コンピュータモデルで社会を観るcse.t.u-tokyo.ac.jp/furuta/teaching/dis/DIS02.pdfcarpentry, sailing, and mathematical puzzles.” Q．Jack is Engineer Lawyer (0.9) Cognitive

講義資料

コンピュータモデルで社会を観る

菅野担当１

システム創成学科Ｂ

システムデザイン＆マネジメントコース

Cognitive Systems Engineering LaboratoryDepartment of Systems InnovationThe University of Tokyo

出席

レポート昨年度は5課題のうち3つについてレポート

Copyright(C) 2006- Taro KANNOAll Rights Reserved


菅野担当回のトピック

４/２４ヒューマンモデルとシミュレーション5/０８チーム協調とインタラクション5/１５危機対応と人の振舞い5/２２シミュレーションの新しい使い方

連絡先：菅野 [email protected]：https://sites.google.com/site/kannolect/



今日の内容

ヒューマンモデル

概要：工学における人の役割・位置づけ，人の認知的特性，人を工学するために提案されてきたヒューマンモデルについて紹介



工学?

「工学」それは，意思を実現する体系（工学部HP）面白いから，知りたいから，（だけ）ではなく

より良くしたい，実現したい！

工学（意思を実現する上で）の追及する普遍的価値効率≒時間

安全≒命

他には？



工学におけるヒト

欲求，欲望の源

設計するもの

運用するもの

利用するもの

保守するもの

社会を構成するもの

欲しがるのも，創るのも，作るのも，使うのも，満足するのも，ヒト

ヒトを抜きに考えるのはナンセンス



ヒトといってもいろいろな見方



パイロット

コックピット

飛行機

空路・空港

航空会社

旅客

環境

国境

法律

社会情勢

ヒトだけ考えればよいか？


ヒトの関わる問題は捉え方しだい


人を含むシステムの認識


環境

人工物システム

人

チーム・組織・社会

ツール・機械


システム

認識された対象：存在するものではなく認識されたもの

要素と関係（構造）

全体としての振舞い（変化）

二つの対象世界物理世界

言語（概念）世界



ヒューマン

高度な言語（シンボル）を操作できるシンボル操作による認知の拡張（記憶，推論，シミュレーション等）

協調・連携（他人の心に関する再帰・反射的シンボル操作，）

道具作成（機能の発見と利用）から設計（組合せによる機能創出）

有限の能力・認知資源記憶，知識

限定合理性

矛盾，etc.



モデル

（認識された）対象あるいは対象に関する仮説を記述・解釈，表現・（実在化）したもの

見たり，考えたり，感じたり，といった認知の足しに用いる（認知拡張ツール）

工学的には主に，視点提供・記述，説明・理解，予見，共有，次の思考の足がかり等の目的のために用いられる

認知（心）の特性の影響を受ける部分－全体

詳細－簡略・捨象

抽象化

階層化

理想化，etc.



ヒューマンモデル

人工システム，社会システムは人のためにあるはずだけど，その“人”がよくわからない→何らかの拠り所が必要

人に関する様々な側面（対象，仮説）を記述・表現したもの

人工システムや社会システムに関する工学研究に（分析，予測・シミュレーション，設計，運用，保守，創造）に用いる



いろいろなヒューマンモデル

体型・寸法や強度などのモデル

マネキン

衝突用マネキン

動きのモデルデジタルマネキン

CG

認知のモデル反応時間

記憶容量

認知プロセス

社会的行動のモデル群衆移動

移動

社会のモデルつながり

インタラクション



マネキン（教育・訓練）



モデュロール

ル・コルビジュエ（1887-1965）が考案した人体の寸法と黄金比から割り出した，建造物の基準寸法

人間工学で人体計測（anthropometric）が盛んに行われるのは1970～


人体形状デジタルデータ（産総研）http://riodb.ibase.aist.go.jp/dhbodydb/

デジタルマネキン



Fittsの法則

移動時間（MT）と移動量（A），ターゲットの幅（W）の関係MT＝a+b*log2（2A/W）


× Ａ1

W1

× Ａ2

W1

× Ａ1W2

Ａ1=4, W1=1Log22A1/W1=3

Ａ2=8, W1=1Log22A2/W1=4

Ａ1=4, W2=1/2Log22A1/W2=4


Normanの7段階理論（Norman 1986）

ゴールの形成

意図の形成

行為の詳細化

行為の実行

外界の状況の知覚

外界の状況の解釈

結果の評価


ゴールの形成

意図の形成

行為の詳細化

行為の実行

外界の状況の評価

外界の状況の把握

外界の状況の知覚

外界システム


ヒトの特性

視覚から判断，社会性まで



例えば視覚


http://illusioncontest.neuralcorrelate.com/


視覚つづき



演繹推論（Deductive Inference）

Modus Ponens（前件肯定式）→○，validIf it is raining, then Alice gets wet.It is raining.Alice gets wet.

Modus Tollens（後件否定，対偶）→○，validIf it is raining, then Alicia gets wet.Alicia does not get wet.It is not raining.

Affirmation of the Consequent（肯定式）→×，invalidIf Susan is angry, then I am upset.I am upset.Therefore, Susan is angry.

Denial of the Antecedent（否定式）→×，invalidIf it is raining, then Alicia gets wet.It is not raining.Therefore, Alice does not get wet.

(Marcus and Rips, 1979)


Wason Selection Task

4枚のカードあります．各カードには表に文字，裏に数字が書かれています．「Rの裏は２である」という仮定を確かめるために裏返す（表裏を確認する）必要があるカードはどれか．

カード：R，G，２，７

妥当な推論はどれか

Rならば2． Rである，2であるRならば2． 2でない，RでないRならば2． Gである，2であるRならば2． 2である，Rである


Taxi-cab problem

タクシーによるひき逃げ事件

タクシーのシェアBlue company 15%Green company 85%

目撃者の証言Blue

目撃者の識別テスト80%

目撃者の証言下でひき逃げ犯がBlue companyである確率は？

Blue （0.15）

Green （0.85）

true（0.8）

P1: 0.15×0.8

false （0.2）

P2: 0.85×0.2

P = P1/(P1+P2)= 41%


概念の３階層

Superordinate（上位）BasicSubordinate（下位）

家具？イス？バタフライスツール？


マンダラート

９つのセルを用意

真ん中のセルにお題

周辺８セルをとにかく埋める

埋まったら次のマンダラートへ展開※Mandal-Art http://www.mandal-art.com/


ヒューリスティクス＆バイアス

代表性（representative）ヒューリスティクス代表的，典型的なもの，ことの起る確率を高く見積もる

それらに属する確率を高く見積もる

“Jack is a 45-year-old man. He is married and has four children. He is generally conservative, careful, and ambitious. He shows no interest in political and social issues and spends most of his free time on his many hobbies which include home carpentry, sailing, and mathematical puzzles.”

Q．Jack isEngineerLawyer

(0.9)



連言錯誤（conjunction fallacy）二つのことＡ，Ｂが同時に起こることが，どちらか一方だけが起こる確率よりも高く見積もる

“Linda is 31 years old, single, outspoken, and very bright. She majored in philosophy. As a student, she was deeply concerned with issues of discrimination and social justice, and also participated in anti-nuclear demonstrations.”

Q. Linda is,1. Bank teller2. Feminist3. Feminist bank teller(0.7)



利用可能性（availability）ヒューリスティクス長期記憶から引き出しやすい，アクセスしやすい程度がことの頻度の予想に影響する

Q. If a word of three letters or more is sampled at random from an English text, is it more likely that the word starts with “r” or has “r” as its third letter?


係留・調整（Anchoring and Adjustment）

大まかな推量をもとに様々な因子を考慮し修正しながら見積もる．このとき最初の推量に影響を強く受ける

８×７×６×５×４×３×２×１（２２５０）

１×２×３×４×５×６×７×８（５１２）

正解は４０３２０



社会における人の特性

権威勾配

同調効果

社会的手抜き

集団浅慮

リスキーシフト



ミルグラムの実験

生徒（サクラ）が単語記憶の試験を行う，間違えると電気ショックを与える

被験者は教師（サクラ）に電気ショックの電圧を上げるように指示を受ける

６５％が指示に最後まで従い続ける

言われたことをしただけ．．．



アッシュの同調実験

8人（7人のサクラ＋１）の集団に2枚のカードを見せる

標準刺激と同じ長さの線分を2枚目のカードから選ぶ

37％が同調して誤判断

他のみんなが同じ意見だから，そうなのか


Dunning–Kruger effect

Ignorance more frequently begets confidence than does knowledge (Charles Darwin)

知識が少ない人は自分の能力を過大評価する

知識が多い人は自分の能力を過小評価する

自分についての誤った認識

他人について誤った認識



デュアルプロセスモデル（Stanovich&West，2000）

直感性（システム１）と熟慮性（システム２）


バットとボールが合計1100円です．バットはボールより1000円高い．ボールはいくらか？


Reaction is quicker than action


21 msec quicker than planned actionbut, less accurate

（From Times 03 Feb. 2010）


System1で勝つ？

先に銃を抜くのは不利＝荒野の決闘、科学実験が証明－英2010年2月4日6時7分配信時事通信

【ロンドン時事】荒野の決闘で、ジョン・ウェインやクリント・イーストウッド扮（ふん）する「正義のガンマン」が、先に銃に手を掛けた悪漢を電光石火の早業で撃ち倒すシーンは西部劇でおなじみだが、先に銃を抜こうとするのは不利になることが、英研究チームの行った人間の反応速度に関する実験で分かった。3日付の英紙タイムズなどが報じた。

「決闘」のシミュレーション実験を行ったのは、英バーミンガム大学のアンドルー・ウェルチマン博士のチーム。拳銃を相手より先に抜こうとする意識的な行動よりも、相手の行動を見て本能的に反応する方が速いことが判明した。

実験には54人が参加。拳銃の代わりに押しボタンを使い、相手より速くボタンを押そうとする時間を計測した。自らの意思で最初にボタンを押す場合と、相手の手の動きに反応して押す場合の時間を計ったところ、後者のほうが平均0．02秒速かったという。

同博士は「意識的に行動する場合と本能的に外部の動きに反応する場合の二つの速度を計測したのは初めて」としている。



Normanの情動モデル（Norman 04）

「誰のためのデザイン」を書いていたとき，私は情動を考慮に入れていなかった．悪いデザインに対して怒っていたというのに，すべては論理的で，冷静なやり方で，役に立つこと，使いやすいこと，機能，形態などに取り組んでいた．

本能レベル（自動的で生来的）：概観，見かけ，手触り，雰囲気

行動レベル（日常の行動制御）：効用，機能，性能

内省レベル（熟慮）：自己イメージ，想い出，満足感，感情



モデリングの視点

どう捉えるか



認知的（Cognitive）側面の捉え方

プロセス的どのような情報処理がなされるかに関するモデル

モジュール別モデル化

状態遷移的認知モードとその遷移

制御的複数の処理の統合・制御方法に関するモデル（メタモデル）

異なるモードの制御に関するモデル



プロセス的捉え方

モジュールと情報処理（出入力）知覚－認識－判断－目標設定－計画－実行（Ladder）知覚－認識－予測（SA）刺激－組織化－反応（S-O-R）注意－関心－欲求－記憶－行動（AIDMA）


モジュール１

モジュール２

モジュール３

モジュール４モジュール５


認知状態遷移的捉え方

複数の状態（モード）とその遷移混乱，場当たり，戦術的，戦略的

素人，中堅，エキスパート，職人


モード１

モード２

モード３


認知制御的捉え方

処理や状態遷移の制御認知資源

影響因子


制御

モジュール２

モジュール４

モジュール３

モジュール１

モード１

モード２

モード３


ＸＭＬ（extensible markup language）

タグによるデータ記述・表現

データベース

Web２．０



素人（学者）がエキスパートを語れるのか？


主観を捉える客観的方法も必要

コールサイン

アサイン高度

現在高度

対地速度

目的地

ターゲットシンボル


ヒューマンモデリング

新しいヒューマンモデルを作るには，フィールドワーク

タスクの理解，認知活動の理解

実験室実験

認知タスク分析（知識抽出，インタビュー）

過去の知見の利用（統計データ，研究論文など）



ヒューマンモデリング例１

災害時の看護師に求められる判断・技能

ヒアリング新潟中越地震対応ナース

インタビュー

分析


Ｓ O R

Ｓ

同時・逐次的情報獲得情報（知識）の関連付関連情報の収集

状況認識(SA2,3）順認知プロセス

ルーティンルールの適暫時的対応実行条件のクリア

Ｏ

判断中の状況変化問題発見

想起・関連付メンタルシミュレーション行動計画

順認知プロセス

Ｒ

目的的情報収集問答行為中の情報獲得

問題発生プランＢ次タスク，懸案事項

一連の行為・タスクの実行


ヒューマンモデリング例２

航空管制における判断

フィールドワークエンルート管制


ターゲットのA

CPT

ターゲットとのコンタクト

指示プロセスの信念決定

ルーティンマッチング

信念の保持




信念の保持

･･････

ターゲットのH

AN

DO

FF

信念の更新

ターゲットのA

CPT




信念の保持




信念の保持

･･････

ターゲットのH

AN

DO

FF

信念の更新


ヒューマンモデリング例３

チーム内のコミュニケーション

実験室実験ゲーム（フライトシミュレータ）

2人組チーム発話記録→解釈



ヒューマンモデリング例４

タワー管制官の判断・指示

羽田空港で日がな一日撮影

現場とのディスカッション＆フィードバック


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58

①

② ②

③

待機

横断


ヒューマンモデルの使い方（再）

記述的使い方人の振舞いを記述し，理解する

全ての基礎

予見的使い方人の振舞いを予測する

信頼性評価，機能評価

規範的使い方人の振舞いのあるべき姿を考える

教育・訓練，ベンチマーク

創造的使い方人の振舞いに基づき，新しい価値を産み出す

イノベーション，サービス


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