Entropia informacional e aprendizagem de sequências

• Autor(a) principal: Pavão, Rodrigo
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41135/tde-21092011-135012/
• topic: Aprendizagem; Entropia informacional e entropia relativa; Information entropy an; Learning; Memória; Memory; Serial reaction time task; Tarefa de tempo de reação serial; Teoria da informação; Theory of information; Treino real e imaginativo

Experiências armazenadas acerca de regularidades passadas permitem a previsão do ambiente e, consequentemente, a possibilidade de ações antecipadas. Esta capacidade cognitiva é expressa em modelos de aprendizagem de sequências, que são capazes de acessar a previsibilidade das sequências de eventos e gerar descrições do desempenho em protocolos experimentais como a tarefa de tempo de reação serial. Nos experimentos 1, 2 e 3 deste trabalho, a abordagem informacional foi aplicada à descrição do desempenho na tarefa de tempo de reação serial. A relação entre medidas de entropia e desempenho na tarefa de tempo de reação serial envolvendo diferentes tipos de sequência foi investigada nos Experimentos 1a e 1b. As medidas de entropia foram feitas pelo processamento das frequências de eventos das sequências (i.e., pares, trios, quadras etc). Os resultados revelaram que a entropia informacional das sequências é um bom descritor do desempenho: (1) sequências de baixa entropia são realizadas mais rapidamente e são mais frequentemente reconhecidas ao final da sessão do que as de alta entropia; (2) uma curva sigmóide relaciona valores de entropia aos de tempo de reação: parâmetros \"min\" (tempo de reação com a previsão total), \"max\" (tempo de reação sem previsão) e \"x50\" (valor de entropia relacionada ao limiar de previsão); (3) o treinamento torna previsíveis sequências de alta entropia (o \"x50\" aumenta com o treinamento); e (4) com o treinamento, mais elementos prévios da sequência passam a ser utilizados para a previsão do próximo elemento. A relação entre desempenho e expectativas probabilísticas geradas durante o treinamento foi investigada no Experimento 2. Esse experimento envolveu múltiplas combinações de sequências de treino e teste, aplicadas a voluntários em sessões únicas. A diferença entre as previsibilidades das sequências de teste e treino foi quantificada pela distância de Kullback-Leibler: pequenas distâncias indicam que o treino proporciona boa previsão sobre o teste. Desconsiderando os efeitos de entropia (descrito no Experimento 1), a distância de Kullback-Leibler entre as sequências de teste e treino está relacionada ao desempenho: (1) distâncias pequenas levam à manutenção das expectativas (prévias) e tempos de reação curtos; (2) distâncias grandes levam à negligência das previsões e tempos de reação intermediários; e (3) distâncias intermediárias estão relacionadas a um conflito entre as estratégias de manutenção e negligência das expectativas, e geram tempos de reação elevados. Portanto, a flexibilidade das previsões ocorre em distâncias pequenas; uma estratégia alternativa, de negligência das previsões, é adotada em distâncias grandes. A estratégia desenvolvida nos Experimentos 1a e 1b foi útil para avaliar, no Experimento 3, a equivalência funcional entre treinamento imaginativo e real na aprendizagem de sequências. Este experimento envolveu voluntários testados na tarefa de tempo de reação serial ao longo de várias sessões de treinamento imaginativo e real. Os desempenhos durante o treinamento imaginativo e real foram descritos e comparados; o experimento mostrou também que a previsibilidade da sequência acessada por meio do treinamento imaginativo pode ser expressa posteriormente no desempenho real da tarefa. No entanto, o limite de previsibilidade das sequências acessado pelo treinamento imaginativo é inferior ao limite acessado por treinamento real, descrita pelo menor \"x50\" do (1) treinamento imaginativo em relação ao treinamento real e (2) desempenho real após o treinamento imaginativo em relação ao desempenho real após o treinamento real. Em conclusão, é possível afirmar que o modelo de entropia informacional é capaz de descrever a variabilidade do desempenho na tarefa de tempo de reação serial. Estes achados apóiam a existência de um princípio geral de acesso à previsibilidade para explicação da aprendizagem e memória.