ich im ersten Fall

  #-(or :mcl :cmu)

  mit

  #-(or :mcl :cmu :ccl)

  und im zweiten Fall

  #-:mcl

  mit

  #-(or :mcl :ccl)

  ersetzt. Danach erst lief der Kompilierungsvorgang von ACT-R 6 problemlos durch. Ähnliches gilt für ACT-R 5.