병렬 처리(심리학)

Parallel processing (psychology)

심리학에서 병렬 처리란 서로 다른 품질의 들어오는 자극을 동시에 처리하는 뇌의 능력이다.[1]병렬처리는 뇌가 보는 것을 색, 움직임, 모양, 깊이 등 네 가지 요소로 나눈다는 점에서 시각 시스템과 관련된다.이것들은 개별적으로 분석된 후 저장된 기억과 비교되는데, 이것은 뇌가 여러분이 보고 있는 것을 식별하는데 도움을 준다.[2]그리고 나서 뇌는 이 모든 것들을 그 때 보고 이해하는 시야로 결합한다.[3]병렬 프로세싱은 일부 실험 심리학자에 의해 스트롭 효과와 연결되었다.이것은 지속적이고 매끄러운 수술이다.예를 들어, 만약 한 사람이 두 개의 다른 대화를 동시에 진행하는 두 그룹의 사람들 사이에 서 있다면, 한 사람은 두 대화의 일부 정보만을 동시에 얻을 수 있을 것이다.[4]

배경

병렬 분산 처리 모델은 살아있는 유기체의 신경 시스템의 조직 구조를 모방하여 '자연적으로 영감을 받은' 모델이다.[5]그들에게 일반적인 수학 체계가 제공된다.

병렬 처리 모델은 정보가 활성화 패턴을 사용하여 뇌에 표현된다고 가정한다.정보처리는 '연결'과 같은 시냅스에 의해 연결된 '유닛'과 같은 뉴런의 상호작용을 포괄한다.이것들은 흥분되거나 억제될 수 있다.모든 개별 장치의 활성화 수준은 다른 장치의 연결 강도 및 활성화 수준의 함수를 사용하여 업데이트된다.활성화 패턴의 전파에 의해 반응 단위 세트가 활성화된다.연결 가중치는 결국 학습을 사용하여 조정된다.[6]

직렬 대 병렬 프로세싱

병렬 프로세싱과 대조적으로 직렬 프로세싱은 처리 시간의 중복 없이 정보의 순차적 처리를 수반한다.[7]

시각적 검색

직렬 처리의 경우, 대상을 찾기 위해 순차적으로 요소들을 차례로 검색한다.대상을 찾으면 검색이 종료된다.또는 대상이 존재하지 않는지 확인하기 위해 끝까지 계속한다.따라서 물체가 더 많은 표시장치의 정확도가 저하되고 시간이 증가한다.

반면 병렬처리의 경우 모든 물체가 동시에 처리되지만 완료 시간은 달라질 수 있다.이것은 정확도를 감소시킬 수도 있고 감소시키지 않을 수도 있지만, 시간 코스는 표시장치의 크기에 상관없이 유사하다.[8]

다만 본조에서 앞서 논의한 복잡한 과제의 경우 병렬처리 모델의 효율성에 대한 우려가 있다.

병렬 분산 처리 모델의 측면

병렬 분산 처리 모델의 주요 측면은 다음과 같다.

처리 단위

이러한 단위는 형상, 형상, 단어와 같은 추상적인 요소를 포함할 수 있으며 일반적으로 입력, 출력 및 숨겨진 단위의 세 가지 유형으로 분류된다.

  • 입력 장치는 감각 자극이나 처리 시스템의 다른 부분에서 신호를 수신한다.
  • 출력 장치는 시스템에서 신호를 전송한다.
  • 숨겨진 유닛은 시스템 내부에서 완전히 기능한다.

활성화 상태

이것은 시스템의 상태를 나타낸 것이다.활성화 패턴은 처리 단위 세트에 걸쳐 N 실수의 벡터를 사용하여 표현된다.언제든지 시스템이 나타내고 있는 것을 포착하는 것이 바로 이 패턴이다.

출력 기능

출력 함수는 현재 작동 상태를 출력 신호에 매핑한다.그 유닛들은 신호를 전송함으로써 이웃 유닛들과 상호 작용한다.이러한 신호의 강도는 작동 정도에 따라 결정된다.이것은 차례로 그들이 이웃들에게 영향을 미치는 정도에 영향을 미친다.

연결 패턴

연결 패턴은 시스템이 임의 입력에 어떻게 반응할지를 결정한다.연결의 총 패턴은 모든 연결에 대한 가중치를 지정하여 나타낸다.양의 무게는 흥분성 입력을 나타내고 음의 무게는 억제 입력을 나타낸다.

전파 규칙

출력 벡터를 가져다가 연결 매트릭스와 결합하는 규칙을 사용하여 각 입력 유형에 대해 순 입력이 생성된다.더 복잡한 패턴 연결의 경우 규칙도 더 복잡하다.

활성화 규칙

충돌 장치의 순 입력과 그 장치의 현재 작동 상태를 결합하여 모든 장치에 대해 새로운 작동 상태가 생성된다.

학습 규칙

연결의 패턴은 경험을 사용하여 수정된다.수정은 다음 세 가지 유형으로 할 수 있다.첫째, 새로운 인맥의 개발이다.둘째, 기존 연결의 손실이다.마지막으로, 이미 존재하는 연결의 강도에 대한 수정.처음 두 가지는 마지막 것의 특별한 경우로 간주할 수 있다.연결의 강도가 0에서 양 또는 음으로 바뀌면 새로운 연결을 형성하는 것과 같다.연결 강도가 0으로 바뀌면 기존 연결이 끊기는 것과 같다.

환경 표현

PDP 모델에서 환경은 입력 패턴의 공간에 걸쳐 시간 변화 확률 함수로 표현된다.[9]이것은 어떤 특정 지점에서 가능한 입력 패턴 집합이 입력 단위에 영향을 미칠 가능성이 있다는 것을 의미한다.[5]

제한 사항

병렬 처리의 제한은 여러 분석 연구에서 제기되었다.강조된 주요 제한사항으로는 뇌의 용량 제한, 주의력 깜빡임 속도 간섭, 제한된 처리 능력, 시각적 검색의 정보 제한 등이 있다.

물체 인식과 같은 복잡한 작업의 실행에는 뇌에 대한 처리 한계가 있다.뇌의 모든 부분이 병렬로 풀가동할 수 없다.주의는 태스크에 대한 리소스 할당을 제어한다.효율적으로 일하기 위해서는 주의를 물체에서 물체로 인도해야 한다.[10]

주의 자원에 대한 이러한 제한은 병렬 처리에서 직렬 병목 현상을 유발하는 경우가 있는데, 이는 병렬 처리가 중간에서 직렬 프로세싱에 의해 방해된다는 것을 의미한다.그러나 직렬과 병렬 프로세스의 공존에 대한 증거가 있다.[11]

피쳐 통합 이론

앤 트레이스만의 특징통합 이론은 주의 자원을 고려하면서 직렬과 병렬 처리를 통합한 이론 중 하나이다.두 단계로 구성되어 있다.

  1. 형상 검출- 이 단계는 순간적으로 발생하며 병렬 처리를 사용한다.이 단계에서는 특정 물체에 주의를 기울이더라도 디스플레이의 기본적 특징을 모두 동시에 집는다.
  2. 기능 통합- 이 단계는 시간이 더 많이 소요되며 직렬 처리를 사용한다.그것은 전체 사물과 패턴에 대한 인식으로 이어진다.[12]

참고 항목

참조

  1. ^ LaBerge, David; Samuels, S.Jay (1974). "Toward a theory of automatic information processing in reading". Cognitive Psychology. Elsevier BV. 6 (2): 293–323. doi:10.1016/0010-0285(74)90015-2. ISSN 0010-0285.
  2. ^ Hinton, Geoffrey (2014). Parallel models of associative memory. New York: Psychology Press. ISBN 978-1-315-80799-7.
  3. ^ Wässle, Heinz (2004). "Parallel processing in the mammalian retina". Nature Reviews Neuroscience. 5 (10): 747–757. doi:10.1038/nrn1497. ISSN 1471-003X. PMID 15378035.
  4. ^ Cohen, J. D.; Dunbar, K.; McClelland, J. L. (1988-06-16). "On the Control of Automatic Processes: A Parallel Distributed Processing Model of the Stroop Effect". Fort Belvoir, VA. {{cite journal}}:Cite 저널은 필요로 한다. journal=(도움말)
  5. ^ a b Rumelhart, David E. (1986). Parallel distributed processing : explorations in the microstructure of cognition. James L. McClelland, San Diego. PDP Research Group University of California. Cambridge, Mass.: MIT Press. ISBN 0-262-18120-7. OCLC 12837549.
  6. ^ Holyoak, Keith J. (1987). Rumelhart, David E.; McClelland, James L.; Group, PDP Research (eds.). "A Connectionist View of Cognition". Science. 236 (4804): 992–996. ISSN 0036-8075.
  7. ^ Townsend, James T. (January 1990). "Serial vs. Parallel Processing: Sometimes They Look like Tweedledum and Tweedledee but they can (and Should) be Distinguished". Psychological Science. 1 (1): 46–54. doi:10.1111/j.1467-9280.1990.tb00067.x. ISSN 0956-7976.
  8. ^ Dosher, Barbara Anne; Han, Songmei; Lu, Zhong-Lin (2010). "Information-limited parallel processing in difficult heterogeneous covert visual search". Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 36 (5): 1128–1144. doi:10.1037/a0020366. ISSN 1939-1277.
  9. ^ Snodgrass, Joan Gay; Townsend, James T.; Ashby, F. Gregory (1985). "Stochastic Modeling of Elementary Psychological Processes". The American Journal of Psychology. 98 (3): 480. doi:10.2307/1422636. ISSN 0002-9556.
  10. ^ Wolfe, Jeremy M. (August 1992). "The Parallel Guidance of Visual Attention". Current Directions in Psychological Science. 1 (4): 124–128. doi:10.1111/1467-8721.ep10769733. ISSN 0963-7214.
  11. ^ Sigman, Mariano; Dehaene, Stanislas (2008-07-23). "Brain Mechanisms of Serial and Parallel Processing during Dual-Task Performance". Journal of Neuroscience. 28 (30): 7585–7598. doi:10.1523/JNEUROSCI.0948-08.2008. ISSN 0270-6474. PMID 18650336.
  12. ^ "Features and Objects in Visual Processing", Foundations of Cognitive Psychology, The MIT Press, 2002, retrieved 2022-02-16