Reconnaissance des formes

Question 1

Qu’est-ce qu’une forme?

Answer 1

Il s’agit de l’objet porteur d’information (signal), d’où l’importance d’étudier la forme (et ses propriétés) en psychologie cognitive.

Question 2

Par quoi est délimité la forme?

Answer 2

Elle est délimitée par des contours.

Question 3

Qu’est-ce qu’un contour?

Answer 3

Dénote les endroits dans l’espace où s’observent des contrastes associés à des changements de luminance (quantité de lumière retransmise par une surface), ou de couleur.

Question 4

Qu’est-ce que l’étape de la reconnaissance dans la reconnaissance des formes (lol)?

Answer 4

Il s’agit de l’étape de traitement durant laquelle la forme est catégorisée, ou identifiée.

Question 5

Vrai ou Faux: Le système visuel n’est pas très flexible dans la tâche de reconnaissance même s’il est efficace.

Answer 5

Faux.
Le système visuel humain est très flexible et efficace dans cette tâche; on peut rapidement et aisément reconnaître différents objets à travers diverses conditions de visionnement (p.ex., obstruction partielle, éclairage, rotation, changement des couleurs).
Paradoxalement, cette tâche demeure en revanche très difficile pour les ordinateurs, qui sont susceptibles aux moindres altérations du signal (de moins en moins vrai avec les algorithmes d’apprentissage profond).

Question 6

Pouvons-nous rapidement et aisément reconnaître différents objets à travers diverses conditions de visionnement (p.ex., obstruction partielle, éclairage, rotation, changement des couleurs)?

Answer 6

Oui.

Question 7

Quelle sont les deux façons d’étudier la reconnaissance chez l’humain et pourquoi utilise-t-on chacune d’elle?

Answer 7

La reconnaissance des formes est tellement efficace qu’il faut, pour l’étudier, soit utiliser les:
temps de réponses, car les sujets font trop peu d’erreurs (donc on les force à répondre rapidement)
Ajouter beaucoup de bruit ou altérer le signal, afin d’entraîner la commission d’erreurs.

Question 8

Identifez et expliquer brièvement les qualités d’une bonne théorie.

Answer 8

● Vérifiabilité: Possibilité de valider (ou invalider) avec des faits observables (positivisme; Semaine 1)
● Parcimonie: Principe philosophique et scientifique qui consiste à n’utiliser qu’un minimum de causes explicatives pour expliquer un phénomène
Autrement dit, on cherche la théorie qui expliquera un phénomène de la manière la plus simple possible.

Question 9

Comment faisons-nous pour reconnaître les formes (pas selon une des théories, juste de façon générale)?

Answer 9

● Notre mémoire à long terme contient les représentations de nombreuses formes (p.ex., un chat, un chien; un berger Allemand, un labrador)
● La catégorisation s’effectue en comparant la « description visuelle » de la forme perçue à des représentations stockées en mémoire (p.ex., ce chien que je perçois est-il un labrador ou un berger Allemand?).

Question 10

Expliquez ce qu’est la théorie des gabarits

Answer 10

Selon la théorie des gabarits, Chaque forme perçue est mémorisée et devient un gabarit qui aidera à la reconnaissance des prochaines formes qui seront perçues.

Question 11

Qu’est-ce que l’appariement au gabarit (template-matching)?

Answer 11

C’est le processus par lequel un gabarit est superposé à une forme pour vérifier la correspondance entre les deux.

Question 12

Vrai ou Faux: les gabarits sont très rigide.

Answer 12

Vrai.
Les gabarits sont très rigides, c.-à-d. que la forme perçue doit pratiquement être identique (de même taille, couleur, orientation, occlusion partielle) au gabarit pour qu’il y ait reconnaissance.

Question 13

Comment doit-être la forme perçue par rapport au gabarit pour qu’il y ait reconnaissance?

Answer 13

La forme perçue doit pratiquement être identique (de même taille, couleur, orientation, occlusion partielle) au gabarit pour qu’il y ait reconnaissance.

Question 14

Est-ce que plus d’une forme peuvent être appariées au même gabarit?

Answer 14

Non.
Un peu comme dans un casse-tête, chaque pièce (forme) ne peut aller qu’à un seul endroit (être appariée qu’à un seul gabarit).

Question 15

Comment est-ce que les systèmes de reconnaissance automatisée (comme ceux pour les chèques) fonctionnent?

Answer 15

Les systèmes de reconnaissance automatisée (comme ceux utilisés pour lire les chèques) fonctionnent par appariement au gabarit.

Question 16

Nommez trois caractéristiques des systèmes de reconnaissance automatisée.

Answer 16

● La dissimilitude entre les différents éléments est maximisée (pour qu’ils soient le plus distincts possible).
● C’est un système très rapide et efficace, mais très peu flexible (par contre même une petite altération peut empêcher sa reconnaissance).
● Ils sont optimisés pour une seule tâche.

Question 17

Nommez 3 problèmes de la théorie des gabarits.

Answer 17

● Parfois on utilise une même forme pour désigner différents objets (p.ex., I = 1, i, L), ce que la théorie ne permet pas d’expliquer.
● La cognition humaine est très flexible et traite sans problème des altérations qui mettent à mal les systèmes qui fonctionnent par appariement au gabarit; la théorie n’explique pas comment cela est possible.
● Un manque de parcimonie qui mène à l’absurde; en effet, le gabarit doit être identique à la forme, ce qui implique qu’il faille pratiquement une infinité de gabarits juste pour fonctionner au quotidien.

Question 18

Qu’est-ce que la théorie des prototypes?

Answer 18

Il s’agit d’une version plus souple de la théorie des gabarits. Ici les formes rencontrées vont alimenter un prototype stocké en mémoire, c.-à-d. une représentation relativement abstraite qui peut être manipulée de manière élémentaire.

Question 19

Qu’est-ce que la théorie des prototypes permet que la théorie des gabarits ne permet pas?

Answer 19

Elle confère une certaine flexibilité et rend possible la comparaison avec des formes non identiques (p.ex., différence de taille, de position spatiale, d’orientation, d’occlusion partielle).

Question 20

Nommez trois problèmes de la théorie des prototypes.

Answer 20

● N’explique toujours pas comment on parvient à utiliser une même forme pour dénoter différents objets.
● Un manque de parcimonie, car la reconnaissance repose toujours sur une forme d’appariement au gabarit, soit entre le prototype et la forme perçue; requiert donc tout de même de nombreux prototypes.
● Dans certains cas, des visages caricaturés sont mieux reconnus que des visages non caricaturés, ce que n’explique pas la théorie des prototypes.

Question 21

Je suis une amplification d’un ou de plusieurs traits caractéristique d’une personne.
Qui suis-je?

Answer 21

Une caricature.

Question 22

Qu’est-ce que la théorie des caractéristiques?

Answer 22

● Selon cette théorie, les formes complexes seraient décrites avec des caractéristiques élémentaires.
● Le système cognitif, lorsqu’il perçoit une forme, procéderait d’abord à une extraction des caractéristiques élémentaires, suivie d’une comparaison des caractéristiques de la forme à celles des représentations stockées en mémoire.
● Il y aurait reconnaissance lorsque les caractéristiques de la forme et d’une représentation concordent.
**Cette théorie a été développée pour la reconnaissance des lettres, mais des travaux suggèrent que la logique s’applique pour d’autres objets (p.ex., les visages, les expressions faciales)

Question 23

Expliquer l’expérimentation de Gibson (1968) sur les caractéristiques des lettres (selon la théorie des caractéristiques).

Answer 23

● Chaque lettre possède une combinaison de traits qui lui est propre. Gibson a utilisé une tâche de discrimination de lettres (deux lettres apparaissent côte-à-côte (750 ms) et le participant doit dire s’il s’agit de la même lettre ou non).
● Prédiction: Plus deux lettres possèdent de caractères communs, plus elles devraient être difficiles à différencier.
● Résultats: Plus les lettres possèdent de caractères communs, plus elles sont différenciées lentement. Au total, on observe une différence d’environ 110ms entre les lettres les plus différentes (460 ms) et les lettres les plus similaires (570 ms).

Question 24

Pour Gibson, apprendre à reconnaître une forme, c’est apprendre les caractéristiques de cette forme, de même que leur combinaison. Une importance particulière est donnée à quel type de caractéristique? Pourquoi dervrions nous porter une attention particulière à ce type de caractéristique?

Answer 24

● Une importance particulière est donnée à ce qu’on appelle les caractéristiques distinctives, c.-à-d. aux caractéristiques qui permettent de différencier deux formes.
● Afin de faciliter leur apprentissage, surtout celles avec un haut degré de similitude, on devrait donner une attention particulière aux caractéristiques distinctives.

Question 25

Nommez-deux avantages de la théorie des caractéristiques.

Answer 25

● Permet une reconnaissance très flexible des formes, sans égard à la taille, la position ou l’occlusion (sauf si une caractéristique distinctive est complètement cachée).
● Il s’agit d’une théorie parcimonieuse; en effet, ce système réduit les représentations des formes à quelques caractéristiques de base avec lesquelles on peut construire n’importe quelle forme—une espèce d’alphabet des formes—ce qui représente une économie cognitive importante.

Question 26

Nommez deux problèmes de la théorie des caractéristiques.

Answer 26

● La théorie des caractéristiques ne dit rien sur les relations entre les caractéristiques (ex., organisation); la conséquence de cette omission est que la théorie des prototypes prédit mieux les erreurs commises (70% de prédiction) que la théorie des caractéristiques (50% de prédiction)!
● Des travaux ont montré que les erreurs d’omission (ex., voir un O plutôt qu’un Q) sont plus fréquentes que les erreurs d’hallucination (ex., voir un Q plutôt qu’un O); or, selon la théorie des caractéristiques, les deux types d’erreurs devraient avoir la même fréquence.

Question 27

Expliquer l’expérimentation de Fiset et al. (2006) sur l’importance des relations entre les caratéristiques des lettres.

Answer 27

● Utilisation de la méthode des bulles afin d’identifier les traits qui, lorsque traités, facilitent la reconnaissance des lettres majuscules et minuscules.
Résultats: L’information diagnostique des lettres se trouve dans les terminaisons des traits, de même qu’aux jonctions entre les différents traits.

Question 28

Qu’est-ce que la théorie de la reconnaissance par composantes (RPC)?

Answer 28

● Selon sa théorie (à Biederman), environ 35 à 40 géons (ions géométriques, c.-à-d. des formes géométriques simples) suffiraient à décrire toutes les formes dans l’environnement; comme une espèce d’alphabet des formes 3D.

Question 29

Quelles sont les 3 étapes à la reconnaissance des formes selon la RPC?

Answer 29

1. Extraction des contours, basée sur des changements de luminance, de texture ou de couleur, sert à générer une esquisse (line drawing) de la forme.
2. Identification des composantes, comprend une analyse de la configuration des différents géons de la forme.
3. Appariement, soit une comparaison entre les composantes de la formes et les représentations d’objets stockées en mémoire.

Question 30

Une prédiction importante de la RPC est que plus les composantes sont difficiles à identifier, plus la reconnaissance sera difficile, puisqu’on empêche aussi l’analyse de la configuration et donc, l’appariement. Est-ce juste?

Answer 30

Oui.

Question 31

Expliquer l’expérimentation sur l’importance de l’identification des composantes (Biederman, 1985).

Answer 31

● Une prédiction importante de la RPC est que plus les composantes sont difficiles à identifier, plus la reconnaissance sera difficile, puisqu’on empêche aussi l’analyse de la configuration et donc, l’appariement.
● Dégradation visuelle de 65% des contours; dans une première condition, les jonctions (configuration) sont préservées, alors que dans une seconde condition, les jonctions sont altérées.
● Taux d’erreurs ++ pour la condition jonctions altérées.

Question 32

Nommez 4 avantages à la RPC

Answer 32

● Théorie parcimonieuse—relativement peu d’éléments pour décrire l’ensemble des formes.
● Explique en quoi la reconnaissance visuelle est résistante à la dégradation visuelle—tant que les jonctions et donc, la relation entre les géons, peuvent être extraites, la reconnaissance sera facile.
● Résistance au changement de point de vue—les géons et leurs relations peuvent être identifiés peu importe le point de vue (ex., de devant, derrière, etc.).
● Accorde une grande importance aux relations entre les composantes.

Question 33

Vrai ou Faux: Le système cognitif possède une organisation hiérarchique de différents niveaux d’abstraction.

Answer 33

Vrai.

Question 34

Remplir les cases vides. Certains modules cognitifs sont spécialisés dans le traitement de (_ ), c.-à-d. des propriétés brutes (ex., luminance, couleur, position), moins abstraites. D’autres modules cognitifs sont plutôt spécialisés dans le traitement de ( _), c.-à-d. des propriétés sémantiques (ex., ovale, visage, Justin), plus abstraites

Answer 34

Certains modules cognitifs sont spécialisés dans le traitement de bas niveau, c.-à-d. des propriétés brutes (ex., luminance, couleur, position), moins abstraites
D’autres modules cognitifs sont plutôt spécialisés dans le traitement de haut niveau, c.-à-d. des propriétés sémantiques (ex., ovale, visage, Justin), plus abstraites.

Question 35

Qu’est-ce qu’un traitement ascendant (bottom-up)?

Answer 35

C’est lorsque l’information est traitée de manière hiérarchique (data-driven); mais l’information ne circule jamais à sens unique!

Question 36

Qu’est-ce qu’un traitement descendant (top-down)?

Answer 36

C’est l’effet du contexte ou de nos connaissances sur le traitement de l’information à des plus bas niveaux d’abstraction.

Question 37

Quel type de traitement explique comment deux objets identiques peuvent être identifiés de différente manière, selon le contexte?

Answer 37

Le traitement descendant explique comment deux objets identiques peuvent être identifiés de différente manière, selon le contexte.
Ci-dessous, le mot « Mathématique » crée un contexte qui informe les processus impliqués dans la reconnaissance des lettres A et H (A et H pareils dans l’image).

Question 38

Percevons-nous vraiment les objets comme ils sont?

Answer 38

Pas toujours (peut dépende de la longueur d’onde et de la luminance entre autres).
L’influence du traitement descendant a une implication cruciale pour nos mécanismes cognitifs—on ne fait pas simplement percevoir les objets tels qu’ils sont. En effet, plusieurs illusions perceptives dépendent presque entièrement du traitement descendant.

Question 39

Une théorie qui prétend expliquer la reconnaissance des formes peut-elle ne pas tenir compte du traitement descendant et s’en tenir uniquement aux propriétés intrinsèques de l’objet?

Answer 39

Une théorie qui prétend expliquer la reconnaissance des formes doit tenir compte de l’influence du traitement descendant et ne peut s’en tenir uniquement aux propriétés intrinsèques de l’objet.

Question 40

Je suis une théorique qui considère que le système cognitif est indissociable de son environnement; il existe en conséquence un isomorphisme entre le monde et le système perceptif, c.-à-.d. qu’ils ont une structure et des principes d’organisation similaires. Qui suis-je?

Answer 40

Les théories structurales (Gestaltisme).

Question 41

Expliquer l’importance accordée aux relations dans les théories Gestaltisme.

Answer 41

La forme ne se réduit pas uniquement à ses caractéristiques, mais également à leurs relations, formalisées par des principes d’organisation. Il y a des principes de regroupement, qui servent à amalgamer certains traits; puis il y a des principes séparation, qui servent à isoler l’objet de l’arrière-plan.

Question 42

Quels sont les 5 “principes” des théories structurales?

Answer 42

1. Principe de proximité
   Les caractéristiques rapprochées ont tendance à être regroupées.
2. Principe de similarité
   Les objets similaires tendent à être regroupés
3. Principe de fermeture
   Les caractéristiques formant une figure fermée sont regroupées.
4. Principe de continuité
   Les objets sont regroupés de manière à minimiser les interruptions de lignes continues.
5. Principe de symétrie
   Les traits symétriques tendent à être perçus comme les contours d’une forme, ce qui la sépare de l’arrière-plan.

Question 43

Qu’est-ce que l’effet de supériorité du mot?

Answer 43

Les lettres sont plus facilement reconnues à l’intérieur d’un mot.

Question 44

Expliquer l’expérimentation sur l’effet d’appréhension du mot (Cattell, 1885).

Answer 44

● Présentation rapide (10 ms) de séries de lettres dans un format ABCD EFGH IJKL.
● Lorsque les lettres sont aléatoires (ex., SIKA LADS MAES), les participants peuvent en moyenne nommer 4,5 lettres. Lorsque les lettres forment des mots (ex., CAMP LOUP MOTS), les participants peuvent en nommer une douzaine.
● Une lettre est donc plus facile à traiter à l’intérieur d’un mot que lorsque présentée parmi des lettres aléatoires; c’est l’effet d’appréhension du mot.

Question 45

Nommez 2 explications alternatives à l’effet d’appréhension du mot.

Answer 45

● D’une part, il est possible d’imaginer que les participants devinent les lettres qu’ils n’ont pas eu le temps de reconnaître lorsqu’elles sont à l’intérieur d’un mot. Lorsque les lettres forment un mot, p.ex. RAM_, les chances de correctement deviner la lettre manquante (E) sont élevées.
● D’autre part, il est également possible qu’un mot soit plus facile à mémoriser qu’une séquence de lettres aléatoires de même longueur. Si le participant a mémorisé le mot, alors il n’a qu’à récupérer les lettres du mot en mémoire.

Question 46

Est-ce que l’expérimentation de Reicher (1969) sur l’effet d’appréhension du mot a permis de vérifier au moins une des deux hypothèses alternatives?

Answer 46

Non.

Question 47

Expliquer les résultats de l’expérimentation de Reicher (1969) sur l’effet d’appréhension du mot.

Answer 47

● Une lettre est mieux reconnue si elle est placée à l’intérieur d’un mot, malgré la même probabilité de correctement deviner.
● De plus, une lettre est également mieux reconnue lorsqu’elle est placée à l’intérieur d’un mot, même lorsque le participant n’a pas à mémoriser l’ensemble des lettres. Ces résultats montrent donc qu’une lettre est mieux reconnue à l’intérieur d’un mot que d’une séquence aléatoire de lettres et confirment donc l’effet d’appréhension du mot.

Question 48

Qu’est-ce que le phénomène mot-lettre?

Answer 48

Une lettre est plus facilement reconnaissable à l’intérieur d’un mot que de manière isolée; c’est le phénomène mot-lettre.

Question 49

Qu’est-ce qu’un modèle connexionniste d’activation interactive (McClelland & Rumelhart, 1981) (utilisé pour expliquer l’effet de supériorité du mot)?

Answer 49

● Un modèle connexionniste est essentiellement un réseau neuronal artificiel, un programme informatique qui simule des processus cognitifs et est utile pour tester nos hypothèses sur leur fonctionnement.
● L’activité des neurones du cerveau peut être excitatrice, c.-à-d. qu’elle va stimuler les neurones adjacents; ou inhibitrice, c.-à-d. qu’elle va calmer les neurones adjacents.
● Les unités d’un modèle connexionniste fonctionnent de la même manière que les neurones, c.-à-d. qu’ils vont exciter ou inhiber d’autres unités.

Question 50

Quels sont les 3 niveaux du modèle connexionniste d’activation interactive?

Answer 50

● Détecteurs de caractères, p.ex., la lettre W activera les unités des caractères \ /, mais inhibera les unités des caractères — | ( ), etc.
● Détecteurs de lettres, p.ex., les caractères \ / \ / exciteront l’unité de la lettre W, mais inhiberont l’unité de la lettre D.
● Détecteurs de mots, p.ex., la lettre W activera l’unité du mot WORD ou du mot WORK, mais inhibera l’unité du mot FORK.

Question 51

Comment expliquer l’effet de supériorité du mot à l’aide du modèle?

Answer 51

● Le modèle d’activation interactive simule également le traitement descendant.
● Ainsi, les caractères \ / \ / iront d’une part exciter l’unité de la lettre W par traitement ascendant.
● Mais si, en plus, une unité de mot est activée (p.ex., le mot WORK), celle-ci ira également, par traitement descendant, stimuler l’unité de la lettre W.