[논문 리뷰] Control of mental representations in human planning.

Mark K. Ho, David Abel외 4명|arXiv (Cornell University)|2021. 05. 14.

Complex Systems and Decision Making참고 문헌 20인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 인간이 계획 과정에서 정신적 표현을 능동적으로 제어한다는 것을 제안한다—이를 '구성(construal)'이라고 부른다—대신 표현의 복잡성과 계획의 유용성을 균형 잡는 방식이다. 사전에 등록된 행동 실험과 형식적 모델을 사용하여, 사람들이 인지적 제약 하에서 효율적이고 영리한 문제 해결을 가능하게 하는 가치 지향적인 방식으로 이러한 표현을 온라인에서 조정함을 입증한다.

ABSTRACT

One of the most striking features of human cognition is the capacity to plan. Two aspects of human planning stand out: its efficiency, even in complex environments, and its flexibility, even in changing environments. Efficiency is especially impressive because directly computing an optimal plan is intractable, even for modestly complex tasks, and yet people successfully solve myriad everyday problems despite limited cognitive resources. Standard accounts in psychology, economics, and artificial intelligence have suggested this is because people have a mental representation of a task and then use heuristics to plan in that representation. However, this approach generally assumes that mental representations are fixed. Here, we propose that mental representations can be controlled and that this provides opportunities to adaptively simplify problems so they can be more easily reasoned about -- a process we refer to as construal. We construct a formal model of this process and, in a series of large, pre-registered behavioral experiments, show both that construal is subject to online cognitive control and that people form value-guided construals that optimally balance the complexity of a representation and its utility for planning and acting. These results demonstrate how strategically perceiving and conceiving problems facilitates the effective use of limited cognitive resources.

연구 동기 및 목표

• 인간의 계획에서 정신적 표현이 고정되어 있는지 아니면 능동적인 인지적 제어를 받는지 조사하기 위해.
• 사람들이 계획 과정에서 전략적으로 정신적 표현을 조작하여 문제를 적절히 단순화하는 방식으로 적응하는 방식을 검토하기 위해.
• 그러한 표현 제어가 가치에 의해 지시되며, 유용성과 복잡성을 최적의 균형으로 조절하는지 테스트하기 위해.
• 인간 의사결정에서의 적응적 구성(construal)을 위한 형식적 모델을 개발하고 검증하기 위해.

제안 방법

• 작업 표현의 온라인, 가치 지향적 단순화 과정으로서의 구성(construal)을 형식적 계산 모델로 개발하기 위해.
• 참가자가 동적 계획 과제에서 정신적 표현을 어떻게 형성하고 사용하는지 측정하기 위해 대규모 사전 등록 행동 실험을 설계하기 위해.
• 선택과 반응 시간으로부터 참가자의 구성 전략을 추론하기 위해 모델 기반 분석을 사용하기 위해.
• 표현 형성에 지도력을 주는 유틸리티 함수를 추정하기 위해 역강화학습 기법을 적용하기 위해.
• 표현 제어가 인지 부하와 과제 요구 사항에 민감한지 테스트하여 온라인 제어임을 입증하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 사람들은 계획 과정에서 정신적 표현을 능동적으로 제어할 수 있는가, 아니면 고정되어 있는가?
• RQ2 계획에서 정신적 표현의 형성은 유용성과 복잡성을 균형 잡는 가치에 의해 지시되는가?
• RQ3 인지적 제어가 표현을 실시간으로 조정하여 계획 효율성을 최적화하는 데 기여하는가?
• RQ4 동적 환경에서 사람들은 표현의 단순성과 정확성 사이에서 어떻게 타협하는가?

주요 결과

• 참가자들은 계획 과정에서 정신적 표현을 능동적으로 제어하며, 구성에 대한 온라인 인지적 제어를 보여준다.
• 정신적 표현은 복잡성과 유용성을 최적의 균형으로 조절하여 가치 지향적으로 형성된다.
• 사람들은 과제 요구 사항에 따라 표현을 조정하며, 인지 부하를 관리하기 위해 전략적 단순화를 보인다.
• 형식적 구성 모델은 다양한 실험 조건에서 인간 행동을 성공적으로 예측한다.
• 구성은 과제 구조와 인지 제약 양쪽 모두에 민감하여, 영리하고 목표 지향적인 제어임을 나타낸다.
• 결과는 전략적 인지와 문제 인식이 효율적 인지의 핵심임을 지지하는 프레임워크를 뒷받침한다.