Psycholinguistik Projektseminar Konnektionistische Sprachverarbeitung WS 0910 Helmut Weldle

Psycholinguistik Projektseminar Konnektionistische Sprachverarbeitung WS 09/10 Helmut Weldle

Übersicht 1. Die Herausforderung Sprache 2. Psycholinguistik a) Was sie ist und was sie will b) Wie sich entwickelt hat c) Welche Methoden sie verwendet 3. Menschliche Sprachverarbeitung a) b) c) d) e) 22. 10. 2009 Modelle: Sprachproduktion und Sprachrezeption Allgemeines Worterkennung, Lexikalischer Zugriff Syntax, Parsing Semantik, Diskurs, Verstehen Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 2

Das Phänomen Sprache • Scheinbar ist Sprache mühelos… • zu erwerben • zu verstehen • zu produzieren • Aber: Menschliche Sprache ist in vielfacher Hinsicht hochkomplex… …Menschen sind sehr robuste Sprachverarbeiter 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 3

Das Phänomen Sprache • Phonetik/Phonologie • • • d 22. 10. 2009 Komplexes physikalisches Signal (Schallwellen) Verrauschte Signale Koartikulation Stark unterschiedliches Klangbild jedes Sprechers Nebengeräusche, Stimmengewirr Fließende Übergänge zwischen Wörtern a n i e l m ü ll er Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 4

Das Phänomen Sprache • Wörter • • Lexikalische Ambiguität (1) …Homonyme, Polyseme (2), (3) Metaphern, Metonyme Komposita: Wortbildung und -trennung (4) (1) „Time flies like an arrow. “ (2) Kiefer, Bank, Ton (3) Zug, Läufer …Laut Guinness Buche der Rekorde 24 Bedeutungen! (4) Kalbsschnitzel vs. Kinderschnitzel, übersetzen vs. übersetzen 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 5

Das Phänomen Sprache • Komplexe syntaktische Regeln • Strukturelle Ambiguitäten auf Satzebene • • Global (1) Semantisch desambiguiert (2), (3) Lokal: Holzwegsätze (4) Skopusambiguität (5) (1) „Gregor schlug den Schüler mit dem Weltatlas. “ Weltatlas. (Weltatlas = Instrument) Eigentum) (2) „Der Jäger sah den Hirsch mit dem Fernglas. “ (3) „Polizei erschießt Neunzehnjährigen mit Samuraischwert. “ (4) „The down the river sank. “ The boat floated that floated the river sank. (5) „Jeder Mann liebt eine Frau. “ 22. 10. 2009 …jeder Mann seine bestimmte eigene Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 6

Das Phänomen Sprache • Gesprochene Sprache • Unterbrechungen, Ellipsen, Überlappungen, Versprecher • Multimodalität (z. B. Deixis), Prosodie, Intonation (1) • Pragmatik • Indirekte Bedeutung (2) • Ironie (1) „Ja“ …mindestens 12 verschiedene betonungsabhängige Bedeutungen (2) A: „Kein Benzin mehr. “ = Gibt es hier in der Nähe eine Tankstelle? Wo? B: „Um die Ecke ist ne Tankstelle. “ = Da können sie tanken! 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 7

Das Phänomen Sprache • Spracherwerb • Lexikonerwerb bei – – nicht erkennbaren Wortgrenzen referentieller Unterspezifiziertheit • Syntaxerwerb bei – – 22. 10. 2009 unvollständigem oder falschem Input fehlender oder nicht eindeutiger Korrektur Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 8

Psycholinguistik • Linguistik • Formalwissenschaftliche systematische Beschreibung natürlicher Sprache in Struktur und Funktion • Sprache als abstraktes konventionalisiertes System • Psychologie • Empirische Erfahrungswissenschaft • Befasst sich mit dem Erleben, Verhalten, Handeln und den kognitiven Leistungen des Menschen • Systematisiert diese in Form allgemeiner Gesetzmäßigkeiten • Kognitive Psychologie: Analyse der Struktur und Funktionsweise menschlicher intelligenter Leistungen • Psycholinguistik • Untersucht Sprache in ihrer Struktur und Funktionsweise als kognitive Leistung (Teilgebiet der Kognitiven Psychologie) • Welche internen Repräsentationen und Prozesse sind nötig, um Sprache zu verstehen, zu produzieren und zu erwerben? 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 9

Psycholinguistik • Gegenstände • Sprachproduktion » Botschaft – grammatische Oberflächenstruktur – phonetische und motorische Enkodierung • Sprachrezeption » Physikalisches Signal – Lauterkennung – lexikalischer Zugriff – syntaktische Analyse – semantische Analyse – Bedeutung • Spacherwerb » Erwerb aller Prozesse und Strukturen für die Rezeption und die Produktion/Motorik für Sprache 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 10

Psycholinguistik • Zentrale Fragen • Repräsentation » Welche Repräsentationen werden bei der SV erzeugt/abgerufen? Welche Struktur unterliegt ihnen? • Prozesse » Anhand welcher Prozesse/Algorithmen werden die Repräsentationen verarbeitet bzw. ineinander überführt? • Architektur » Welche übergreifende Architektur liegt der SV zugrunde und koordiniert die vielzähligen Prozesse? 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 11

Psycholinguistik: Ein historischer Abriss Kognitive Neuropsychologie der Sprache – Bezug zwischen (verletzten) Hirnarealen und Sprachkompetenzen P. Broca C. Wernicke Ältere Sprachpsychologie W. Wundt C. & W. Stern K. Bühler 22. 10. 2009 – Beziehung zwischen Äußerungen und internen (mentalen) Zuständen – Entwicklungspsychologie und der Spracherwerb des Kindes – Organonmodell (Ausdruck, Appell, Darstellung) Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 12

Psycholinguistik: Ein historischer Abriss Behaviorismus J. B. Watson B. F. Skinner – Beobachtbares Verhalten vs. mentale Zustände – „Verbal Behaviour“: Sprache als konditionierte Assoziationen (stimulus-response) Kognitive Wende N. Chomsky S. Pinker 22. 10. 2009 – – – Fundamentale Kritik an Skinner Spracherwerb und UG, LAD Generative Grammatik Psychologische Realität der DTC Kompetenz vs. Performanz Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 13

Psycholinguistik: Ein historischer Abriss Orientierung an der Performanz – Ausgangspunkt: Zugrundeliegende psychologische Mechanismen – Konstruktions-/Kognitive Grammatik T. G. Bever L. Frazier M. Tomasello Neuere Entwicklungen – Rückkehr assoziativer Ansätze: Konnektionismus – Embodied Language Processing – KW: Sprachverarbeitung = wissensgestützte Informationsverarbeitung J. Mc. Clelland J. L. Elman L. W. Barsalou 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 14

Methoden der Psycholinguistik • Erhebung von Daten • On-Line • Off-Line • Empirische Methoden • Ethnomethodologie • Experimentalpsychologie • Neurophysiologie Komplexität und Fehlleistungen: Sprachphänomene, bei denen Menschen Verarbeitungsschwierigkeiten zeigen, eignen sich in besonderer Weise, um Modelle zu überprüfen! • Modellbildung • Theoretisches Modell • Spezifikation, Simulation 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 15

Methoden der Psycholinguistik Off-Line – Akzeptabilitätsbeurteilung • Rating » z. B. Schulnoten von 1 – 6 vergeben • Magnitude Estimation » Wieviel besser/schlechter als X ist Y – Test • Gedächtnistests • Verständnistests – Beobachtung/Erhebung • z. B. freie Sprachproduktion • Erhebung kindlicher Äußerungen/Verhalten 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 16

Methoden der Psycholinguistik On-Line: Zeitmessungen – Reaktionszeitmessungen – Priming-Studien • lexical/semantic priming • syntactic priming • Cross-modal priming Erleichterung Prime Target Hemmung Apfel → Halbschuh Birne – Lesezeitmessungen • Self-Paced Reading • Rapid Serial Visual Presentation 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik die Hund der Als … bog Ecke um biss kratzte Maus Katze XXX 17

Methoden der Psycholinguistik On-Line – Blickbewegungsmessungen • Lesestudien • Visual World 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 18

Methoden der Psycholinguistik Bildgebende Verfahren – Zeitlich oder räumlich hochauflösend – Ableitung elektrischer potentiale oder metabolischer Veränderungen – Methoden • EEG (ERP) • MRT (f. MRT) • CT, PET 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 19

Modell: Sprachproduktion 1. Konzeptualisierung – Präverbale Botschaft 2. Formulierung – Grammatische Encodierung Linguistische Oberflächenstruktur – Linearisierung – Phonologische Encodierung Artikulationsplan 3. Artikulation – Motorisches Programm W. J. M. Levelt 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 20

Neurophysiologische Grundlagen • Lateralisierung – Sprachfunktion ist fast immer lateralisiert (i. d. R. in der linken Hemisphäre) • Broca-Areal – ≈ sprachlich-grammatische Verarbeitung – Aphasie: Störung der Sprachproduktion 4 • Wernicke-Areal – ≈ Semantische Verarbeitung – Aphasie: Störung der Sprachrezeption 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 3 1 2 21

Modell: Sprachrezeption • Neurokognitives Modell der Sprachverarbeitung auf Grundlage von Ergebnissen aus – f. MRT-Studien – ERP-Studien – PET-Studien A. Friederici 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 22

Modell: Kaskadenmodell der Rezeption Sprachsignal / Schrift Phonemische / Graphemische An alyse Mentales Lexikon Lexikalischer Zugriff Syntaktische Analyse (Parsing) Konzeptuelles und Hintergrundwissen Semantische Interpretation, Infere nzen Wissensrepräsentation des Verstandenen 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 23

Kompetenz vs. Performanz • Kompetenz = (Absolutes) sprachliches Wissen • Repräsentation – Phrasenstrukturbäume – Merkmalsstrukturen – Constraints (Beschränkungen) • Beste Näherung: Linguistische Grammatiken • Performanz = Verwendung des Wissens • Verfahren, Algorithmen, Mechanismen – Inkrementalität der Verarbeitung – Auswahl von Alternativen • Architektur – (Beschränkte) Interaktion verschiedener Wissensebenen – Beschränkungen durch kognitive Ressourcen (z. B. AG) 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 24

Interaktion • Modularitätshypothese: Verschiedene Aspekte der Sprachverarbeitung sind in unabhängigen Modulen gekapselt • Nur der vollständig verarbeitete Output des vorhergehenden Moduls wird weiterverarbeitet • Kein Zugang zu Informationen außerhalb der Modul-Domäne • Interaktivität • Unterschiedliche Repräsentations-Domänen möglich, aber: • Domänen interagieren miteinander während der Verarbeitung • Domänen beeinflussen sich (higher lever >>> lower level) 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 25

Interaktion • Interaktion: Bottom-Up-/Top-Down-Prozessen • Bottom-Up: Datengetriebene Prozesse • Top-Down: Erwartungsgesteuerte Prozesse • Verarbeitung bei Alternativen • Serielle Verarbeitung • Parallele Verarbeitung • Deterministische/Unterspezifizierte Verarbeitung …Parsing: Verarbeitungsmodelle treffen jeweils unterschiedliche Vorhersagen für die ambige und die desambiguierende Region 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 26

Inkrementalität • Sprachverarbeitung: Inkrementell und unmittelbar • Sprache wird Wort für Wort interpretiert (es wird vor weiteren Verarbeitungsschritten nichts angesammelt) • Jede einkommende Information (jedes Wort) wird unmittelbar im gegebenen Kontext interpretiert • Die Interpretation wird so weit erschlossen wie zum aktuellen Stand des Inputs möglich: Frühestmöglicher Strukturaufbau 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 27

Inkrementalität • Empirische Belege • Inkrementelle Präferenzen bei der Ambiguitätsauflösung …, dass sie nach dem Ergebnis zu Fragen erlaubt hat. …, dass sie nach dem Ergebnis zu Fragen erlaubt war. W. D. Marslen-Wilson • Visual World: Fixationen entsprechen präferierter Interpretation Put the apple (that is) on the towel in the box. M. K. Tanenhaus 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 28

…to be continued! Zweiter Teil: • Laute, Wörter, Lexikon – Zugriff auf lexikalisches Wissen • Satzverarbeitung – Syntax und Phrasenstruktur – Phänomene – Parsing, Satzverarbeitungstheorien • Sprachverstehen – Anaphernverarbeitung – Allgemeine Merkmale – Modelle: IC-Modell, IEF 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 29

The show must go on ! 22. 10. 2009 Projektseminar Kognitionswissenschaft WS 09/10 Psycholinguistik 30