[论文解读] Control of mental representations in human planning.

Mark K. Ho, David Abel+4 more|arXiv (Cornell University)|May 14, 2021

Complex Systems and Decision Making参考文献 20被引用 4

一句话总结

本文提出，人类在规划过程中主动控制其心理表征——这一过程称为‘建构’（construal）——以在表征复杂性与规划效用之间取得平衡。通过预先注册的行为实验与形式化模型，研究证明人们在线地运用认知控制，以价值为导向塑造这些表征，从而在认知约束下实现高效且灵活的问题解决。

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.

研究动机与目标

• 探究人类规划中的心理表征是固定的，还是受主动认知控制的影响。
• 考察人们如何通过战略性地塑造心理表征来自适应地简化问题。
• 检验此类表征控制是否受价值引导，以最优方式平衡效用与复杂性。
• 开发并验证人类决策中自适应建构的形式化模型。

提出的方法

• 构建一个将建构视为任务表征在线、价值导向简化过程的形式化计算模型。
• 设计大规模、预先注册的行为实验，测量参与者在动态规划任务中如何形成并使用心理表征。
• 使用基于模型的分析方法，从参与者的决策与反应时间中推断其建构策略。
• 应用逆强化学习技术，估计引导表征形成的效用函数。
• 检验表征控制是否对认知负荷与任务需求敏感，以表明其为在线控制。

实验结果

研究问题

• RQ1 人们在规划过程中是否能够主动控制其心理表征，还是表征是固定的？
• RQ2 规划中的心理表征形成是否受价值引导，以平衡效用与复杂性？
• RQ3 认知控制是否使表征能够实时适应，以优化规划效率？
• RQ4 人们在动态环境中如何在表征简洁性与准确性之间进行权衡？

主要发现

• 参与者在规划过程中主动控制其心理表征，表现出对建构的在线认知控制。
• 心理表征以价值导向的方式形成，为规划实现了复杂性与效用的最优平衡。
• 人们根据任务需求调整其表征，表现出为管理认知负荷而进行的战略性简化。
• 建构的形式化模型成功预测了人类在多种实验条件下的行为。
• 建构对任务结构与认知约束均敏感，表明其具有灵活且目标导向的控制特性。
• 研究结果支持一种框架，即战略性的感知与问题构念是高效认知的核心。