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Kapitel 5 Einführung in die Kognitionswissenschaften

1. 13 Abbildung T9 2 oraria iii anie i a a bE EE E NEET ATETA AETAT A T 22 Abbildung 193 rasen Rs dee 30 Abbildung 19 4 7 5222 5252 BRBEERESE RE EIER ER ERE A A E A A ee 39 Abbildung 19 5 Beispiel eines Chunking Vorgangs neesesesesenenenersenennenenenenenenonnenenenonnennnennnenennsonane 49 Abbildung 19 6 Kybenetisches Modell des menschlichen Ged chtnisses uneeesesensneseenenenenen 59 Abbildung 19 7 Schematisierter menschlicher Wahrnehmungsproze uesseseenesesesenesenenenenennnennene 60 Abbildung 19 8 Zur Struktur der menschlichen Aufmerksamkeit eseesessenesenenenenenenennenennnennene 61 Abbildung 19 9 Zur Interaktion der menschlichen Ged chtnisstrukturen eesessenesesesseneneeneennenen 63 Abbildung 19 10 Zum Drei Welten Modell von Popper und Eccles Pop Ecc neeeeees 66 Abbildung TOI l ussss5 s5888 8888er see O E a ee 69 Abbildung TFT Zeenen ntt t AEE NAA ONAN OVATE RE 70 Abbildung 19 13 Zur Zeitetikettierung mentaler Prozesse uuneenesesesnenenenessenennenennnenenenonnenenenennnnennne 74 Abbildung 1I Th snasssananssasanenenaneihsbaliininkannrlhsiknneie 85 Abbildung 19 13 Ha AEAEE EAE EAE PAA A E EEA 86 Abidu TT Oean nann E N a EA E N 86 Abbildung 19 17 25 85s8880B888588 ng bieniprieinieipneierlenterleri eh hliesfiehfeen 100 Abbildung 19 18 Tektonik eines auf der Gehirnmetapher basierenden Systems ueeeseenesenne 103 Abbilduns 19 19
2. Abbildung 16 3 Examine Dashboard Die Bedienung geschieht mit der Maus oder ber Tastaturk rzel Die folgenden Tabellen Quelle Cosmo Player Helpfile geben eine bersicht der wichtigsten Elemente des Dashboards Go Drag to move around in the world Drag up to move forward down i to move backward right to turn left or left to turn right se u Alt drag to move straight up and down or to slide left and right i u Ctrl drag to look around without moving Poa T Lets you fly through a world above the ground ai u Lets you walk through a world on the ground Tabelle 12 Bedienelemente des WALK Dashboard Drag with the mouse to spin the object s in front of you j g Alt Drag to move the object in front of you left right up or down p Ctrl Drag to move the object in front of you closer or farther Tabelle 13 Bedienelemente des Examine Dashboard 17 Konzeption und Realisierung der 3D Schnittstelle 17 Konzeption und Realisierung der 3D Schnittstelle Aus den Daten der SiteMap Datei k nnen folgende Eigenschaften eines Men eintrags bzw Knotens entnommen werden Name URL Titel Beschreibung im Men und Liste der Kind Knoten vgl Kapi tel 15 2 Zus tzlich sind die Seiten des WWW Servers farbig hervorgehoben entsprechend der Zuge h rigkeit zu speziellen Themengruppen Daraus resultieren die minimalen Anforderungen Eigenschaf ten an die Objekte der 3D Szene
3. Handlungsmeldung action message Eine Handlungsmeldung action message ist eine Meldung die dem Benutzer mitteilt da eine Ausnahmesituation eingetreten ist die durch eine Handlung des Benutzers korrigiert werden mu Ein typisches Beispiel ist die Meldung da ein Diskettenlaufwerk beim Ver such Dateien zu kopieren nicht geschlossen ist Logofenster logo window Das Logofenster logo window ist eine Dialogbox in der Informationen ber den Her steller der Software die Anwendung Copyrightvermerke Versionsnummern u angezeigt werden k nnen Ein Logofenster kann bei Aufruf des Programms angezeigt werden Es kann auch sp ter jederzeit ber eine Standardaktion im Hilfe Pull down Men aufgerufen wer den 20 10 2 5 1 2 Die Gestaltungselemente der Fenster Beim Aufbau von Fenstern werden Fensterkomponenten und Kontrollelemente benutzt Die Fensterkomponenten haben keinen Einflu auf die Informationen die in die Anwendung einge Kognitionswissenschaften im berblick 155 hen sondern dienen nur der Pr sentation Die Kontrollelemente haben einen Einflu auf die Anwendung Man unterscheidet die folgenden Arten von Fensterkomponenten Titelleiste title bar Die Titelleiste window titel bar ist die Fensterkomponente mit der das Fenster f r den Benutzer identifiziert wird Au erdem weist sie den Benutzer durch ihre besondere visuelle Gestaltung darauf hin da das Fenster verschoben werden ka
4. gabe der Tektonik eines auf der Computermetapher basierenden kognitiven Systems Informationsprozessor Zentraler Prozessor Zentrale Speichereinheit 1 Speicher Abbildung 20 17 Zur Tektonik eines auf der Computermetapher basierenden kognitiven Systems Abgesehen von der Problematik da bisher keine bedeutungsevaluierenden Algorithmen be kannt sind ist die bertragbarkeit der Computermetapher auf das kognitive Aktionsverhalten des Menschen vor allem deshalb problematisch weil die folgenden grundlegenden Metaformen der Informationsrepr sentation bei technischen und nat rlichen Systemen nicht immanent sind e Kognitive Modelle Mentale Symbole Kognitionswissenschaften im berblick 101 Die Computermetapher und die damit verbundene Auffassung von kognitiven Einheiten er scheint zun chst zwar plausibel weil sie gut mit einigen in der naiven Psychologie und in der Alltagssprache vorkommenden Ausdr cken bereinstimmt so werden in der Alltags sprache mentale Eigenschaften genauso behandelt wie Symbole der Au enwelt Intelligenz wird als Objekt mit quantifizierbaren Dimensionen dargestellt und in Computerprogram men lassen sich hohe und niedrige Intelligenz scheinbar dingfest machen doch wird bei einer bertragung dieser Verh ltnisse auf die mentalen Eigenschaften von Menschen zwangsl ufig ein Kategoriefehler begangen da die Unterschiede zwischen externe
5. 20 5 4 Repr sentation Wir hatten gesehen da die richtige Auswahl der Operatoren f r einen Probleml sevorgang als der zentrale mentale Akt angesehen werden kann der das Individuum in die Lage versetzt den von ihm gew hlten Zielzustand zu erreichen Ein bisher nicht beachteter Aspekt bei der Operatorevaluation ist dabei die richtige Repr sentation des Problems da speziell der Mensch an Hand von bestimmten Repr sentationsformen L sungsstrategien evaluiert bzw um gekehrt durch eine ung nstige Repr sentation oft zu falschen Schl ssen bzgl der gegebenen Problemstellung verleitet wird Bei der optischen Repr sentation eines Problems unterscheidet man die folgenden Ph nomene e Funktionale Gebundenheit Objekte werden meist nur so funktional eingestuft wie sie das Individuum aus ihrer ge wohnten Umgebung kennt d h sie als modifiziertes Werkzeug zu gebrauchen f llt oft schwer Beispiel eine Zange auch als Hammer benutzen e Gebundenheit auf Grund von Nachbarschaftsbeziehungen Bei der Auswahl der Operatoren werden oft nur solche Werkzeuge benutzt die nahe genug beieinander liegen 20 5 5 Einstellungs und Inkubationseffekte Die Auswahl der richtigen Operatoren wird aber nicht nur durch eine falsche Problemrepr sentation unterbunden sondern kann auch durch die sog Einstellungseffekte Set Effekte behindert werden Sie bezeichnen die Tendenz eines Probleml sers aufgrund fr herer Erfah rungen dazu verleitet zu werd
6. Quinn Clark N Designing Cognitive Technology Design School of Computer Science University of New South Wales 1995 URL http edutools cityu edu hk ctsoc Reuter Matthias Vorlesungsskript Kognitionswissenschaften Institut f r Technische Informatik der TU Clausthal 1997 Risse Thomas Hemmje Matthias 19 Literaturverzeichnis Rot 98 Sac 98 Sch 95 Sch 98 Shn 98 Sie 96 Sny 96 Som 89 Entwurf und Implementierung einer VRML Bibliothek f r ein objektre lationales Datenbanksystem auf der Basis des VRML 2 0 Standards GMD Studien Nr 324 Sankt Augustin GMD Forschungszentrum Informationstechnik 1997 Rothe Hans J rgen Vorlesungsskript Einf hrung in die Arbeits und Organisations psychologie Institut f r Proze und Produktionsleittechnik TU Clausthal 1998 Sachse Werner Vorlesungsskript Sozialkompetenz Institut f r Maschinenwesen der TU Clausthal 1998 Schleich Robert Visualisierung abstrakter Objekte und Beziehungen in einem interak tiven Graphiksystem Z rich Philosophische Fakult t II der Universit t Z rich 1995 Schneider Wolfgang Software Ergonomie URL http www sozialnetz hessen de ergo online Software Shneiderman Ben Designing the user interface strategies for effetive human computer interaction 3 4 ed Reading Massachusetts u a Addison Wesley Longman 1998 Sieber Stefan Diplomarbeit De
7. SR f ie u rE A Yaz E e SE JS se 0 ee O Na BI ie j Q a 2 SE an Sr nes ei Abbildung 17 2 Perspektivische Darstellung der Kegel und Knoten 17 2 3 2 Berechnung des 3D Baums Der Durchmesser der Kegel mu vom untersten Kegel zum bergeordneten Kegel usw bis zum Root Kegel nach oben abgesch tzt werden Auf der untersten Ebene haben die Knoten keine Nachfolger man nennt sie auch Bl tter des Baumes Der Platzbedarf jedes Blattes wird durch eine Konstante festgelegt Daraus l t sich der Umkreis und der Radius des Kegels berechnen Die Bl tter sind dann gleichm ig auf der Peripherie des Grundkreis verteilt 17 Konzeption und Realisierung der 3D Schnittstelle Abbildung 17 3 Lage der Bl tter auf dem Kreis Der Platzbedarf eines Teilbaumes Umkreis des Teilbaums l t sich dabei aus dem Platzbedarf der Unterb ume berechnen siehe Abbildung 17 4 Die Summe aller Durchmesser der Unterb ume K1 K2 K3 wird mit 1 5 multipliziert Erfahrungswert und ergibt damit den Umkreis des Vaterkreises Propor tional zum Durchmesser der Unterb ume werden die Knoten auf der Peripherie des Vaterkreises ver teilt Der Umkreis des Vaterkreises Umkreis des Teilbaums berechnet sich aus dem Radius des Vater kreises plus dem Radius des gr ten Teilbaums K3 Umkreis des Teilbaums Abbildung 17 4 Platzbedarf von Teilb umen In Anhang befindet sich die Datei Write cpp mit dem
8. e Personen zu trainieren oder auszubilden Hierbei kann auch die angemessene Reakti on auf in der Praxis sehr selten vorkommende St rungen ge bt werden V Unter der Darstellung versteht man die wahrnehmbare Wiedergabe der vereinbarten h formationen des Mensch Maschine Systems wobei meist die gem Klassifizierung der verschiedenen Darstellungsarten Tabelle 1 verwendet wird Wesentliche Eigenschaften der technischen Darstellungen sind die Effizienz und die Struktur der Darstellung Die Effi zienz einer Darstellung wird dabei durch das Verh ltnis von pr sentierter Information zu pr sentierten Daten ausgedr ckt w hrend sich die Struktur darin ausdr ckt wie schnell die Orientierung eines Bedieners in einer Darstellung m glich ist Beide Faktoren h ngen Kognitionswissenschaften im berblick 139 davon ab wie gut sich die dargestellten Teile voneinander unterscheiden und wie vertraut der Bediener mit dem System ist l Kriterium Darstellung nach den eingesetzten Reizen optische Darstellung akustische Darstellung nach Organisation des Dargestellten Hierarchie Darstellung Baum Darstellung Ablauf Darstellung nach dem Bezug zur Realit t innbild nach Ver nderlichkeit der Wiedergabe un 4 5 Sa Q ra a oO Dokumentation Tabelle 5 1 Die Klassifizierung von Darstellungen Unter der Funktion der Interaktion einer Mensch Maschine Schnittstelle versteht man die wechselseitige Beeinflussung zweie
9. 20 5 Probleml sen Das Unverm gen nicht ad hoc schl ssig Erlebtes oder Gedachtes be und verarbeiten zu k n nen f hrt uns auf den folgenden Themenkomplex der die Mechanismen des Probleml sens behandeln soll So haben kognitionswissenschaftliche Experimente gezeigt da es trotz der individuellen Auspr gung des Ged chtnisses nur einige Schemata gibt nach denen der Mensch Probleme zu l sen versucht Die Herausarbeitung einer fast geschlossenen Theorie des menschlichen Probleml sevorgangs bedingt allerdings da man bestimmte Annahmen ber das Wesen eines Problems und ber die verschiedenen Strategien wie der Mensch ein Problem definiert und welche Strategien er verwendet um den durch seine objektive und subjektive Be wertung eines Zustandes definierten Problemzustand bearbeiten zu k nnen macht 20 5 1 Definition des Begriffes Problenf Nach Duncker steht ein Individuum genau dann vor einem Problem wenn es ein Ziel hat und nicht wei wie es diese Ziel erreichen soll Nach dem oben gesagten impliziert diese Defi Kognitionswissenschaften im berblick 78 nition aber gerade da wo immer der gegebene Zustand sich nicht durch blo es Handeln Ausf hren selbstverst ndlicher Operationen in den erw nschten Zustand berf hren l t das Denken als Werkzeug zur Probleml sung auf den Plan gerufen wird Im Gegensatz dazu ist eine Aufgabe dadurch gekennzeichnet da bei ihr lediglich der Einsatz bek
10. Einen wichtigen Hinweis zur Erkennung von Tiefe liefert der Texturgradient siehe Abbildung 8 2 Mit zunehmender Entfernung scheinen die wahrgenommenen Elemente dichter zu liegen Obwohl die Abbil dung eine Fl che ist f hrt die Textur zu einem Tiefeneindruck ze ppanpas mn Eana ma tati iha epep eaa iii i i Appana j gt 2 2 o N RARATAN nn IN il Abbildung 8 2 Zwei m gliche Texturgradienten And 96 Ein wichtiger Zusatzreiz ist das leicht unterschiedliche Bild das von den beiden Augen aufgenommen wird Dieser Hinweisreiz wird Stereopsie genannt Den Effekt der Stereopsie macht man sich auch in neueren Kinos zunutze wo Zuschauer Brillen tragen die ein leicht unterschiedliches Bild an die Augen liefern Die Kinoleinwand zeigt gleichzeitig die Filmaufnahme aus zwei horizontal versetzten Kamera perspektiven Die Brille liefert jedem Auge ein entsprechendes Kamerabild Der Eindruck ist verbl f fend und l t ein dreidimensionales Bild vor der eigentlichen Kinoleinwand entstehen Der dritte wichtige Hinweis ber die fehlende Dimension wird ber die Bewegungsparallaxe generiert Bewegungsparallaxe bedeutet da sich bei Bewe gung des Kopfes nahe Objekte schneller ber die Netz haut bewegen als entfernte Objekte Da unser Kopf und die Augen nie exakt ruhig im Raum stehen vgl Kapitel 8 5 werden die Informatio nen st ndig dem 2D Abbild der Netzhaut entnommen um einen r umlichen Eindruck Repr sentation der Lag
11. e ver ndert werden k nnen sollten Bl tterleisten haben In den Fenstern sind sog Kontrollelemente enthalten die den Mensch Maschine Dialog er m glichen Die g ngigsten Arten von Kontrollelementen sind Radiobutton radio button Ein Radiobutton radio button ist ein zweiteiliges Kontroll Element das aus einem runden Button f r das visuelle Feedback und einem Auswahltext besteht Checkbox check box Kognitionswissenschaften im berblick 157 Eine Checkbox check box ist ein zweiteiliges Kontroll Element das aus einem rechtecki gen Button und Auswahltext besteht Listbox list box Eine Listbox list box ist ein Kontroll Element das aus einer rechteckigen Box mit ohne eine vertikalen bzw mit ohne einer horizontalen Bl tterleiste besteht Listboxen dienen dazu dem Benutzer eine rollbare Liste von Alternativen anzuzeigen aus denen er eine ausw hlen kann Datenfeld single line entry field Ein Datenfeld single line entry field ist ein Kontroll Element das zur Eingabe von In formationen durch den Benutzer dient Das Eingabefeld ist auf eine Zeile beschr nkt Textfeld multiple line entry field Ein Textfeld multiple line entry field ist ein rechteckiges Kontroll Element das zur Ein gabe mehrzeiliger Informationen dient Eine typische Anwendung ist die Editierung von Texten Kombinationsbox combination box Eine Kombinationsbox combination box ist ein Kontroll Elemen
12. kommen unsere Kr fte und die Ordnung der Natur erkennen und somit uns leiten und uns Regeln auf stellen um sich vor unn tzen Dingen zu h ten Spinoza betonte wie Descartes den Unterschied zwischen einem Objekt und dessen gedankli cher Beschreibung Au erdem merkte er an da bei einem Objekt das zu keinem anderen in Beziehung st nde auch nicht von der Idee dieses Objektes auf die Idee anderer Objekte schlossen werden kann 20 3 3 Das Drei Welten Modell von Eccles und Popper Das sogenannte Drei Welten Modell geht auf den Philosophen Karl Popper und den Neuro physiologen Eccles zur ck Es versucht neurophysiologische Erkenntnisse und philosophische Erkenntnisse in einem Konstrukt zu vereinigen Neu an diesem Modell ist da zu den zwei klassischen Ebenen K rper und Geist eine dritte Ebene n mlich die der Information hinzu kommt Die Ebenen werden Welten genannt und interagieren st ndig miteinander Popper und Eccles gehen dabei davon aus da die geistige Ebene zeitlos also unsterblich ist und sich in der Struktur des Gehirns materialisiert Das Gehirn stellt sich in dieser Betrachtungsweise da her als Kommunikationsorgan einer geistigen Ebene in einer materiellen Welt dar Die Abbildung 10 zeigt das Zusammenspiel des selbstbewu ten Geistes entsprechend Welt 2 des psychischen Gehirns Welt 1 und dessen gespeicherten Inhalten Welt 3 Kognitionswissenschaften im berblick Das Drei We
13. u2 525823538888 Ringen oe en E 112 Abbildung 19 20 u uusss888 8888888808 8080 ann OT EAEE A SIR SOSE 116 Abbildung 19 21 Handlung Kognitiver Systeme nnsessensnsenennnnennennnnenennennennenennennenennenn 118 Abbildung 19 22 Fremdorganisation Kognitiver Systeme ennennennenennennenennenn 124 18 Abbildungsverzeichnis Abbildung 19 23 Zur Selbstorganisation Kognitiver Systeme eenenenenennenennenennennn 126 Abbildung 19 24 Das kooperative Probleml sen kognitiver Systeme unenssnenesesesenenenenennenenenennnne 128 Abbildung 19 25 Rassmussen Model ueesesesenenenesesnenenenennenennnonnenennnonnenennnononnenenenonnenenenonnenen sonne 132 Abbildung 19 26 Einige Parameter der Mensch Maschine Kommunikation eeeseseseesene 136 Abbildung 19 27 Das Mensch Maschine System uesessesesesnenenesennenenenennenennnononnennnenonnenenenonnenenenonane 136 Abbildung 19 28 3 233 22 3ER ER enennneihrerierrn 140 19 Literaturverzeichnis 19 Literaturverzeichnis Ame 97 And 96 Ans 98 App 91 Ben 96 Bie 87 Bra 89 Car 97 Ames Andrea L Nadeau David R Moreland John L VRML 2 0 sourcebook New York John Wiley amp Sons Inc 1997 Anderson John R Kognitive Psychologie eine Einf hrung 2 Auflage Heidelberg Spektrum Akademischer Verlag 1996 Ansorge Peter Haupt Uwe Ergonomie Reviews und Usability Testing als Beratungs und
14. Funktionen und Prozeduren beigebracht Die Standardunf lle werden in einem Simulator trainiert Die bizarren komple xen und unerwarteten Situationen werden im allgemeinen nicht ge bt Das Training sollte zu einer h heren inklusiveren und flexibleren Ebene der Kognition bez glich der zu erf llenden Aufgabe gef hrt werden Ein gro es Problem stellte in Three Mile Island das Design der Schalttafeln dar Es wurden eine Menge allgemein anerkannter Design Prinzipien verletzt e Displays auf der linken Seite dienten zur Kontrolle von Funktionen die auf der rechten Seite ausgef hrt werden konnten Kognitionswissenschaften im berblick 168 Einige Anzeigen konnten aus einer Entfernung von 1 2 Metern nicht mehr gelesen wer den Die Kontrollen f r einige Anzeigen befanden sich in einer Entfernung von 10 Metern zu diesen Das Me ger t zum Erfassen des Druckes im Abblasetank mit dem ein K hlwasser verlust h tte erkannt werden k nnen wurde von den Konstrukteuren als unwichtig ein gestuft und ist deshalb auf der R ckseite des zwei Meter hohen Steuerpults angebracht worden Zwei identische Me ger te die sich nebeneinander befanden besa en einen Unter schied in der Gr e Faktor 10 der sich jedoch nicht auf der Skala wiederfand so da der Operateur einen Wert immer neu umrechnen mu te Einige Kontrollen waren so angebracht da sie ein Operateur durch eine unvorsichti ge Bewegung verstellen konnte Es gab mehrde
15. Grundlage dieser tektonischen Modelle kann dabei nat rlich nur gem dem Chunking Prinzip sein auf bekannte Fakten bez glich des Agierens der nat rlichen kognitiven Systeme zur ckzu greifen und zu versuchen mit deren Hilfe den neuen Gegenstand k nstliches kognitives System zu erfassen Die Verwendung dieser Metaphern birgt jedoch das Risiko da Kognitive Systeme aus unserer Unwissenheit heraus nur zum Teil charakterisiert werden k nnen und daher teilwei se irref hrende Konnotationen mit sich bringen Aus diesem Grund mu immer sorgf ltig ab gewogen werden ob eine gew hlte Metapher erfolgversprechend ist da sich die im wissen schaftlichen Bereich notwendige Pr zision als fortschrittshemmend erweisen k nnte Die Tektonik der Kognition ist wie leicht einsichtig daher ein zentraler Gegenstand der samten Kognitionswissenschaft Die beiden wichtigsten Metaphern zur Kl rung des Typs ko gnitiver Systeme sind e die Computermetapher und e die Gehirnmetapher 20 8 1 1 Die Computermetapher Die Computermetapher erhebt das formale Modell eines Computers mit seiner enormen Ka pazit t der Informationsverarbeitung zum Leitbild bzgl der Analyse menschlicher Kognition Der klassische Computer ist mit einer sogenannten Von Neumann Architektur ausgestattet Diese Architektur ist dadurch gekennzeichnet da eine zentrale Steuereinheit Central Processing Unit CPU bestimmt in welcher Reihenfolge die einzelnen Berechnun
16. Mittelhirn Kleinhirn Cerebellum keanaan Mark Medulla oblongata Br cke Pons Abbildung 6 3 Einige wichtige Bestandteile des Gehirns And 96 Diese tiefer liegenden Teile des Gehirns sind die stammesgeschichtlich lteren und dienen eher grund legenden Funktionen Atmung Verdauung Herzschlag K rpertemperatur Die Medulla oblangata zu sammen mit netzartig verkn pften Nervenforts tzen bis in das Mittelhirn wird als Formatio reticularis bezeichnet Erregungen aller Sinnesqualit ten erreichen die Formatio reticularis z B akustische und optische Impulse Schmerzimpulse ber Verbindungen mit den Thalamuskernen nimmt die Formatio reticularis Einflu auf den Wachzustand des Menschen Verst rkte Erregung durch sensorische oder kortikale Impulse versetzt den Organismus in einen schlagartigen Wachzustand Eine wichtige Voraus setzung f r die Aufmerksamkeit und Wahrnehmung sowie die Steuerung der Alarmkreise des Menschen Siehe Reu 97 Kap 5 3 2 3 2 1 Die Aufmerksamkeit 6 5 Lokalisierung einzelner Funktionen Durch Forschungen an Personen mit Hirnverletzungen sowie neueren Methoden der Hirnforschung z B PET konnten einzelne Funktionsbereiche h herer zerebraler Leistungen lokalisiert werden Man unterscheidet auf der Gro hirnrinde einzelne Bezirke sogenannte Rindenfelder die sich hnlich einer Landkarte rekonstruieren lassen Es gibt die sensible Rinde Ort der sensorischen Felder die zur Aufnahme von
17. Reize zu verarbeiten und wird ein Reiz aufgenommen so kommt es wie gesehen zu einer erh hten Aktivit t der einzelnen Module Damit aus der Aktivit t der Einzelmodule ein Gesamtergebnis definiert wird wird eine Art Uhr angenommen die einen Gesamtzustand defi niert in dem aber die zeitliche Komponente keine Rolle spielt Die Dauer dieses Zustandes wird aufgrund experimenteller Befunde auf etwa 30 ms gesch tzt Innerhalb dieses Zeitab schnittes sind wir in der Lage einzelne Ereignisse zu definieren also bewu t wahrnehmen zu k nnen Das solch eine Minimalzeittaktung existieren mu folgt auch schon aus der Tatsache da be dingt durch die hohe Anzahl von Schaltstellen des unspezifischen Systems die durch das reti cul ore System aktivierten Module der h heren Neocortex Regionen zeitlich versetzt stimuliert werden woraus folgt da die bereits vorliegenden Erregungen desselben Erlebensmusters in den spezifischen sensorischen Feldern r ckdatiert werden m ssen um so ein zeitlich gleich datiertes gemeinsames Aktivit tsmuster beider Systeme zu gew hrleisten D h aber da die Existenz des spezifischen und unspezifischen Reizweiterleitungssystems die Forderung nach Kognitionswissenschaften im berblick 74 einem zeitlichen Koordinationssystem im Gehirn impliziert das die Informationsweiterleitung deren zeitliche Etikettierung und den globalen Aktivit tsmusteraufbau gew hrleistet weil sonst informations logistische Pro
18. S ttigung Tabelle 3 Elementare Eigenschaften der visuellen Wahrnehmung Str 97 8 Visuelle Informationsverarbeitung und Wahrnehmung 8 Visuelle Informationsverarbeitung und Wahrnehmung Sehen ist mehr als nur einfache Registrierung sensorischer Information oder optische Verarbeitung von Lichtreizen Obwohl es ausgefeilte technische Ger te gibt deren Hochleistungsoptik jedes nat rliche Auge bei weitem bertreffen Aufl sung Intensit t Wellenl ngenbereich gibt es doch gro e Schwie rigkeiten technischen Systemen das Sehen beizubringen Der Sachverhalt der Extraktion von Formen und Objekten und die Zuordnung von Interpretationen zu diesen sensorischen Informationen macht den eigentlichen Vorgang des Sehens aus Im Kapitel 7 Physiologie des Sehens wurden die fr hen Prozesse der visuellen Informationsverarbei tung beim Menschen angesprochen Im weiteren wird nun auf die Gewinnung von Konturen und Fl chen sowie die Identifikation von Formen und Objekten eingegangen 8 1 Wahrnehmung von Mustern Tiefe und Oberfl che Die Kodierung von Musterinformationen beginnt bereits in den Ganglienzellen der Netzhaut Einige rezeptive Felder der Netzhaut zeigen einen Anstieg der Erregung Frequenz des Reizes erh ht sich wenn Licht direkt das Zentrum des rezeptiven Feldes trifft Licht das au erhalb des Zentrums auftrifft bewirkt eine Senkung der Erregung Solche Felder werden als On Off Zellen bezeichnet Im Gegensatz dazu gibt
19. Teile meist nicht bewu tseinstragende Ged chtnisstrukturen die immer aktiviert sind wie z B die Formatio Recticularis das limbische System alle vegetativen Zentren usw Das Ged chtnis erm glicht es einem Individuum erlebte Situationen evaluierte Handlungs strategien und elementare Steuerungsmechanismen zu speichern und bei Bedarf sich zu verge genw rtigen Zudem kann der Mensch mittels des Ged chtnisses rein geistige Konstrukte ent werfen und abspeichern die ihm z B die Evaluation zuk nftiger Handlungsstrategien auch auf bisher noch nicht erlebte Situationen erm glicht Das konditionierungsf hige Ged chtnis ist daher ein individuelles Werkzeug das es einem Individuum erm glicht seine berlebenschan cen zu maximieren Das genetisch vorgegebene Ged chtnis erm glicht es hingegen da die lebensnotwendigen Steuerungsma nahmen des Organismus Atmung Stoffwechsel Herzschlag usw weitestgehend autonom aufrechterhalten werden Kognitionswissenschaften im berblick 29 20 2 2 1 Das Mehr Speicher Modell des Ged chtnisses Wie psychologische und kognitionswissenschaftliche Experimente an Tieren und Menschen zeigen kann man das Ged chtnis in verschiedene Aktivit ts und Speicherungsstrukturen unter teilen Das wohl g ngigste Modell des Ged chtnisses geht von drei unterschiedlichen Erschei nungsformen des Ged chtnisses aus die da sind e das Ultrakurzzeitged chtnis UKZ bzw SG e das Kurzzeitged chtnis K
20. Zu komplex und zu unbekannt ist das Black Box System Mensch um in sim plifizierter Form ad quat dargestellt zu werden Um berhaupt zu allgemeing ltigen Aussagen zu kommen ist es daher n tig einen strengen Determinismus der zu verwendenden Modelle einzuf hren auf dem dann sukzessive die verschiedenen Eigenschaften des menschlichen men talen Agierens formuliert werden k nnen Bevor dieser Determinismus aber eingef hrt werden kann mu man sich vergegenw rtigen aus welchem Stoff die zu beschreibende Realit t ist und welcher Dynamik die Modelle unterliegen m ssen 20 1 1 1 Die interne Repr sentation Bei allen kognitionspsychologischen Modellen nimmt man an da die Aufnahme von Informa tionen f r die Entwicklung eines internen Abbildes der Information genutzt wird wobei auch bereits gespeicherte Abbilder genutzt werden Diese internen Abbilder nennt man interne Re pr sentation eines Erlebnisses Die Integration bereits gespeicherter Abbilder und die Ent wicklung der internen Repr sentationen setzt einen Konstruktionsproze voraus wodurch wie derum die Dynamik der internen Repr sentationen beschrieben wird Weiterhin wird angenommen da einzelne in einer Situation erkannte Komponenten einer in ternen Repr sentation ein speziell f r sie geeignetes Abbild eigenst ndiges Modell aktivieren k nnen dessen Informationsinhalt bei der weiteren Verarbeitung der Gesamtsituation ber ck sichtigt wird Daraus folgt
21. Zus tzlich sollte beachtet werden da eine gute Strukturierung und ein passendes Layout der Dialogge staltung z B Men gestaltung Gruppierung von Icons wesentlich zur Erh hung der Lernleistung bei tragen siehe Kapitel 10 Abschlie end soll daher eine kurze Zusammenfassung ber positive und ne gative Faktoren des Behaltens respektive des Lernens geben werden in der wichtige Erkenntnisse der Psychologie und speziell der Arbeitspsychologie verankert sind siehe Tabelle 5 und Tabelle 6 Negative Faktoren WWW Affektive Hemmung St rende emotionale Erregung rger Angst Aggression wirken hemmend auf die Informations verarbeitung S ttigungshemmung L ngere Besch ftigung mit gleichen oder immer wiederkehrenden Arbeitsinhalten f hrt zu Unlust und bers ttigung Anregungsarmut der Situation hnlichkeitshemmung z B Tutorsysteme bei Einarbeitung in mehrere Programmteile k n Interferenz nen sich Informationen im Ged chtnis berlagern und gegenseitig ausl schen Informationsmenge Gestaltung und Strukturierung sowie Dauer des Lernens sind zu beachten 11 Die grafische Benutzerschnittstelle Psychische Erm dung St rung der Reizaufnahme z B verkleinertes Gesichtsfeld Verschiebung visueller und akustischer Schwellen St rung der Reizverarbeitung optische T uschungen Tabelle 5 Negative Einflu faktoren auf das Lernen nach Rot 98 und Sac 98 Positive Faktoren EEE Interessse Interesse wirkt si
22. bar oder auf Verlangen machen 21 3 Die Systeme m ssen den Benutzern die Beeinflussung der jeweiligen Dialogabl ufe er m glichen sowie eventuelle Fehler bei der Handhabung beschreiben und deren Beseitigung mit begrenztem Arbeitsaufwand erlauben Kognitionswissenschaften im berblick 12 21 4 Die Software mu entsprechend den Kenntnissen und Erfahrungen der Benutzer im Hin blick auf die auszuf hrende Aufgabe angepa t werden k nnen 22 Ohne Wissen der Benutzer darf keine Vorrichtung zur qualitativen oder quantitativen Kon trolle verwendet werden Quelle Sch 98 20 Begriffsbestimmung der Kognitionswissenschaften Der Begriff der Kognition kommt vom lateinischen cognitio und bedeutet Kenntnis bzw Fr kenntnis woraus folgt da die Kognitionswissenschaften zu beschreiben versuchen wie der Mensch seine Umwelt wahrnimmt und aus diesen Erlebnissen Erkenntnisse gewinnt und anwen det Erkenntnisse sind dabei als geistige Konstrukte zu verstehen die zwar in der individuellen Aktivit tsstruktur des Nervensystems kodiert sind sich aber auf einer davon abstrahierten Ebe ne auch berindividuell manifestieren k nnen Sie entsprechen damit Informationseinheiten die sowohl im Individuum an sich als auch im Verbund von Individuen be und verarbeitet werden k nnen Die Kognitionswissenschaften versuchen diese Informationsverarbeitung durch die Kreierung von Modellen zu beschreiben und zu simulieren wobei sie mehr oder minder komp
23. ben tigen neuronale Netze direkten Kontakt zu ihrer Um welt Wird ihnen dieser nicht erm glicht sondern erhalten sie ihr Wissen durch Imple mentation mittels Programmierer so droht ihnen ein hnliches Schicksal wie den mit sym bolischen Formalismen arbeitenden Systemen Sie sind dem Frame Problem ausgesetzt das sie mit ihrem begrenzten Wissen nicht l sen k nnen Die Konsequenzen der Gehirnmetapher sind zum einen in der empirischen Gehirnforschung zum anderen in der Entwicklung neuer formaler Methoden z B k nstliche neuronale Netze zu sehen e Empirische Gehirnforschung Die geradezu explodierenden Fortschritte auf diesem Gebiet in den letzten Jahren haben zu der Auffassung gef hrt man m te nur m glichst viel ber das menschliche Gehirn wissen damit auch klar w rde wie die Kognition funktioniert Diese berzeugung basiert auf der Annahme da das Gehirn der zentrale Ort ist an dem sich die kognitiven Prozesse ab spielen Diese Vermutung f hrte zu einer intensiven Erforschung des Gehirns im Rahmen der Neurowissenschaften Die Ergebnisse dieser Forschungen stellen inzwischen die Grundpfeiler der modernen Kognitionswissenschaften dar An dieser Stelle werden der Vollst ndigkeit halber die drei wichtigsten bildgebenden Verfahren der Neurowissen schaften vorgestellt mit denen kognitive Prozesse im Gehirn lokalisiert werden k nnen Positronen Emissions Tomograhie PET Mit dem PET Verfahren werden Stellen e h hte
24. cksichtigen da die hinzugewonnenen Eigenschaften sog emergenten Eigenschaften des neuen kognitiven Systems entsprechen was bedeutet da h here Stufen des Seins durch neu auftauchende Qualit ten aus niederen Stufen entstehen k nnen sprich synergetisch bedingte Qualit tserweiterungen m glich sind Diese emergenten Eigenschaften erzeugen dann Evolu tionssch be die sich durch neue Ergebnis und bergangsfunktionen und damit durch neue Zu st nde und Verhaltensweisen des Individuums offenbaren Aber Vorsicht Der eben definierte systemorientierte Genetikbegriff darf auf gar keinen Fall mit dem biologischen Genetikbegriff verglichen werden da letzterer ausschlie lich einen festumrissenen speziellen Typ der Bildung neuer organischer Systeme definiert Um diesen meist recht komplexen Entwicklungsproze besser analysieren und beschreiben zu k nnen werden dabei meist die drei folgenden Aspekte eines sich ver ndernden kognitiven Systems untersucht e die kognitive Phylogenese Kognitionswissenschaften im berblick 122 sie beschreibt das Auftauchen eines bestimmten Typs von kognitiven Systemen im Verlauf der Evolution die m glicherweise sehr viel st rker von der Umwelt abh ngig war als dies Darwin vermutet hat e die kognitive Ontogenese sie bezieht sich auf den Entwicklungsverlauf eines bestimmten kognitiven Systems von sei ner Entstehung bis zu seinem Zerfall F r die menschliche Ontogenese ist die Differenz
25. die M glichkeiten der menschlichen Informationsverarbeitung durch zus tzliche Lei stungen zu sichern oder gar zu erweitern F r dieses Ziel der Optimierung menschlicher F hig Kognitionswissenschaften im berblick 177 keiten durch die k nstliche Intelligenz erbringt die Erforschung der bei Menschen real ablau fenden Prozesse viele wertvolle Hinweise Technische Anwendungsbereiche f r k nstliche kognitive Systeme sind z B in der Neurobio nik Dies sind k nstliche kognitive Systeme die bestimmte motorische und sensorische Funktio nen erf llen Die Palette reicht von Vorleseger ten f r Menschen mit Sehbehinderung bis zu k nstlichen motorischen Systemen bei partiellen Behinderungen oder L hmungen Ein anderer Bereich ist die Telerobotik Hier werden autonome Kommunikatoren und Agenten entwickelt die selbst ndig Auftr ge in einer weitgehend unbekannten Umwelt ausf hren Tiefsee unbe mannte Raumfahrt Systeme der virtuellen Realit t simulieren realistische Interaktion mit fikti ven Objekten Gang durch ein in der Planung befindliches Haus etc Die anwendungsbezogenen Perspektiven der Kognitionswissenschaft in ihrer Gesamtheit rei chen weit ber die technischen Anwendungen hinaus Die mit ihr verbundenen Analysem glich keiten f hren nicht zuletzt zu einer neuen Identit t des Menschen z B als vertiefte Einsicht in die menschliche Rationalit t wissenschaftliche Objektivit t und die darauf aufbauende Ethik Kog
26. die anfangs gespeichert werden gehen nach kurzer Zeit als unwesentliche Details verloren Die Erinnerung an die Inhalte bleibt erhalten Bei grafischen Vorlagen merken wir uns dementsprechend eine Interpretation der Bedeutung des Bildes Ich m chte das kurz an dem Beispiel eines Klassenzimmers erl utern Bedeutungsvolle Objekte sind vor allem die Tafel der Lehrer und die Sch ler Weniger bedeutungsvoll ist dabei die Kleidung der Perso nen So ist es wahrscheinlich da man sich aus der Abbildung an der Tafel die Art des Unterrichts merkt weniger die exakte Abbildung auf der Tafel Nach l ngerer Zeit wird auch die Information ber Farbe und Form der Kleidung in unserem Ged chtnis verblassen nicht jedoch die Erinnerung an die anwesenden Personen Die Abstraktion beinhaltet die L schung vieler sensorischer Details und die Speicherung der wichtigen Beziehungen zwischen den Inhaltselementen Im Kontext der Ikonisierung entspricht das einer effekti ven Repr sentation der Bildinformation im Ged chtnis Der Inhalt und die Struktur der Icons werden m glichst einfach gehalten Wir sind in der Lage Typeigenschaften die die Bildbedeutung ausmachen besser und l nger im Ged chtis zu repr sentieren als Merkmalseigenschaften von Objekten die f r die Interpretation von geringerer Relevanz sind Das bedeutungsbezogene Erinnerungsverm gen kann man sich zunutze machen indem wenig bedeutende Information in bedeutungshaltige Information eingebettet w
27. e Imagination bei ihm wird die Problemstellung verbildlicht und das ikonisierte Bildnis bearbeitet Scheitert der Probleml ser daran da seine Definition des Problems und seine darauf aufbau ende Situationsanalyse und die in Erw gung gezogenen Operatoren nicht der tats chlichen Si tuation entsprechen so sind sog Umstrukturierungsheurismen erforderlich Der Probleml sende ndert bei dieser Art von Heuristik die Gewichtungen einzelner Teile des Problems zu einander oder die Funktionen einzelner Elemente der Situation In jedem Fall ist durch diese Heuristik eine Ver nderung der psychologischen Gesamtstruktur der Situation verbunden Sind die Verkn pfungen und Zuordnungen so festgef gt da die Erweiterung oder Umstrukturierung des Suchraums nicht gelingt spricht man von Fixierungen Fixierungen basieren meist auf Ge wohnheiten oder auf einer zu inflexiblen Betrachtung des Problems Kognitionswissenschaften im berblick 82 Allgemein l t sich sagen da Heuristiken als Kombinationen mehrerer Operatoren verstanden werden k nnen wobei die meist angewendete Kombination die sog TOTE Einheit Test Operate Test Exit Einheit ist Neben diesen mehr objektiven Aspekten des Probleml sens m ssen aber auch die subjektiven Aspekte des Probleml sers bei der Analyse eines Probleml sevorgangs mitber cksichtig wer den Man fa t diese Art von Abweichungen vom Idealmodell des Probleml sers unter dem Be griff der Verzerrungen z
28. erfolg Operator gefunden Vergleiche die Voraussetzung f r die Anwendung des Operators mit dem i Wende den gegenw rtigen Zustand um den Unterschied Operator an wichtigsten Unterschied herauszufinden Erfol Unterschied 8 festgestellt Teilziel Eliminiere den Unterschied Mi erfolg Abbildung 20 15 Da die Mittel Ziel Analyse bei der allt glichen Probleml sung eine sehr elementare Rolle spielt soll als illustrierendes Beispiel das T rme von Hanoi Problem dargestellt werden Bei diesem Problembeispiel sind am Anfang drei Scheiben unterschiedlicher Gr e auf einen Stift gelegt Diese Scheiben sollen nun von Stift I auf Stift 3 in der gleichen Reihenfolge gesteckt werden wobei Stift 2 aber nur zur Hilfe be nutzt werden darf Die Scheiben d rfen mit folgenden Einschr nkungen beliebig bewegt werden e Es darf nur jeweils eine Scheibe bewegt werden e Es darf nur die jeweils oberste Scheibe bewegt werden oe Es darf keine gr ere auf eine kleinere Scheibe gelegt werden T rme von Hanoi Abbildung 20 16 Man kann erkennen da bei diesem Problem bestimmte Teilziele zur L sung anderer Teilziele aufgestellt werden m ssen Die Hauptschwierigkeit liegt darin die richtige Reihenfolge der Ziele und Teilziele zu behalten Kognitionswissenschaften im berblick 87 20 5 3 3 R ckw rtssuche Bei dieser Methode wird vom Ziel ausgegangen und von dort aus der L sungsweg gesucht Der entscheid
29. gerade diese Gruppencharak teristik zu beschreiben So w rde n mlich die Gruppe aller H user durch die folgende Schema repr sentation charakterisierbar sein e Haus Oberbegriff Geb ude Material Stein Holz Enth lt Zimmer Funktion menschlicher Wohnraum Form rechteckig Gr e 50 bis 500 Quadratmeter Ort ebenerdig Das Gute an Schemata ist also da sie so aufgebaut sind da Schlu folgerungen ber die Konzepte erleichtert werden Wenn wir also wissen da etwas ein Haus ist dann k nnen wir die Schemadefinition heranziehen und daraus ableiten da dieses Haus wahrscheinlich aus Holz oder Stein gebaut wurde usw Kognitionswissenschaften im berblick 41 Die Schlu folgerungsprozesse bei Schemata m ssen jedoch die M glichkeit einschlie en auch Abweichungen Rechnung zu tragen Z B k nnen wir durchaus verstehen was ein Haus ohne Dach ist Desgleichen ist es notwendig Einschr nkungen zu verstehen die sich aufgrund ver schiedener Attribute innerhalb eines Schemas ergeben Wenn wir beispielsweise h ren da ein Haus unterirdisch gebaut ist k nnen wir daraus ableiten da es keine Fenster haben d rfte Schemata k nnen daher res mierend als zusammenh ngende Einheiten h herer Ordnung von Propositionen verstanden werden wobei diese Ordnung synergetische Informationserweiterun gen erzeugen kann Nun k nnen aber nicht nur Gegenst nde und Begriffe sprich Konzepte mit nichttempor rem
30. man das Viereck als Raute oder Quadrat Abbildung 8 7 Gesetz der Koh renz 8 Visuelle Informationsverarbeitung und Wahrnehmung 8 2 6 Gesetz der Kontur Objekte der Natur sind begrenzt Wenn diese Konturen unterbrochen sind werden die detektierten Kanten vom Gehirn erg nzt siehe Abbildung 8 8 Die Erkennbarkeit wird dadurch verbessert AL r an Abbildung 8 8 Gesetz der Kontur 8 3 Kontextregeln Neben den Gestaltgesetzen gibt es grundlegende logische Regeln die bei der Extraktion von Merkmalen ber cksichtigt werden Die Identifikation von Einzelheiten wird immer in Bezug zum aktuellen Kontext stehen Die f nf Regeln m chte ich hier kurz nennen Reu 97 e Verdeckungsregel Gegenst nde verdecken im allgemeinen den Hintergrund e Unterlagenregel Gegenst nde liegen meist auf einer Unterlage auf e Wahrscheinlichkeitsregel Manche Gegenst nde sind nur in bestimmten Kontexten anzutreffen e Ortsregel Gegenst nde die in einem bestimmten Kontext wahrscheinlich sind werden dort nur an be stimmten Orten auftreten e Regel der gewohnten Gr e Gegenst nde treten nur in einer bestimmten Gr e bzw Gr enverh ltnis auf Die Regeln bez glich des Kontextes und die Gestaltfaktoren sind wichtige Eindr cke die bei der Seg mentierung von Objekten herangezogen werden Objekte die nach diesen Gesetzen gegliedert sind werden schneller und sicherer aus einem Abbild extrahiert und wiedererkannt Das best tigen auch ex
31. sentation von Umweltgegebenheiten keinem realen Ab bild der physikalisch chemischen Sinneserlebnisse entspricht sondern eine Konstruk tion bzw Rekonstruktion eines das Sinneserlebnis beschreibenden Modells ist oe Systemannahme Sie besagt da aufgrund der parallel und voneinander abh ngigen Wahrnehmung auf ver schiedenen Sinnesebenen z B Sehen und H ren ein Wahrnehmungssystem entsteht dessen Ergebnisse nicht allein vom Sinneserlebnis an sich abh ngig ist sondern auch durch die physische und psychische Konstitution beeinflu t wird Aus diesen Grundannahmen ergibt sich da die internen Repr sentationen des Weltgeschehens eines Individuums kognitive Konstruktionen sind die auf einer Interaktion zwischen der Wahr nehmung also den sinnesphysiologischen Leistungen des Individuums und seinem Ged chtnis also dem bedeutungserzeugenden Konditionierten Netzwerk des zentralen Nervensystems be ruhen Kognitionswissenschaften im berblick 19 20 1 1 4 Definition und Eigenschaften der mentalen Modelle Die internen Repr sentationen die den eben genannten Voraussetzungen und Mechanismen gen gen spielen wie leicht nachvollziehbar ist in der Kognitionsforschung eine elementare Rolle Man hat ihnen deshalb einen eigenen Namen gegeben und nennt sie mentale Modelle Mentale Modelle sind der individuelle Ausdruck des Verstehens eines Ausschnittes der realen Welt Mentale Modelle k nnen dabei ihre eigenen individuellen Schw
32. wie heute oft blich in speziellen Usability Labs getestet werden Hier steht der Benutzer bei seinen Aktivit ten unter st ndiger Beobachtung z B mit Videokameras oder durch Einwegspiegel Psychologen Ent wickler und Marketingexperten werten die Arbeitsabl ufe und Ergebnisse aus z B Statistiken ber Zeiten Fehler Merkkurven um herauszufinden wie benutzerfreundlich das System ist Abbildung 14 1 zeigt das Ergebnis eines Design Reviews Ans 98 AUBZUDTUSNGET ZESEHBEIN Se Grupna Ford i 20 aaa Geb dat RATEN Name Vorname I e Biasana C weiblich e e p o Fil Ort J e Slaak annah ait RRR e a Fein A are inis Hame dor Bank Kortinhaber ETIT Name Vorname Safe Hn FE it Anschnlten Erg Blio gaben Sig deri Nachnamen dar Aunaubnkkmiden an Abbildung 14 1 Ergebnis eines Design Reviews Hier hatten Sachbearbeiter die Aufgabe Daten von einem bundeseinheitlichen Papierformular in den Rechner einzugeben Die Feldanordnung der Vorlage und des Bildschirmformulars unterschieden sich deutlich Die Markierung beschreibt die Navigation um die Daten in der Reihenfolge des Papierformu lars einzugeben Shneiderman Shn 98 beschreibt f nf wichtige menschliche Faktoren die bei der Gestaltung der Benut zerschnittstelle zu berpr fen sind 1 Die Zeit zum Erlernen Wieviel Zeit ben tigt ein typischer Benutzer um die Kommandos f r bestimmte Aufgaben zu lernen 2 Ausf hrungsgeschwindigkeit Wie la
33. 2 Durch die verschiedenen Sinnesorgane werden zu einem optischen Reiz meist auch akustische taktile und andere Reize an unser Nervensystem weitergeleitet All diese Infor mationen ungef hr 10 bit sec werden gefiltert und nur rund 16 Byte sec werden bewu t wahrgenom men siehe Kapitel 10 Die Lokalisation erm glicht uns eine Umweltorientierung St ndig werden die eigene Position und die Position anderer Objekte wahrgenommen Diese Orientierung w hrend der Eigenbewegung hei t Loko motion Das dritte Prinzip ist die Mustererkennung biokybernetischer Begriff Transduktion Mit der Wieder erkennung des Wahrgenommenen ist eine Bedeutungsfindung erst m glich Dabei legt man sich auf eine subjektive Vorstellung fest Ein Beispiel ist das sogenannte Wechselbild Je nach Vorstellung sieht man z B eine Vase oder zwei Konturen von Gesichtern Diese im Leben oft unbewu te Entscheidung wird durch Erfahrung Motivation und psychischen Zustand der Person beeinflu t Zu beachten ist da die Erfahrung auch von den sozialen Verh ltnissen und in gro em Ma e von der Zugeh rigkeit zu bestimm ten Kulturkreisen abh ngig ist 9 2 Wahrnehmungsgesetze Die Wahrnehmungspsychologie hat einige wichtige Gesetzm igkeiten hervorgebracht die f r die Ge staltung grafischer Oberfl chen sehr wichtig sind Diese Gesetze beschreiben wichtige Mechanismen der menschlichen Wahrnehmung die unbewu t ablaufen die Reizinformationen reduzieren und deren Au
34. 20 2 1 4 Wechselwirkung von Tr ger Muster Bedeutung Wie soeben gezeigt wurde ist die Reizverarbeitung also auch das Denken nicht auf eine ein zige Nervenzelle beschr nkt Dazu geh ren sehr viele Nervenzellen die untereinander auf be stimmten Wegen Muster bertragen und erkennen Die bertragenen Muster k nnen sich gegen seitig beeinflussen da die Axone nicht komplett isoliert sind sondern Einschn rungen haben Kommt es zu einer Reizweiterleitung so werden die umliegenden Nervenzellen quasi durch das berspringen der elektromagnetischen Aktivit t an diesen nichtisolierten Stellen mit beein flu t Aus dem Netzwerkmuster auf dem feste Bahnen genutzt werden k nnen so ab einer be stimmten Aktivit t neue Wege und damit neue in ihrer Bedeutung modifizierte Aktivit tsmuster entstehen Diesen Vorgang nennt man auch Interferenz Eine Sch digung des Gehirns z B Gehirnliaison durch einen Unfall ver ndert gegen ber der urspr nglichen Situation im betroffenen Bezirk sowohl die Muster der Figuration als auch die eben besprochenen Interferenzen der Reizweiterleitung Dies kann beispielsweise Defizite in den Sinneswahrnehmungen nach sich ziehen Die Wahrnehmungen ndern sich und damit n dern sich auch die ihnen zugemessenen Bedeutungen Kognitionswissenschaften im berblick 28 Umgekehrt kann sich durch die Bedeutung auch der Tr ger ndern Sammeln wir Erfahrungen so findet eine Wahrpr gung statt in deren Folge sich
35. 96 Au erdem ist die individuelle Farbwahrnehmung sehr unterschiedlich und f r die Bedeutung von Farben gibt es keine nationalen oder internationalen Standards Jedoch ist die Farbsymbolik abh ngig vom Kulturhintergrund und sogar abh ngig vom zugrundeliegenden Kontext Ein Beispiel f r diese Situationsabh ngigkeit im Stra enverkehr bedeutet die Farbe Rot Gefahr im Kontext der Chemie bzw Physik kann Rot Hei bedeuten in der Medizin Rot Blut im Il Begriff Echtfarbendarstellung entspricht ca 16 4 Millionen Farben 24bit pro Bildschirm pixel 13 Gestaltung der grafischen Benutzerschnittstelle Kontext von Werbung Rot Liebe Alle diese Interpretationen sind stark emotional intellektuell und gesellschaftlich gepr gt Im allgemeinen gilt f r unseren Kulturkreis folgende Farbcodierung e Rot unmittelbare Gefahr Stop Verbot e Gelb Vorsicht Achtung e Gr n Sicherheit in Ordnung gefahrlos Rettung Fluchtweg e Blau Vorschriften Richtlinien e Schwarz allgemeiner Text Grunds tzlich sollen Farben sparsam verwendet werden Wichtig ist da Helligkeit und S ttigung der Farben nicht zu stark und dadurch st rend wirken Vordergrundfarben sollten sich kontrastreich vom Hintergrund abheben Da einige Benutzer teilweise noch mit einer Bildschirmdarstellung von 16 oder 256 Farben arbeiten sollten immer reine Farben verwendet werden d h keine Farben die sich am Bild schirm aus Mustern zusammensetzen Sch 98 si
36. 98 pragmatische Information 103 pragmatische Merkmal 9 Priorit tenliste 113 Problem 35 56 57 68 70 72 73 74 78 79 80 81 84 85 88 89 129 156 159 162 165 166 167 Probleml sen 70 71 73 74 79 Probleml sung 70 73 77 78 86 88 167 Problemraum 71 Problemtypen 72 Problemzust nde 71 Produktionssysteme 107 Produzenten 103 propositionale Repr sentation 31 propositionalen Netzwerke 31 Propositionen 31 prozedurales Wissen 70 Q Quantoren 68 R Radiobutton radio button 151 Rasmussen Modell 125 126 Rationalisierung 69 r umliche Repr sentation 28 r umliche und lineare Repr sentation 28 r umliche Vorstellungsbilder 29 Realzeit Krisenmanagement 163 Redefinition 89 Regel der gewohnten Gr e 35 Regel Ebene 125 Regelungsmetapher 105 Regelwissensbest nde 110 Regression 69 ReportWindows 153 Repr sentation 8 10 22 27 28 29 30 31 43 66 80 81 Reproduktion 46 48 reticul re Aktivierungssystem 38 Retrograde Amnesie 26 Ribonukleins ure RNA 26 Robustheit 97 R ckw rtssuche 73 EOK Sachkenntnis 82 84 Satisfying Strategie 73 Schablonenvergleichsmodell 33 Schaltfl chen push button 150 Schema 12 32 Schl sselwortmethode 42 Kognitionswissenschaften im berblick Schlu folgerndes Denken 68 Schlu regeln 68 SCRAM 157 Sekund res Fenster secondary window 147 Selbstbewu tsein 56 Selbstreferenz 112 Selbst Zensur 87 semantische Ged ch
37. Abk rzungen hat 10 20 10 2 Ergonomische Grundlagen von Mensch Maschine Schnittstellen Es ist offensichtlich da die Schnittstelle Mensch Proze eine wesentliche Rolle bei der Kon trolle und Steuerung von technischen Vorg ngen spielt Im folgenden sollen daher die beiden wichtigsten Elemente er rtert werden 20 10 2 1 Auslegung von optischen Anzeigen Bei der Auslegung und Konstruktion einer Anzeige mu darauf geachtet werden da sie ohne gr ere Anstrengung vom Operateur eindeutig und schnell abgelesen werden kann Dabei spie len sowohl die physikalisch physiologischen Grenzen des menschlichen Auges hinsichtlich Aufl sungsverm gen und Helligkeitswahrnehmung als auch die Eindeutigkeit der verwendeten Muster eine Rolle Die Erkennbarkeit eines Objektes h ngt von den Absolutwerten des Abstandes Beobachter Anzeige der Zeichenh he und dem Sehwinkel ab Ein normales Auge Kann bei ausreichenden Kognitionswissenschaften im berblick 142 Werten f r Kontrast Leuchtdichte und Darbietungszeit Einzelheiten bis zur Gr e einer Bogen sekunde erkennen Beim l ngerem Beobachten soll das Auge m glichst entspannt sein In der Praxis hat sich ein Abstand Auge Anzeige von etwa drei Metern als g nstig erwiesen die kleinsten Buchstaben m ssen bei diesem Abstand eine Gr e von mindestens einem Zentimeter haben Abgesehen von der Gr e der Anzeige gibt es noch weitere Faktoren die Einflu auf die Seh sch rfe und damit
38. Anteile der beiden Informationstypen an der jeweiligen Kognition gekl rt werden Zeichen sind nicht immer eindeutig sondern k nnen codiert sein Dies wir durch eine sog Coderelation vollzogen die ein Zeichensystem in ein anderes Zeichensystem transformiert wobei der Informationsgehalt des Ursprungzeichens m glichst gleichbleiben sollte Bekannte Beispiele f r solche Coderelationen sind der Morsecode der Buchstaben durch bestimmte Fol gen langer und kurzer T ne ersetzt oder das Bin rsystem bei dem die Zahlen des blichen De zimalsystems mit Hilfe von Kombinationen aus den Zahlen O und 1 ersetzt werden Codierungen dieser Art treten in nat rlichen kognitiven Systemen allerdings selten auf Ein Gebiet wo die Coderelationen gerne verwendet werden ist die modellhafte Beschreibung der sprachlichen Kommunikation die zur sog Sender Empf nger Metapher f hrte Nach dieser Metapher encodiert der Sender Konzepte in bestimmte Symbole und schickt sie mit Hilfe eines Mediums zum Empf nger Der Empf nger decodiert seinerseits Konzepte aus der empfan genen Botschaft Die Sender Empf nger Metapher ist als technische Projektion der Auffassung Kognitionswissenschaften im berblick 109 da Sprache wie ein Beh lter funktioniert mit dessen Hilfe Bedeutung transportiert wird Die Reduzierung sprachlicher Kommunikation auf Encodierung und Decodierung von Symbolen ist nat rlich nur eine unvollst ndige Beschreibung da nach der oben be
39. Bei kognitiver Dissonanz versucht der Mensch durch Hinzuf gen neu er konsonanter Kognitionen die angestrebte L sung f r ihn akzeptabler zu gestalten sprich die Menge der Positiva gegen ber der Menge der Negativa zu erh hen oder durch das Eliminieren dissonanter Kognitionen durch Ignorieren Vergessen oder Verdr ngen von Fakten zu einer positiven Bilanz zu kommen Die Pr ferenz f r konsonante Information ist besonders stark wenn e die anstehende Entscheidung irreversibel ist e eine gro e Menge an Informationen zur Verf gung steht e die Beschaffung der Information Kosten verursacht e es sich um neue Informationen handelt e das Individuum in seiner Entscheidung frei ist e das Individuum Angst hat w hrend die Pr ferenz f r dissonante Information besonders stark ist wenn e die kognitive Dissonanz extrem stark ist und die Entscheidung reversibel ist das Individuum mit den konsonanten Informationen vertraut ist das Individuum erwartet da es dissonante Informationen widerlegen kann und e die dissonanten Informationen als sehr n tzlich und glaubhaft eingesch tzt werden Daraus folgt aber die sehr wichtige Tatsache da das Individuum immer dann widerspr chliche Informationen in seinem Entscheidungsproze mit aufnehmen wird wenn es extrem sicher oder extrem unsicher ist Viele Probleml sungsvorg nge mit einer bedeutenden Entscheidungskomponente werden verz gert oder gar nicht beendet da ein intrapsychisch
40. Benutzer orientierte Gestaltung interaktiver Systeme ISO DIS 13407 1997 Deutsche Fassung prEN ISO 13407 1997 Norm Entwurf DIN EN ISO 10075 1 Ausgabe 1996 09 Ergonomische Grundlagen bez glich psychischer Arbeitsbelastung Teil 1 Allgemeines und Begriffe ISO 10075 1991 Deutsche Fassung prEN ISO 10075 1 1996 Norm Entwurf DIN EN ISO 10075 2 Ausgabe 1998 07 Ergonomische Grundlagen bez glich psychischer Arbeitsbelastung Teil 2 Gestaltungsgrunds tze ISO 10075 2 1996 Deutsche Fassung prEN ISO 10075 2 1996 Kognitionswissenschaften im berblick ISO 11428 Ausgabe 1996 12 Ergonomie Optische Gefahrensignale Allgemeine Anforderungen Gestaltung und Pr fung ISO 11429 Ausgabe 1996 12 Ergonomie System akustischer und optischer Gefahrensignale und Informationssignale Norm Entwurf DIN 33414 2 Ausgabe 1995 09 Ergonomische Gestaltung von Warten Teil 2 Kognitive Faktoren Norm Entwurf DIN 33414 3 Ausgabe 1995 06 Ergonomische Gestaltung von Warten Teil 3 Gestaltungskonzept ISO 9000 Teil 3 Leitfaden f r die Anwendung von ISO 9001 auf die Entwicklung Lieferung und Wartung von Software Juni 1992 Kognitionswissenschaften im berblick 5 Anhang C Verordnung ber Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Arbeit an Bildschirmger ten Bildschirmarbeitsverordnung BildscharbV 81 Anwendungsbereich 1 Diese Verordnung gilt f r die Arbeit an Bildschirmger ten 2 Diese Verordnung gilt nic
41. Die Fe stung war auf vielen Stra en aus allen Richtungen zu erreichen Nun wollte ein aufst ndischer General die Festung einnehmen und den Diktator st rzen Er wu te da seine Armee stark genug war die Festung im Sturm zu nehmen Das Problem war nur da der Diktator vorausschauend alle Zufahrtsstra en mit nicht zu entsch rfenden Minen versehen hatte Bei einer Detonation w rde aber nicht nur die Stra e sondern auch die umliegenden H user zerst rt werden Eine ganze Armee konnte also nicht mehr dar ber laufen wohl aber eine kleine Grup pe da der Diktator ja seine eigenen Truppen und Arbeiter in und aus der Festung bringen mu te Wie konnte man also die Festung erst rmen Der General ent warf einen Plan Er teilte seine Armee in kleine Gruppen die ungehindert auf Jeweils einer anderen Stra e die Festung erreichen konnten Auf sein Signal gin Kognitionswissenschaften im berblick 88 gen die Gruppen los erreichten gleichzeitig die Festung und konnten diese ein nehmen Der Diktator wurde gest rzt Mit Hilfe dieser Geschichte waren fast alle Versuchspersonen in der Lage das Beispiel mit dem Tumor zu l sen Der Trick besteht darin aus vielen verschiedenen Richtungen einen Strahl mit geringer Intensit t auf den Tumor zu richten Durch die geringe Intensit t bleibt das gesunde Gewebe unbesch digt Im Tumor wo sich die Strahlen treffen verst rken sie sich gegenseitig und k nnen so das kranke Gewebe vernichten
42. Down Men s Men s geben dem Benutzer die M glichkeit aus einer Liste von Aktionen die passende Aktion zu w h len Vorteil dieser textuellen Darstellung ist die klare listenartige Struktur und die gleichzeitige Pr sentation aller oder fast aller Aus wahlm glichkeiten Diese Auswahlm glichkeit ist f r Novizen und Experten gleichsam gut geeignet Die Men objekte k nnen gruppiert und sortiert dargeboten werden Durch sukzessives Ausw hlen und Einblenden Pulldown von Untermen s kann der Benutzer sehr diffe renziert bestimmte Aktionen selektieren Men s befinden sich oft als globale Men s am oberen Rand der Bedienoberfl che Position teilweise frei w hlbar sie k nnen aber auch auf andere Komponenten innerhalb der Oberfl che referenzieren und als Popup Men s bei deren Selektion aktiviert werden 12 3 Funktionale Einteilung Die Objekte der grafischen Benutzerschnittstelle lassen sich auch funktional einteilen Bei der Umset zung der Anforderungen kann diese Einteilung hilfreich sein um die ad quaten Elemente der Schnitt stelle zu bestimmten die integriert werden m ssen Die Unterschiede zwischen den einzelnen Objekten werden durch die Verwendung unterschiedlicher grafischer Attribute sichtbar gemacht siehe Tabelle 7 an Navigations bzw Steuerungselemente Steuerung der Ansichten der dargestellten Infor 12 Elemente der Grafischen Benutzerschnittstelle mation Scrollbalken Play Taste Kn pfe f r Fenstersteueru
43. Durch die Beobachtung des Verhaltens von Maschinen wurde so versucht R ckschl sse auf die menschliche Intelligenz zu ziehen Computermetapher K nstliche kognitive Systeme m ssen dabei unter verschiedenen Ans tzen untersucht werden von denen hier die folgenden n her untersucht werden sollen e die Tektonik kognitiver Systeme sie beschreibt den Aufbau bzw den systemischen Zustand eines kognitiven Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt e die Dynamik kognitiver Systeme sie besch ftigt sich mit der Ver nderung von Zust nden und den Auswirkungen dieser Ver nde rungen auf das Systemverhalten e die Genetik kognitiver Systeme Sie kann als die zur Bildung eines neuen Systems f hrende Dynamik verstanden werden Im Folgenden sollen die eben genannten Begriffe n her erl utert werden indem aus dem nat r lichen Vorbild den nat rlichen kognitiven Systemen heraus die Definitionen abgeleitet und auf die k nstlichen kognitiven Systeme bertragen werden 20 8 1 Die Tektonik kognitiver Systeme Die Tektonik kognitiver Systeme beschreibt deren Aufbau in Abstraktion und deren Ver n derung mit der Zeit Dies beinhaltet die Entstehung Genese sowie die Wechselwirkung Dy namik mit anderen Systemen welche jedoch erst in den nachfolgenden Kapiteln behandelt Kognitionswissenschaften im berblick 99 werden Sie entspricht somit einem neuro mentalen Modell da die Realisierung k nstlicher kognitiver Systeme leiten soll
44. Fehler zu vermeiden Fehler wirken um so bedrohlicher je weniger der Benutzer ber die Folgereaktionen wei M gliche Abhilfe schafft die geforderte Selbstbeschreibungsf higkeit der Benutzerschnittstelle mit allen Konse quenzen f r die Gestaltung Wichtig ist dem Benutzer die Handlungskonsequenzen sichtbar zu machen Feedback und ihm eine Undo M glichkeit zur ck in den vorherigen Systemzustand zu geben Die Fehlerbehebung wird beispielsweise unterst tzt durch nderung von Eingaben ohne Verlust vorherge hender Einstellungen Eine Fehlererkl rung kann dem Benutzer wichtige Hinweise zur Ursache und sp teren Vermeidung des Fehlers geben 15 Entwurf und Implementierung einer dreidimensionalen Navigation f r einen WWW Server 15 Entwurf und Implementierung einer dreidimensionalen Na vigation f r einen WWW Server Das World Wide Web Abk WWW pr sentiert sich dem Anwender meist als un berschaubare Anzahl von Seiten mit verschiedensten Inhalten die unter Verwendung eines WWW Browsers angezeigt wer den Der Anwender ruft eine Seite auf und kann ber Hyperlinks zu weiteren Seiten gelangen Von diesen Seiten gibt es dann wieder Hyperlinks zu anderen Seiten usw was oft dazu f hrt da der Anwender in der Informationsf lle die Orientierung verliert Lost in Hyperspace Ohne berblick von welcher Seite er gekommen ist weshalb er eine andere Seite aufgerufen hat oder dem inhaltlichen Zusammen hang f ngt er dann mit
45. Generell sollten Abk rzungen nicht in Fehler und Hinweismeldungen zur Anwemdung kommen Zum Abschlu eine Zusammenfassung der wichtigsten Ziele e Gut lesbare Schrift e Schriftvergr erung bzw verkleinerung e Wichtige Aussagen am Satzanfang e Konsistenz in der Beschriftung e Abk rzungsregeln beachten e Gro und Kleinschreibung benutzen 13 2 6 Farbgestaltung Farben sind in unserem t glichen Leben wichtige Bedeutungstr ger Ampeln Verkehrsschilder Orien tierungsmarken Werbeplakate Autolackierungen Feuerwehr Polizei Rettungswagen usw vermitteln durch ihre Farbcodierung wichtige Eindr cke die bewu t oder unbewu t unsere visuelle Aufmerksam keit ansprechen Farben helfen die Bedeutung einer Information schneller zu erkennen Informationen hervorzuheben und eine psychologische Wirkung als zus tzliche Information zu vermitteln Mit den technischen M glichkeiten heutiger Grafikkarten und Bildschirmen ist eine realit tsgetreue Farbge bung zu erzielen Trotz alledem ist eine sinnvolle Farbgestaltung der Benutzerschnittstelle sehr wich tg Die zwei h ufigsten Fehler der Farbgestaltung Som 89 e Farben als direkte Informationsvermittler einzusetzen e Benutzung zu vieler Farben und oder inkonsistente Farbgestaltung Gerade unter der m nnlichen Bev lkerung treten Farbst rungen des Wahrnehmungsapparates weit h ufi ger auf als bei Frauen M nner 0 02 v llig farbenblind 1 78 gr nblind 1 08 rotblind Ben
46. Informationen der Sinnesorgane dient Die Endst tten der aufsteigenden Sinnesbahnen sogenannte Projektionsfelder sind z B der somato sensorische Cortex das prim re Sehzentrum visu elle Felder und das prim re H rzentrum auditive Felder Die motorische Rinde motorische Felder dient haupts chlich zur Koordination und Steuerung der Bewegung Wichtige Bereiche sind der motori sche Cortex und das motorische Sprachzentrum 3 Positronen Emissions Tomographie PET Medizinisches Bildgebungsverfahren eine dem Patienten injizierte radioaktive Substanz sendet Positronen aus die Aufschlu ber das Gesche hen im Gehirn oder anderen Organen geben Wel 89 6 Das menschliche Nervensystem motorischer Cortex Zentralfurche parietaler temporaler occipitaler Assoziationscortex pr frontaler Assoziationscortex Oceipitallappen Abbildung 6 4 Seitlicher cerebraler Cortex mit wichtigsten Bestandteilen And 96 Der Neocortex teilt sich in linke und rechte Hemisph re Dabei bestehen enge Verbindungen der rech ten K rperh lfte zur linken Hemisph re und umgekehrt Generell wird die linke Gehirnh lfte st rker mit der sprachlichen und analytischen Verarbeitung assoziiert Hier befinden sich das Broca Zentrum mo torisches Sprachzentrum und das Wernicke Zentrum Semantik die jeweils f r bestimmte Prozesse des Sprechens verantwortlich sind Diese beiden Bereiche sind aber nicht die einzigen die beim Spre chen beteil
47. Integration sauber durchzuf hren und die zu disku tierenden Modellvorstellungen einsichtig zu gestalten mu als erstes die Interaktion der materi ellen Grundstruktur des zentralen Nervensystems und der geistigen Ebene erkl rt werden Wir wollen uns an dieser Stelle noch nicht mit den philosophischen Disputen der Vergangenheit und Gegenwart bez glich des Materie Geist Problems besch ftigen sondern uns auf einen unserer Ansicht nach gerade zu revolutionierenden Ansatz von Helmuth Benesch st tzen der diesen in seinem Buch Der Ursprung des Geistes Benesch formuliert hat und der in abgewandelter Form heute vielfach seine Best tigung bei den Theorien der k nstlichen neuronalen Netze und des neuronalen Preprozessings gefunden hat 20 2 1 Das Tr ger Muster Beudeutungsmodell von Helmuth Benesch Bei seinen berlegungen die Interaktion des materiellen Tr gers des Geistes mit der Umwelt zu erkl ren definierte Helmuth Benesch die Trias Tr ger Muster Bedeutung als das grundle gende Modell aus dem heraus der Zusammenhang von geistigen Handlungen und den ihnen zu geordneten materiellen Konfigurationen eines Nervensystems erkl rt werden k nnen Grundge danke dabei ist da auch das Nervensystem eine Nachricht auf einen materiellen Tr ger den Verband aller Neuronen aufpr gt die dann mittels eines geeigneten Enkodierungsverfahrens bedeutungsm ig ausgelegt werden kann Anders als bei der Nachrichten bertragung z B mit tels die
48. Kly beta R2 Klz beta R3 Kix gamma R1 Kly gamma R2 Klz gamma R3 K2x K2y K2z J Die zugeh rigen Skalierungsfaktoren sind fest vorgegeben scale 11 11 55 00 00 10 17 3 Erweiterungen und Aussichten Zur Verbesserung der Interaktionsm glichkeiten w re eine st rkere Ankopplung der Men aktivit t an die VRML Darstellung w nschenswert Vorstellbar ist die automatische Positionierung der VRML Szene wenn ein Men eintrag angew hlt wird oder die Markierung von Men eintr gen wenn sich der Benutzer in der 3D Szene dem entsprechenden Objekt n hert Diese direkte programmierbare Anbindung zwischen dem VRML Viewer und dem WWW Browser ist noch nicht im VRML Standard Teil 1 der Spezifikation ISO IEC 14772 1 1997 siehe Kapitel 16 ent halten Da WWW Browser und VRML Viewer zwei eigenst ndige Programme sind ist ohne eine klar definierte Schnittstelle die Kommunikation untereinander nicht festgelegt Einen Ausweg bietet das sogenannte External Authoring Interface das derzeit im VRML Viewer Cosmo Player integriert wird Damit ist es dann m glich einen VRML Viewer der innerhalb einer WWW Seite dargestellt wird ber ein Java Programm zu kontrollieren Das erm glicht einen Zugriff auf Knoten und Felder der VRML Szene 17 Konzeption und Realisierung der 3D Schnittstelle Erschwerend kommt hinzu das in unserem WWW Projekt die Darstellung im WWW Browser ber mehrere Frame Instanzen organisiert ist Der Zugriff zwischen de
49. Kommandosprachen e Dialogf hrung mittels direkter Manipulation e Dialogf hrung mittels Bildschirmformularen Wichtige Normen und Gesetze entstammen dem Bereich der Proze leittechnik die sich mit der Ge staltung von Leitwarten sowie Steuer und Kontrollsystemen besch ftigt Eine Vielzahl der Erkenntnisse l t sich in den Bereich der grafischen Benutzerschnittstellen bertragen Im Anhang B befindet sich dazu eine Liste relevanter DIN Vorschriften 14 Die Benutzerschnittstelle im Proze des Software Engineering 14 Die Benutzerschnittstelle im Proze des Software Engineering Software ist ein Sammelbegriff f r Programme und der dazugeh rigen Dokumentation Unter dem Be griff des Software Engineering fa t man die Gesamtheit aller Methoden und Hilfsmittel zusammen die f r die Entwicklung Handhabung und Wartung von Software ben tigt werden Ziel des Software Engineering ist es aus wissenschaftlichen Erkenntnissen der Informatik und prakti schen Erfahrungen solche Methoden und Hilfsmittel zu entwickeln mit deren Hilfe qualitativ hochwer tige Software wirtschaftlich erstellt werden kann Dazu geh ren auch Methoden des Projektmanage ments die f r eine erfolgreiche Durchf hrung gro er Softwareprojekte n tig sind und die Ma nahmen der Qualit tssicherung mit in den Projektablauf einbeziehen Hochwertige Software vereint einige wichtige Merkmale in sich die in Tabelle 10 aufgez hlt werden Zuverl ssigkeit Die Software sollt
50. Linse der die Re genbogenhaut ris mit ihrer zentralen ffnung der Pupille vorgelagert ist siehe Abbildung 7 1 Die Regenbogenhaut bildet vor der Linse eine Art Blende Im Hellen wird die Pupille durch Kontraktion der Iris verkleinert im Dunkeln erweitert sich die Pupille und l t mehr Licht auf die Netzhaut Dieser An passungsvorgang wird als Adaption des Auges bezeichnet Die Muskulatur zur Aufh ngung der Linse reguliert zus tzlich den Kr mmungsgrad der Linse und damit die Sehsch rfe beim Nah und Fernsehen Dieser Vorgang wird als Akkomodation bezeichnet An der Hinterwand des Augapfels tritt der Sehnerv Nervus opticus einer der zw lf Hirnnerven aus Das Innere des Auges der Glask rper Corpus vitreum ist eine zum gr ten Teil aus Wasser bestehende klare geleeartige Substanz 7 Physiologie des Sehens Ziliarmuskel __ IN Lederhaut Aderhaut Netzhaut Retina Zentralgrube Horn Fovea haut j centralis Glask rper i Bulbus ir Blinder 5 3 Fleck Abbildung 7 1 Bau des Auges Mir 88 Das durch die Hornhaut und Pupille eintreffende Licht durchquert die Linse und den Glas k rper und f llt auf die Netzhaut Retina die dadurch stimuliert wird Ein photochemischer Proze wandelt das Licht in Nervenimpulse um Es gibt zwei Arten von Sehzellen auf der Netzhaut die St bchen zum Schwarz Wei Sehen bzw Hell Dunkel Sehen in der D mmerung und die Zapfen die auf Farbe
51. Neuronen darstellt Ein Neuron kann dabei 10 bis 10 Synapsen auf sich vereinigen In Abbildung 6 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Neurons noch einmal gezeigt Axonh gel Zellk rper Perikaryon Ranvierscher rri Myelinscheide Endverzweigungen Schn rring Zellkern Endkn pchen Dendrit Nucleus Boutons terminaux Abbildung 6 1 Schematische Darstellung eines typischen Neurons nach And 96 Das Axon auch Nervenfasern genannt wird in markhaltige markarme und marklose Nervenfasern un terteilt Bei markhaltigen und markarmen Fasern ist das Axon mit einer eiwei reichen H lle umgeben der Myelinscheide die von den sog Ranvierschen Schn rringen unterbrochen wird Letztere sind aktiv an der Weiterleitung der elektrischen Potentiale ber das Axon beteiligt da die Erregungsfortlei tung sprunghaft siehe Kapitel 6 1 1 von Schn rring zu Schn rring erfolgt und so eine Reizweiterleitung bis zu 120 m s erreicht wird in Gegensatz zu den markarmen Fasern die nur Informationsweiterlei tungsgeschwindigkeiten bis zu 15 m s erreichen Am langsamsten verl uft die Erregung in den marklo 6 Das menschliche Nervensystem sen Fasern da diese nur eine kontinuierliche Ausbreitung bis zu 2 m s erreichen Die Myelinscheide per se stellt einen Fortsatz der Gliazellen dar weshalb ein Niedergang dieses St tzgewebes zu Ausf llen der Nerven bertragung f hrt 6 1 1 Die Erregungs bertragung der Nervenzellen Eine Erregung
52. Orientierung an einem bzw wenigen Kriterien Maxi mierungsverhalten strebt danach m glichst viele Werte und Kriterien in den Probleml sungsproze zu integrieren e Anzahl der Alternativen Das Satisficing Verhalten besteht in einer sequenziellen Pr fung der bekannten Alternati ven w hrend das Optimierungsverhalten verlangt m glichst viele Alternativen zu suchen und sie simultan miteinander zu vergleichen e Ordnen und Pr fen der Alternativen W hrend das Satisficing Verhalten sich mit einer einmaligen relativ oberfl chlichen Be arbeitung begn gt werden bei der Optimierung alle Alternativen und die Auswahl der be sten M glichkeiten gepr ft e Typ der Pr fung Kognitionswissenschaften im berblick 83 W hrend beim Satificing Verhalten ein oder mehrere Grenzwerte als Mindestanforderun gen festgelegt werden m ssen beim Optimierungsverhalten mehrere gewichtete additive Modelle evaluiert werden damit ein Alternativenvergleich durchf hrbar ist Das dritte Konzept da Verzerrungen im Probleml sungsproze erkl ren soll ist die Theorie der kognitiven Dissonanz Man geht bei diese Theorie davon aus da bestimmte Kognitionen miteinander in Konsonanz sprich bereinstimmung oder Dissonanz sprich Nicht bereinstim mung stehen k nnen Unter Kognitionen versteht man dabei Attit den Werte Meinungen berzeugungen Fakten und prozedurales Wissen also Eigenschaften die in den Skripten und Schemata integriert sind
53. Qualifi zierungsinstrumente URL http informatik uni bremen de Apple Computer Inc Cupertino Calif Human interface guidelines the Apple desktop interface Reading Mass u a Addison Wesley Publishing Company 1991 Benesch Hellmuth dtv Atlas zur Psychologie 5 Auflage M nchen Deutscher Taschenbuch Verlag 1996 Biederman Irving Recognition by Components A Theory of Human Image Understanding Psychological Review 1987 Nr 94 S 115 147 Brandner Sylvia Kompa Ain Peltzer Ulf Denken und Probleml sen Einf hrung in die kognitive Psychologie Opladen Westdeutscher Verlag 1989 Carey Rikk Bell Gavin The annotated VRML 2 0 reference manual Reading Mass u a Addison Wesley Developers Press 1997 19 Literaturverzeichnis Den 91 Fis 86 G r 99 Hab 98 Hak 97 Har 96 Hem 92 Denert Ernst Software Engineering Berlin u a Springer Verlag 1991 Fischer Gerhard Gunzenh user Rul Methoden und Werkzeuge zur Gestaltung benutzergerechter Computer systeme Berlin New York de Gruyter 1986 G rner Claus Beu Andreas Koller Franz Hrsg DIN Deutsches Institut f r Normung e V Der Bildschirmarbeitsplatz Softwareentwicklung mit DIN EN ISO 9241 Berlin Beuth Verlag 1999 Haberland N Kanthak S Overmann J Sch tz K Wie funktioniert computerbasierende Spracherkennung c t magazin f r computertechnik 1998
54. Sourcecode zur Berechnung der Koordinaten Zuerst wird die Berechnung der relativen X Y Koordinaten durchgef hrt Am Anfang werden die X Y Koordinaten der Bl tter auf dem Vaterkreis bestimmt Der Radius des Kegels wird im Feld KindRadi us des Vaterknotens abgespeichert 17 Konzeption und Realisierung der 3D Schnittstelle Aus dem Platzbedarf des Vaterkreises und dem Platzbedarf der anderen Teilb ume des gleichen Niveaus werden die Koordinaten auf dem Kreis des n chst h heren Niveaus berechnet Das setzt sich fort bis zum Root Knoten Danach werden mit der Funktion BerechneZ die absoluten Koordinaten der Szene berechnet Der Funktion wird zur Berechnung der Z Koordinate ein konstanter Wert f r die Tiefe bergeben Diese Konstante steht f r den Z Abstand der einzelnen Niveaus des Baumes Beginnend mit dem Root Knoten an Position 0 0 0 werden mit Hilfe des Z Abstands und den relativen Koordinaten bzgl XY die XYZ Koordinaten aller Knoten der Szene berechnet Um nun die Knoten in die VRML Datei zu schreiben mu noch das Aussehen eines solchen Objekts definiert werden Das geschieht mit Hilfe einer Prototypdefinition 17 2 4 Definition des Prototyps Der Szenenaufbau ist sehr komplex und darum wurde die Definition eines Prototyps vorgenommen Erste Entw rfe der Szene und des Prototypen wurden von mir per Hand mit einem Texteditor erstellt So entstand im Laufe der Entwicklung eine umfangreiche Definition des Prototyps deren
55. Sprich wenn man die Wahl hat sich Informationen entweder anhand einer Bedeutung einzupr gen oder aber ohne z B lediglich anhand r umlicher Vorstellungen so ist man gut beraten den Konsens aus dem bisher Gesagten zu ziehen Da Details einer sensoriellen Szenerie um so besser ikonisiert wer den k nnen um so mehr Bedeutung sie beinhalten kann die Ikonisierung und damit letztlich die Ged chtnisleistung dadurch erh ht werden da man zu erlernten nicht bedeutungshaltige Infor mationen in eine bedeutungshaltige Form berf hrt und oder sie mit zus tzlichen Informationen kombiniert Ein Hilfsmittel f r solcherart Ged chtnisst tzen ist die mnemotechnische Technik die man auch Schl sselwortmethode oder Eselsbr cke nennt Bei diesem Verfahren wird der Lerninhalt durch eine assoziative Ver nderung auf ein bekanntes Faktum zur ckgef hrt bzw mit einem bekannten Faktum das kann u U auch die momentane Lernsituation sein verkn pft wodurch das Lernen effizienter gemacht wird ohne im Ged chtnis f r Verwirrung zu sorgen Wir merken uns Das Kurzzeitged chtnis ist die eigentlich aktive Form des Ged chtnisses In diesem Zustand ist der materielle Tr ger des Ged chtnisses in der Lage ber die aktive Ver nderung der Protein synthese seine Struktur so zu ver ndern da neue Aktivit tsmuster und damit neue Bedeutungs inhalte geschaffen werden k nnen Zur Reduzierung der sensoriellen Informationsf lle wird diese in verschi
56. W hrend er dar ber nachdachte kam er zu der Feststellung da zumindest er nicht notwendi gerweise sein K rper jedoch sein Geist existieren m sse andernfalls k nne er ja nicht ber all das nachdenken Die meisten kennen Descartes Einsicht Ich denke also bin ich Kognitionswissenschaften im berblick 65 Er folgerte weiterhin da Wahrnehmung erst mit dem Denken dem sich ber etwas bewu t werden abgeschlossen ist Au erdem stellte er fest da der Geist nicht nur vielleicht existie rende K rper wahrnehmen k nne sondern Objekte auch durch Vorstellung in seinen Gedanken schaffen und ver ndern k nnte Er zielt damit auf die Abstraktionsf higkeit des Denkens Seine berlegung f hrten ihn schlie lich zu der Erkenntnis das Geist und K rper zwei unter schiedliche Existenzen haben k nnen Leib Seele Problem 20 3 2 Das Bewu tsein im Spielgel der Ansichten von Spinoza Benedict de Spinoza erschlo das Wesen des Bewu tseins auf einem ganz anderen Weg Er machte sich Gedanken ber die Ethik seiner Umwelt und wie man darin Fortschritte erzielen k nnte Seiner Ansicht nach k nne man nur zuverl ssige Erkenntnis ber eine Sache erlangen durch ihr Wesen oder durch Erkenntnis ihrer n chsten Ursache Das Ziel das er vorschlug war r ckschlie end auf elementare Ideen zu kommen Diese bezeichnete er auch als Verstandes werkzeuge Auf diese Weise m sse man schlie lich zum vollkommenen Wesen
57. Wachheit und Vigili t t Aufmerksamkeit 38 Mehr Speicher Modell des Ged chtnisses 21 Mehrkanal Magnet Encephalogie MEG 99 Meinungsw chter 87 Mensch Maschine Interaktion 91 Mensch Maschine Schnittstelle 17 mentale Bilder 29 mentale Modelle 7 11 Mentale Symbole 93 mentale Verarbeitung 37 mentaler Ereignis 66 Merkmalsanalyse 34 Merkmalsdimensionen 44 Meta Denken 86 Metaphern 74 Methode der Unterschiedsreduktion 73 77 Methode des Probleml sens durch Analogien 73 mistakes 127 Mittel Ziel Methode 73 78 Modus Tollens 68 moralische Voreingenommenheit 87 Musterabgleich 65 Musteraustausch 64 N negativer Transfer 84 Nervenimpulse 52 Neuheit 88 neuronale Bedeutungs Ebene 19 Neuronale Einheiten 97 neuronale Muster Ebene 18 Neuronale Netze 97 neuronale Tr ger Ebene 17 neuronalen Netze 110 Nichtakzeptierbarkeit 77 Nichtvergleichbarkeit 77 Nominal Group Technique NGT 88 Notizbuchfunktion 141 N tzlichkeit 88 0O Objekt 145 objektorientierte Systeme 107 Objekt Subjekt Problem 100 offene Module 60 operative Abbildsysteme 13 Optimierungsprinzip 73 Optimierungsprizinp 111 Optimierungsverhalten 75 Originalit t 89 Ortsregel 35 BER Sr Panik und Fluchtmechanismen 54 Perzeptionsmodelle 13 Phonem 36 Phonemerg nzungseffekt 37 physikalische Symbolsysteme 107 Planungsverm gen 112 PORV 157 158 159 160 165 166 positiver Transfer 84 Positronen Emissions Tomograhie PET
58. Zu beachten ist aber da zu den Men eintr gen auch die semantischen Beziehungen abgebildet werden sollen Darum wird nun eine Unterscheidung nach Art der Information durchgef hrt 17 1 Informationsarten Die zu visualisierenden Daten k nnen in zwei Klassen eingeteilt werden e Objektdaten Objekte sind die HTML Seiten die vom WWW Server zur Verf gung gestellt werden Jedes Objekt ist eindeutig durch den Knotennamen in der SiteMap Datei bestimmt Sie werden durch einfache geometrische Figuren visualisiert Kugel W rfel Zylinder e Beziehungsdaten Diese Art der Daten gibt an ob zwischen zwei oder mehreren Objekten eine Relation besteht Im Falle der WWW Seiten ist dies die Beziehung der Link zwischen zwei Seiten wobei Links durch dreidimensionale Pfeile dargestellt werden Die Richtung des Pfeils kennzeichnet daher von wo der Link ausgeht und auf welche Seite er verweist hier endet die Pfeilspitze Zur Darstellung der Objekte und Beziehungen wird ein dreidimensionaler Baum Verwendung finden da eine Baumstruktur ungef hr der Art und Weise entspricht wie die Informationstruktur des WWW Servers aus Sicht des Benutzers interpretiert werden kann Eine dreidimensionale Darstellung unter st tzt damit die mentale Modellbildung des Betrachters bzgl des Zusammenhangs der WWW Seiten 17 2 Realisierung des Programms Create3d Zur Erstellung erster Prototypen der Szene wurde ein Texteditor benutzt Die Darstellung der Szene erfolg
59. aber da es eine zwar individuelle jedoch im jeweiligen Individu um generell geltende Kodierung aller internen Repr sentationen geben mu Andererseits m ssen diese hoch individuellen materiellen und geistigen Strukturen berindivi duellen Mechanismen gen gen um ber eine geeignete eventuell nachgelegte Kodierung die Kommunikation mit den Artgenossen zu erm glichen Wir m ssen uns dar ber im klaren sein da die Identifikation der individuellen internen Repr sentationen wahrscheinlich in n chster Zukunft nicht m glich sein wird da es andererseits aber m glich sein mu eine geeignet Mo delltheorie zu entwickeln die es erlaubt die allgemeing ltigen Aktionsweisen der internen Repr sentationen zu detektieren 20 1 1 2 Definition einer allgemeinen Modelltheorie f r interne Repr sentationen Eine allgemeing ltige Modellvorstellung ber das Agieren der internen Repr sentationen mu die berindividuellen Verhaltensweisen dieser geistigen Konstrukte beschreiben K nnen d h sie mu die Schnittmenge aller individuellen internen Repr sentationen erfassen und ihre Kognitionswissenschaften im berblick 17 Struktur beschreiben Eine diesen Optionen gen gende Modelltheorie basiert auf den Arbeiten von Stachowiak und besagt da ein kognitives wie auch nichtkognitives Modell grunds tzlich die folgenden Merkmale beinhalten mu e das Abbildungsmerkmal D h Modelle sind nicht unbedingt umkehrbare Ab
60. alle Knoten in einer sogenannten Site Map Datei definiert Diese Datei stellt damit die Ausgangsinformation f r eine 3D Darstellung zur Verf gung Im folgenden Kapitel wird nun die Sprache VRML kurz erkl rt um eine Vorstellung vom Aufbau und den Interaktionsm glichkeiten der dreidimensionalen Szene zu vermitteln 14 JavaScript ist eine von der Firma Netscape entwickelte Script Sprache f r das World Wide Web Statische HTML Seiten k nnen damit um Progammfunktionen erweitert werden Net 99 15 URL Uniform Resource Locator Referenz auf ein Objekt im Internet besteht aus dem Namen des gew nschten Service http ftp und der IP Adresse z B http 139 174 100 48 oder dem Domain Namen des Servers http spc in tu clausthal de 16 Virtual Reality Modeling Language 16 Virtual Reality Modeling Language Das Kapitel 16 soll einen Einblick in die Virtual Reality Modeling Language geben Es werden lediglich grundlegende Konzepte angesprochen um ein Basiswissen zu vermitteln das zum Verst ndnis der n ch sten Kapitel n tig ist Da die Beschreibung des Standards VRML97 sehr umfangreich ist verweise ich auf folgende WWW Ressource VRM 97 sowie die B cher Ame 97 Car 97 und Har 96 16 1 Stand der Entwicklung von VRML VRML ist ein Dateiformat zur Beschreibung interaktiver 3D Objekte und Welten f r das World Wide Web Die Spezifikation VRML 1 0 wurde 1995 von der Firma Silicon Graphics definiert Die interak ti
61. auf der Gehirnmetapher basiert Informationsprozessor Zentraler Prozessor Abbildung 20 18 Tektonik eines auf der Gehirnmetapher basierenden Systems Kognitionswissenschaften im berblick 104 Aus diesem Ansatz ergeben die folgenden theoretischen Konsequenzen der Gehirnmetapher in Bezug auf den Aufbau von kognitiven Systemen e Kognitive Komponenten Neuronale Einheiten Grundannahme der Gehirnmetaphern ist da der zentrale Prozessor eines kognitiven Sy stems wie das Gehirn aus vielen einfachen Informationsprozessoren zusammengesetzt ist die durch Aktivierung von Nachbarprozessoren zur kognitiven Verarbeitung beitragen Als Vorbild dieser maschinellen Einheiten dienen die neuronalen Einheiten des Gehirns Hin sichtlich der Modellierung der einzelnen Komponenten lokal oder distributiv gibt es der zeit keine einstimmige Meinung Die lokale Modellierung sieht f r jede Wissenseinheit einen einzelnen je nach Gewichtung kleineren bzw gr eren Knoten im Netzwerk siehe Chunkingprinzip vor Beispielsweise gibt es f r die Wissenseinheit Rad einen kleineren Knoten als f r die Wissenseinheit Fahr rad Bez glich der distributiven Modellierung stellen Wissenseinheiten ein Verteilungsmu ster in einem Netzwerk mit nicht benannten Knoten dar So w rde die Wissenseinheit Fahr rad in vielen Knoten mit der Wissenseinheit Fortbewegungsmittel berlappen was zu einer immensen Steigerung der Speicher konomie f hrt F r
62. bekamen die Affen einen Stock der lang genug war die Bananen zu erreichen Im zweiten Teil des Experimentes bekamen die Affen zwei k rzere St cke die zwar jeweils zu kurz zusammengesteckt aber sehr wohl lang genug waren um die Bananen in den K fig zu ho len Die Affen versuchten allesamt eine Weile vergeblich mit einem kurzen Stock die Bananen zu erreichen entschlossen sich dann aber sich frustriert und schmollend in eine K figecke zu r ckzuziehen Nach einer Weile nahmen sie sich die St cke steckten sie zusammen und konnte so die Bananen erreichen Ein Verhalten da man als kreatives Probleml sen bezeichnet Analysiert man dieses Verhalten so ergeben sich die Merkmale die ein probleml sendes Ver halten kennzeichnen wie folgt Zielgerichtetheit Das Verhalten ist eindeutig auf ein bestimmtes Ziel gerichtet hier Futter bekommen Zerlegung in Teilziele Kognitionswissenschaften im berblick 79 Das eigentliche Ziel wird in Teilaufgaben unterteilt Aufnehmen und Zusammenstecken der St cke Auswahl der Operatoren Das Vollziehen einer Handlung durch die ein Ziel erreicht werden kann bezeichnet man als Operator Nachdem das Gesamtproblem in Teilprobleme zerlegt wurde f r die Handlungen bekannt sind und durch die sich Teilziele realisieren lassen im Bei spiel der Affen war es sinnvoll als Teilziel das Zusammenstecken der Stangen zu er reichen kann durch die Auswahl des richtigen Aufeinanderfolgens d
63. besch ftigt Dieser Aufteilung folgend kann man die verschiedenen Fachdisziplinen der Kognitionswissenschaften wie in Abbildung 1 gezeigt in zwei Sparten untergliedern Die Pfeile zwischen den einzelnen Fach disziplinen sollen dabei andeuten wie die Ontogenese der Kognitionswissenschaften ber die Zeit zustande gekommen ist Kognitive Philosophie Kognitive Psychologie Kognitive Anthropologie Kognitive Informatik Kognitive Neurowissenschaften Ingenieurskognitionsforschung Nat rliche Systeme K nstliche Systeme Abbildung 20 1 Die verschiedenen Fachdisziplinen der Kognitionswissenschaften Die verschiedenen Fachdisziplinen kann man dabei wie folgt charakterisieren e Kognitive Philosophie Sie bearbeitet die grundlegenden konzeptionellen und theoretischen Probleme der Ko gnitionswissenschaften z B das Gehirn Geist Problem den Status des menschlichen Gei stes und die grundlegenden Definitionen der Begriffe Information und Bedeutung e Kognitive Psychologie Kognitionswissenschaften im berblick 14 Sie ist die klassische Kognitionswissenschaft und besch ftigt sich mit Fragen der Kogni tion aus den verschiedenen Bereichen der Sinnesaufnahme und Sinnesverarbeitung und deren Zusammenh ngen wie z B der kognitiven Repr sentation und der kognitiven Verar beitungsprozesse sprich dem menschlichen Ged chtnis Denken und Probleml sen so wie der kognitiven Genese und der Struktur der Lernprozesse e Kognitiv
64. besch ftigt haben waren die Philosophen Platon z B definierte das Denken als eine Art inneren Dialog in dem sich die Seele im hin und her ihrer widerspr chlichen Meinungen ber einen Gegenstand Klarheit zu verschaffen sucht Aus diesen Anf ngen entwickelte sich eine jahrhundertelange Debatte die bis heute anh lt Im 19 Jahrhundert begann man das Denken wissenschaftlich zu untersuchen Pierre Flourens konnte 1824 nachweisen da allein und ausschlie lich das Nervensystem der Tr ger f r alles Psychische ist Viele alte Vorstellungen die bis dahin existierten und bis heute in unserem Sprachgebrauch weiterleben mu ten aufgegeben werden Als Beispiel sei hier genannt da das Gef hl aus dem Herzen kommt Auch heute noch ist die Definition des Vorganges Denken schwer Der Brockhaus definiert es wie folgt Denken ist die F higkeit des Menschen die Umwelt nicht nur unmittelbar wahrzunehmen sondern sie einschlie lich vergangener und zuk nftiger nderungen innerseelisch zu repr sen tieren Dies geschieht durch Vorstellungen Zeichen W rter Schriftzeichen Gesten Begrif fe Urteile logische Schl sse auch Akte des Meines Im weitesten Sinne bezeichnet Denken eine seelische T tigkeit deren Objekte durch innerseelische Repr sentationen gegeben sind In diesem Sinne geh rt auch Erinnern Phantasie und Traum zum Denken Jeder Denkproze ist eingebettet in die Assoziationen und Bezugssysteme des Denkenden die teil
65. das gegenw rtige Erfassen der eigentlichen Sinnesein dr cke z B den Anblick dieses Blattes oder den Klang eines Musikst ckes w hrend mittels der Wahrpr gung die Bewertung des gerade Wahrgenommenen aufgrund unserer Erfahrungen geschieht Aus diesem Grund wird auch von einem Erfahrungssystem das auf unseren fr he ren Wahrnehmungen beruht und einem Erfassungssystem f r die augenblicklichen Reize sprochen W hrend das Erfahrungssystem nur im Wachzustand aktiv ist im Schlaf nehmen wir keine be wu te Bewertung vor arbeitet das Erfassungssystem st ndig Dies ist auch der Grund warum man durch ein lautes Ger usch aufwacht oder trotz Lage nderungen im Schlaf nicht aus dem Bett f llt Nach den g ngigen Vorstellungen ergibt sich die Qualit t Bewu tsein nur wenn beides also Wahrnehmung und Wahrpr gung vorhanden ist Ohne Wahrpr gung k nnen wir unseren Wahr nehmungen keine Bedeutung beimessen ohne Wahrnehmung k nnen wir keine Erfahrungen sammeln die unsere Wahrpr gung bedingen Nat rlich erinnert uns dies an die neurologische Tatsache da Reize aus der Au enwelt und aus dem K rper auf zwei verschiedenen Wegen zum Gehirn geleitet werden N mlich ber das spezifische und unspezifische Nervensystem So hatten wir ja gesehen da von der Formatio recticularis aus einmal die sinnessensorischen Reize einen direkten Weg mit wenigen Synap sen berg ngen zu den spezifischen Projektionsfeldern der Gro hirnrinde
66. der Links Die Links zwischen den Objekten werden durch einen sogenannten Extrusion Knoten in die Szene eingef gt Diese Knoten bestehen aus der Angabe einer zweidimensionalen Grundfl che die entlang eines Weges Folge von X Y Z Koordinaten auseinandergezogen wird An beliebigen Stellen des We ges kann die Grundfl che skaliert und rotiert werden um eine Vielzahl von 3D Formen zu erzeugen siehe VRM 97 Har 96 S 296 Die Grundfl che 2D crossSection besteht aus einem regelm igen Achteck Die Berechnung des Weges 3D Spine vom Knoten 1 zum Knoten 2 geschieht mit der Funktion Spine aus Write cpp siehe Anhang Die Koordinaten des Weges werden ber eine Vektorgleichung Punkt Richtungsgleichung zwischen den beiden Knoten ausgerechnet Zuerst wird der Richtungsvektor aus den Komponenten von K1 und K2 berechnet Ri K2x KlIx R2 K2y Kly R3 K2z Kl1z Danach wird die L nge des Vektors berechnet die zur Normierung der Pfeilspitze ben tigt wird Betrag sqrt pow R1 2 0 pow R2 2 0 pow R3 2 0 Nun werden die Skalare f r die Skalierungspunkte berechnet Die Pfeilspitze beginnt 2 Einheiten vor dem Objekt auf die es zeigt und endet eine Einheit vor dem Objekt da die Kugel einen Durchmesser von einer Einheit hat alpha 1 2 01 Betrag beta 1 2 Betrag gamma 1 1 Betrag Damit sind alle Werte des Weges Spine berechnet spine Klix Kly K1z KIx alpha R1 Kly alpha R2 Kiz alpha R3 KIx beta R1
67. des Neurons von anderen Zellen geschieht nun ausschlie lich ber die Synapsen die an der Oberfl che des zu innervierenden Neurons anliegen Im einzelnen vollzieht sich die Informations bertragung von einem Neuron zum anderen dabei so da von der Synapse sog Neurotransmitter in den sog synaptischen Spalt abgegeben werden welche ab einer bestimmten Konzentration an der Oberfl che des innervierten Neurons zu einer nderung der Leitf higkeit des innervierten Neurons f hren indem sie eine Depolarisation der Zellmembran des innervierten Neurons bewirken Der synap tische Spalt ist dabei sehr klein und verhindert da die interagierenden Neuronen eine Einheit bilden was f r die Stoffwechselabl ufe und damit f r die autome Existenz der einzelnen Neuronen wichtig ist Meist ist der Beitrag einer einzelnen Synapse sehr gering jedoch summieren sich die einzelnen Beitr ge von verschiedener Synapsen meistens so sehr auf da die Depolarisation des innervierten Neurons ein sog Aktionspotential ausl sen siehe Neuronenschaltung r umliche Summation in Kah 91 S 30 wodurch sowohl eine Informationsverarbeitung als auch eine Informationsweiterleitung bewirkt wird Dies h ngt damit zusammen da das sog Ruhepotential einer Nervenzelle bei ungef hr 90 mV liegt und da bei hinreichender Erregung der Zelle kurzzeitig positiv geladene Natrium Ionen in das Innere des Neurons str men eine Spannung von ungef hr 30 mV aufgebaut wird Diese Poten
68. die Erkennungsleistung des Auges haben e Abbildungsort auf der Netzhaut Bei einem Abstand von einem Meter wird ein kreisrunder Bereich von etwa zw lf Quadratzentimetern scharf gesehen e Leuchtdichte Bis zu einer Lichtst rke von 100 cd m w chst die Sehst rke an dar ber kaum noch e Kontrast Bei einer Leuchtdichte von 100 cd n w chst die Sehsch rfe bis zu einem Leuchtdichteverh ltnis von 10 20 deutlich an e Lebensalter des Beobachters Die Sehsch rfe eines 60 j hrigen betr gt im Mittel 75 der eines 20 j hrigen Neben diesen wahrnehmungsphysiologischen Gesichtspunkten mu auch die Verarbeitung der aufgenommenen Informationen im Gehirn ber cksichtigt werden So vollzieht der Mensch die Mustererkennung des Buchstabes E z B dadurch da er ein Muster aus verschiedenen waage rechten Strichen und einem senkrechten Strich detektiert und zusammensetzt Wir haben uns zuvor meist unbewu t entschieden diese Merkmale so zusammenzuf gen da diese Wahr nehmung entstehen Konnte Verschiedene Verarbeitungsschritte bestimmen dabei wie der Ge genstand in Teile gegliedert wird um sie im anschlie enden Mustervergleich zu erkennen Dar aus folgt da eine eindeutige Gliederung der einzelnen Anzeigeelemente die wiederum ein deutig sein m ssen f r eine schnelle und unmi verst ndliche Informations bertragung ausge sprochen wichtig ist 20 10 2 2 Auslegung von Bedienelementen Aus dem eben gesagten folgt aber da bei Auslegu
69. die Stellung der Extre mit ten und K rperhaltung propriozeptiv Die absteigenden Bahnen bzw efferenten Fasern enden zum gr ten Teil an Zwischenneuronen Sie leiten die Impulse f r die willk rliche Motorik an Muskel und Sehnenrezeptoren weiter Sie beeinflussen Gleichgewicht Muskeltonus Motorik von Kopf und Extre mit ten bermitteln aber auch kortikale Hemmungen Zus tzlich sind viszeromotorische und viszero sensible Fasern f r die vegetativ sensible Versorgung der Eingeweide zust ndig vegetatives Nervensy stem Die Regulation wird durch das Zusammenspiel der beiden antagonistisch wirkenden Teile Sym pathicus und Parasympathicus bewerkstelligt Der Sympathicus dient der Leistungssteigerung in Stre und Notfallsituationen der Parasympathicus hingegen dem Stoffwechsel der Regeneration und dem Aufbau k rperlicher Reserven Eine Erregung des Sympathicus bei verst rkter k rperlicher Leistung f hrt zur Erh hung des Blutdrucks einer Beschleunigung des Herzschlags und der Atemfrequenz bei gleichzeitiger D mpfung von Magen und Darmaktivit ten Bei einem berwiegen des Parasympathicus werden die Aktivit ten des Verdauungstraktes verst rkt im Gegensatz dazu werden Herz und Atemfre quenz verlangsamt 6 4 Das Gehirn Das Gehirn kann grob in Gro hirn Zwischenhirn Mittelhirn und Kleinhirn gegliedert werden Das Gro hirn teilt sich in zwei Hemisph ren die ber den Balken Corpus callosum miteinander verbunden sind W
70. dieser h heren und niederer Hirnregionen wird eine zum Aufbau der tempor r stabilen Verarbeitungsmodi n tige Aktivit tsbahnung provoziert die wir Aufmerksamkeit nennen Einige Assoziationszentren die zum berleben des Individuums n tig sind sind st ndig aktiv z B f r Feuer schnelle Bewegungen und bedrohliche Ger usche d h eine latente Aufmerksamkeit ist immer auf diese sensoriellen Erlebnisse gerichtet Die Kapazi t tsgrenzen der Aufmerksamkeit sind die eigentliche Ursache f r die begrenzte Wiedergabelei stung der Menschen 20 2 2 3 2 2 Chunking Die Kapazit t des aktiven Teils des Ged chtnisses ist aber nicht nur durch die Beschr nkung der Aufmerksamkeit definiert sondern auch durch die Tatsache da nur ca 5 bis 7 nichtzu sammenh ngende Informationseinheiten simultan verarbeitet werden k nnen Um diesen Engpa zu umgehen bietet es sich an auf der Basis der oben besprochenen Organisationsstrukturen zusammenh ngende modalit ts und qualit ts bergreifende Informationsbl cke zu organisieren die sich dadurch auszeichnen da die Aktivierung einer Einzelinformation dieser Bl cke gleichzeitig alle anderen Informationseinheiten dieses Blockes mitaktiviert Einen dergestalt definierten Organisationsformblock des Wissens nennt man Chunk Chunks dienen also dazu die Kapazit t des Kurzzeitged chtnisses zu erh hen indem die Informationen zu bedeutungshal tigen Einheiten zusammengefa t werden Man erreicht dadurch
71. durch einen Reparaturzettel verdeckt der ber ihr an einem Schalter hing Doch zu diesem Zeitpunkt hatten die Operateure keine Ahnung davon da kein Notspeisewasser durch die Leitung kam und es gab auch keinen Grund f r sie sich davon zu berzeugen da die Ven tile die bei normalem Betrieb grunds tzlich offenstehen dies auch jetzt taten Acht Minuten sp ter als ihnen das Verhalten der Anlage mysteri s erschien kamen sie dahinter In dieser kurzen Zeitspanne war der gr te anf ngliche Schaden bereits geschehen Dadurch da das K hlmittel im Sekund rkreislauf nicht mehr zirkulierte dampfte der Damp ferzeuger aus wodurch aus dem Reaktorkern keine W rme mehr abgef hrt wurde Daraufhin ging der Reaktor in den Schnellschlu SCRAM Die Nachzerfallsw rme verursachte Temperaturen und Dr cke von enormer H he so da die erste automatische Sicherheitsvorkehrung in Kraft trat Ein vorgesteuertes berdruckventil PORV wird ge ffnet durch das Wasser aus dem Kern in einen gro en Beh lter den Druck halter geleitet wird und von dort durch eine Abflu leitung in den Reaktorsumpf gelangt Dieses Ventil darf nur solange ge ffnet bleiben bis der berm ige Druck abgebaut ist Bleibt es zu lange ge ffnet dann sinkt der Druck im Reaktorkern so stark da das Wasser in Dampf um schl gt so da sich im Kern und in den Str ngen des Prim rkreislaufs Dampfblasen bilden die die Zirkulation des K hlmittels behindern worauf es
72. e cine mentale Entlastung des Bedieners durch eine einfache Strukturierung und die Verwen dung allgemeinverst ndlicher Ikonen sollte angestrebt werden e die Darbietung der Information in einem Kausalzusammenhang mu gew hrleistet sein e die Darbietung der Information in einer die mentale Modellbildung unterst tzenden Art und Weise Beachtung unterschiedlicher Kulturkreise sollte gew hrleistet sein e die Darbietung der Information in einer durch den Bediener w hlbaren Geschwindigkeit und Wiederholbarkeit sollte gew hrleistet sein Die Beachtung dieser detailliert aufgef hrten Prinzipien m nden in den folgenden generalisier ten Eigenschaften eines klientelgerechten Informationssystems unbedingte Eigenschaften eines modernen Informationssystems M glichkeit mehrere Informationssysteme parallel aufzurufen Animation durch laufende Bilder oder Schriftz ge Vorteilhafte farbliche Gestaltung globale Informationen auf eine Seite beschr nkt Existenz einer alle Ebenen verbindenden Indexsuche Existenz einer vom Benutzer einsetzbaren Notizbuchfunktion Funktionssicherheit auch bei Fehlbedienhandlungen Existenz von Navigierungshilfen durch die verschiedenen Ebenen und Informationssysteme Vor allem die letzten drei Eigenschaften sind dabei bei den wenigsten heutigen Informationssy stemen realisiert obwohl gerade diese ein unbedingtes Mu vor allem f r Novizen darstellen Kognitionswissenschaft
73. einzelne Gruppenmitglieder sich selbst zensieren e Wahrheits Illusion der Einm tigkeit sie f hrt dazu da das Schweigen von Teilnehmern als implizite Zustimmung gedeutet wird und die Gruppe scheinbar als Ganzes auftritt e Herausbildung von selbsternannten Meinungsw chtern sie f hrt dazu da sie einige Gruppenmitglieder sehr schnell in eine exponierte Stellung er heben und Abweichler pers nlich attackieren Diese immer pr senten Negativa einer Gruppenarbeit k nnen verhindert werden indem man folgende Ma nahmen einf hrt e Der Leiter einer Entscheidungsgruppe sollte die Rolle eines kritischen Beurteilers nachein ander auf alle Mitglieder der Gruppe verteilen Das setzt nat rlich voraus da er selbst Kritik vertragen kann e Die Vorgesetzten einer Organisationshierachie sollten den Diskussionsverlauf geduldig verfolgen und ihre Pr ferenzen und Erwartungen nicht gleich am Anfang der Diskussion u Bern e In einer Organisation sollten routinem ig mehrere unabh ngige Entscheidungsgruppen auf das gleiche Problem angesetzt werden wobei Beratungen von unterschiedlichen Vorgesetz ten geleitet werden sollen Eine andere Form der Gruppenentscheidung ist durch die Erhebung von Frageb gen gegeben Man unterscheidet dabei zwei Formen der Gruppenmeinungserhebung die Delphi Methode und die Nominal Group Technique NGT W hrend bei der Delphi Methode die Meinung der Gruppenmitglieder per Fragebogen erhoben wird der Befragu
74. erwartenden Nutzen der einzeln m glichen Handlungen Der Mensch verf gt ber vielerlei M glichkeiten fragmentarische mehrdeutige und vage h formationen situationsgerecht so zu verarbeiten so da sie sich gegenseitig erg nzen und so Kognitionswissenschaften im berblick 120 eine sinnvolle Grundlage f r seine Handlungen bilden Diese die menschliche Informationsver arbeitung auszeichnende Effizienz und Robustheit ist vor allem durch die Kooperation der ein zelnen Handlungsprozesse zu erkl ren die jeder f r sich genommen wenig zum Erfolg beitra gen Aus diesem Modell heraus kann die heute noch weitgehend ungekl rte Frage was Bewu t seins ist und wie es entsteht m glicherweise dahingehend formuliert werden ob die gegensei tige Kontrolle verschiedener Handlungssysteme schlie lich durch Inferenzeffekte zu einer so komplexen Struktur der prozedurevaluierenden Optimierungsprinzipien f hrt das ein pers n lichkeitstragendes sprich individuelles situationsunabh ngiges kognitives Modell sich ver selbst ndigt und sich st ndig pr sent manifestiert Bewu tsein w rde sich aus diesem Modell heraus also als synergetisch erzeugtes komplexes und selbst ndiges Optimierungsprinzip dar stellen Eine solche Form des Bewu tseins w rde dabei einer optimalen L sungsstrategie f r die aus dem Evolutionsdruck resultierende Aufgabe gen gen so da besonders schwierige Probleme sich am effizientesten l sen lassen wenn die Evalua
75. es Off On Zellen deren Erregung gehemmt wird wenn Licht auf das Zentrum triff und deren Erregung steigt bei Lichteinfall auf die Umgebung des Feldes Diese Zelltypen vereinigen sich im Cortex zu sogenannten Balken und Kantendetektoren siehe Abbildung 8 1 Kantendetektoren reagieren erregt auf Licht an der einen Seite und gehemmt auf Licht an der anderen Seite Balkendetektoren werden angeregt durch Licht im Zentrum reagieren also maxi mal wenn Licht direkt den schmalen Streifen im Zentrum abdeckt Balken und Kantendetektoren rea gieren dadurch sehr spezifisch auf Position Ausrichtung und Ausdehnung des Lichtreizes auf der Netz haut Im Cortex werden diese Erregungsstimuli zu Mustern neuronaler Aktivit t verarbeitet Abbildung 8 1 Hypothetische Verkn pfung von Balkendetektoren a und Kantendetektoren b And 96 Nachdem die Detektoren erste Vorverarbeitung geleistet haben mu nun die Lage der Balken und Kan ten im Raum bestimmt werden Ein Problem stellt die zweidimensionale Projektion auf der Netzhaut dar aus der erst eine dreidimensionale Repr sentation aufgebaut werden mu Man beachte auch da das Abbild der Netzhaut auf dem Kopf steht und erst im Gehirn wieder aufgerichtet wird Der Aufbau eines dreidimensionalen Eindrucks geschieht mit Hilfe einiger Zusatzreize die aus dem 2D Bild gene riert werden 8 Visuelle Informationsverarbeitung und Wahrnehmung 8 1 1 Texturgradient Stereopsie Bewegungsparallaxe
76. f r eine spezielle Fachrichtung zeichnet sich dadurch aus da das Individuum be stimmte Probleml sungsbereiche besonders effizient und innovativ bearbeiten kann Im Falle einer musischen Begabung w rde das voraussetzen da die folgenden 4 Teilkomponenten besonders stark ausgepr gt sind e Wahrnehmung von Tonunterschieden e Aufassungsgabe f r ganzeinheitliche Musikmerkmale Rhythmik Melodie etc e bertragung der Klangbilder auf Stimme oder Instrument e Verkn pfung von Tongebilde und einer nicht akustischen Idee e Intellektuelle F higkeiten Die intellektuellen F higkeiten eines Individuums lassen sich durch die drei Dimensionen e Denkprodukte e Denkinhalte e Denkoperationen definieren die zusammen die Kreierung eines Strukturmodells des Intellekts erm glichen W hrend die erste Operation im Erkennen und Auffassen Strukturieren von Informationen besteht betrifft die zweite Operation die F higkeit Informationen abzuspeichern die dritte schlie lich die Informationen zu bearbeiten Den Informationsabruf als Teil der Denkopera tion unterteilt man in e divergente Produktion divergentes Denken Kognitionswissenschaften im berblick 97 sie entspricht einer breit angelegten Informationssuche Charakteristisch f r sie ist die F higkeit m glichst viele Ideen oder Assoziationen zu produzieren Fl s sigkeit ungew hnliche Ideen zu haben Originalit t sich in ein Problem ver tiefen zu k nnen Elaboration
77. grafischen Layouts gehen 13 1 Arten der Interaktion Die Art der Interaktion zwischen Benutzer und Programm ist von entscheidender Bedeutung f r die Akzeptanz des Systems Eine Software die alle gew nschten Eigenschaften bietet ist schwer zu erler nen und schwer zu bedienen wenn die Interaktion umst ndlich ist Verschiedene Interaktionsarten wer den nun im folgenden erl utert und kurz bewertet 13 1 1 Direkte Manipulation Die Mensch Maschine Schnittstelle kann einfacher und effizienter organisiert werden falls die Infor mationen visualisiert und somit der direkten Manipulation zug nglich gemacht werden kann Der Benut zer soll m glichst direkt mit den zur Verf gung stehenden Objekten arbeiten k nnen Sch 95 Manipu lation bedeutet mit einfachen Aktionen Objekte zu erzeugen zu verschieben bzw mit Hilfe eines Ob jekts passende Aktionen auszul sen z B ein Dokument auf das Druckersymbol ziehen um es zu druk ken Vorteil der direkten Arbeitsweise ist eine gute R ckkopplung zwischen grafischer Oberfl che und Benutzeraktion und daher eine nat rlichere Arbeitsweise als die indirekte Eingabe von Kommandos Da man keine Texteingabe ben tigt ist die Fehlerrate geringer als bei der Tastatur bzw Kommandozei leninteraktion Nachteile sind ein gr erer Aufwand an Systemresourcen und die Schwierigkeit kom plexe Aktionen mittels visueller Komponenten durchzuf hren 13 1 2 Tastenorientiert Bei dieser Interaktionsart wird j
78. in der Lage ber eine graphische Bedienoberfl che den Umgang mit dem Rech ner schnell zu erlernen Gemeinsam ist all diesen modernen Rechen und Steuerungsanlagen da ihre Bedienung auf Grund von Bildschirmdaten vorgenommen wird wobei die einzelnen Informationsverarbei tungsschritte ggf nacheinander auf dem Bildschirm aufgerufen werden k nnen bzw bei techni schen Proze und Proze berwachungseinheiten die zugeh rigen Betriebsparameter jeweils an den entsprechenden Einheiten oder Me punkten angezeigt werden ber die jeweiligen Ein gabeger te wie Tastatur Maus oder Lichtgriffel kann der Bediener dann direkt mit dem Pro gramm kommunizieren daher auch der technische Begriff der Mensch Maschine Kommunikation Grundlage bei diesen anwendernahen Realisationen von Steuerungs und Informationssystemen ist aber die Einhaltung der folgenden ergonomischen Prinzipien bei der Oberfl chengestaltung e es d rfen nicht zuviel Information in einem Fenster auf dem Bildschirm dargeboten werden d h es d rfen nicht mehr als f nf unabh ngige Problembereiche zur gleichen Zeit aufgezeigt werden e bei Verwendung mehrerer Ebenen mu ein anzeigenm iger Hinweis existieren in welcher Ebene sich der Benutzer aktuell befindet e es darf keine mentale berf tterung des Bedieners durch nicht konforme Darbietung von Informationen auf verschiedenen Sinneskan len existieren Kognitionswissenschaften im berblick 145
79. mit dem Benutzer verwendet wird Abh ngig bedeutet in diesem Zusammenhang da der Dialog mit der Dialogbox einen Einflu auf das Fenster hat von dem aus die Dialogbox aktiviert Kognitionswissenschaften im berblick 153 wurde Eine Dialogbox dient dazu eine Aktion die in dem aufrufenden Fenster angesto en wurde durch zus tzliche Informationen zu erg nzen Diese zus tzlichen Information die im Dialog mit einer Dialogbox abgefragt oder eingegeben werden beeinflussen also direkt das Verhalten der Anwendung oder des aufrufenden Fensters Ein Beispiel f r eine Dialogbox ist ein Fenster f r die Einstellung der Baudrate f r ein Daten bertragungsprogramm Die in der Dialogbox gew hlte Einstellung hat einen direkten Einflu auf die Arbeitsweise des Programms im Hauptfenster Eine Dialogbox kann auf dem Bildschirm bewegt werden Ihre Gr e ist nicht ver nderbar Eingabepflichtige Dialogbox modal dialog box Eine eingabepflichtige Dialogbox modal dialog box ist eine Dialogbox bei der der Be nutzer den Dialog vollenden mu ehe er zu dem Fenster zur ckkehren kann von dem aus die Dialogbox aktiviert wurde Eingabepflichtige Dialogboxen sollten dann benutzt werden wenn f r die Weiterarbeit mit der Anwendung bestimmte Informationen zwingend erforderlich sind Wenn der Benutzer z B eine Datei speichern will der er noch keinen Namen gegeben hat dann kann er den Speichervorgang erst dann abschlie en wenn er der D
80. repr sentierte Gegenst nde werden am leichtesten Abbilder von ihnen weniger leicht und durch Namen repr sentierte Objekte am schlechtesten er kannt 11 2 3 3 Making the invisible visible Umfangreiche rechentechnische und grafische Systemleistung heutiger Computer erm glicht die Darstellung von Abl ufen und Zusammenh ngen die im realen System f r den Menschen oft nicht sichtbar bzw nicht wahrnehmbar ablaufen Diese M glichkeiten k nnen richtig genutzt ein wichti ger Beitrag zur mentalen Modellbildung sein Dabei ist auf eine korrekte d h konsistente fehler freie Modellpr sentation zu achten Wenn sich der Benutzer ein falsches mentales Modell erarbei tet ist dieses um so schwerer wieder zu korrigieren 11 2 3 4 Do what I mean not what I say Heutige Computer erlauben freie Hardware Kapazit ten f r neue M glichkeiten in der Gestaltung von Mensch Maschine Kommunikationsschnittstellen zu nutzen Benutzerassistenten und adaptive Benut zerschnittstellen f hren den Benutzer durch die Applikation pr fen die Benutzereingaben auf Plausibi lit t und unterst tzen den Benutzer bei Fehlersituationen 11 2 4 Software Ergonomie Oft spricht man im Zusammenhang mit der Gestaltung der Mensch Maschine Kommunikation respekti ve der Mensch Computer Kommunikation von Hardware Ergonomie und speziell bei der Benut zeroberfl che von Software Ergonomie und meint in beiden F llen die Anpassung des technischen Sy stems an die menschl
81. scheidungsfindung das eigentlich schwache Glied in dieser fatalen Kette sondern oft werden dem Menschen von der Maschine die sie beschreibenden Daten und Fakten in einer Art und Weise dargeboten die f r ihn nicht fehlerhaft oder nur unter Einbeziehung h chster Konzentra tion interpretierbar sind Die Evaluation einer artgerechten unmi verst ndlichen Mensch Maschine Kommunikation unter Einbeziehung der dem Menschen zu eigen seienden Problem und Fehlermechanismen ist daher das eigentliche Ziel der ingenieurpsychologischen Forschung Nat rlich ist dieses Ziel nur dann zu erreichen wenn man neben den physiologischen und ergono mischen Grundlagen des menschlichen Informationsverarbeitungsverm gens auch die kogniti ven Grundlagen des menschlichen Agierens zu mindest in Umrissen Kennt Im folgenden Ka pitel werden daher die grundlegenden Begriffe der Kognitionswissenschaften erl utert aus denen dann Richtlinien und Empfehlungen f r die Gestaltung effizienter und bediensicherer Mensch Maschine Schnittstellen abgeleitet werden 20 10 1 Der Begriff der Mensch Maschine Kommunikation Unter dem Begriff der Mensch Maschine Kommunikation MMK versteht man i A alle Ma nahmen Methoden und Werkzeuge die zur F hrung Steuerung von Maschinen und techni schen Prozessen durch menschliches Handeln dienen Vergegenw rtigt man sich wie viele klassischen naturwissenschaftlichen Gebiete bei einem solchen Kommunikationsakt zwischen einem Mensch
82. schr ge und gekr mmte Linien sein Kognitionswissenschaften im berblick 42 Das Merkmalsmodell bietet gegen ber dem Schablonenmodell eine Reihe von Vorteilen Fr stens sind die Merkmale einfacher wodurch sich leichter absehen l t wie das visuelle System die beim Schablonenmodell zutage getretenen Schwierigkeiten bew ltigen k nnte zweitens kann man die Beziehung zwischen den Merkmalen angeben die f r das Muster charakteristisch sind Aus den genauen Analysen der Beziehungen zwischen Merkmalen wurden die Gestaltgesetze der Organisation in der Wahrnehmung die man im visuellen auch Gestalttheorie nennt evaluiert Zu den wichtigsten Aussagen der Gestalttheorie geh rt da das Ganze mehr ist als die Summe seiner Teile Es handelt sich um Einheiten die als Eigenschaften des Ganzen im Proze der Wahrnehmungen entstehen Es gibt einige Belege daf r da wir diese gr eren Konfigurationen schneller und genauer wahrnehmen als ihre Bestandteile Es wird also ein ganzes Muster schneller erkannt als ein Teil davon Neben diesen mehr allgemeinen Aussagen obliegt der visuelle Mustererkennungsproze aber auch den folgenden Gestaltungs Gesetzen e Gesetz der N he Nah benachbarte Elemente einer Zeichnung oder einer Szenerie tendieren dazu als zusam mengeh rig klassifiziert identifiziert zu werden e Gesetz der hnlichkeit Elemente gleicher Figur werden als zueinander zugeh rig betrachtet Das Gesetz der hn lichkeit dabei
83. sondern eine elektrische Natur Da es sich um Verarbeitung sensorischer Informationen handelt nennt man es auch sensorisches Ged chtnis wobei man n her betrachtet zwischen einem visuellen und auditiven sensorischen Ged chtnis zu unterscheiden hat Kognitionswissenschaften im berblick 31 20 2 2 2 1 Das visuelle sensorische Ultrakurzzeitged chtnis Durch die experimentelle Anordnung der sog Teilberichtsverfahren fand man heraus da es ein visuelles sensorisches Ged chtnis gibt das Informationen einer visuellen Reizvorlage aufzunehmen vermag Um die Kapazit t der ersten Stufe des Ged chtnisses des visuellen Ul trakurzzeitged chtnisses zu messen wurden in diesen Experimenten den Probanden 9 20 Buchstaben kurzzeitig dargeboten und es wurde erhoben wie viele Elemente Items aus der Vorlage behalten werden konnten Wie die Reihenuntersuchungen zeigten k nnen Menschen drei bis f nf bzw h chstens sechs Items kurzfristig behalten und wiedergeben Stehen die Items in einem logischen Zusammenhang oder k nnen auf Grund einer individuellen mentalen Mo dellvorstellung zusammengefa t werden erh ht sich ihre Zahl Dabei gaben die meisten Pro banden zwar richtigerweise an mehr Elemente als benennbar gesehen zu haben doch sind sie nicht in der Lage die Items richtig wiederzugeben In der Methodik dieser Aufgabe nahm Sperling im Jahr 1960 eine wichtige nderung vor Er bot eine Anordnung aus drei Zeilen zu je vier Buchsta
84. sowie ein Problem von verschiedenen Seiten her zu betrachten Flexibilit t und sich von alten Bedeutungen l sen zu k nnen d h Aufgaben in neuer Weise zu interpretieren Redefinition e konvergente Produktion konvergentes Denken sie entspricht der Suche nach einer besonderen L sung Allgemein zeigen Studien da kreatives Denken die F higkeit zu beiden Denkensarten bein haltet oft gepaart mit dem Willen hart und viel zu arbeiten einer Tendenz zur Autonomie und Unabh ngigkeit hohem Selbstvertrauen Interessenvielfalt sowie einer Pr ferenz und Toleranz f r Komplexit ten und Ambiguit ten Unerwartet hingegen sind statistische Untersuchungen nach denen kreative K nstler sich meistens durch Lebenslust und amorale Bohemies auszeich nen w hrend Wissenschaftler mehr kalte selbstbewu te Bewohner von Elfenbeint rmen repr sentieren Wir merken uns Kreatives Denken zeichnet sich durch die Neuheit und N tzlichkeit der durch ein Individuum evaluierten Produkte aus Kreative Leistungen entstehen dabei nicht auf dem Weg eines beson ders kreativen Denkprozesses sondern durch die zweckgerichtete Organisation allgemeiner kognitiver Prozesse f r die Erzielung ungew hnlicher aber dennoch brauchbarer Probleml sungen 20 8 K nstliche Kognitive Systeme Wir hatten gesehen da die Kognitive Psychologie und die Kognitive Neurowissenschaft zur Erforschung von nat rlichen Systemen dienen und werden deren Erkenntnisse je
85. syntaktische Information bestimmen zu k nnen ist es notwendig zu n chst die Zeichen zwischen denen die syntaktischen Relationen bestehen zu kategorisie ren Erst auf dieser Grundlage kann entschieden werden in welchen zeitlichen Sequenzen die einzelnen Kategorien aufeinander folgen e Die semantische Information Kognitionswissenschaften im berblick 110 Sie bildet das Kernst ck des gesamten Informationssystems denn durch sie wird die Ver bindung zwischen dem Informationstr ger und der Informationsquelle hergestellt Die se mantische Informationsrelation liefert deshalb die Bedeutung der Information welche am leichtesten analysiert werden kann wenn die Informationsquelle bekannt ist Die unmit telbare Informationsquelle ist in F llen symbolischer Information der Informationsprodu zent der jedoch seinerseits die meisten Informationen h ufig wiederum von anderen h formationsquellen zum Beispiel von anderen Produzenten oder aus eigener Anschauung bezieht Die verschiedenen Informationsquellen in diesem oft ber viele Zwischenstatio nen und Medien reichenden Informationsflu m ssen bei der Analyse der semantischen Information ber cksichtigt werden e Die pragmatische Information Sie tritt vordergr ndig nur bei einem Teil von Kognitionen auf Sie bezieht sich auf die an einer Kognition beteiligten Partner und ist deshalb vor allem dann relevant wenn die Ko gnition Teil einer Kommunikation da hei t einer Inf
86. tsein nicht zur weiteren Bearbeitung selektiert wird verbla t nach 3 Sekunden unwiderruflich Das selektierende Momentum des Bewu tseins die Aufmerksamkeit wird sehr stark durch die zeitlich unmittelbar zur ckliegenden Aktivierungen beeinflu t und wird oft mit einem Licht kegel verglichen der Szenen der inneren und u eren Welt die in den Ikonen kodiert vorlie gen bewu tseinsm ig beleuchtet Er repr sentiert somit die Dominanz des oder der mo mentan aktiven Konzepte In Abbildung 8 ist die Aktionsweise der Aufmerksamkeit an Hand eines Beispiels schematisiert dargestellt Kognitionswissenschaften im berblick 61 momentanes Interesse Auslesen der Statusanzeige der Maschine momentanes Interesse Die Bedienung hinter der Theke in der Kantine Die Aufmerksamkeit des Maschienenbedieners ist Die Aufmerksamkeit des Maschinenbedieners ist auf die Statusanzeige ge richtet Ohne Probleme auf die blonde Bedienung in der Kantine gerichtet wird der Ausfall von Pumpe Er berfliegt die Status 3 erkannt anzeige ohne den Ausfall Statusberich von Pumpe 3 zu Pumpe 1 0 K Maschine 1 Pumpe 2 o k Pumpe 3 Pumpe 1 o l ausgefallen Pumpe 2 o k Pumpe 4 o k Pumpe 3 ausgefallen Pumpe 4 o k bemerken Durch ein Sirensignal wird die Aufmerksamkeit des Maschinenbedieners wieder auf die Statusanzeige gerichtet Aktivierung der Aufmerksamkeit Pumpe 3 ausgefallen P
87. und in der dritten Phase automatisiert wird Die Automatisationsphase ist dabei unbe schr nkt ihre Prolongation entspricht dem ben und f hrt zu einer Geschwindigkeits und Ge nauigkeitssteigerung wobei der Grad dieser Steigerung dem selben Potenzgesetz wie bei der Verbesserung der Abrufbarkeit von Ged chtnisinhalten folgt 20 6 4 Komplexe Probleml sungs Situationen Die bisher behandelten Probleml sungsstrategien wiesen sich dadurch aus da ein einzelnes Individuum ohne besonderen Zeitdruck ein mehr oder minder berschaubares Problem l sen sollte Die subjektive und objektive Probleml sungs Situation ndert sich jedoch wenn reale Probleml se Situationen vor allem solche in Organisationen sich durch einen hohen Kom plexit tsgrad auszeichnen Die Komplexit t eines Problems kann dabei meist unter drei ver schiedenen Aspekten betrachtet werden e Das Problem ist sehr komplex d h bei den dem Problem zugrunde liegenden Strukturen und Prozessen handelt es sich um vernetzte Systeme mit einer nur schwer durchschaubaren Entwicklungsdynamik Durch die Existenz von R ckkopplungen oder einer nicht ad hoc offensichtlichen Dynamik von Ent wicklungen wird die menschliche Denkf higkeit auf Grund von mangelndem Abstraktions verm gen oftmals berfordert e es m ssen Krisenentscheidungen getroffen werden d h die L sungen von Problemen m ssen h ufig unter Zeitdruck und ohne Vorbereitung amp funden werden was zu mangelh
88. von einer oder auch mehreren Zellen e Spezifikation nur bestimmte Reize sind wichtig und Kognitionswissenschaften im berblick 27 e Musterwandel Musterweg ist variabel Das entstehende Muster was dann bertragen wird hat eine Bedeutung Es ist das Psychische 20 2 1 3 Die neuronale Bedeutungs Ebene Man geht heute davon aus da die rhythmischen Muster verbunden mit der Konzentration auf ein Ereignis eine emotionale Erregungsbedeutung haben w hrend die figuralen Muster eine kognitive Bedeutung repr sentieren Gem dieser Vorstellung h ngen also die Amplitude und die Frequenz eines Aktivit tsmusters von der Eindringlichkeit der M chtigkeit der korre lierten Sinneseindr cke ab siehe sinnesphysiologischen Teil w hrend die figuralen Muster sofern die Aufmerksamkeit auf sie gerichtet ist subjektives Wissen repr sentiert Diese bei den Bedeutungen emotionale und kognitive gr nden sich dabei auf die Bewu tseinsqualit t die erst aus dem Zusammenspiel von Wahrnehmung und Wahrpr gung resultiert ansonsten bil den sie lediglich das psychische Rohmaterial und stellen somit nichtbewu te Informations konstrukte dar Im Kapitel Bewu tsein werden wir n her auf das Ph nomen des Bewu tsein eingehen An dieser Stelle merken wir uns nur da die bedeutungsm ig unterlegten Hirnakti vit tsmuster ab einer bestimmten M chtigkeit sprich Dominanz bewu t gedeutet werden k n nen
89. wer den e Mentale Modelle bilden Gegebenheiten der Umwelt in sowohl reduzierender als auch in differenziert ausgebildeter Weise ab Kognitionswissenschaften im berblick 23 Es werden die relevanten Merkmale eines Originals in einem inneren Modell abgebildet Welche Merkmale abgebildet werden h ngt vom Vorwissen ab und von der Funktion e Mentale Modell dienen unterschiedlichen Funktionen Die wichtigsten sind das verstehen von Sachverhalten und eine Grundlage bereitzustellen zur Planung und Steuerung von Handlungen N tzliche mentale Modelle sind schwer zu ver ndern Ist ein mentales Modell f r eine bestimmte Funktion gebildet worden und wird die ser auch gerecht so ist es nur schwer zu ver ndern selbst wenn es eine Gegebenheit falsch oder unzureichend abbildet e In einem mentalen Modell k nnen Sachverhalte der Umwelt dynamisch simuliert werden Gedankliches Probehandeln oder Durchspielen von Ereignissen kann das mentale Modell so ver ndern da neue Modellzust nde vorher nicht Bekanntes repr sentieren e Mentale Modelle sind anschaulich Mentale Modelle k nnen unvollst ndig sein und zeitlich instabil Aufgrund von unregelm iger Benutzung kann es zum Vergessen von Systemmerkmalen kommen Weiterhin gilt es festzustellen Eine einheitliche Theorie mentaler Modelle gibt es nicht aus diesem Grund ist eine Verallge meinerung nicht sinnvoll so wie eine Anwendung der aus den mentalen Modelltheorien zo
90. wichtigsten Teile nun erl utert werden Ein Prototyp besitzt ein Interface in dem alle Felder und deren Default Wert festgelegt werden einge schlossen in SF kennzeichnet Single Value Felder und MF Multi Value Felder Der Wert eines Feldes kann eine Zahl oder ein Vektor sein Multi Value Felder werden in eckige Klammern ein geschlossen und die Werte durch Leerzeichen getrennt eingef gt siehe VRM 97 Har 96 S 90 Nach dem Interface folgt die eigentliche Definition der VRML Szene PROTO Knoten exposedField SFColor farbe O 0 0 Farbe exposedField MFString name eind Knotenname exposedField MENode names Bezeichnung im Men exposedField SFString desc Beschreibung exposedField MFString url URL exposedField MFString parameter Zielframe der URL Anchor Knoten der eine URL l dt wenn er angeklickt wird Billboard Gruppenknoten richtet die Be schriftung zum Betrachter aus LOD Level of Detail stellt ver range 10 30 80 schieden gro e Schrift dar level abh ngig von der Entfernung des Betrachters description IS desc Beschreibung des Anchor Knoten url IS url URL des Anchor Knoten parameter IS parameter Target der URL welcher Frame Der Anchor Knoten ist ein Gruppenknoten Jede Teilszene die innerhalb des Anchor Knoten definiert wird kann beim Anklicken mit der Maus eine URL Adresse laden ber den Wert P
91. zu einem W rmestau kommen kann W hrend der kurzen Betriebszeit von Three Mile Island 2 hatte es bereits zwei Ausf lle des Ventils gegeben Dieser Fall trat nun zu einem u erst ung nstigem Zeitpunkt wieder ein Nach dem der Druck im Kern gen gend abgebaut war schlo das Ventil sich nicht wieder Auf diese Weise flossen insgesamt fast 150 000 Liter Wasser ein Drittel des Fassungsverm gens des Reaktorkerns aus wodurch der Reaktordruckbeh lter unzul ssigerweise an Druck verlor Da es schon fr her Schwierigkeiten mit diesem Ventil gegeben hatte schlo man einen Me an zeiger an der jedoch diesmal ausfiel Kognitionswissenschaften im berblick 164 Da die Operateure annahmen da es mit dem PORV keine Probleme gab warteten sie darauf da der Druck im Reaktorbeh lter wieder anstieg der unmittelbar nach dem ffnen des Entla stungsventils drastisch abgefallen war Es dauerte zwei Stunden und 20 Minuten bis ein neuer Schichtleiter den Fehler entdeckte Seit dem Eintreten des St rfalles sind bis jetzt erst 13 Sekunden vergangen F r die Operateure war in dieser Zeit keine der St rungen zu erkennen Die Bedienungsmannschaft vermutete zu Recht da aufgrund des Druck und Temperaturabfalls im Prim rkreislauf der Wasserspie gel im Reaktorkern gefallen war Aber f r sie gab es keinen ersichtlichen Zusammenhang zwischen dem Sinken des Wasserspiegels und dem Abschalten der Turbine Die Operateure gingen von der Voraussetzu
92. zum root Knoten gelesen nach Formatdefinition der letzte Knoten in der SiteMap Datei Ein Zeilenanfang kennzeichnet Kommentarzeilen Diese werden gesondert behandelt Die Zeilen werden von den JavaScript Funktionen nicht ausgewertet d h hier werden nun zus tzliche Informatio nen f r die VRML Szene platziert Wie bereits erw hnt wurde sind die HTML Seiten des WWW Servers bzgl ihrer Themenzugeh rigkeit farbig hervorgehoben Um diese Information an die VRML Szene weiterzugeben kann in Kommentarzeilen das Schl sselwort Farbe benutzt werden Mit Farbe skript 9 2 0 wird dem Knoten skript und seinen direkten Nachfolgern Kindknoten der Farb wert zugewiesen Der Knoten mu vorher definiert worden sein die Farbdefinition kann danach in jeder beliebigen Kommentarzeile folgen Am Ende der Einlesevorgangs wird die Liste mit allen Knoten zur ckgegeben 17 2 3 Erstellung der VRML Szene Mit dem Kommandozeilenparameter v und der Angabe eines Dateinamens wird die Generierung der VRMIL Szene gestartet Dazu erfolgt der Aufruf Vrmischreiben aus der Quellcode Datei Write cpp Alle Zeilen der VRML Datei k nnen dann ber einen Output Filestream ausgegeben Bevor die einzelnen Elemente der VRML Szene geschrieben werden k nnen ist die Berechnung der Koordinaten im dreidimensionalen Raum notwendig 17 2 3 1 Visualisierung von B umen Die Darstellung von hierarchisch vernetz
93. 1 0 0 Farbe Rot Transform Koordinatensystem X Y Z scale 1 2 1 Skalierung des W rfels translation 1 1 1 W rfel verschieben children USE Wuerfel wuerfel verwenden Diese Szene wird als Textdatei abgespeichert Zur Darstellung mit einem VRML Viewer sind blicher weise die Dateiendungen wrl oder wrz zu verwenden siehe Kapitel 0 Solche VRML Viewer wer den bei Standardbrowser z B Netscape Navigator Netscape Communicator Microsoft Internet Explo rer meist im Softwarepaket mitgeliefert 16 3 Benutzerdefinierte Erweiterungen Zur Vereinfachung der VRML Szenen k nnen Objekte mit Hilfe der Schl sselw rter DEF und USE innerhalb einer VRML Datei definiert und mehrmals wiederverwendet werden Dieses Konzept ist aber sehr unflexibel da an die referenzierten Objekte keine Parameter bergeben werden k nnen D h die Darstellungseigenschaften k nnen nicht ver ndert werden Als Erweiterung wurden daher sogenannte Prototypen eingef hrt siehe Kapitel 17 2 4 Ein Prototyp ist eine Objektdefinition mit verschiedenen Parametern und wird innerhalb der VRML Szene wie ein Kno ten verwendet Der Prototyp kann dann mehrmals unter Verwendung verschiedener Parameterwerte in die Szene eingebunden werden hnlich wie Funktionsaufrufe in Programmiersprachen Durch die einmalige Definition des Prototyps und den sp teren Aufrufen nur Parameter bergabe mu weniger Text in die VR
94. 35 niederschl gt Wandeln sich viele Neuronen auf diese Art und Weise wird also die Tr ger struktur nachhaltig ver ndert was wiederum zu einer nachhaltigen Aktivit tsstrukturver nde rung und damit in Folge zu einer nachhaltig modifizierten Bedeutungsfindung f hren wird Das Nervensystem hat sich modifiziert es hat also gelernt Es macht Sinn da die Geschwindigkeit der Proteinsynthese an sich zwar konstant ist da aber der Aktivierungsgrad der einbezogenen Neuronen bei der Ged chtnisspurbildung mit ein gehen wird So werden starke Sinneseindr cke auch st rker d h leichter aktivierbar in unser Ged chtnis integriert werden als subtilere Eindr cke wobei letztere letztlich auch schwerer aktivierbar sein werden Diese Tatsache wird uns immer wieder bewu t wenn wir nach f r uns uninteressanten Einzelheiten eines Erlebnisses gefragt werden Wir wissen da wir es wissen k nnen es aber nicht formulieren das bedeutungstragende Aktivit tsmuster ist f r die Formulierung zu schwach oder zu instabil Dieses Faktum offenbart uns die Tatsache da das Kurzzeitged chtnis als aktivierte Form des Ged chtnisses die eigentliche Arbeitsplattform f r die Erinnerung das Lernen und das Denken ist Es entspricht somit auch der F higkeit des Individuums einen begrenzten Umfang von h formationen in einem speziellen aktiven Verarbeitungsmodus zu halten Begrenzt mu dieser Umfang schon deswegen sein weil ab einer bestimmten Anz
95. 996 07 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 10 Grunds tze der Dialoggestaltung ISO 9241 10 1996 Deutsche Fassung EN ISO 9241 10 1996 DIN EN ISO 9241 11 Ausgabe 1999 01 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 11 Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit Leits tze ISO 9241 11 1998 Deutsche Fassung EN ISO 9241 11 1998 Norm Entwurf DIN EN ISO 9241 13 Ausgabe 1995 10 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 13 Benutzerf hrung ISO DIS 9241 13 1995 Deutsche Fassung prEN ISO 9241 13 1995 ISO 9241 14 Ausgabe 1997 06 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 14 Dialogf hrung mittels Men s Norm Entwurf DIN EN ISO 9241 15 Ausgabe 1996 08 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 15 Dialogf hrung mittels Kommandosprachen ISO DIS 9241 15 1996 Deutsche Fassung prEN ISO 9241 15 1996 Norm Entwurf DIN EN ISO 9241 16 Ausgabe 1997 07 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 16 Dialogf hrung mittels direkter Manipulation ISO DIS 9241 16 1997 Deutsche Fassung prEN ISO 9241 16 1997 ISO 9241 17 Ausgabe 1998 08 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 17 Dialogf hrung mittels Bildschirmformularen Norm Entwurf DIN EN ISO 13407 Ausgabe 1998 02
96. Charakter durch Schemata repr sentiert werden sondern auch Ereignisse sprich Konzepte mit tempor rem Charakter Man nennt diese Art Schemata auch Skripte Die Struktur der meisten Skripte die wir benutzen legen eine logische wenn auch erfahrungsorientierte Handlungskette fest Wird diese durch die sensorielle Szenerie verletzt so benutzen wir Skripte als Grundlage f r die Detektion fehlender bzw die Berichtigung falscher Informationen 20 2 2 3 1 4 1 Mustererkennen Eng mit der Theorie der Skripte Schemata verbunden sind die Grundlagen der Mustererken nung welche ja ebenfalls am Ende des Erkennungsvorgangs ikonisierten Abbildern der sen soriellen Informationen entsprechen Zur allgemeinen Theorie der Wahrnehmung von Mustern existieren heutzutage zwei verschie denartigen Modelle e das Schablonenvergleichsmodell Das Schablonenvergleichsmodell basiert darauf da das Muster als Ganzes in einem Schritt mit einer Art vorgegebener Schablone verglichen wird Die Wahrnehmungstheorie des Schablonenvergleiches beruht auf der Annahme da ein getreues Netzhautbild des Gegen standes an das Gehirn bermittelt wird und da dann versucht wird es mit bereits gespei cherten Mustern zur Deckung zu bringen e die Merkmalsanalyse Die Merkmalsanalyse geht davon aus das die Komponenten eines Musters zun chst einzeln identifiziert und anschlie end kombiniert werden Im Falle des Alphabets k nnen das hori zontale und vertikale Striche oder
97. D Um nun die vorhandene W rme im Reaktorkern abzuf hren die den Prim rkreislauf stark auf heizt sprangen die Notspeisewasserpumpen automatisch an Diese Pumpen bef rdern aus a nem Notspeicherbeh lter Wasser in den Sekund rkreislauf um dem System jenes Wasser z zuf hren das verdampft wenn es nicht zirkulieren kann Zum Ungl ck waren jedoch beide Leitungen gesperrt da zwei Tage zuvor zwei Ventile bei Wartungsarbeiten nicht wieder ge ffnet wurden Die Pumpen sprangen an und der Opera teur berzeugte sich von diesem Sachverhalt ohne zu ahnen da sie Wasser in eine sperrte Leitung dr cken Bei der Untersuchung der Unfallursachen befragte man drei Operateure f r die es jedoch ein R tsel sei da die Ventile nach der berpr fung nicht wieder ge ffnet worden seien Kognitionswissenschaften im berblick 163 Anscheinend waren sich diese Leute so sicher da sie diese T tigkeit schon so h ufig ausge f hrt haben Diese Operateure sagten auch aus da es angesichts der Hunderte von Ventilen die in ei nem Kernkraftwerk ge ffnet oder geschlossen werden m ssen nichts ungew hnliches sei wenn sich einige davon in der falschen Stellung bef nden selbst dann nicht wenn sie mit Sperren versehen sind und ein Protokoll gef hrt wird Auf dem riesigen Steuerpult der Three Mile Island Anlage gab es eine Me anzeige auf der man ablesen h tte k nnen da die Ventile geschlossen statt offen waren Diese wurde jedoch
98. Dabei ist die Mensch Maschine Schnittstelle umfassend zu sehen sie betrifft sowohl die Hard und Software alle Steuer und Kontrollelemente sowie die gesamte Arbeitsplatzgestaltung und organisation Ziel der Gestaltung der Anzeigenelemente auf Bildschirmen und Anzeigetafeln ist daf r zu sorgen da die Informationen richtig und eindeutig wahrgenommen werden k nnen damit ein Verwechseln und bersehen mit h chster Wahrscheinlichkeit auszuschlie en ist Ein m glichst geringer Zeitanteil soll f r die Informationsaufnahme ein Gro teil f r die Entscheidungsfindung verwendet werden Eine gute Benutzerschnittstelle sollte ja mu in der Lage sein optional Informationen zur Entscheidungsfindung geben zu k nnen 11 2 3 Paradigmen der Mensch Maschine Schnittstelle Eine gut gestaltete Bedienoberfl che sollte vier Paradigmen der Mensch Maschine Schnittstelle erf l len nach Lan 94 1 Recognition is easier then recall 2 WYSIWYG What you see is what you get 3 Making the invisible visible 4 Do what I mean not what I say In der folgenden Er rterung wird gezeigt welch gro e Rolle hierbei kognitionswissenschaftliche Aspekte und Erkenntnisse der Psychologie spielen 11 2 3 1 Recognition is easier then recall Der Einsatz hochaufl sender Grafiken z B f r Symbole oder Icons erm glicht eine realit tsgetreue Abbildung von Objekten so da eine schnelle und richtige Wiedererkennung unterst zt wird Zus tzlich bietet
99. Forschrittsanzeige progress indicator 148 Frame Problem 94 Fremdreferenz 112 frequency bias 127 funktionale Gebundenheit 81 funktionale Gestaltung 136 N Gebundenheit auf Grund von Nachbarschaftsbeziehungen 8 Ged chtnis 20 Ged chtnisspur 26 Gehirmliaison 19 Gehirnmetapher 92 96 Genetik kognitiver Systeme 91 genetisch und damit unbewu t vorgegebenen Merkmal sextraktion 52 genetisch vorgegebene Ged chtnis 21 Gesetz der hnlichkeit 34 Gesetz der Geschlossenheit und der guten Gestalt 35 Gesetz der N he 34 Gesetz des glatten Verlaufs 34 Gestaltgesetze der Organisation in der Wahrnehmung 34 Gestalttheorie 34 Gruppendruck 87 H Habituation 38 handelnde System 111 Handlungsmeldung action message 149 Handlungsmetapher 105 111 Hauptfenster primary window 146 Heuristiken 69 73 74 hoch berlegenen Muster 35 Hypothesenbildung 69 Hypothesenpr fung 69 J Ikone 26 Ikonen 52 Illusion der Unverwundbarkeit 87 Imagination 43 59 74 individuelle Situationsbew ltigung 113 Individuenbezug 9 Inferenzen 44 46 informationstechnische Strukturen des Kurzzeitged chtnis ses 27 Informationstheorie 90 Inkubationseffekte 81 Instabilit t 12 intellektuelle F higkeiten 89 interaktive Proze e 109 Interferenz 18 19 24 47 48 49 intermedi re Zust nde 71 interne Repr sentation 8 internes kognitives Modell 111 Interpolationsprobleme 72 ke kategorische Syllogismen 68 Kernspin Tomogr
100. Kapitel 5 Einf hrung in die Kognitionswissenschaften 5 Einleitung 5 KOGNITIONSWISSENSCHAFTEN Fehler Textmarke nicht definiert 5 1 Begriffsbestimmung der Kognitionswissenschaften 12 5 2 Die grundlegenden Forschungsmethoden der Kognitionswissenschaften 15 5 2 1 Kognitive Modellvorstellungen mentale Modelle 15 5 3 Das Ged chtnis im Spiegel der Neurologie und der Kognitionswissenschaften 24 5 3 1 Das Tr ger Muster Beudeutungsmodell von Helmuth Benesch 24 5 3 2 Das Ged chtnis 28 5 4 Bewu tsein 63 5 4 1 Das Bewu tsein im Spielgel der Ansichten von Descartes 64 5 4 2 Das Bewu tsein im Spielgel der Ansichten von Spinoza 65 5 4 3 Das Drei Welten Modell von Eccles und Popper 65 5 4 4 Wahrnehmung und Wahrpr gung 68 5 5 Denken 71 5 5 1 Modelle ber die Realisation des Denkvorgangs 71 5 5 2 Schlu folgerndes Denken 75 5 5 3 Individuelle und soziale Bedingungen des Denkens 76 5 6 Probleml sen 77 5 6 1 Definition des Begriffes Problem 77 5 6 2 Verkn pfung kognitiver Anforderungen mit Problemtypen 79 5 6 3 Methoden zur Probleml sung 80 5 6 4 Repr sentation 88 5 6 5 Einstellungs und Inkubationseffekte 88 5 7 Die Entwicklung von Sachkenntnis 89 5 7 1 Automatisiertheit 89 5 7 2 Die Phasen des Fertigkeitserwerbs 90 5 7 3 Das ben von Fertigkeiten 91 5 7 4 Komplexe Probleml sungs Situationen 92 5 8 Kreativit t 95 5 9 K nstliche Kognitive Systeme 97 5 9 1 Die Tektonik kognitiver Systeme 98 5 9 2 Die Dynamik eines kognitiven System
101. Kognitionswissenschaften im berblick 128 E PI Abbildung 20 24 Das kooperative Probleml sen kognitiver Systeme Zum erstenmal steht bei dieser Metapher ein Verbund im Mittelpunkt der im konstruktiven Disput sich um ein Problem k mmert bzw die ad quateste Probleml sung zu evaluieren ver sucht In diesem Modell ist es denn auch nicht mehr prim r die Umwelt wie bei der Fremdor ganisation oder prim r der kognitive Prozessor wie bei der Selbstorganisation sondern ist es der kooperative kognitive Prozessor bestehend aus dem Lehrer und Lerner zusammen mit ihrer Umwelt der die f r die Genetik relevante Einheit bildet Ob der Lehrer und Lerner dabei exi stentiell getrennt sind oder durch kognitive Modelle autopoietische Systeme repr sentiert wer den ist dabei ad hoc in dem vorliegenden Modell nicht festgelegt was in Folge den inneren Disput des Menschen mit in ihm innewohnenden Repr sentanten auch als Akt des kooperativen Probleml sens erm glicht Das kooperative Probleml sen als Kombination der Selbstorgani sation und der Fremdorganisation des menschlichen kognitiven Systems als durch das innere Selbstgespr ch erzeugt zu verstehen ist dabei nicht neu sondern wurde schon von Aristoteles als Akt des Denkens definiert und auch die Ansichten von Descartes und Freud basieren im Grunde genommen auf dieser Metapher setzen beide doch den inneren Disput zumindest zweier personalisierter autopoietischer Systeme als Denkgrundlage vor
102. ML Datei geschrieben werden Die Platzeinsparung ist nicht unerheblich wenn man be denkt da ein Prototyp mehrere hundert mal verwendet wird Ein weiterer Vorteil ist die optimierte Verarbeitung von Prototypen innerhalb des VRML Viewers Car 97 16 Virtual Reality Modeling Language 16 4 Systemanforderungen f r VRML Die Darstellung der VRML Szene geschieht in einem WWW Browser wie z B Netscape Communi cator oder Microsoft Internet Explorer beide ab Version 4 mit Hilfe eines VRML Viewers Von der Firma Silicon Graphics wurde eigens das Programm Cosmo Player entwickelt das in der aktuellen Version 2 0 den Sprachumfang VRML 2 0 unterst tzt Diese Software existiert f r die meisten Betrieb systeme Im Programm Netscape Communicator kann man mit dem Befehl about Plugin Auskunft ber die verwendeten Zusatzprogramme bekommen Beim Aufruf einer VRML Datei mit der Endung wrl oder wrz wird der VRML Viewer automatisch gestartet Als minimale Hardwarevoraussetzungen sind unter Windows 95 NT ein Pentium PC 16MB RAM und 16 bit Farbtiefe gefordert Der VRML Viewer erscheint dem Benutzer am unteren Rand des Fensters als sogenanntes Dashboard Instrumententafel Das Dashboard beinhaltet zwei Kontrollmechanismen Walk und Examine Im Status Walk kann der Benutzer die 3D Szene begehen im Status Examine kann er die dargestellten Objekte genauer untersuchen siehe Abbildung 16 2 und Abbildung 16 3
103. Nr 5 S 120 Haken Hermann Haken Krell Maria Gehirn und Verhalten unser Kopf arbeitet anders als wir denken Stuttgart Deutsche Verlags Anstalt 1997 Hartmann Jed Wernecke Josie The VRML 2 0 handbook building moving worlds on the web Reading Massachusetts u a Addison Wesley Publishing Company 1996 Hemmje Matthias B cker Heinz Dieter Thiel Ulrich Expeditionen in Informationsr ume Zur Konzeption eines graphischen Informationssystems auf der Basis dreidimensionaler Visualisierungen ISI 92 Proceedings of 3 4 International Symposium for Information Science Saarbr cken November 1992 In Zimmermann Harald H Luckhardt Heinz Dirk Schulz Angelika Hrsg Mensch und Maschine Informationelle Schnittstellen der Kommunika 19 Literaturverzeichnis Hem 94 Her 95 ISO 93 Kah 91 Kee 86 Kei 79 Lam 99 tion Konstanz Universit tsverlag 1992 S 94 101 Hemmje Matthias Kunkel Clemens Willet Alexander Eine graphische Benutzerschnittstelle f r ein Volltext Retrieval System auf der Basis interaktiver dreidimensionaler Visualisierung GMD Studien Nr 232 Sankt Augustin Gesellschaft f r Mathematik und Datenverarbeitung mbH 1994 Hernegger Rudolf Wahrnehmung und Bewu tsein ein Diskussionsbeitrag zu den Neuro wissenschaften Heidelberg Spektrum Akademischer Verlag 1995 ISO IEC 10646 1993 Information technology Universal Multip
104. OCA auf S mtliche Instruktionen besagen da dieses auf keinen Fall eintreten d rfe Also schaltete man durch den scheinbar eindeutigen Zu sammenhang zwischen dem Anspringen der HPI und dem hohen Druck im Druckhalter die HPI von Hand wieder ab Kognitionswissenschaften im berblick 166 Kurz darauf fiel der Druck im Druckhalter wieder womit die Gefahr einer Kondensierung des Dampfs in diesem Beh lter vermindert wurde Was die Operateure hingegen weder wu ten noch wissen konnten Mit dem ge ffneten Entla stungsventil und den beiden geschlossenen Speisewasserventilen was die Abfuhr von Nachw rme verhinderte war es bereits zu dem bef rchteten LOCA gekommen Der Druckan stieg im Druckhalter wurde vermutlich durch die beschleunigte Bildung von Dampfblasen infol ge der zunehmenden Freilegung des Reaktorkerns verursacht Zwei Stunden und 20 Minuten nach St rfalleinleitung war Schichtwechsel Der neue Schicht leiter stellte eine Frage ber die Stellung des PORV so da die Operateure entdeckten da es sich nicht geschlossen hatte und ein Absperrventil bet tigten um den Zuflu zum PORV zu blockieren Diese Tat war eher ein Akt der Verzweiflung als eine klar berlegte Ma nahme Normaler weise kommt niemand auf die Idee ein Sicherheitssystem ohne Grund abzuschalten Dennoch erwies sich diese Ma nahme als gl cklich denn h tte man das PORV auch nur 30 Minuten l nger offen und die Hochdruckeinspeisung gedrosselt gelass
105. Quo der Informationsdarstellung wieder erreicht wurde von den Benutzern als fru strierend empfunden Nicht selten gesellt sich zu diesem Gef hl auch ein Angstgef hl da Kognitionswissenschaften im berblick 149 die Pr sentation nicht oder nur schwer bedienbar ist wodurch diese Pr sentationen seltener in Anspruch genommen werden e Nichtstrukturierte Informationsf lle Der Kardinalfehler fast aller Informationspr sentationen ist die nichtstrukturierte Informati onsf lle Neben unterschiedlichen Arten der Pr sentationen oft werden sogar auf einer Seite des Systems Informationen aus den unterschiedlichsten Bereichen gemischt Der Benut zer wird dadurch gen tigt selbst ndig zusammenh ngende Informationsbl cke zu bilden bzw die Pr sentation mental zu strukturieren Die Informationsaufnahme wird durch die sen Vorgang verz gert Erm dung und Verwirrung sind die Folge e Nichtstrukturierte Verkn pfung der verschiedenen Informationsanteile Wesentlicher Kritikpunkt an allen analysierten Servern ist da es mit ihnen nicht m glich ist von einem Themenkomplex in einen anderer Themenkomplex durch das Aufrufen der h dexsuche zu gelangen Unentschlossene Bediener sind dadurch gen tigt durch eigene ber legungen Themenkomplexe zu evaluieren Gerade bei unentschlossenen Benutzern f hrt dies zu Nichtaussch pfung der pr senten Informationen e Unverm gen mehrere Informationsseiten parallel aufzurufen Oft
106. Systeme Das Prinzip der Selbstorganisation ist dabei aber nicht nur auf kognitive Systeme beschr nkt sondern entspricht dem generellen Prinzip des Wandels welches der Evolution in physikali scher chemischer und biologischer Hinsicht zugrunde liegt Die Prozesse der Selbstorganisati on k nnen dabei als Regelvorg nge verstanden werden bei denen der Sollwert nicht ad hoc vorgegeben ist sondern erst durch die Interaktion der beteiligten Subsysteme in Selbstorgani sation mehr oder minder schnell und effektiv evaluiert wird 20 8 3 1 4 Konsequenzen der Metapher der Selbstorganisation Die elementare Frage auf welche Art und Weise sich kognitive Einheiten in Kognitiven Syste men selbst organisieren bzw welche grundlegenden Prozesse dieser Selbstorganisation zu grunde liegen ist noch weitgehend unbeantwortet Dies liegt zum einen an der enormen Komple xit t der zu betrachtenden Ph nomene und zum anderen an der noch zu wenig ausgearbeiteten Konzeptualisierung dieses Bereichs Klar scheint nur da man eine geeignete Struktur f r das allen Umorganisationsformen zugrun deliegende und sie damit steuernde Optimierungsprinzip der Strukturkomponente Bewu tsein definieren mu die so gestaltet ist da die kognitiven Prozesse aus ihr als Konsequenz ihrer selbst induziert werden Die Definition ad quater Strukturen ist bis heute noch nicht gelungen jedoch gibt es zwei erw hnenswerte Ans tze So geht die sog konstruktivistische Auff
107. Umwelt gew hrleisten Kognitionswissenschaften im berblick 63 Strukturkomponerte Gehim Strukturkomponente Langzeitged chtnis abgelegte Reaktons Strukturkomponerten fi E erarbeitete Bedeutungs C aktive Verarbeitungs SEURUE struktur komponente Kurzzeitged chhis Integration des Erlebten in das indviduele Weltbid im Gebrauch befindiche B edeutungsstrukturen nicht v erarbeitete Bede gg k nikmech Mg kontroli erte s Pankreaktion Fluchtmechanismen Unverm gen Flucht Abbildung 20 9 Zur Interaktion der menschlichen Ged chtnisstrukturen 20 3 Bewu tsein Wir haben bisher im kognitiven wie in neurophysiologischen Teil definiert da die Bedeu tungsfindung mit einem Regulativum verbunden ist was wir Bewu tsein bzw Strukturkomp o nente Bewu tsein nennen Das Wort Bewu tsein hat in unserem Alltagsgebrauch viele Bedeu tungen Bewu t kann verstanden werden als das Gegenteil von bewu tlos Andererseits kann man seine Aufmerksamkeit bewu t auf etwas richten bewu t zwischen verschiedenen Sinne seindr cken ausw hlen Obwohl uns der Begriff Bewu tsein immer wieder gegenw rtige wird hat keine Wissenschaft bis heute kl ren k nnen was Bewu tsein denn nun eigentlich ist und ob das Bewu tsein an eine minimale Konfiguration des zentralen Nervensystems gebunden ist sprich ob Tiere auch Bewu tsein tragen oder nicht Wir wollen im folgenden einige Thesen zum Problem der Definition des Bewu t
108. Ursachen des Vergessens geh rt ist sie nicht die einzi ge Ursache des Vergessens Unabh ngig von jeglicher Interferenz vollzieht sich im Laufe der Zeit ein systematischer Ged chtniszerfall der exponentielles Verhalten zeigt Dieser exponenti elle Verlauf deutet nat rlich darauf hin da es keine physichen Erkl rung f r den Spurenzerfall gibt sondern dieser psychologischer Natur ist Irgendwie mu sich also ber die Zeit die Tr gerstruktur ver ndern Wie sich denn auch an neurophysiologischen Studien zeigen l t schw chen sich tats chlich die synaptische bertragung bei einer l ngeren Nichterregung ab Genau Kognitionswissenschaften im berblick 56 wie Muskelgewebe verk mmern neuronale Verbindungen also mit der Zeit wenn die sie erneu ernde Eiwei reproduktion auf einem sehr niedrigen aktivit tsorientierten Niveau vollzogen wird 20 2 2 5 3 Denkblockaden St rung durch Stre hormone Eine anderes wenn auch nur tempor r existierendes Vergessen tritt bei einer erh hten Kon zentration von Stresshormonen auf Dieses Vergessen entspricht aber mehr einer tempor ren Denkblockade die durch Angst und Aufregung hervorgerufen wird als einem wirklichen Ge d chtnisverlust Ungewohnte oder mit Gefahr oder unangenehmen Erinnerungen verkn pfte Wahrnehmungen l sen dabei wie schon besprochen ber das Zwischenhirn und den Sympathi kusnerv eine direkte Simulation der Nebenniere und einiger Gehirnregionen aus I
109. V abgef hrte Wasser kein Ersatz mehr eingespeist wurde Das bedeutete da der Reaktorkern zunehmend freigelegt wurde Bei einer HPI wird kaltes Wasser unter hohem Druck in den Reaktorkern gespeist um die dort herrschende Temperaturen zu senken Dieser Vorgang ist ziemlich riskant da das kalte Wasser dem Kern einen Schock versetzen und zu Haarrissen f hren kann Au erdem wird der Reak torkern einer starken Druckbelastung mit m glichen Folgesch den ausgesetzt Kognitionswissenschaften im berblick 165 Ein weiteres Problem bei einer HPI ist die Gefahr da es zu einem Druckanstieg im Druckhal ter f hren kann wenn dieser geflutet ist Der Druckhalter ist eine Art riesiger Sto d mpfer und Stabilisator Er ist praktisch ein gro er Tank in dem sich im unteren Teil rund 22 000 Liter Wasser und dar ber etwa 20 000 Liter Dampf befinden Gelangt ber die HPI zuviel Wasser in den Reaktorkern wird der Druckhalter geflutet und der Dampf kondensiert Kommt es im Re aktorkern zu einem betr chtlichen Druckanstieg Kann das durch den Dampf im Druckhalter amp bildete Polster verschwinden Dann k nnen die K hlwasserpumpen zerst rt werden und es kann zu einer Kernschmelze kommen Die Bedienungsmannschaften waren sowohl vom Hersteller als auch vom Betreiber der An lage eindringlich angewiesen worden eine Kondensierung des Dampfes im Druckhalter zu vermeiden Aber weder die Schulungsunterlagen noch die Betriebsanleitung enthielten
110. ZG und e das Langzeitged chtnis LZG Jedes dieser Teil Ged chtnisse bewirkt dabei eine unterschiedliche Verarbeitung der ein laufenden Information und besitzt eine es charakterisierende Speicherkapazit t und Speiche rungsdauer Nat rlich k nnen diese unterschiedlichen Ged chtnisstrukturen im Hirn nicht als topologisch getrennte Aktivit tszentren lokalisiert werden repr sentieren sie ja nur die ver schiedenen Aktivit tsmodi des Gesamtsystems Ged chtnis Das bei Hirnl sionen unter Un st nden Ged chtnisleistungen eingeschr nkt werden liegt denn auch nicht etwa daran da Speicherplatz verloren gegangen ist sondern daran da die physiologische Auspr gung und tempor r n tige Stabilisierung der unterschiedlichen Aktivit tsstati der Hirnregionen die in die Ged chtnisbildung involviert sind nicht mehr gew hrleistet werden kann In Abbildung 3 ist das Mehrspeichermodell des Ged chtnisses gezeigt Auf der obersten Ebene stehen die externen Stimuli also die Gesamtheit aller in das Hirn einlaufen Informationen sprich Nervenimpulse Die Verarbeitung dieser Informationen geschieht dann sukzessiv auf den drei Erscheinungsebenen des Ged chtnisses die im Folgenden an Hand dieser Abbildung n her beschrieben werden sollen Viele der rechts tabellarisch aufgef hrten Begriffe werden erst sp ter definiert und erl utert werden wir merken uns an dieser Stelle nur die prinzipielle funk tionale Strukturierung des Ged ch
111. aft der Technik oder im Alltag h ufig unterschiedliche Begriffsdefinitionen im Gebrauch wodurch sich das sog Objekt Subjekt Problem ergibt Dieses befa t sich mit der Problematik wie es dem Menschen amp lingt zu einer Erkenntnis der Welt zu gelangen d h es versucht die F higkeit des Menschen seine Umwelt und deren Information zu erfassen durch mathematische Modellierungen wissen schaftlich exakt zu beschreiben Sp testens seit der Mensch daran geht k nstliche kognitive Systeme zu entwickeln die seine Welterkenntnis simulieren gen gt dabei eine alleinige philo sophische Betrachtungsweise dieses Problems nicht mehr den erh hten Anforderungen sondern eine allgemeine Kodierungstheorie mit festgelegten Begriffen und Informationsbegriffen ist gefordert Im Folgenden sollen daher einige Ans tze dieser Kodierungstheorien erl utert wer den 20 8 1 3 1 Zeichen Informationstr ger werden h ufig Zeichen genannt Der Zeichenbegriff ist die Basis vieler kognitionswissenschaftlicher Ans tze Zwischen den Begriffen der Information und den Zeichen besteht aber in so fern ein Unterschied da einander entsprechende Informationen auf zum Teil sehr unterschiedliche Weise bermittelt werden k nnen wobei man prinzipiell zwischen m t rlichen und k nstlichen Zeichen unterscheidet Ein nat rliches Zeichen ist dabei z B die Ge stalt eines Baumes w hrend ein k nstliches Zeichen z B der Letter einer Schrift ist Zeichen sind dabei im
112. after Informationsaufnahme und verarbeitung zu Rigidit t bei den Probleml sungen zu mangelnder Entscheidungsbereitschaft und realisierung und damit eventuell zu schlechten Ergebnissen f hrt e Probleml se Gruppen entwickeln oft eine eigene Dynamik d h der m gliche Vorteil der Kombination unterschiedlichen Expertenwissens in einer Gruppe kann ins negative umschlagen wenn sich Normen herausbilden die sich mehr auf Kognitionswissenschaften im berblick 93 den Zusammenhalt und das Gruppenverst ndnis beziehen als auf die sachgerechte L sung anstehender Probleme Im Extremfall wird in solchen Gruppen die Au enwelt nicht mehr realistisch wahrgenommen die Menge der L sungsalternativen vorzeitig eingeschr nkt und herk mmliche Moralvorstellungen au er Acht gelassen wodurch Fehlentscheidungen unum g nglich werden Die richtige Evaluierung der Operatoren bei komplexen Systemen Kann dadurch gef rdert wer den da man das Problem in abstrakten Analogien zu formulieren versucht also eine seman tische Ged chtnisbearbeitung einer episodischen Ged chtnisverarbeitung mit Hilfe des episodi schen Ged chtnisses vorzieht Allgemein lassen sich komplexe Probleme besser l sen wenn man e in Netzen denkt statt in Ketten e in Prozessen denkt statt in statischen Zust nden e exponentielle oder kompliziertere Entwicklungen ber cksichtigt statt nur lineare Ent wicklungen zu ber cksichtigen e Analogieschl sse aufgrund ab
113. ahl von an sich linear unabh ngi gen Aktivit tsmustern es zu st renden Interaktionen kommen w rde Dies w rde aber die Ge fahr beinhalten da nicht zu mischende Bedeutungsinhalte auf einmal in einer Aktivit t kodiert werden was ggf zu das Individuum bedrohenden Situationsabsch tzungen f hren k nnte Wie wir sehen werden wenn wir ber die Organisationsformen neuer Ged chtnisspuren reden wer den k nnen bis zu f nf unabh ngige Zwischenstadien zeitgleich existieren ohne das es unbe dingt zu Interferenzen kommen mu D h aber da wir auch nur bis zu f nf unabh ngige Gedan ken gleichzeitig im Kopf haben k nnen 20 2 2 3 1 Die informationstechnischen Strukturen des Kurzzeitged chtnisses Im folgenden soll dargelegt werden welche Vorstellungen ber die verschiedenen Formen der Repr sentation von Informationen im Kurzzeitged chtnis heutzutage existieren Wir hatten ja definiert da die elektromagnetisch basierte sensorielle Information der Masse aller Neuronen in Ikonen berf hrt wird und diese Ikonen die Arbeitsgrundlage f r die weitere Verarbeitung in Kurzzeitged chtnis darstellen Wie Experimente zeigen ist der Inhalt dieser Ikonen entweder wahrnehmungsm ig orientiert d h der Wahrnehmungsinhalt wird weitestgehend erhalten oder Kognitionswissenschaften im berblick 36 aber bedeutungsm ig orientiert d h das Wahrgenommene wird bez glich seines Bedeu tungsinhaltes analysiert und dies
114. alparameter Motorik Gef hle werden wieder als neue Wahrnehmungen aufgenommen mit Erinnerungen aus dem Gro hirn verkn pft und bedingen wiederum neue Reaktionen ein Regelkreis mit Erregung und Hemmung dessen Wechselspiel von immenser informations technischer Komplexit t ist Man bezeichnet dieses System auch als viszerales oder als emotionales Gehirn womit seine funktionelle Bedeutung gekennzeichnet werden soll Diese funktionelle Einheit an der Grenze zwischen Gro hirn und Zwischenhirn nennt man Limbisches System Eine wichtige Funktion des Limbischen Systems im Zusammenhang mit der Wahrnehmung ist die emotionsgesteuerte Aufmerksamkeit Die Thematik der Filterfunktion wird im Kapitel 10 1 Ged chtnis und Repr sentation von Informationen noch genauer erl utert Da das Konzept des Limbi schen Systems auf funktionellen Zusammenh ngen beruht sind die anatomischen Strukturen nur unge nau definiert 6 Das menschliche Nervensystem Dem Zwischenhirn schlie en sich direkt Mittelhirn und Nachhirn an die auch gemeinsam als Stammhirn bezeichnet werden Diese gehen mit dem verl ngerten Mark Medulla oblongata in das R ckenmark ber Das Kleinhirn Cerebellum liegt im Hinterkopf und spielt eine wichtige Rolle f r die Motorik und willk rliche Bewegung des Menschen sowie f r die Satzbildung beim Sprechen Gro hirnrinde Neocortex Thalamus N eh X Sehnerv Nervus opticus Hirnanhangdr se Hypophyse Hypothalamus
115. anismus kann anderseits dazu f hren da Ged chtnisinhalte nicht mehr effektiv abgerufen werden k nnen und zwar immer dann wenn mit einer aktivierenden Infor mation mehre unabh ngige Chunks aufgerufen werden Man spricht in diesen F llen vom sog F cherungseffekt Diese Bezeichnung wurde gew hlt weil das Ansteigen der Reaktionszeit mit einer Vergr erung des F chers von Tatsachen zusammenh ngt Ein allgemeiner Begriff f r solche Ph nomene ist die Bezeichnung Interferenz Von Interfe renz spricht man immer dann wenn Informationen zu einem Konzept die Aktivierung eines Kon zepts Schemas Skriptes oder Chunks quasi durch berlagerung beeintr chtigen Aus Sicht der Kognitionswissenschaften im berblick 55 Aktivit tsmuster scheint dieses Ph nomen logisch Die zus tzlichen aktiven Hirnregionen deren bedeutungsm ige Struktur der der urspr nglichen Information kontr r sind werden mit akti viert was zu einer interferenzm igen Mischung der Muster und damit der Bedeutungen f hrt Das so entstandene Muster ist zu komplex als da ihm eine Bedeutungsfindung zugesprochen werden kann Im g nstigsten Fall mu es zu einer erneuten Bearbeitung der aktivierten Bedeu tungsinhalte Kommen man sagt das Individuum elaboriert erweitert stabilisiert die ur spr ngliche Proportionen durch das Hinzuf gen z B neuer Propositionen was wiederum zu einer Separierung der Bedeutungen durch Vertiefung entspricht Durch Interfe
116. annter Mittel auf be kannte Weise zur Erreichung eines klar definierten Ziels gefordert ist Vom Probleml sen ist daher genau dann die Rede wenn ein unerw nschter Ausgangszustand in einen erw nschten Endzustand transformiert werden soll diese Transformation jedoch durch eine Barriere be hindert wird Bezogen auf die eben angegebenen Definitionen des Problems und der Aufgabe kann man also sagen da ein Problem immer dann vorliegt wenn die Mittel zum Erreichen eines Zieles w bekannt sind oder die bekannten Mittel auf neue Weise zu kombinieren sind aber auch dann wenn ber das angestrebte Ziel keine klaren Vorstellungen existieren Daraus folgt das der Vorgang des Probleml sens immer mit der Elaboration und Rekonstruktion von Ged chtnisin halten und der Anwendung von Wissen wie Probleml seaktivit ten anzuwenden sind verbun den ist Die erste Art von Wissen nennt man dekleratives Wissen die zweite Art prozedurales Wissen wobei die zweite Art auch das Wissen wie kognitive Handlungen auszuf hren sind beinhaltet Beim prozenturalem Wissen k nnen nun bestimmte Merkmale bestimmt werden die ein Probleml severhalten kennzeichnen An Hand von Versuchen die von K hler 1917 21 in Teneriffa durchgef hrten wurden wollen wir diese Merkmale evaluieren K hler setzte Affen in einem K fig und plazierte Bananen au erhalb des K figs wobei die Affen die Bananen ohne Hilfsmittel nicht erreichen konnten Im folgenden
117. aphie 98 Kindobjekte 153 klassifikationsspezifischen Informationsanteile des Erlebens 51 Kodierungstheorie 100 Kogigative Modelle 13 Kognitionen 75 Kognitionswissenschaft 4 Kognitionswissenschaften 4 kognitive Ad quatheit 106 kognitive Handlungsforschung 114 kognitive Informatik 90 kognitive Information 100 kognitive Logiken 95 kognitive konomie 44 75 kognitive Phase 83 kognitive Produktion 104 kognitive Rezeption 104 kognitiven Dissonanz 75 kognitiven Genese 104 kognitiver Bias 118 kollektive Rationalisierung 87 Kombinationsbox combination box 152 Kommissurotomie Patienten 59 konditionales Schlie en 68 konditionierungsf hige Ged chtnis 20 Konsonanz 36 Konstruktionsannhame 10 Kontextstrukturen 17 Kontrast 136 Kontrollelemente 151 kontrollierte Prozesse 82 konvergente Produktion konvergentes Denken 90 Konzentration 37 kooperatives Probleml sen 113 Koordinationszeittakt 67 Kreativit t 59 88 89 Krisenentscheidungen 85 Krisensituationen 86 Kurzzeitged chtnis 25 54 Kurzzeitged chtnis KZG 21 ge Langzeit Ged chtnis 43 Langzeitged chtnis LZG 21 Lernprozessen 104 Leuchtdichte 136 Liaison Hirn 60 limbische System 67 lineare Ordnung 28 Kognitionswissenschaften im berblick Listbox list box 151 Logofenster logo window 149 Lokalisation des Bewu tseins 59 L sungsweg Fixierung 69 M Marker Passing Systemen 107 Maximierungsprinzip 73 MDI Fenster 153 mediale limbische Ursystem der
118. arameter wird das Target also der Zielframe angegeben mit dem Feld url wird die Adresse der zu ladenden HTML Seite festgelegt und description enth lt den Text f r die Statuszeile Zu jedem Knoten wird der zugeh rige Text ausgegeben Damit der Betrachter den Text aus einer belie bigen Betrachtungsrichtung lesen kann ist der Text unterhalb eines Billboard Knotens eingef gt siehe VRM 97 Har 96 S 273 Mit der Angabe AxisOfRotation 0 0 0 dreht dieser Knoten sein Koordi 17 Konzeption und Realisierung der 3D Schnittstelle natensystem so aus da die Z Achse immer in Richtung des Betrachters zeigt d h der Text wird immer zum Betrachter gedreht Zur besseren Textdarstellung wurde ein LOD Knoten Level of Detail eingef gt siehe VRM 97 Har 96 S 311 Damit ist es m glich in Abh ngigkeit von der Entfernung des Betrachters unter schiedliche Teilszenen darzustellen Mit dem Feld range k nnen verschiedene Entfernungen einge stellt werden und das Feld Level enth lt die zugeh rigen Detailstufen die dargestellt werden sollen Ist der Betrachter zu weit weg gt 80 Einheiten wird der Text ausgeblendet Zwischen 80 E und 30 E wird der Text mit einem gro en Font dargestellt und innerhalb 30 E bis 10 E mit einem kleineren Font Ist der Betrachter zu nahe am Objekt lt 10 E wird der Text wieder ausgeblendet Die genaue und ausf hrliche Definition befindet sich im Anhang 17 2 5 Einf gen
119. arbeitung von Wahrnehmungen und bei Denkprozessen zu zeitlichen Taktungen kommt Wir haben ja gesehen da jeder mentale Akt eine neuronale Aktivierung in den verschiedensten Bereichen des Ge hirns bedingt wobei diese topologisch unterschiedlichen Aktivit tszentren zur Bildung einer Gesamtaktivit t zeitlich und r umlich miteinander verkn pft werden m ssen Man vermutet da dies ber zwei zeitliche Mechanismen geschieht Der erste Takt w re ein hochfrequenter Me chanismus mit einer Periode von etwa 30 Millisekunden Er stellt Systemzust nde bereit inner halb derer es m glich ist r umlich bergreifende Bindungsoperationen herzustellen Der zweite ist ein niederfrequenter Mechanismus der eine Periode von etwa zwei bis drei Sekunden hat Er definiert Intervalle innerhalb derer die Systemzust nde des ersten Mechanismus unabh ngig vom Inhalt miteinander verbunden werden In diesen Zeitintervallen m ssen die folgenden Aufgaben abgearbeitet werden e Aufnahme Wahrnehmung e Bearbeitung Initiierung des Lernens Ged chtnisumkonfiguration Assoziation e Bewertung Gef hle e Aktion Reaktion z B Sprechen F r diese Bereiche wird angenommen da das Prinzip der modularen Repr sentation gilt Dies bedeutet da die Bereiche Module miteinander verbunden sind und erst diese Verbin dung eine psychische Funktion erm glicht Befindet sich der Mensch in einem Aktivationszustand also im bewu ten Zustand der es uns erm glicht
120. assung davon aus da alle kognitiven Prozesse durch das Streben des zentralen Nervensystems nach einem Zustand der Hom ostase Gleichgewicht der physiologischen K rperfunktionen be stimmt sind w hrend im Rahmen der Gehirnmetapher die Entstehung der Kognition in Analogie zu internen Selbstorganisationsvorg ngen in Lebewesen konzipiert wird Danach w rde es sich bei allen kognitiven Systemen um sog autopoietische selbstbildende Systeme handeln die die Informationen der Umwelt nicht im Sinne einer Steuerungsanweisung verarbeiten sondern Kognitionswissenschaften im berblick 127 diese lediglich dazu verwenden um das Nervensystem als Tr ger der kognitiven Prozesse zu eigenst ndigen Prozessen der Selbstorganisation anzusto en W hrend das erste Modell des Optimierungsprinzips also mehr das Materielle in den Vordergrund stellt stellt das zweite Mo dell mehr das geistig Organisatorische in den Vordergrund Der alte Leib Seele Dualismus manifestiert sich auch hier als Folge einer nicht existenten Definition von Bewu tsein Eine andere Konsequenz aus der Metapher der Selbstorganisation ist das Konzept der struk turellen Kopplung da die in vielen F llen u erst weitreichende bereinstimmung zwischen den Lebewesen und ihrer Umwelt zu erkl ren versucht Nach diesem Konzept existieren struktu relle Kopplungen zwischen den autopoietischen Systemen und der Umwelt d h die Umwelt des Systems wirkt auf die sich in dem System absp
121. atei einen Namen gegeben hat Fortschrittsanzeige progress indicator Eine Fortschrittsanzeige progress indicator ist eine eingabepflichtige Dialogbox die den Benutzer ber den Fortgang l nger dauernder Aktionen wie z B das Drucken von Listen das Kopieren vieler Dateien oder die bertragung gr erer Datenmengen informiert Meldung message Eine Meldung message ist eine eingabepflichtige Dialogbox die dem Benutzer mitteilt da ein bestimmtes Ereignis aufgrund einer Aktion eingetreten ist die er ausgel st hat Jede Meldung enth lt ein Symbol oder Piktogramm Icon das die Art der Meldung ausdr ckt ei nen erkl renden Text und einen oder mehrere Pushbuttons Kognitionswissenschaften im berblick 154 Information information message Eine Information information message ist eine Meldung die dem Benutzer mitteilt da eine bestimmte Funktion normal verl uft oder normal abgeschlossen wurde und ihn zu einer Best tigung auffordert Ein typisches Beispiel ist die Meldung da ein Kopiervorgang er folgreich abgeschlossen wurde Warnung warning message Eine Warnung warning message ist eine Meldung die dem Benutzer mitteilt da eine m glicherweise unerw nschte Situation eintreten k nnte wenn eine bestimmte Aktion aus gel st wird Typische Beispiel sind die Sicherheitsabfragen vor dem L schen einer Datei oder dem Verlassen eines ge nderten aber noch nicht wieder gespeicherten Textes
122. aus 20 8 3 1 6 Konsequenzen der Metapher des kooperativen Probleml sens Die Konzeptualisierung des Agierens kognitiver Systeme in Begriffen des kooperativen Pro bleml sens sprich die Theoriebildung der kognitiven Genetik auf der Basis des kooperativen Probleml sens bedingt da die menschliche Kognition auf einmal als Teil eines bergeordne ten Sozialsystems gesehen wird also der Bereich der Individualkognition verlassen wird Dar aus folgt da kognitives Agieren einerseits gesellschaftlicher Probleme bew ltigt anderer seits sich aber als Ergebnis der diversen gesellschaftlichen Rahmenbedingungen und derer so zialer Einfl sse manifestiert Diese Abh ngigkeit bedingt da die f r die Erforschung des kooperativen Probleml sens levante formale Methologie sich zum einen auf Systeme deren Komponenten eine gewisse Auf gabenverteilung aufweisen beziehen mu zum anderen aber bestimmte Teilprozesse des koope rativen Probleml sens detailliert simuliert werden m ssen W hrend der erste Teil dieser Me Kognitionswissenschaften im berblick 129 thologie durch die Verfahren der sog verteilten k nstlichen Intelligenz abgedeckt wird de ren Ziel es ist Prozesse der Arbeitsverteilung bei der Bew ltigung komplexer Aufgaben zu analysieren entspricht der zweite Teil dieser Methologie den Verfahren der situierten Kom munikatoren die in Interaktion mit einem Partnersystem gewisse Probleme zu bew ltigen ver suchen ind
123. ausreichende Verringerung der Soll Ist Differenz zu erkennen ist Da beim modellbezoge nen Lernen auch eventuell vorhandene hnlichkeiten und Analogien zwischen dem bereits vor Kognitionswissenschaften im berblick 131 handenen Wissen und dem neuen Lerngegenstand genutzt werden k nnen spricht man auch vom Lernen durch Einsicht Modellorientiertes Lernen umfa t dabei sehr unterschiedliche M g lichkeiten des Lernens das Lernen durch Imitation das Lernen durch Instruktion sowie das Lernen durch Modellierung 20 9 Das menschliche Verhalten aus der Sicht der k nstlichen kognitiven Sy steme In den letzten Jahren hat man versucht da menschliche Verhalten und hier vor allem sein Agieren unter Stre an Hand der k nstlichen kognitiven Systeme zu beschreiben und zu verste hen Aus der Unzahl von verschiedenen Modellen sollen an dieser Stelle zwei n her betrachtet werden da sie das menschliche Entscheidungs und Aktionsverhalten ingenieursm ig zu fassen versuchen 20 9 1 Das Rasmussen Modell Das bekannteste und am meisten studierte Modell menschlicher Entscheidungs und Aktions schema ist das sogenannte Rasmussen Modell wonach sich die Kontroll und Steuerungst tig keit eines Menschen auf den drei Ebenen e senso motorische Ebene e Regel Ebene e Wissens Ebene bewegt Diese drei Ebenen unterscheiden sich dabei haupts chlich hinsichtlich ihrer kognitiven Anforderungen und ber cksichtigen so die n tigen kognit
124. be sondere hinsichtlich einer m glichen Gef hrdung des Sehverm gens sowie k rperlicher Pro bleme und psychischer Belastungen zu ermitteln und zu beurteilen 84 Anforderungen an die Gestaltung 1 Der Arbeitgeber hat geeignete Ma nahmen zu treffen damit die Bildschirmarbeitspl tze den Anforderungen des Anhangs und sonstiger Rechtsvorschriften entsprechen 2 Bei Bildschirmarbeitspl tzen die bis zum 20 Dezember 1996 in Betrieb sind hat der A beitgeber die geeigneten Ma nahmen nach Absatz 1 dann zu treffen 1 wenn diese Arbeitspl tze wesentlich ge ndert werden oder 2 wenn die Beurteilung der Arbeitsbedingungen nach 3 ergibt da durch die Arbeit an diesen Arbeitspl tzen Leben oder Gesundheit der Besch ftigten gef hrdet ist sp testens f doch bis zum 31 Dezember 1999 3 Von den Anforderungen des Anhangs darf abgewichen werden wenn 1 die spezifischen Erfordernisse des Bildschirmarbeitsplatzes oder Merkmale der T tigkeit diesen Anforderungen entgegenstehen oder Kognitionswissenschaften im berblick 8 2 der Bildschirmarbeitsplatz entsprechend den jeweiligen F higkeiten der daran t tigen Behinderten unter Ber cksichtigung von Art und Schwere der Behinderung gestaltet wird und dabei Sicherheit und Gesundheitsschutz auf andere Weise gew hrleistet sind 85 T glicher Arbeitsablauf Der Arbeitgeber hat die T tigkeit der Besch ftigten so zu organisieren da die t gliche Arbeit an Bil
125. begrenzten Ged cht nisstruktur die man sensorisches Ultrakurzzeitged chtnis nennt gespeichert Dieser Speicher vorgang entspricht dem Aufbau von Hirnaktivit tsmustern in den spezifischen und unspezifi schen Projektionsfeldern Diese Aktivit tsmuster haben ein nat rliches Abklingverhalten Wer den diese Aktivit tsmuster nicht resonatorisch verst rkt so werden sie von den nachfolgenden Aktivit tsmuster interferenzm ig gel scht was zu einem unwiederbringbaren Verlust der sen soriellen Information f hrt Bisher wurden drei separat agierende Ultrakurzzeitged chtnisfor men untersucht da visuelle sensorische Ultrakurzzeitged chtnis das auditive echotische U trakurzzeitged chtnis und das takile Ultrakurzzeitged chtnis Alle drei haben die prinzipiell gleiche Struktur Es ist anzunehmen da es weitere gleichartige Strukturen gibt und zwar wahr scheinlich so viele wie es spezifische Projektionsfelder gibt 20 2 2 3 Das Kurzzeitged chtnis Wie besprochen beginnt die Speicherung von Ikonen und Informationen mit kreisenden Gehirn str men die das UKG repr sentieren die aber in keinem Fall l nger als einige Sekunden auf rechterhalten werden k nnen Die Frage die sich nun erhebt ist ob diese Ikonen als latent im mer vorhandene kreisende Str me mit einem immerw hrenden Aktivit tsstatus im Gehirn in den tempor r stabileren Ged chtnisstrukturen abgelegt werden bzw wenn nicht auf diese Art auf welche andere Art die Spe
126. behandlung schwieriger zu erkennen Ist die Funktionalit t nicht entsprechend den Benutzerw n schen dann n tzt auch eine gute Benutzerschnittstelle nichts mehr das Softwareprodukt wird vom Auftraggeber bzw Endbenutzer abgelehnt siehe Tabelle 10 Die Tendenz zu einer immer breiteren Funktionalit t in den Anwendungsprogrammen f hrt leider dazu da gro e Teile heutiger Software weitgehend ungenutzt bleiben Das Ziel zuk nftiger Softwareentwicklungen mu daher sein dem Benut zer die Leistung von Hard und Software bestm glich verf gbar und nutzbar zu machen 8 Bundesregierung 1983 Planung f r die Weiterentwicklung des Programms Humanisierung des Arbeitslebens Deutscher Bundestag Drucksache 10 16 vom 6 4 1983 11 Die grafische Benutzerschnittstelle 11 2 1 Information und menschliche Aufmerksamkeit Der Computer ist in der Lage beliebige Mengen an Information zu erzeugen Gro e Netze wie z B das Internet k nnen problemlos zur Verteilung gro er Informationsmengen benutzt werden Mailverteiler WWW Server Der Benutzer am Computer kann lediglich einen Bruchteil dieser Information in einer bestimmten Zeit sinnvoll verarbeiten Der Engpa ist hierbei die menschliche Aufmerksamkeit Wir ben tigen daher ad quate Werkzeuge die uns helfen Informationen zielgerichtet zu finden zusam menzufassen und mit den zugeh rigen Pr sentationsprogrammen darzustellen und das alles auf eine Weise die an die menschliche Wahrnehm
127. ben dar Unmittelbar nach der Darbietung dieser Reizvorlage erhielten die Probanden die Anweisung nur die Elemente einer der drei Zeilen wiederzugeben wobei diese Anweisung aber nicht verbal sondern durch die Pr senta tion von drei unterschiedlichen T nen ein hoher Ton f r die oberste ein mittlerer f r die mitt lere und ein tiefer Ton f r die unterste Zeile dargeboten wurde Unmittelbar nach der Pr sen tation der Buchstabenfolgen konnten die Versuchspersonen im Mittel etwas mehr als drei Buch staben richtig wiedergeben Da die Versuchspersonen aber im Vorweg nicht wu ten welche der drei Reihen abgefragt werden w rde mu te die Gesamtzahl der verf gbaren Items drei Zeilen mal drei Items also neun Items sein Aus diesen Ergebnissen l t sich schlie en da die Probanden die drei Buchstaben jeweils an ein bergeordnetes Item gekn pft hatten welches hier der topologischen Position auf der Reizvorlage entsprach Wie die Versuchsergebnisse ferner zeigten Konnten um so weniger Buchstaben richtig berichtet werden je sp ter die Anweisung zur Wiedergabe nach dem Ende der Reizdarstellung dargebo ten wurde Vergingen einige Sekunden zwischen dem Ende der Pr sentation und der Wiederga beaufforderung so konnten die Versuchspersonen nur noch drei bis f nf Buchstaben richtig wiedergeben d h aber da nach dieser Zeit die topologische Struktur der Reizvorlage nicht mehr als strukturierendes Item verwendet werden konnte und nur noch die I
128. bildungen von Originalen e das Verk rzungsmerkmal D h in einem Modell werden nicht alle Attribute des Originals abgebildet sondern jeweils nur eine Untermenge die das das Modell kreierende Momentum f r relevant h lt und e das pragmatische Merkmal D h wenn mehrere Modelle eines gleichen Originals existieren sind diese nicht eindeutig zuordbar sondern gen gen bestimmten Bez gen Die wichtigsten Bez ge sind dabei der Zweckbezug der Zeitbezug und der Individuenbezug die sich wie folgt beschreiben las sen Der Zweckbezug der allgemeinste Zweck eines Modells stellt die Erkenntnisgewinnung anhand des Modells und die durch ein Modell erm glichte Kommunikation dar w hrend der Zeitbezug Modelle sind immer im Verbund mit dem momentan Erlebten also der tempor ren Situation des Modellbilders zu sehen der Individuenbezug nicht alle Modelle sind f r alle Individuen von gleichem Nutzen entscheidend ist die subjektive Wahrnehmung des zu modellierenden Originals durch den Modellkonstrukteur und dessen individuelle Kompetenz das Wahrgenommenen und Ver standene in einem Modell abzubilden Die hier definierte Bezugsabh ngigkeit birgt dabei die Problematik in sich da man streng zwischen dem Zweck und dem Individuenbezug unterscheiden mu So stellt der Zweckbezug die Erkenntnisgewinnung an Hand des Modells und die durch das Modell erm glichte Kommu nikation dar d h er ist weitestgehend in sich objektiv w hrend der I
129. bleme auftauchen Als einfachster Takt eines solchen Koordinationsrhythmus kann dabei die Zeit die f r den gemeinsamen Aktivit tsaufbau zwischen verschiedenen topologisch auch weit getrennten Hir narealen ben tigt wird vermutet werden EEG Messungen zeigen denn tats chlich da Rei zantworten eine starke H ufung nach 210 240 und 270 ms Bearbeitungsdauer aufweisen man also davon ausgehen kann da nach einem Reiz die verschiedenen einzubindenden Module in den oben angegebenen Zeitintervallen aus der Mittelhirnstruktur heraus angeregt werden und im gleichen Takt durch die gegenseitige Aktivierung weiterschwingen und zwar so lange bis die Aktivierung der angeregten Neuronenmodule abflacht P ppel Schill Da diese Taktung bei narkotisierten Probanden nicht mehr nachweisbar ist wird die These da die Koor dination mit dem Aktivierungsaufbau der spezifischen und unspezifischen Module zusammen h ngt best rkt woraus man schlie t da diese 30 40 Hz Taktung sowohl f r unser Zeitemp finden als auch f r die Definition mentaler Ereignisse sprich Denken n tig ist Die mentalen Ereignisse die in diesem 30 ms Zeitraum definiert wurden werden nun zu Wahrnehmungsge stalten zusammengefa t Die Einzelereignisse werden also in einen breiten Kontext gestellt F r diese Integration wurde eine Maximalzeit von etwa drei Sekunden ermittelt In Fehler Verweisquelle konnte nicht gefunden werden ist die zeitliche Integration von sinnesmodia
130. burt des Menschen sowohl Tr ger als auch Muster und Bedeutungen als Keim der bewu tseinsf higen Struktur bereits vorlie gen m ssen und zumindest ein wenn auch noch so simpler Denkvorgang initiiert werden mu D h aber das sowohl Denkschemata als auch Bewu tseinsevaluation genetisch kodierbar sein m ssen Diese Forderungen sind ein Ausdruck des Kausalit tsprinzips nachdem die Wirkung hier Bewu tsein aus der Ursache hier bewu tseinsf hige Struktur folgt Analysiert man das eben gesagte so stellt die st ndige Elaboration des Weltwissens aus einem Denkkeim eine nicht ruhende Auseinandersetzung des Individuums mit seiner Umwelt dar Es stellt sich daher die naheliegende Frage wie sich einzelne Menschen im Kontakt mit ihrer Um welt ver ndern Tr ger und Muster liegen nicht nur im menschlichen Gehirn vor Die Sinnes wahrnehmungen h ngen von den Tr gern in unserer Umgebung ab die wir sehen h ren und f hlen Die mit den Tr gern der Umwelt verbundenen Muster beeinflussen die inneren Muster es kommt zu einem Musteraustausch Da sich die analysierten Muster denen ja eine Bedeu tung zugeschrieben wird auf Grund der evaluierten Erfahrung sprich Komplexit t der mentalen Modelle dem individuellen Blick immer mehr anzupassen scheinen spricht man auch von einem Musterabgleich Andererseits kann der Mensch nat rlich auch auf der Basis der mit seinen Mustern verbundenen Bedeutungen die Muster der Umwelt ver ndern Auch h
131. ch Fehler zu pro vozieren Die bereits besprochenen Pop up Men s erscheinen wenn der Benutzer die entsprechende Maustaste ber einem Objekt der Benutzerschnittstelle dr ckt Der Inhalt des Pop up Men s ist dabei kontextab h ngig Da diese Men s immer den darunterliegenden Grafikbereich verdecken sollte der angezeigte Text so kurz wie m glich sein Pull down und Pop up Men s sind meist hierarchisch gegliedert um eine Vielzahl von Auswahlm glichkeiten anzubieten Eine gute Struktur ist dabei sehr wichtig Weitere M glichkeiten f r Men s sind Icon Men s Toolbars oder Paletten Hier bieten die Men s in knapper Form eine Vielzahl von Auswahlm glichkeiten die der Benutzer mit einem Mausklick ausw h len kann Solche Men s sind oft vom Benutzer hinsichtlich der Eintr ge Elemente und Position auf dem Bildschirm frei konfigurierbar Dies stellt einen wichtigen Mechanismus zur Individualisierbarkeit der Software also zur Anpassung der Oberfl che an pers nliche Arbeitsweise und Vorlieben des Benut zers dar Softwareentwickler sollten diese Eigenschaft der pers nlichen Konfiguration der Software konsequent in die Benutzerverwaltung des eingesetzten Betriebssystems integrieren 13 1 5 Weitere Entwicklungen Durch die steigende Rechengeschwindigkeit und Speichergr e der heutigen Computer und den dadurch entstehenden neuen M glichkeiten f r die Softwareentwicklung sind Forscher und Entwickler gleicher ma en auf der Suche na
132. ch neuen Interaktionsmechanismen zwischen Mensch und Maschine Gesprochene Sprache ist das Hauptkommunikationsmittel der Menschen Leistungsf hige Computer und die Umsetzung komplexer mathematischer Modelle z B Hidden Markov Ketten erlauben eine Einga be von Kommandos in nat rlicher Sprache Hab 98 Noch versteht der Computer gesprochene Sprache nicht ausreichend um sie als Haupteingabem glichkeit zur Verf gung stellen zu k nnen Allerdings gelangen immer mehr Diktier und Sprachsteuerungsprogramme auf den Markt die den Benutzer bei der Texteingabe unterst tzen Eine andere Entwicklungsrichtung ist der bergang von der zweidimensionalen zur dreidimensionalen Benutzerschnittstelle Gerade im Bereich des Internet entwickelten sich verschiedene Anwendungen basierend auf der Virtual Reality Modeling Language Ausgehend von dreidimensionalen Multimedia Elementen entstanden virtuelle Galerien und Informationssysteme f r Kundenberatung Support Ausbil dung oder Training Virtuelle L den bzw Marktpl tze im Internet befinden sich bereits in der Erprobung ber 3D Anwendung zur Navigation in gro en Informationsr umen wurde bereits im Kapitel 12 1 be richtet Im Bereich der Industrie sind es vor allem CAD CAM und medizinische Virtual Reality Anwendungen die mit 3D Interaktionsm glichkeiten in der Erprobungsphase aufwarten 13 Gestaltung der grafischen Benutzerschnittstelle 13 2 Dialog und Maskengestaltung Zentrales Element der Benutz
133. ch nimmt man haupts chlich vier Paare von Linien wahr Die N he jeweils zwei dieser Linien wird vom Gehirn zur Gruppierung benutzt Eng neben einander liegende Objekte werden oft zu Einheiten zusammengefa t Abbildung 8 3 Gesetz der N he 8 2 2 Gesetz der hnlichkeit In der Abbildung 8 4 erkennt man vorwiegend Gruppen von gleichartigen Objekten die in der Waage rechten liegen Seltener werden wechselnde Anordnungen von Kreisen und Kreuzen in der Senkrechten erkannt Abbildung 8 4 Gesetz der hnlichkeit 8 2 3 Gesetz des glatten Verlaufs Kontinuit t Die Abbildung 8 5 zeigt zwei Linien Unsere Wahrnehmung bevorzugt die Linien von anach b und von c nach d Daf r gibt es keinen objektiven Grund Die Linienf hrung k nnte auch von a nach c und von d nach b gehen 8 Visuelle Informationsverarbeitung und Wahrnehmung Abbildung 8 5 Gesetz des glatten Verlaufs 8 2 4 Gesetz der Geschlossenheit Man erkennt in der Abbildung 8 6 a einen Kreis der von einem zweiten Kreis teilweise berdeckt wird Objektiv gibt es keinen Grund zu dieser Annahme Die Figur k nnte auch aus Elementen zusam mengef gt sein wie sie in Teil b dargestellt sind O Ko Abbildung 8 6 Gesetz der Geschlossenheit Aus dem berdeckungseindruck erzeugt das Gehirn wichtige Informationen ber die Lage von Objekten im Raum 8 2 5 Gesetz der Koh renz Je nach Zugeh rigkeit des Viereckes zum senkrechten Oval oder zum gestrichelten Oval interpretiert
134. ch positiv als gesteigerte Aufmerksamkeit aus und beschleunigt die Informationsaufnahme in das Ged chtnis Emotionalisierte Informationen steigern ebenfalls die Aufmerksam keit Einsicht Erlaubt sinnvolle Verkn pfung und Organisation mit bereits im Ge d chtnis gespeicherten Informationen erh hte Aufmerksamkeit und Intensit t der Verarbeitung bung Mehrfache Aktivierung des selben Musters im Ged chtnis verst rkt den Memorierungseffekt d h die bernahme in das Langzeitge d chtnis Tabelle 6 Positive Einflu faktoren auf das Lernen nach Rot 98 und Sac 98 12 Elemente der Grafischen Benutzerschnittstelle 12 Elemente der Grafischen Benutzerschnittstelle Bei Computern sind es in der Regel Programme welche die f r den Benutzer interessante Funktionalit t beinhalten Er m chte sie starten ndern konfigurieren beenden usw Dies geschieht ber das User Interface des Programms Die Aktionen des Benutzers w hrend der Bedienung eines Programms werden in hnlicher Art und Weise st ndig wiederholt Es sind haupts chlich Objektselektierung Text bzw Werteingabe sowie boolsche Werte Flags setzen F r derartige Aktionen wurden bei der Entwicklung der ersten grafischen Benutzerschnittstellen Standardkomponenten vorgesehen 12 1 Die Entwicklungsgeschichte der grafischen Benutzerschnittstelle Im Jahr 1963 entwickelte Ivan Sutherland das erste interaktive Grafiksystem genannt Sketchpad das mit einem Lichtgriffel bedie
135. chende Erl uterungen kontextsensitiv angefordert werden e _Erwartungskonformit t Der Dialog entspricht den Erfahrungen des Bedieners seinen Kenntnissen bisheriger Arbeitsabl u fe aus dem bisherigen Umgang mit dem System konsistentes Dialogverhalten e _ Steuerbarkeit Die Geschwindigkeit der Abfolge von geforderten Eingaben seitens des Bedieners kann von ihm selbst bestimmt werden Die Auswahl und Reihenfolge von Arbeitsmitteln sind vom Bediener be einflu bar 11 Die grafische Benutzerschnittstelle e Fehlerrobustheit Fehlerhafte Eingaben m ssen dem Bediener verst ndlich gemacht werden und d rfen nicht zu unde finierten Systemzust nden f hren 11 2 5 Kognitive Lernziele und Aspekte der Arbeitspsychologie Unbestritten ist da die Bedienung eines Computerprogramms von jedem Benutzer erst einmal erlernt werden mu Dabei sind die mentalen und intellektuellen Voraussetzungen der Benutzer nat rlich sehr unterschiedlich Das betrifft sowohl den Wissensstand die mentale Leistungsf higkeit der Personen und ihre emotionale Einstellung zum Computer oder der anstehenden Aufgabe Das Ziel der Erlernbarkeit legt die Betonung auf den Erwerb von Kenntnissen die Reproduktion von Wissen und allgemein die Erweiterung intellektueller F higkeiten und Fertigkeiten siehe Tabelle 4 Erwerb von Kenntnissen Erweiterung von F higkeiten Fertigkeiten Begriffe Verstehen Verfahren und Hilfsmittel Anwenden Prinzipien und Theorien Analysier
136. chiedenen Chunks nur schwach ausgepr gt sind so da eine gleich zeitige Aktivierung beider Chunks nicht m glich ist Sind dagegen in der aktivierenden Infor mation Teile beider Chunks enthalten so f llt die Reproduktion deshalb leichter weil sie mehr einem Wiedererkennen entspricht Wir merken uns an dieser Stelle da das Ged chtnis Infor mationen enth lt die wir nicht einfach abrufen k nnen was mit der Tatsache im Einklang steht da wir viele Dinge durchaus wiedererkennen k nnen auch wenn wir nicht in der Lage sind sie zu reproduzieren Reproduktionen sind dabei meist das Ergebnis plausibler Schlu fol gerungen sprich Inferenzen auf der Basis von Informationen die in den Chunks momentan aktiv sind Wir merken uns Die Struktur des Langzeitged chtnisses entspricht im gro en und ganzen der des Kurzzeitge d chtnisses Die Informationen befinden sich im Langzeitged chtnis normalerweise in einem nicht aktivierten Zustand Um sie nutzen zu k nnen m ssen sie zuerst aktiviert werden diese Aktivierung mu sich erst zu dieser Information hin ausbreiten dieser Ausbreitungsproze be Kognitionswissenschaften im berblick 54 ansprucht Zeit Wenn die Informationen einmal aktiviert sind werden sie als Teil des KZG behandelt sind von daher schneller nutzbar und die ben tigte Zeit ist auch geringer Wie hoch die Aktivierung ist die auf eine Wissensstruktur entf llt h ngt von verschiedenen Faktoren ab Man kann sa
137. cker gt Aktion Dokument drucken Der Inhalt soll einpr gsam und f r den Benutzer schnell erkennbar durch die grafische Repr sentation dargestellt werden Innerhalb der WIMP Oberfl che subsummiert man unter dem Begriff Icon alle Bedienelemente die in Form von Icons Buttons Kn pfe Switches Schalter Sliders Schieberegler Selection Boxes Aus wahlboxen usw vorkommen Sie assoziieren stets Bedienelemente der realen Welt Kn pfe Schalter Regler Auswahlelemente f r vergleichbare Aufgaben Icons l sen Aktionen aus z B Dokument ff nen Speichern Drucken k nnen Zust nde und deren nderung repr sentieren und dienen der Wertse lektion und Werteinstellung Dabei kann ein Icon durchaus auch eine Kombination der genannten M g lichkeiten repr sentieren 12 2 3 Mouse Mouse steht f r alle Arten von Bedienungsger ten die dem Benutzer eine Interaktion mit Elementen der grafischen Benutzerschnittstelle erm glichen Typische Eingabeger te sind Lichtgriffel Maus Trackball Grafiktablett oder Touchscreen Sie dienen haupts chlich dem Selektieren und Positionieren sowie der Orientierung bei Bewegungabl ufen Die aktuelle Generation von Mauseingabeger ten bietet verschiedene M glichkeiten zus tzliche Tasten bei mehr als zwei Tasten mit bestimmten Aktionen zu belegen Zus tzliche Rolltasten oder Kipptasten erlauben eine direkte Ansteuerung der Scroll Bar f r eine Auf Ab und Links Rechts Bewegung 12 2 4 Pull
138. d das Formfenster das Tabellenfenster und die Dialogbox Das Tabellenfenster darf entweder ein Top level Objekt oder ein Kindobjekt sein Das Formfenster ist ein Hauptfenster f r allgemeine Operationen Das Tabellenfenster dient zum Anzeigen Einf gen ndern oder L schen der Daten Ein Top level Tabellenfenster be sitzt alle Eigenschaft eines Formfensters Titel Men und Ikon Ein Kind Tabellenfenster ist ein Kind eines Formfensters oder einer Dialogbox Kindobjekte Kindobjekte sind Hindergrundtexte Gruppenboxen Datenfelder Textfelder Schaltfl chen Radiobuttons Listboxen Tabellenfensterspalten Bilder Bl tterleisten Aktionsleisten Zu standsleisten Meldungen Standard Dialogboxen Als zweites Beispiel sei die SAL SQLWindows Application Language erw hnt SAL ist eine hohe Sprache zur Entwicklung der graphische Anwendungen in SQLWindows SAL stellt alle Kognitionswissenschaften im berblick 159 Ressourcen einer prozeduralen Sprache wie C und Cobol zur Verf gung aber SAL ist eine Objekt Orientierte Sprache und SAL ist eine ereignisgesteuerte Programmi erungsprache SQL hat dabei die folgenden Hauptelemente ReportWindows ReportWindows ist ein Softwaretool das die Daten aus SQLWindows applikationen verar beitet Es f hrt die Kalkulationen auf den Eingabedaten aus formatiert die Daten und generiert einen Report MDI Fenster MDI Fenster Multiple Document Interface dienen der Unterst tzun
139. d die Argumente als Konten des Netzwerkes w hrend man die Pfeile als Ver kn pfungen des Netzwerkes bezeichnet die verschiedene Knoten miteinander verbinden k nnen und damit eine beliebige Komplexit t der Netzwerke garantiert ist Ein Knoten besteht zumin dest aus den Agens also dem der gemeint ist und der Relation zum einem Objekt also zu dem Ding mit dem etwas getan wird Alle anderen Relationen k nnen problemspezifisch existent sein oder auch nicht 20 2 2 3 1 4 Der Begriff des Schemas Kognitionswissenschaften im berblick 40 Propositionen und proportionale Netzwerke haben nun aber den Nachteil da sie lediglich f r kleinere Informationseinheiten geeignet sind da sie zu schnell un bersichtlich werden Geht es darum ganze Gruppen zu repr sentieren so sind die sog Schemata geeigneter In Schemata werden Propositionen geeigneten Oberbegriffen zugeordnet wodurch es gelingt ganze Listen sinnvoll zu ordnen Ein immer wieder rezitiertes Beispiel m ge dies verdeutlichen Stellen wir uns folgende Konzept vor e H user haben Zimmer e H user k nnen aus Holz gebaut sein e H user haben D cher e H user haben W nde e H user haben Fenster e In H usern wohnen Menschen Man sieht gleich da das proportionale Netzwerk des Konzeptes Haus nicht mehr eindeutig zu erstellen ist da H user eben mehr einer Gruppencharakteristik unterliegen Durch die Einf h rung des Schematas mit seinen Oberbegriffen gelingt es uns aber
140. d durch ein spezifisches Aktivationsmuster der Photorezeptoren repr sentiert wobei die Zellen unterschiedliche Merkmale enkodieren Die Art und Weise der Repr sentation f r die weitere Informations verarbeitung nennt man mentale Bilder oder allgemein mentale Vorstellungen Diese Repr sentation des Gesehenen in unserem Ged chtnis beinhaltet nicht nur visuelle sondern auch r umliche Informationen Das bewei sen Experimente zur mentalen Rotation von r umlichen Figuren And 96 Aus Experimenten zum Absu chen mentaler Bilder ist bekannt da zum Absuchen des Bildes nach zwei Objekten die Zeit proportio nal dem Abstand der beiden Objekte im Bild ist Wie diese Untersuchungen zeigen verlaufen Operatio nen an mentalen Bildern analog zu Operationen an realen Objekten Um komplexe mentale Bilder aus Einzelteilen zusammenzusetzen reicht die Kapazit t des Kurzzeitged chtnisses mit ca sieben Iconen nicht aus Der Trick zur berwindung dieses Engpasses besteht darin aus Einzelinformationen gr ere Einheiten oder sogenannte Chunks zu bilden Bra 89 10 Wissensrepr sentation 10 2 1 Auswirkungen des Chunkings Chunks sind eine Einheit der Wissensrepr sentation und werden aus einer gewissen Anzahl primitiver Einheiten Propositionen zusammengesetzt bilden aber gleichzeitig die Basiseinheiten komplexerer Gebilde Sie bilden eine Form der hierarchischen Struktur mentaler Vorstellung Chunks dienen zur Erh hung der Kapazit t des Kurzzeitged ch
141. d ist abh ngig von der Anzahl der Operatoren und der Anzahl der richtig zu Kombinierenden Einzelschritte e Syntheseprobleme Bei Syntheseproblemen sind dem Probleml ser Ausgangs und Zielzustand bekannt die Ma nahmen zur Erreichung des Zieles dagegen unbekannt Der Proband wird also mit einer Kognitionswissenschaften im berblick 80 Situation konfrontiert bei der sein bisheriges Repertoire an Wissen und Strategien nicht mehr ausreicht das gegebene Problem zu l sen Der Schwierigkeitsgrad h ngt von der F higkeit ab sich von eingefahrenen Denkweisen zu l sen Die L sung besteht darin ber Versuch und Irrtum das Ziel zu erreichen try and error e dialektische Probleme Bei dialektischen Problemen ist das Ziel nur vage und ungenau formuliert Die L sung wird im dialektischen Proze gefunden in dessen Verlauf ein Vorschlag oder Entwurf auf u ere und innere Widerspr che berpr ft wird Dabei werden die Zielvorstellungen allm hlich pr zisiert und ver ndert Neben diesen objektiven Merkmalen eines Problems mu der Problembegriff aber auch die subjektiv bedingten Merkmale des probleml senden Individuums ber cksichtigen So ist die in einem Problem enthaltene Barriere erstens immer an das Wissen der probleml senden Per son gebunden und zweitens auch eine Frage des Anspruchsniveaus des Probleml sers Wie leicht einsichtig kann z B ein zu hohes Anspruchsniveau leicht ein an sich leicht zu l sendes Problem zu ei
142. da nicht mehr die real in den Reizen enthaltenen Informationseinheiten einzeln bearbeitet werden m ssen sondern nur noch bedeutungshaltige Informationskomplexe Dies f hrt zu e einer erheblichen Erweiterung der Ged chtniskapazit t Kognitionswissenschaften im berblick 48 e einer geringeren Belastung der Verarbeitungsressourcen e einer Zusammenfassung artverwandter Ged chtnisinhalte e einer m glichen gleichzeitigen Aktivierung von 4 bis 7 Ged chtnisinhalten Chunks Das Erkennen oder Bilden von Chunks in einer gr eren Informationsmenge beschleunigt daher die Aufnahme der Information in das Kurzzeitged chtnis und ihre Enkodierung da definitions gem ein komplexerer Chunk auch einer komplexeren gleichzeitig aktivierbaren Informations struktur entspricht Das Bilden und Modifizieren von Chunks nennt man Chunking In Abbil dung 5 ist ein Chunkingproze schematisiert dargestellt In dieser Abbildung wird aufgezeigt wie eine neue Information hier ein Buchtext von einem Probanden unter Einbeziehung seines Bewu tseins und seiner Aufmerksamkeit in seine bisherige Erlebniswelt integriert wird indem diese einfach durch die neue Information erweitert wird Sein mentales Modell von Frankreich Sonne Meer und Urlaub wird sensibilisierend umstrukturiert Wie man an diesem Beispiel sieht ist aber die Voraussetzung f r diese Integration da das Gelesene quasi an einen schon existierenden Wissensblock angeh ngt wird W re d
143. der Informationssuche von vorne an oder gibt auf Eines der Hauptprobleme der WWW Benutzer ist daher die Informations menge zu berschauen Zu sammenh nge zu begreifen bzw ganz allgemein die bersicht zu behalten Ein Ziel der Forschung und Entwicklung im Bereich Informationstechnologie ist es geeignete Verfah ren der Informationsvisualisierung zu entwickeln die es erm glichen die kognitiven Prozesse des Men schen optimal anzusprechen und aktiv zu unterst tzen Als Ansatz bietet sich dabei eine r umliche Dar stellung an weil der Mensch durch seine reale Welt damit vertraut ist So ist er in der Lage gro e Men gen an visuellen Informationen schnell aufzunehmen zu interpretieren und zu reproduzieren da die Evolution daf r effiziente Mechanismen zur Orientierung im dreidimensionalen Raum hervorgebracht hat Diese kognitiven F higkeiten gilt es f r die Schnittstelle zwischen Mensch und Computer auszunut zen 15 1 Ausgangspunkt der Entwicklung Im Rahmen einer Diplomarbeit am Institut f r Informatik entstand ein WWW System mit einer men gesteuerten Navigation Lam 99 Dem Benutzer bietet dieses WWW Systems die M glichkeit mit Hilfe zweier Fenster eine Inhalts bersicht sowie den Inhalt einer WWW Seite gleichzeitig zu betrachten siehe Abbildung 13 2 wobei die Inhalts bersicht durch eine Men struktur dargestellt wird Das Fenster der Inhalts bersicht ist auf die zweidimensionale Bildschirmfl che beschr nkt aber die An
144. der Tastatur des Schriftguts und der sonstigen Arbeitsmittel erm glichen Ausreichender Raum f r eine ergono misch g nstige Arbeitshaltung mu vorhanden sein Ein separater St nder f r das Bild schirmger t kann verwendet werden 11 Der Arbeitsstuhl mu ergonomisch gestaltet und standsicher sein 12 Der Vorlagenhalter mu stabil und verstellbar sein sowie so angeordnet werden k nnen da unbequeme Kopf und Augenbewegungen soweit wie m glich eingeschr nkt werden 13 Eine Fu st tze ist auf Wunsch zur Verf gung zu stellen wenn eine ergonomisch g nstige Arbeitshaltung ohne Fu st tze nicht erreicht werden kann Arbeitsumgebung 14 Am Bildschirmarbeitsplatz mu ausreichender Raum f r wechselnde Arbeitshaltungen und bewegungen vorhanden sein 15 Die Beleuchtung mu der Art der Sehaufgabe entsprechen und an das Sehverm gen der Benutzer angepa t sein dabei ist ein angemessener Kontrast zwischen Bildschirm und Arbeit sumgebung zu gew hrleisten Durch die Gestaltung des Bildschirmarbeitsplatzes sowie Ausle Kognitionswissenschaften im berblick 11 gung und Anordnung der Beleuchtung sind st rende Blendwirkungen Reflexionen oder Spie gelungen auf dem Bildschirm und den sonstigen Arbeitsmitteln zu vermeiden 16 Bildschirmarbeitspl tze sind so einzurichten da leuchtende oder beleuchtete Fl chen keine Blendung verursachen und Reflexionen auf dem Bildschirm soweit wie m glich vermie den werde
145. deutungsevaluierenden Strukturen und die Existenz von Kognitionswissenschaften im berblick 103 einer metaformenerzeugenden Informationsrepr sentation des sensoriellen Geschehens ge w hrleistet 20 8 1 2 Die Gehirnmetapher Die zweite Leitidee der Kognitionswissenschaft ist die mit der Computermetapher im Wett streit liegende Gehirnmetapher Bei ihr wird davon ausgegangen da die Natur dem Gehirn einen v llig anderen Bauplan zugrunde legt als die Informatiker einem Standardcomputer So verf gt das Gehirn ja nicht lediglich ber ein zentrales Steuerwerk sondern jedes einzelne Neuron fungiert gegen ber den anderen Neuronen als gleichberechtigte Verarbeitungseinheit Das Gehirn verarbeitet daher Informationen nicht wie ein Computer auf der Grundlage einer zentralen Steuerung sondern verteilt die Verarbeitung auf viele Komponenten was eine gleich zeitige Aktivit t vieler Neuronen erm glicht Strenge Verfechter der Gehirnmetapher postulie ren denn auch da bei der Kognitionswissenschaftlichen Modellierung von kognitiven Systemen keine verarbeitenden Strukturen auftreten d rfen die den elementaren Funktionsprinzipien des zentralen Nervensystems zumindest wie sie von der Neurowissenschaft erarbeitet worden sind widersprechen Das Ziel der Gehirnmetaphern ist es daher die neuronale Ad quatheit bei der Modellierung k nstlicher Kognitiver Systeme zu wahren Abbildung 18 skizziert die prinzi pielle Tektonik eines Systems welches
146. die Synapsen berg nge der Nervenzellen ver ndern es kommt zur Umgestaltung der figuralen Muster da sich die bergangswiderst n de der Nerven berg nge ndern Dies geschieht indem l ngere Zeit aufrechterhaltene figurale Muster einer bestimmten Frequenz zu einer Verbreiterung oder Aufzweigung der Synapsen f h ren Wir merken uns Mit Hilfe des Trias Kontext Tr ger gt Muster gt Bedeutung k nnen die Gehirnaktivit ten anhand nicht mathematischer Modelle entweder auf das einzelne Neuron oder den gesamten Nervenverbund bezogen beschrieben werden wenn folgendes Modell zu Grunde gelegt wird e der materielle Tr ger des Informationssystems Nervensystem bedingt durch die von der Umwelt aufgenommene sensorielle Information der Sinnesorgane ein Aktivit tsmu ste das aufgrund der erfahrungsbedingten kodierten niedergelegten Reaktionsstruktur streng situationsspezifisch ist und welches einer bestimmten Bedeutung entspricht Der Inhalt und die Ver nderung der Trias Tr ger Muster Bedeutung nennt man Ged chtnis 20 2 2 Das Ged chtnis Nach dem momentanen Stand der Forschung entspricht das Ged chtnis einer durch Erfahrung und genetischer Vorgabe gepr gten Struktur des gesamten Gehirns Es ist somit nicht streng lo kalisierbar Je nach Ged chtnisinhalt werden verschiedene Gehirnregionen sprich spezifische und unspezifische Hirnregionen mehr als andere aktiviert Daneben gibt es im unteren lteren Gehirn
147. die Wiedererkennung einen einfachen Zugang zu bekannten Informationen im Ged chtnis und wirkt sich positiv auf die Lernf higkeit des Benutzers aus z B f r die Bildung neuer Chunks und die Erweiterung bestehender mentaler Modelle siehe Kapitel 10 Das Wiedererkennen von Inhalten oder Handlungst tigkeiten als die Aktivierung eines Schemas schafft dabei einen Deutungsrahmen durch den neue Information in angemessener Weise verstanden und interpretiert werden kann Ein Schema zu aktivieren auf dessen Hintergrund die Information eingeordnet und verarbeitet werden kann bedeutet daher neue Situationen zu verstehen siehe Bra 89 Vernetzung mit Vorwissen Wiedererkennung ist somit eine wichtige Voraussetzung f r Benutzer damit sie im Umgang mit neuer Software nicht schei tern oder unn tig lange Einarbeitungszeiten ben tigen 11 Die grafische Benutzerschnittstelle 11 2 3 2 WYSIWYG What you see is what you get Hier wird die getreue Darstellung von realen Objekten auf dem Bildschirm gefordert Das Ziel in Bezug auf die technische Anwendungen ist da die grafische Repr sentation dem Benutzer eine ge naue Wiedergabe der Funktion und des Zustands des Weltobjekts vermittelt und was durch Manipu lation dieses Objekts ver ndert werden kann Die Informationen bzgl des Objekts werden um so leichter vom Menschen verarbeitet und gespeichert je konkreter sie bei der Informationsaufnahme repr sentiert sind Dabei gilt die Regel Physisch
148. die lokale Modellierung spricht ihre bersichtlichkeit und Verbindbarkeit mit symbo lischen Modellierungen f r die distributive Darstellung die gr ere N he zum neuronalen Aufbau des Gehirns e Kognitive Struktur Neuronale Netze In den durch die Verbindung neuronaler Einheiten entstehenden Netzwerken den neurona len Netzen wird allen Einheiten eine gleichberechtigte Rolle zugeschrieben Durch diese enge Kooperation zwischen den Einheiten wird ein ganz anderer Aufbau als in einem her k mmlichen Computer mit einer Von Neumann Architektur realisiert Die Verarbeitungs kontrolle geht nicht von einer zentralen Steuereinheit aus sondern ist dezentral auf alle an der Verarbeitung beteiligten Ebenen verteilt Hierdurch wird eine zeitlich parallele Verar beitung von Informationen erm glicht e Kognitive Umwelt und Funktion Robustheit Durch die verteilte und parallele Verarbeitung von Informationen kann eine deutliche Stei gerung der Verarbeitungseffektivit t erreicht werden Besonders deutlich wird dies im Hinblick auf eine gro e Robustheit da hei t die F higkeit auch mit defizit ren d h u vollst ndigen Informationen umgehen zu k nnen Robustheit ist eines der hervorstechenden Kognitionswissenschaften im berblick 105 Charakteristika nat rlicher kognitiver Systeme die oft in bewundernswerter Weise aus mi nimalen Informationen noch Bedeutung und Sinn entnehmen k nnen Um Robustheit auch tats chlich erproben zu k nnen
149. dschirmger ten regelm ig durch andere T tigkeiten oder durch Pausen unterbrochen wird die jeweils die Belastung durch die Arbeit am Bildschirmger t verringern 86 Untersuchung der Augen und des Sehverm gens 1 Der Arbeitgeber hat den Besch ftigten vor Aufnahme ihrer T tigkeit an Bildschirmger ten anschlie end in regelm igen Zeitabst nden sowie bei Auftreten von Sehbeschwerden die auf die Arbeit am Bildschirmger t zur ckgef hrt werden k nnen eine angemessene Untersu chung der Augen und des Sehverm gens durch eine fachkundige Person anzubieten Erweist sich auf Grund der Ergebnisse einer Untersuchung nach Satz 1 eine augen rztliche Untersu chung als erforderlich ist diese zu erm glichen 2 Den Besch ftigten sind im erforderlichen Umfang spezielle Sehhilfen f r ihre Arbeit an Bild schirmger ten zur Verf gung zu stellen wenn die Ergebnisse einer Untersuchung nach Absatz 1 ergeben da spezielle Sehhilfen notwendig und normale Sehhilfen nicht geeignet sind 87 Kognitionswissenschaften im berblick 9 Ordnungswidrigkeiten Ordnungswidrig im Sinne des 25 Abs 1 Nr 1 des Arbeitsschutzgesetzes handelt wer vor s tzlich oder fahrl ssig entgegen 6 Abs 1 Satz 1 die dort bezeichneten Untersuchungen nicht oder nicht rechtzeitig anbietet Anhang ber an Bildschirmarbeitspl tze zu stellende Anforderungen Bildschirmger t und Tastatur 1 Die auf dem Bildschirm dargestellten Zeichen m sse
150. e intelligente Hilfesysteme an Bedeutung Zu den F hig keiten der aktiven Hilfesysteme kommt zus tzlich eine Modellierung des Benutzerverhaltens unter Be r cksichtigung des bisherigen Dialogverlaufs Im Idealfall erkennt das System den Informationsbedarf des Benutzers und bietet diese Hilfeinformation selbst ndig an Leistungsf hige Hilfesysteme k nnen den Aufwand f r Schulungen und Training der Benutzer minimieren und in absehbarer Zeit vielleicht berfl ssig machen 13 4 DIN Normen Eine ungen gend gestaltete Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine f hrt zu erh hten psychischen Belastungen z B Kopfschmerzen Augenflimmern Zeitdruck Stre und bei l ngerer Dauer auch zu k rperlichen Beschwerden Bei Bildschirmarbeitspl tzen m ssen aus diesem Grund auch rechtsverbind liche Mindestanforderungen eingehalten werden Die gesetzliche Grundlage hierf r bildet die Bild schirmarbeitsverordnung die am 20 12 1996 in Kraft getreten ist siehe Anhang C F r die Gestaltung von grafischen Benutzerschnittstellen existieren eine Reihe von Normen und Richtli nien Die Norm DIN EN ISO 9241 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bild schirmger ten bietet eine Reihe wichtiger Richtlinien G r 99 e Anforderungen an Farbdarstellung e Grunds tze der Dialoggestaltung e Angaben zur Benutzbarkeit e _Informationsdarstellung e Benutzerf hrung e Dialogf hrung mittels Men e Dialogf hrung mittels
151. e Anthropologie Schwerpunkt der kognitiven Anthropologie ist die phylogenetische Entwicklung der menschlichen Kognition und versucht daher die Fragen zu kl ren wann und wie es m g lich war da die den Menschen auszeichnenden kognitiven F higkeiten wie Denken Handeln und Sprache entstehen konnten und welche Vorg nge die Menschwerdung be wirkten e Kognitive Informatik Sie versucht die maschinelle Simulation von Kognition in Form von k nstlichen kognitiven Systemen K nstliche Intelligenz wobei sie anstrebt da sich diese Systeme wie Men schen verhalten und im gewissen Ma e untereinander kommunizieren k nnen e Ingenieurskognitionsforschung Das Wesen der Ingenieurskognitionsforschung ist es eine effektive Gestaltung der Mensch Maschine Kommunikation zur Minimierung der Fehlbedienungsraten und zur Auslegung optimaler Expertensysteme zu gew hrleisten e Kognitive Neurowissenschaften Die eingehende Betrachtung des menschlichen Geistes bedarf der Kenntnis von Vorg n gen im Gehirn Gegenstand der kognitiven Neurowissenschaften ist es daher die Funkti onsweise des Gehirns im Hinblick auf die bei der Kognition ablaufenden neurophysiolo gischen Prozesse speziell Lokalisation und Ablauf von neuronalen Prozessen zu ergr n den Ein weiteres Ziel von ihr ist es aus den allgemeinen Prozessen in den Neuronen bzw neuronalen Netzen Erkenntnisse f r die spezifischen Prozesse der kognitiven Infor mationsrezeption und kogniti
152. e Funktions und oder Datenabstraktion reali siert Ein Modul besitzt Schnittstellen zu anderen Teilen des Systems Den 91 Ausgangspunkt f r die Erstellung einer Systemspezifikation sind die Anforderungen und W nsche des Auftraggebers bzw des Benutzers Diese sollen im Verlauf der Anwendungsanalyse erfa t formuliert und schriftlich festgehalten werden Wichtig ist das externe Systemverhalten zu beschreiben Dazu geh ren funktionale Anforderungen Beschr nkungen f r das System bez glich Hardware Software Zeitverhalten Kosten betriebliche Organisation eine Beschreibung der Benutzerschnittstelle der Da tenbankanforderungen und Wartungseigenschaften Portabilit tsschnittstellen Organisation Aus den Informationen der Anforderungsanalyse sowie den Informationen zum fachlichen z B betriebswirt schaftlichen und organisatorischen Umfeld wird schrittweise mit immer gr erer Detailliertheit eine Systemspezifikation erstellt 14 Die Benutzerschnittstelle im Proze des Software Engineering Die Systemspezifikation besteht aus drei wesentlichen Teilen dem Datenmodell dem Funktionenmo dell und einer Beschreibung der Benutzerschnittstelle Aus der Analyse formuliert man eine anwe n dungsbezogene Darstellung der Daten Das Funktionenmodell legt die einzelnen Funktionen des Sy stems fest und verbindet sie mit dem Datenmodell Die Benutzerschnittstelle legt die Art der Datenre pr sentation und Funktionenbenutzung fest Die Systemk
153. e Island unter den blichen Startschwierigkeiten da das System sehr komplex die Technologie kaum erprobt und viele Prozesse noch nicht bis ins Letzte erforscht waren M glicherweise gab es in dem Reaktorblock 2 mehr als die blichen Probleme Die Anlage mu te immer wieder abgeschaltet werden und bei sp teren Untersuchungen zeigte sich da die unterschiedlichsten Dinge nicht st rungsfrei funktionierten Au erdem war zum Zeitpunkt des Unfalls das Wartungspersonal berarbeitet und aufgrund von Einsparungen reduziert wor den 20 10 2 6 2 Der Unfall Der Unfall begann im K hlsystem des Reaktors In einem Druckwasserreaktor wie er in Three Mile Island verwendet wird gibt es zwei K hlkreisl ufe In dem Prim rkreislauf zirkuliert Wasser unter hoher Temperatur und hohem Druck durch den Reaktorkern in dem die Kernreak tion abl uft Dieses Wasser gelangt in einen Dampferzeuger wo es d nne Rohrleitungen des Sekund rkreislaufes eines weiteren K hlsystems umsp lt und dessen Wasser aufheizt Diese bertragung von W rme vom Prim r an den Sekund rkreislauf bewahrt den Reaktorkern vor Kognitionswissenschaften im berblick 162 dem berhitzen und nutzt die W rme zur Erzeugung von Dampf Auch das Wasser im Sekund r kreislauf steht unter hohem Druck bis es f r den Antrieb der den Strom erzeugenden Turbinen in Wasserdampf umgewandelt wird In diesem Sekund rkreislauf nahm das Ungl ck seinen Anfang Das Wasser des Sekund
154. e abgelegte Information wird dadurch verschleiert Kognitionswissenschaften im berblick 57 20 2 2 6 Zusammenfassung der Ged chtnismodelle Da die Speicherung und der Zugriff von Informationen und die Evaluierung von mentalen Mo dellen eine fundamentale Rolle f r alle Individuen spielt soll in diesem Zusatzkapitel das Ge d chtnis noch einmal in komprimierter Form und unter Ber cksichtigung mehr ingenieurswis senschaftlicher Aspekte behandelt werden Die dreistufige Speicherung von Wissensinhalten in neuronalen Systemen findet ihr Analogon in der Herstellung einer Photographie So kann die h chstens ein paar Sekunden w hrende Ab bildung der sensoriellen Information im UKG mit dem Nachleuchten eines Bildes auf einer phosphoreszierenden fotografischen Platte verglichen werden w hrend die Ikonisierung und Abspeicherung der Informationen im Kurzzeitged chtnis mit dem Entwickeln des Negatives der fotografischen Aufnahme gleichgesetzt werden kann Dieser Vorgang ist st rbar Denn wird ein solches Negativ aus dem Entwickler herausgenommen ohne das es fixiert worden ist und wird es ans Licht gehalten so wird es schwarz werden und schlie lich wird die zu speichernde h formation nicht mehr zu erkennen sein In hnlicher Weise k nnen Erinnerung verblassen lange die Struktur des Hirns noch durch die Erzeugung von Proteinen synthetisiert durch spezi elle RNA Matrizen noch nicht dauerhaft ver ndert worden ist Aus diesem Faktum l
155. e fehlerfrei sein und gleiche Ergebnisse in glei chen Situationen liefern Die Software sollte schnell und zweckentsprechend arbeiten Wartbarkeit Die Software soll strukturiert leicht modifizierbar und gut doku mentiert sein Mensch Maschine Dem Benutzer eine geeignete d h den Anforderungen und F hig Schnittstelle keiten entsprechende Schnittstelle bieten Portierbarkeit Die Software soll f r den m glichen Einsatz auf andere Hardware oder Betriebssystem eingerichtet sein Wiederverwendbarkeit Die Software oder Teile davon sollen sich f r andere Entwicklungs projekte wiederverwenden lassen Tabelle 10 Merkmale hochwertiger Software Um die Komplexit t heutiger Software Entwicklungen zu beherrschen existieren verschiedene Model le die den Entwicklungsproze beschreiben Zu den wichtigsten Modellen z hlen das Wasserfallmodell das Iterative Wasserfallmodell das Spiralmodell die untersuchende Programmierung und das Prototy ping siehe Som 98 14 1 Phasen der Softwareentwicklung Der Entwicklungsproze kann als Modell grob in vier wichtige Phasen unterteilt werden e Systemspezifikation e _Systemkonstruktion e _Modulprogrammierung e _Systemintegration Dabei beschreibt der Begriff des Systems die Gesamtheit aller Teile der Software die Eingaben und Ausgaben verarbeiten und dabei Informationen speichern transformieren und ausgeben Ein Modul ist eine abgeschlossene softwaretechnische Einheit die ein
156. e gesamte dar ber hinausgehende Information dieses Erlebnisses dem Modell zugef gt e wenn ein neues Sinneserlebnis berschneidungen mit zwei bis dahin getrennten men talen Modellen aufweist werden beide Modelle zusammengef gt Wenn ein neues Sinneserlebnis vollst ndig in das mentale Modell integriert ist erfolgt eine Konsi stenzpr fung Diese fragt ist die neue Einheit wahr falsch oder nicht beurteilbar Kognitionswissenschaften im berblick 20 Aus diesen Prinzipien folgt da mentale Modelle als Grundlage der Handlungssteuerung die nen und da Wissen durch ihren Aufbau erzeugt wird Die Vorstellung ber den strukturellen Aufbau der mentalen Modelle l t sich mit dem durch Bartlett gepr gten Begriff des Schemas beschreiben Nach Bartlett sind Schemata spezifische Wissensstrukturen deren Aktivierung die Vernetzung neuer Information mit dem Vorwissen und damit die Speicherung der neuen Information an sich erleichtert Sie repr sentieren Wissen ber typische Zusammenh nge in einem Realit tsbereich das sich aufgrund von Erfahrung ent wickelt und wandelt Nach Marks werden mentale Modelle auf der Grundlage schematischen Wissens konstruiert da sie auf Analogiebeziehungen aufbauen Sie selbst sind jedoch nicht schematisch sondern Repr sentationen konkreter Vorstellungsinhalte d h sie sind Instantiie rungen eines oder mehrerer Schemata Diese zun chst eher verwirrenden Begriffsdefinitionen werden uns sp ter wenn
157. e versus hemmende Prozesse Kognitionswissenschaften im berblick 176 e Handlungsmetapher Selbstreferenz Aushandeln Bewu tsein Ein Bereich der bisher stark vernachl ssigt wurde ist die kognitive Genetik und damit die Fra ge durch welche Prozesse kognitive Systeme entstehen Die Computermetapher hat sich zu n chst vornehmlich der Fremdorganisation bedient Im Zuge der fortschreitenden Forschung erkannte man da nat rliche kognitive Systeme im wesentlichen durch Prozesse der Selbstor ganisation entstehen Der neueste Erkenntnisstand bzgl der Entstehung menschlicher Kognition ist die Verbindung von Fremd und Selbstorganisation zu einer kooperativen Probleml sestra tegie Themen zuk nftiger Forschung sind daher e Fremdorganisation Didaktik Motivation Manipulation e Selbstorganisation Autopoiese strukturelle Kopplung Synergetik e Kooperatives Probleml sen Kommunikation Rationalit t Kreativit t Die Entwicklung kognitiver Systeme ist von grundlegender Bedeutung nicht nur f r die nat rli che sondern auch f r die k nstliche Intelligenz Erst wenn die Genetik der Informationsverar beitung wenigstens in Umrissen beschrieben und erkl rt werden kann wird es m glich sein nicht nur gezielt nat rliche Erwerbsprozesse zu unterst tzen sondern auch k nstliche Informati onsverarbeitungssysteme zu konzipieren Neben der Simulation ist es die Aufgabe k nstlicher Systeme
158. e von Oberfl chen zu erzeugen 8 1 2 Raumperspektive Luftperspektive Ein wichtiger Hinweisreiz ist die Raumperspektive auch statische Perspektive die sich auf Fluchtlini en und den optischen Horizont bezieht Parallele Linien die im Bildhintergrund zusammenlaufen erzeu gen einen starken Tiefeneindruck Ein Beispiel ist eine lange gerade Stra e die am Horizont zu einem Punkt zusammenl uft Der Tiefeneindruck entsteht durch die trapezf rmige Abbildung der parallelen Linien auf der Netzhaut Ein weiterer Faktor f r r umliches Sehen ist die Luftperspektive Objekte in gro en Entfernungen gr Ber 100 m verlieren in nat rlicher Umgebung an Farbintensit t und Kontrast Die Oberfl chenfarbe scheint nach Grau Blau verschoben Str 97 8 2 Wahrnehmung von Objekten Gestaltgesetze Die Informationen ber Kanten und Oberfl chen reichen nicht aus um eine Bestimmung der Objekte der 2D Szene zu erzeugen Vielmehr mu die Zugeh rigkeit des Erkannten zu den Objekten extra hiert werden Um diese Segmentierung von Objekten durchzuf hren benutzt das Gehirn Gesetz m igkeiten ber bestimmte Gestaltfaktoren Der psychologischen Forschung entstammt eine um fangreiche Sammlung derartiger Gesetzm igkeiten Die wichtigsten Gestaltgesetze der Wahrneh mung m chte ich kurz erl utern 8 Visuelle Informationsverarbeitung und Wahrnehmung 8 2 1 Gesetz der N he Gruppierung In Abbildung 8 3 sieht man acht Linien nebeneinander jedo
159. e zu integrieren Das hier die Ontoge nese mit einbezogen wurde soll die Situationsabh ngigkeit der Aktualgenese ber cksichtigen d h die situationsspezifische Verf gbarkeit der kognitiven Tektonik unterstreichen Die aktuelle kognitive Aktualgenese bedeutet im Grunde immer da das Individuum vor ein Problem gestellt wird sein kognitives System also nicht ad quat reagieren kann sondern auf Kognitionswissenschaften im berblick 123 seine Mechanismen der Probleml sung zur ckgreift Diese basieren wie wir gesehen haben meist auf der Modifikation seiner mentalen Modelle bzw in schwierigeren F llen auf der Eva luation von neuen kognitiven Modellen mit deren Hilfe die f r die Probleml sung notwendigen Informationen und oder Handlungsstrategien zur Verf gung gestellt werden sollen siehe Kapi tel Probleml sen In jedem Fall bedeutet die Aktualgenese kognitiver Systeme aber da seine Tektonik durch Lern oder Versuchsvorg nge ver ndert wird wobei zwei F lle unterschieden werden k nnen Das Individuum ver ndert sich auf Grund von u eren Einfl ssen oder auf Grund von inneren Einfl ssen woraus folgt da die Realisation der Aktualgenese sich grund s tzlich durch zwei Metaphern beschreiben l t e die Metapher der Fremdorganisation und e die Metapher der Selbstorganisation die an dieser Stelle streng im Kontext der Computer und der Gehirnmetapher gesehen werden sollen Diese beiden sind f r die Ge
160. echnischen Systeme beim End Benutzer entscheidend davon ab wie schnell dieser versteht wie sicher man mit diesen neuen Inforamtionsmedien umgehen kann und wie intensiv er diese Systeme einsetzen kann Um die menschliche Kognition zu erkl ren werden immer fter neuronale Vorg nge und Mechanismen des Gehirns ber cksichtigt Zum Verst ndnis neuronaler Modelle bedarf es aber einiger grundlegender Kenntnisse ber die wichtigsten Funktionen des Nervensystems weshalb wir im Folgenden zu Beginn dieses Buches die wichtigsten f r uns relevanten Grundlagen des Nervensystems besprechen wollen l Proposition kleinste Wissenseinheit die eine selbst ndige Aussage bilden kann 2 Schema Skript Organisationsmodelle der bedeutungsbezogenen Wissensrepr sentation 6 Das menschliche Nervensystem 6 Das menschliche Nervensystem Das menschliche Nervensystem setzt sich aus kleinsten autonom agierenden Bestandteilen den sog Neuronen zusammen die sich im Laufe der Evolution zu immer komplexer Aktionseinheiten zusam mengefunden haben Wir m ssen uns aber von Anfang an dar ber im klaren sein da mit einer fort schreitenden Runterbrechung des Nervensystems auf diese Bestandteile auch die komplexen schlie lich Bewu tsein erzeugenden F higkeiten dieser Nervenverb nde sehr schnell verloren gehen und die Struktur und das Agieren der einzelnen Neuronen nur das Rohmaterial einer jeglichen geistigen Akti vit t bilden Nichtdestotrotz defi
161. echt schnell an einen Punkt wo zwei Personen auf die falsche Seite gebracht werden m ssen Ohne diesen Schritt kann man die Aufgabe nicht l sen Man hat festgestellt da vielen Versuchspersonen dieser Schritt in der Regel besonders schwer f llt und viele an diesem Punkt noch einmal von vorne anfangen wollen 20 5 3 2 Die Mittel Ziel Methode Die Mittel Ziel Methode setzt sich aus der wiederholten Anwendung der Schrittfolge Fest stellung von Unterschieden Operatorauswahl Operatoranwendung und berpr fung zusammen Hierdurch wird der Ausgangszustand allm hlich mit dem Zielzustand in Deckung gebracht und damit das Problem gel st Siehe Abbildung 20 14 Flu diagramm der Mittel Ziel Methode Ziel berf hre dern gegenw rtigen Zustand in den Zielzustand Vergleiche gegenw rtigen und angestrebten Zustand um den an gt Unterschied wichtigsten Unterschied herauszufinden N Unterschied festgestellt Teilziel Eliminiere den Unterschied s Mi erfolg Abbildung 20 14 In Abbildung 15 ist das leicht modifizierte Flu diagramm der Mittel Ziel Methode f r den Fall da z B ein Fehlerzustand unter zur Hilfenahme eines geeigneten Operators eliminiert werden soll aufgezeigt Kognitionswissenschaften im berblick 86 Fiu diagramm der Mittel Ziel Methode Ziel Eleminiere den Zustand Mae Suche nach dem Operator der f r die Reduktion des Unterschiedes relevant ist gefunden Mi
162. ed chtnisform des Kurzzeitged cht nisses aus physikalischer Sicht Der Grad der Aktivit tsausbreitung h ngt dabei von der G n gigkeit der hinterlegten Information ab d h Aktivit tsstati welche oft gebraucht werden oder in denen viele Strukturen integriert sind werden sich schneller ausbreiten und stabilisieren Die Zeit die Erinnerungsvorg nge ben tigen h ngt somit von der Stabilit t der die Bedeutungen repr sentierenden Tr gerstruktur ab Ist die ansto ende Aktivierung zu schwach oder durch physikalisch chemische Faktoren amp hemmt so ist der Inhalt des Kurzzeitged chtnisses sprich die aktive Form des zentralen Ner vensystems zu klein um eine evaluierenden Bearbeitung durchzuf hren F r die Bedeutungse bene hei t dies das eine vollst ndige Bedeutungsfindung nicht m glich ist d h das Wissen kann weder abgerufen noch bearbeitet werden Ist die Aktivit t zwar bewertbar aber ihr Grad durch die berlagerung anderer Aktivit ten im Vergleich nicht dominant so verl ngert sich die Bearbeitungs bzw Bedeutungsfindungszeit entsprechend Allgemein unterscheidet man beim Aufrufen von Ged chtnisinhalten zwei Arten Das Wieder erkennen und die Reproduktion So k nnen wir zwar viele Dinge auch wenn wir sie lange nicht gesehen oder erlebt haben wiedererkennen doch k nnen wir sie vorab nicht explizit be schreiben d h aus dem Ged chtnis heraus reproduzieren Am deutlichsten wird dies wenn Relationen zwischen vers
163. ede Aktion durch das Dr cken einer Taste ausgel st Au er alphanume rischen Zeichen gibt es noch spezielle Sondertasten die den Kursor bewegen oder Tastenkombinatio nen die bestimmte Befehle ausf hren Viele Texteditoren bieten diese Art der Interaktion Vorteil ist die schnelle Ausf hrung einer Tastenkombination da bei einem Editor schon zeichenorientiert also mit der Tastatur gearbeitet wird Gro er Nachteil ist da der Benutzer erst die notwendigen Tastaturkom mandos erlernen mu um das Programm zu bedienen Vorteilhafter ist da eine Kombination von direk ter Manipulation und Tastatursteuerung Dem Novizen bietet die direkte Manipulation eine leichte Ein arbeitung und Bedienung dem Experten erm glichen Tastaturkommandos eine schnelle und effiziente Arbeitsweise Fis 86 13 1 3 Kommandos Die Eingabe von Zeichenfolgen in einer Kommandozeile ist meist schwieriger als die tastengesteuerte Eingabe Kurze Kommandos lassen sich zwar recht schnell eingeben aber ein semantisch sinnvoller Bezeichner sollte eher einen l ngeren und aussagekr ftigen Namen haben da der Benutzer schneller Kommandos lernen kann und sich sp ter besser daran erinnert F r seltene Aktionen sind Kommandos also vorteilhafter als Tasten Als Hilfe f r den Benutzer kann das System bei der Eingabe pr fen ob es sich bei der eingegebenen Zeichenfolge um einen Teil eines korrekt geschriebenen Kommandonamens handelt und den Namen dann expandieren Die Expansion soll
164. edene Repr sentati onsformen berf hrt die einer Ikonisierung entsprechen Diese Ikonenbildung bewirkt da eine Kognitionswissenschaften im berblick 50 Datenreduktion von 10 Bit Sek auf 10 Bit Sek erreicht und so das Ultrakurzzeit Ged chtnis vor einer zu starken Belastung mit Informationen gesch tzt wird bzw die Orientierung im Raum der Information erleichtert wird Die Inhalte der Ikonen k nnen dabei wahrnehmungs orientiert oder bedeutungsorientiert kodiert werden wobei die kleinsten Einheiten der Ikonen die Propositionen gerade einer Bedeutung entsprechen die mit ja oder nein beantwortet wer den kann Propositionen werden in Ikonen entweder in Netzwerkstrukturen oder in Schemata zusammengefa t die dann Konzepten entsprechen Skripte hingegen repr sentieren Ereignisse die zusammen eine Episode bilden Schemata und Skripte repr sentieren das Gemeinsame zwi schen Propositionen r umlichen Vorstellungsbildern und linearen Anordnungen Das aus den Schemata Skripten resultierende Wissen ist die entscheidende Voraussetzung daf r da ein Individuum abzusch tzen vermag was unter bestimmten Umweltkonstellationen demn chst pas sieren wird Es wird dadurch in die Lage versetzt ad quate Handlungsstrategien zu entwickeln Die Absicht zu lernen hat keinen Einflu auf die Behaltensleistung wichtig ist nur die Art wie die Informationen verarbeitet werden Das Ged chtnis baut sich sukzessive auf wobei es dem Chunki
165. edi enaufwand gute Koordination von abg ngigen Fenstern Positionierung Verhinderung ungewollter berdeckung von Fenstern und Individualisierbarkeit sind Kriterien die ein ergonomisch gutes Fenster konzept auszeichnen 13 2 2 Men gestaltung Nachdem die Eintr ge f r ein Men festgelegt sind steht man vor der Aufgabe die Reihenfolge der Eintr ge zu organisieren Dabei sollten h ufig zu benutzende Eintr ge weit oben in der Hierarchie ange ordnet sein Zur Verbesserung der bersichtlichkeit k nnen zusammengeh rige Eintr ge im Men durch waagerechte Linien gruppiert werden Mehrere Informationseinheiten m ssen gegebenenfalls weiter untergliedert oder neu strukturiert werden Mit Hilfe eines gut strukturierten und hierarchisch organisierten Men s kann man direkt Einflu auf den Organisationsproze des Ged chtnisses Chun king nehmen Durch die aktive Vorstrukturierung wird der Benutzer bei seiner mentalen Modellbildung unterst tzt um einen m glichst schnellen Lernerfolg zu erzielen Dem versierten Benutzer bieten Tastaturk rzel engl Shortcuts einen schnellen Zugang zu Men ein tr gen Shortcuts verk rzen die Zugriffszeit auf Men eintr ge und erlauben eine flexible Arbeitsweise je nach Kenntnisstand der Benutzer Gro e Softwarepakete offerieren f r komplexe Men aktionen die Definition von Makros Teilweise sind Makros auch ber Skriptsprachen des Betriebssystems program mierbar Diese Vielzahl von M glichkeiten e
166. ehe Anhang A Einige Farbkombinationen sind f r das menschliche Auge nur schwer zu fokussieren Ein Beispiel findet sich in Anhang A vgl Kapitel 7 2 Durch bestimmte Farbkombinationen z B Komplement rfarben und Kontrast siehe Abbildung 13 4 und Kapitel 9 2 1 ist es m glich Objekte hervorzuheben oder zu tarnen was selten gewollt ist Kontrast Kontrast Abbildung 13 4 Kontrastbeispiele a schlechter Kontrast b guter Kontrast Viele Autoren von Design Richtlinien schlagen eine maximale Anzahl von 4 bis 7 Farben f r die Benut zerschnittstelle vor Ein guter Design Entwurf sollte in Monocrome erstellt werden Erst danach sollten Farben zu Markierungs und Hervorhebungszwecken eingebracht werden Gerade bei einer hohen Infor mationsdichte leisten farbige Formatierungen einen gro en Beitrag zum schnellen Erkennungsproze Wichtige Statusmeldungen die an den Benutzer weitergegeben werden sollen lassen sich durch Farben hervorheben Damit ist es m glich die Aufmerksamkeit des Benutzers aktiv zu lenken Stets mu die Farbgebung unter dem Aspekt der Benutzeraufgabe gesehen werden Eine bunte Oberfl che ist wir kungslos wenn sie nicht die f r den Benutzer relevanten Informationen unterstreicht Konsistenz in der Farbgebung ist eine weitere Richtlinie der Farbgestaltung Eine feste Regel zur Farbgestaltung mu f r das ganze System gelten 13 3 Hilfesysteme Benutzer die das erste Mal einen Computer bedienen
167. einen Hinweis darauf da es unter bestimmten Bedingungen vorteilhafter sein kann ein Konden sieren des Dampfs im Druckhalter zuzulassen als auf eine HPI zur ckzugreifen Zwei Minu ten nach St rfalleinleitung im Reaktor Three Mile Island 2 war eine Lage entstanden in der eine HPI dringlicher war als ein regulierbarer Druckhalter Nach dem Ansprechen der Hochdruckeinspeisung achteten die Operateure vor allem auf zwei Me anzeigen die dicht nebeneinanderlagen Die eine zeigte einen unver ndert fallenden Druck im Reaktor an ein unerkl rliches Verhalten da die andere einen Druckanstieg im Druckhalter in gef hrlichem Ausma verzeichnete Eigentlich h tten sich beide Zeiger wie bisher immer im Gleichtakt bewegen m ssen denn beide Me stellen waren durch Leitungs str nge miteinander verbunden Nun ist man davon ausgegangen da mit einem Instrument etwas nicht stimmte was immer wieder vorkam Da die Operateure wu ten da die Notspeisewasserpumpen eingeschaltet waren aber nicht da diese wegen der geschlossenen Ventile kein Wasser zu pumpen hat ten mu te in ihren Augen der Kern vom Sekund rkreislauf gek hlt werden so da der Druckabfall erkl rlich war Aber wenn das stimmte warum schaltete sich dann das HPI System automatisch ein Vielleicht war es die Reaktordruckanzeige die nicht stimmte Der hohe Druck im Druckhalter gab zu schlimmsten Bef rchtungen Anla Bei einem Bruch des Druckhalters tritt ein K hlwasserverlust L
168. eitere Einfl sse auf die physischen Funktionen sind z B Hitze und L rm die zu einer Erm dung oder Erregung und somit Konzentrationsabnahme des Personals f hrt In der Schaltzentrale ert nten nach der St rfalleinleitung drei vernehmbare Alarmsignale und eine Vielzahl der 1600 Anzeigel mpchen leuchteten auf oder blinkten Diese Masse an Anzeigenaktivit t in den ersten Minuten kann den Operateur in h chstem Ma e verwirren Wie jeder aus eigener Erfahrung wei f llt es in Stre situationen besonders schwer die Ge danken auf das Problem zu richten wenn man z B vom Stra enl rm von dem Bearbeiten einer Klausur abgelenkt wird Aus diesen Stre situationen entsteht leicht eine Panik Nachdem die Operateure entdeckten da sich das PORV nicht geschlossen hatte bet tigten sie ein Absperrventil um die Leitung zu blockieren Der Operateur sagte selber aus da diese Tat eher ein Akt der Verzweiflung gewesen sei als eine klar berlegt Ma nahme da normalerweise niemand auf die Idee kommt ein Sicherheitssystem ohne Grund abzuschalten Zus tzlich zu den physischen kommen auch noch die emotionalen Einflu faktoren wie Zerstreu ung Motivation und Langeweile hinzu Diese Faktoren beeinflussen die Bereitschaft Ressour cen bzw Energie in eine T tigkeit zu stecken Weiterhin kann die Bearbeitung einer Aufgabe durch spezielle Situationen Vorgehensweisen und den Vorstellungen anderer Personen beeinflu t werden Das soziales Klima bzw d
169. eits werden sie daf r bezahlt die Turbinen gewinnbringend am laufen zu halten und einen Leistungsabfall m glichst zu vermeiden e Einerseits wird von ihnen erwartet die Vorgaben des Betreibers und des Staates zu befolgen andererseits sollen sie ihr Wissen und Verstand dazu einsetzen vorhandene St rungen zu beheben e Einerseits werden sie anhand ihrer Geschwindigkeit Entscheidungen zu treffen und Aktionen auszuf hren gemessen andererseits wissen sie da es beim Ereignen eines Notfalls am besten w re die H nde in den Taschen zu lassen und bis hundert zu z h len e Einerseits wissen sie da sie hochausgebildete Techniker aber keine professionellen Ingenieure sind so da von Ihnen kein perfektes theoretisches Verst ndnis der Anlage erwartet wird andererseits m chte kein Ingenieur diesen stupiden und langweiligen Job machen Normalerweise befinden sich drei Operateure in oder in der N he des Kontrollraums Nach dem Three Mile Island Unfall wurde jedoch berlegt ob nicht noch eine zus tzliche Person die einen Ingenieursgrad oder hnliches besitzt eingesetzt werden soll welche das komplexe System vollst ndig versteht und einen berblick in kritischen Situationen behalten kann Merkregel Wer selber arbeitet verliert den berblick Ein weiterer Grund ist da gerade in eng gekoppelten komplexen Systemen kleine St rungen gen gen um Katastrophen entstehen zu lassen Durch Drill werden den Operateuren die Systembezeichnungen
170. elle die zur Evaluation eines neu en Konzepts mentalen Modells benutzt werden k nnen w hrend der zweiten Schritt der Neustrukturierung der Menge der aktiven Konzepte ber den Vorgang der Schematisierung ent spricht wobei diese Neustrukturierung laufend auf Konsistenz mit der momentanen Zielvorgabe des Individuums gepr ft wird um bei Konsistenz in der Struturkomponente Gehirn archiviert zu werden Kognitionswissenschaften im berblick 49 Der Probant liest ein Buch in seinem Bewu tsein Zimmer an einem k hlen November tag In ihm steht Langzeitged chtnis Urlaub in Frankreich Surfen Sonne Marie usw Es war ein sch ner Sommertag am Meer Leise rauschte der Wind durch die D nen die Wellen luden zum Wellenreiten ein Aufmerksamkeit Buch x Sommertag Der Buchtextausschnitt wird im Ultrakurzzeitged chtnis abgelegt Ultrakurzzeitged chtnis Es war ein sch ner Sommertag am Meer Leise rauschte der Wind Buch x durch die D nen die Wellen luden Meer Wind zum Wellenreiten ein We llenreiten Kurzzeitged chtnis Urlaub in Frankreich Surfen Sonne Marie usw Abbildung 20 5 Beispiel eines Chunking Vorgangs Das Prinzip des Chunking legt es nahe neues Wissen mit m glichst vielen Komponenten des alten Wissens zu verkn pfen um erstens die Behaltensleistung zu steigern und zweitens die Abrufbarkeitswahrscheinlichkeit sprich Aktivierungsm glichkeit zu steigern
171. ellen bei der Gestaltung von Gebrauchsgegenst nden wurden schon seit vielen Jahren untersucht und die Ergebnisse der Forschung erfolgreich in der Produktgestaltung umgesetzt Sehr fr h hatte man erkannt da eine menschengerechte Bedienung ein wichtiger Verkaufsfaktor ist Diese Tatsache wird allerdings bis heute bei Softwareprodukten oft vernachl ssigt teilweise ignoriert Allein eine gute Funktionalit t macht noch keine gute Software Der Benutzer mu die Handhabung der Software auch schnell erlernen und effektiv damit umgehen k n nen Nur so kann sich das Produkt im Arbeitsproze bew hren und sich im wirtschaftlichen Sinne Marktvorteile gegen ber anderen Konkurrenzprodukten verschaffen 11 2 Gr nde und Ziele der GUI Gestaltung Das allgemeinste Ziel die Lebensqualit t durch eine Humanisierung der Arbeits zu verbessern l t sich f r die Gestaltung von Softwaresystemen durch eine Reihe von Teilzielen spezifizieren Das betrifft die geforderte Performance die geringe Einarbeitungszeit die Anforderungen zur Bedienung sowie das Bestreben nach einheitlichen Standards innerhalb des Systems und auch nach au en durch die standardi sierte Gestaltung der Benutzungsoberfl che und anderen Bedienungsmitteln Die funktionalen Ziele k nnen mit Hilfe der Benutzeranforderungen und des fachlichen Umfeldes in Erfahrung gebracht wer den jedoch ist die zus tzliche Funktionalit t f r notwendige Sicherheitsma nahmen der Ausnahme und Fehler
172. em sie sprachliche Instruktionen die von Menschen gegeben werden in kognitiv ad quater Weise ausf hren Einen in diesen Bereich fallenden gut erforschten Problemkreis stellen die k nstlichen kogniti ven Systeme dar die Menschen Informationen bermitteln sprich sich mit der Mensch Maschine Interaktion bzw Mensch Maschine Kommunikation besch ftigen Stellvertretend f r sie sollen hier die intelligenten tutoriellen Systeme sowie die Systeme der Hypertext Technologie aufgef hrt werden die ein teilweise recht hohes kognitives Niveaus aufweisen sprich den sog Usern einen Dialog unterbreiten der zum Erkennen eines Informationsdefizietes und zur kooperativen Behebung dieses Defizites f hren kann Der Vollzug einer Aktualgenese bedingt da das kognitive System neue Informationen spei chern und in seine Tektonik integrieren Kann sprich einen Chunkingvorgang vollziehen kann Auf welche Weise neue Informationen in eine bereits vorhandene Wissensstruktur eines kogni tiven Systems integriert werden soll ist damit aber mit eine der Schl sselfragen jeglicher k nstlicher kognitiven Systeme Im Folgenden sollen daher die Lern und Ged chtnisstrukturen aus der Sicht der k nstlichen kognitiven Systeme noch einmal beleuchtet werden 20 8 4 Das maschinelle Lernen Allgemein gilt da mit Hilfe einer Ged chtnisstruktur jegliche Kognitive Systeme neue Wis sensstrukturen und funktionen ausbilden k nnen die eine Ver nderung ihrer Ergeb
173. emdbewegung wird aus der Zusammenfassung aller aufeinanderfolgen den Beobachtungsorte bewegungen und fixationen erm glicht Bei Kopf und K rperbewegungen hilft uns der Konstanzmechanismus bei der Orientierung im Raum siehe Kapitel 9 2 5 Zus tzlich hilft der Orientierungsreflex den Kopf unwillk rlich in jede neue Blickrichtung auszurichten Bewegungen in der Umgebung werden mit Hilfe der Tiefenorientierung haupts chlich der Bewegungsparallaxe erkannt siehe Kapitel 8 1 1 N here Objekte bewegen sich schnell ber den Hintergrund entfernte Objekte dagegen langsam Zus tzlich werden von unserem Wahrnehmungsapparat Scheinbewe gungen generiert Ein bekanntes Ph nomen ist der Stroboskopeffekt siehe Kapitel 9 3 1 Eine andere Scheinbewegung wird durch die Tr gheit unserer visuellen Wahrnehmung erzeugt Die Tr gheit entsteht durch die Dauer der Reizleitung und der Refrakt rzeit der Nervenzellen Dadurch kann eine scheinbare gerichtete Bewegung entstehen wie sie bei Lichterketten mit Lauflicht zu beobachten ist 8 6 Tr ger Muster Bedeutung Mit dem Wissen aus den vorherigen Kapiteln l t sich der Verlauf der visuellen Informationsverarbei tung auch in bereinstimmung mit dem Modell Tr ger Muster Bedeutung von Helmuth Benesch er kl ren Dieses Modell vereint sowohl neurologische psychologische und kognitionswissenschaftliche Erkenntnisse Reu 97 Die Tr gerebene der visuellen Informationsverarbeitung stellen die Zellen de
174. en die diese Quantoren enthalten gel st werden so nennt man sie kategorische Syllogismen Wie Untersuchungen zeigen tun sich die meisten Menschen schwer mit solchen Aufgaben da sie auch ung ltige Konklusionen akzeptieren und zwar immer nach einem ganz bestimmten Mi ster hnelt die Folgerung der Pr misse so wird sie akzeptiert Atmosph renhypothese Der Atmosph renhypothese liegt zugrunde da Menschen im Umgang mit kategorischen Syllogis men sich auf eine Reihe von Probleml sungsheuristiken verlassen die normalerweise gute Er gebnisse liefern Die berf hrung der Aufgaben in sog Venn Diagramme in denen Klassen von Objekten durch Kreise repr sentiert werden k nnen logische berlegungen ber kategori sche Syllogismen vereinfachen Neben dem deduktiven Schlie en wird oft das induktive Schlie en verwendet Das induktive Schlie en besteht aus zwei Teilvorg ngen der Hypothesenbildung und der Hypothesenpr fung Die Hypothesenbildung unterliegt dabei der nat rlichen Beschr nkung die notwendige Informationen zu aktivieren und der Schwierigkeit negative Informationen die nicht in die Hy pothese passen zu nutzen Die Hypothesenpr fung entspricht einer Wahrscheinlichkeitsabsch t zung die mit Hilfe von Heuristiken vollzogen wird 20 4 3 Individuelle und soziale Bedingungen des Denkens Um Denkprozesse besser verstehen und oder erkl ren zu k nnen ist es notwendig auch deren emotionale und motivationale Bedingungen
175. en hang mit dem Begriff des Lernens benutzt 10 Wissensrepr sentation Mehr Speicher Modell des Ged chtnisses Externe Stimuli Merkmale sensorisches antik A Unbegrenzt ca 2 10 bit Ged chtnis SG Ikonisch sensorisch s A sehr kurz max 2 Sek Ultrakurzzeitged chtnis zeitlicher Verfall Aufmerksamkeit bis zu sieben Chunks Akustisch Kurzzeitged chtnis kurz max 18 Sek ohne KZG Wiederholung Verdr ngung oder Unterlassung der Wiederholung Wiederholung Enkodierung Unbegrenzt Langzeitged chtnis Organisiert bedeutungsvoll LZG berdauernd Interferenz oder ungeeigneter Abrufproze Abbildung 10 1 Mehr Speicher Modell des Ged chtnisses Reu 97 Die dauernde elektrische Aktivierung der Neuronen im Status des Kurzzeitged chtnisses bedingt eine gesteigerte Proteinsynthese Dieser Vorgang wird auch als Memorieren bezeichnet Ist die Proteinsyn these abgeschlossen Dauer ca 20 min dann ist das Icon permanent als Struktur im Langzeitged chtnis verankert Dabei entspricht die Struktur des Langzeitged chtnisses dem des Kurzzeitged chtnisses nur befinden sich die Informationen des Langzeitged chtnisses in einem inaktiven Zustand Reu 97 10 2 Wahrnehmungsbasierte Wissensrepr sentation Im Kapitel 8 1 Wahrnehmung von Mustern Tiefe und Oberfl che wurde bereits erl utert wie visuelle Informationen im Proze der Wahrnehmung repr sentiert werden Ein visueller Reiz wir
176. en Ein weiteres Defizit liegt in der Vernachl ssigung der kognitiven Ad quatheit F r die Modellierung der kognitiven Dynamik als Steuerung dienen als grundlegende Charakte ristika der menschlichen Kognition physikalische Symbolsysteme Die Theorie der physikali schen Symbolsysteme beschreibt dabei das kognitive System als ein aus vielen einzelnen Mo dulen bestehendes komplexes Steuerungssystem da Inputinformationen in Outputinformationen umwandelt Viele der sogenannten symbolverarbeitenden Ans tze der k nstlichen Intelligenz bauen die Dynamik ihrer Modelle in entsprechender Weise auf Symbolverarbeitende Syste me sind solche Systeme die Symbole und deren definierte Kombinationen verarbeiten Je nach dem auf welcher Ebene der Eingabeinformation diese Definitionen vorgenommen werden Kognitionswissenschaften im berblick 114 k nnen v llig unterschiedliche Informationen verarbeitet werden Wichtig dabei ist da unter Symbolen auch solche Informationen zu verstehen sind die bei nat rlichen Systemen als S gnale aufgefa t werden Die symbolverarbeitende Kognitionswissenschaft hat eine Vielzahl verschiedener Typen der Systemdynamik hervorgebracht Zu den wichtigsten geh ren e die Produktionssysteme Sie sind in ihrer Funktionsweise den Computern mit einer klassischen Von Neumann Ar chitektur angepa t und verf gen daher durch ihren Speicher ber ein Repertoire von Re geln die beim Vorliegen bestimmter Beding
177. en Synthetisieren Evaluieren Tabelle 4 Kognitive Lernziele nach Sie 96 Um den Benutzer den Einstieg in die Bedienung der Software zu erleichtern haben die meisten Pro gramme eine Hilfefunktion Diese Hilfefunktion sollte verschiedene Ebenen f r Hilfe und Ratschl ge besitzen die von Basisinformationen f r Einsteiger bis zu einer kompletten Beschreibung aller Funktio nen und M glichkeiten des Systems reichen Die Hilfeinformationen m ssen gut strukturiert und in einem vern nftigen Umfang pr sentiert werden damit der Benutzer nicht berfordert wird Zus tzliche motivierende Momente lassen sich durch Multimediaunterst tzung integrieren Musik Sprachausgabe Animationen Video Gerade intellektuelle F higkeiten lassen sich gut unter Zuhilfenahme verschieden ster Medien veranschaulichen und vermitteln F r komplexe Softwaresysteme bieten sich spezielle Tutorsysteme an die den Benutzer in den Umgang mit dem Programm einf hren Dem versierten Benut zer bieten sie die M glichkeit schwierige komplexe Aufgaben bzw Bedienungsabl ufe zu ben und zu erlernen Eine weitere Alternative f r die Benutzerhilfe sind sogenannte Assistenten Diese pr fen Aktionen und Eingaben des Benutzers auf Korrektheit und bieten bei Fehlern eine kontextabh ngige Hilfe an Alle diese Hilfem glichkeiten m ssen unterschiedliche Hilfeebenen anbieten und sollten sich f r verschiedene Benutzergruppen konfigurieren lassen siehe auch Kapitel 13 3
178. en bestimmten Operatoren den Vorzug zu geben Die Einstel lungseffekte entsprechen dabei einer Automatisierung der Denkvorg nge Bewerte L sungs strategien werden gem dem Prinzip der kognitiven kologie immer wieder verwendet auch wenn sich das eigentliche Problem gravierend ver ndert hat Im allgemeinen treten diese Hf Kognitionswissenschaften im berblick 89 fekte immer dann auf wenn einige prozedurale oder deklarative Wissensstrukturen auf Kosten anderer besser zug nglich werden also quasi im Vordergrund stehen Verwandt mit diesen Ein stellungseffekten sind die sog Inkubationseffekte Meist durch die Einstellungseffekte be dingt sehen die Probleml ser die richtigen Operatoren nicht und kommen erst nach l ngerem berlegen auf die eigentliche L sung wobei diese l ngere Bearbeitungszeit auf einen bewu t seinsm ig hintergr ndigen Probleml sungsvorgang durch Ausprobieren nichtad quater Ope ratoren zur ckzuf hren ist Erst wenn diese Konzepte langsam in den Hintergrund treten wird der Blick auf das eigentliche Problem frei und richtige Operatoren k nnen evaluiert werden 20 6 Die Entwicklung von Sachkenntnis Wir hatten im letzten Kapitel schon kurz ber die Automatisierung der Denkvorg nge ge sprochen also ber jene F higkeit der zentralen Nervensysteme da bestimmte Handlungen oder Gedankeng nge deren Ausf hrung zuerst als problembehaftet erscheinen durch ben ihre Problematik verlieren
179. en dann w re es wahr scheinlich zu einer vollst ndigen Kernschmelze gekommen 33 Stunden nach St rfalleintritt trat eine neue Gefahr auf die Entstehung einer Wasserstoffbla se Im Fall einer berhitzung k nnen die H llrohre in einer Zirkonium Wasser Reaktion mit dem Wasser reagieren Dabei wird Sauerstoff verbraucht und Wasserstoff freigesetzt der z n chst kleine dann gro e Dampfblasen bildet Diese Blasen k nnen durch einen Funken und der Anwesenheit von etwas Sauerstoff explodieren Nach 14 Tagen war jedoch die prim re Gefahr einer Wasserstoffexplosion gebannt obwohl es zu einigen kleinen Explosionen gekommen ist Das System hatte sich zum Gl ck so weit abgek hlt da wieder ein normaler Kreislauf m glich war 20 10 2 6 3 ber den Operateur in einem Kraftwerk Bei der Betrachtung von St rf llen werden von der Presse die Operateure h ufig als die Haupt verantwortlichen abgestempelt Es wird bersehen da den Fehlern die diesen Operateuren unterlaufen h ufig schon mensch liche Fehler der Konstrukteure und Systemdesigner vorausgehen so da eine korrekte Fehler behandlung nur bedingt oder erschwert m glich ist Kognitionswissenschaften im berblick 167 Menschliche Operateure in einem Atomkraftwerk haben einen frustrierenden Job der mit Di lemmas beladen ist e Einerseits bernehmen sie die schreckliche Verantwortung die ffentlichkeit vor dem Austreten radioaktiver Strahlung zu sch tzen anderers
180. en die erforschen wie konomische Entscheidungen getroffen werden Wichtige Erkenntnisse der kognitiven Psychologie und Linguistik z B Charakterristika Struktur Re geln Verarbeitung und das Verstehen der nat rlichen Sprache sind Grundvoraussetzungen gewesen f r die maschinelle Sprachverarbeitung Auf dem Gebiet der k nstlichen Intelligenz gibt es verschiedene Ans tze die auf kognitionswissenschaftliche Modelle zur ckzuf hren sind Die Erkenntnisse der propo sitionalen und bedeutungsbezogenen Wissensrepr sentation und Verarbeitung eng verbunden mit den Begriffen Propositionl Schema Skript f hrten zur Theorie der Semantischen Netze und zur Model lierung von Framestrukturen nach Marvin Minski In Deduktionssystemen und Produktionsregel systemen sowie allgemein bei der Simulation von Probleml sevorg ngen werden kognitionspsychologi sche Erkenntnisse des logischen Denkens und der Entscheidungsfindung angewendet Die begrenzten F higkeiten des Menschen kognitive Anforderungen zu bew ltigen besch ftigen in immer st rkerem Ma e die moderne Informationsverarbeitung Waren es fr her meist Rechenaufgaben die den Schwerpunkt von Computeranwendungen bildeten so sind es heute in berwiegendem Ma e Textverarbeitung Datenbankanwendungen Multimedia Kommunikation und Betriebsf hrung Durch st ndig schnellere technologische Entwicklungszyklen und die explosionsartig ansteigende Menge an Informationen die erzeugt verarbe
181. en 68 69 definierende Merkmals Gewichtungsfaktoren 44 dekleratives Wissen 70 Delphi Methode 88 Denkblockade 49 Denkblockaden 49 Denken 19 Descartes 57 Desoxyribonukleins ure DNA 43 dialektische Probleme 72 dialektischer Proze 72 Dialogbox dialog box 147 divergente Produktion divergentes Denken 89 Drei Welten Modell 58 DropDown Kombinationsbox drop down combination box 152 DropDown List drop down list 152 duale Kodierungstheorie 28 Dynamik eines kognitiven Systems 103 Dynamik kognitiver Systeme 91 E EEG Messungen 66 effektorische Information 102 eine Bedeutung zuordnen welche eine Reaktion des Klas sifikators iniziiert Dieser Vorgang wird dadurch vollzo gen da die bedeutungszuweisende Struktur 17 Eingabepflichtige Dialogbox modal dialog box 147 Einstellungs und Inkubationseffekte 81 Elaborieren 44 47 48 Empirische Gehirnforschung 98 Entdeckungsheurismen 74 episodische Ged chtnis 43 Erfahrungssystem 61 Erfassungssystem 61 Ergebnisfunktionen 106 Ergonomie 138 Erregungsselektion 38 Ersatzbefriedigung 69 Experimentelle Reduktion 95 Kognitionswissenschaften im berblick EBENEN nn Feedback Reaktion 102 Fehldiagnosen 163 Fenster Siehe Fensterrahmen window border 150 Fertigkeitserwerb 82 Flexibilit t 89 Fl ssigkeit 89 Formen der bedeutungsm igen Repr sentation der Ikonen 30 Formen der wahrnehmungsm igen Repr sentation der Ikonen 28
182. en Behandlung von Umwelt und Funktion des kognitiven Systems kommt In den Zugangsm glichkeiten k nstlicher Systeme zu ihrer Umwelt liegt daher ein weites Bet tigungsfeld zuk nftiger Forschung Aus der Erforschung der Computermetapher ergaben sich jedoch prinzipielle Ans tze f r em pirische Untersuchungen die diese besser d h aussagekr ftiger wissenschaftlich besser fun Kognitionswissenschaften im berblick 102 diert und nachvollziehbarer zu gestalten versprechen von denen zwei an dieser Stelle aufge f hrt werden sollen e Die Experimentelle Reduktion Ziel der experimentellen Reduktion ist die exakte Bestimmung von Ergebnisfunktionen w ter u erst eingeschr nkten Laborbedingungen Die dahinter stehende Vorstellung ist da unter solchen Bedingungen der mentale Aufbau und die mentalen Mechanismen des menschlichen kognitiven Systems besonders gut zu erschlie en seien Ist der Mechanis mus unter einfachen Bedingungen aufgekl rt k nnen schrittweise komplexere Umwelt und Verarbeitungsbedingungen eingef hrt werden Es h ufen sich jedoch die Hinweise da ein solches Vorgehen beim Menschen nicht funktioniert da sich nicht nur quantitative son dern auch vielf ltige qualitative Unterschiede bei den kognitiven Prozessen zwischen La bor und Lebenssituation ergeben Hierzu geh ren Unterschiede der Motivation der Rele vanzeinsch tzung der Handlungseinbettung sowie der Sinnkonstitution e Die Evaluation kognit
183. en Informationsanteile des Erlebens vollzieht Das Gehirn erreicht dadurch u a da f r das momentane Interesse nicht relevante Merkmale unter dr ckt werden und die Kontinuit t des Erlebens gesichert wird Die Kapazit ten der Bl cke Bewu tsein Kurzspeicher und vorbewu tes Ged chtnis sind dabei sowohl alters als auch konditionsabh ngig Die angegebenen Zahlen stellen daher Mittelwerte f r einen 30 j hrigen gesunden Menschen dar Kognitionswissenschaften im berblick 59 Modell f r den Informationsumsatz im Menschen Ck Akkomodator Kurzspeicher Kk Cy vorbewu tes Ged chtnis Ky Sinnesorgane Muskulatur Speicherkapazit t des Bewu tseins K lt 160 bit Speicherkapazit t des Ged chtnisses K ca 2 1 07 bit Zuflu geschwindigkeit zum Bewu tsein c lt 16 bit sec Zuflu geschwindigkeit zum Ged chtnis cy ca 0 7 bi sec Zuflu geschwindigkeit von den Sinnesorganen ca 107 bit sec Die Werte Kg k und cy sind altersabh ngig Bewu tsein v Abbildung 20 6 Kybenetisches Modell des menschlichen Ged chtnisses Das Gehirn verarbeitet die sensorielle Information nicht eins zu eins sprich analog sondern kreiert aus der F lle aller Informationen resultierende Geschehensbilder sogenannte Ikonen Diese erfahrungsgef rbten mentalen Abbildungen Hirnaktivit ten der physischen Welt stellen dabei das Rohmaterial f r die weitere Be und Verarbeitung durch die bewertende
184. en Prozeduren darauf achten da keine Interferenzeffekte hnlich denen die wir bei Reproduzieren von Ged cht nisinhalten kennengelernt haben auftreten k nnen Dieser negative Transfer wird dabei immer dann auftreten wenn neu erworbene Fertigkeit mit einer gut eingepr gten Fertigkeit indirekt im Konflikt steht H ufiger als dieser negative Transfer wird aber beim ben der positive Trans fer auftreten bei dem hnlich wie beim Chunking gut einge bte Teilprozeduren zum Erwerb der Sachkenntnis in die Prozeduren einbezogen werden Zwar k nnen so h chst individuelle Handlungsabl ufe prozedurales Wissen erzeugt werden doch ist das Gesamtergebnis immer positiv Eine andere Erkenntnis aus den Forschungen zeigt da Versuchspersonen Fertigkeiten vielfach schneller lernen wenn man die Fertigkeit in ad quate Teilfertigkeiten aufl st diese bt und von Experten einen unmittelbaren Feedback bekommt Wir merken uns Kognitionswissenschaften im berblick 92 Durch ben erh lt man Sachkenntnis wobei die Entwicklung von Sachkenntnis darauf beruht da man Probleme nicht mehr prim r auf der Grundlage von serieller Verarbeitung und Deduk tion l st sondern verst rkt dazu bergeht im Ged chtnis gespeicherte L sungsmuster abzuru fen Die Evaluation von Sachkenntnis vollzieht sich in drei Phasen wobei in der ersten Phase die Fertigkeit deklarativ formuliert in der zweiten Phase die Fertigkeit in prozedurales Wissen berf hrt
185. en demnach zum Erkennen aus und sind genauso gut wie Farbfotografien Allgemein werden Objekte erkannt indem die aus der Wahrnehmung extrahierten Informationen mit den Formen verglichen werden die in unserem dreidimensionalen Wissensmodell repr sentiert sind Durch Kombination und Erweiterung unserer mentalen Modelle k nnen dann auch neue noch unbekannte Ob 4 Marr David 1945 80 britischer Psychologe sein Buch Vision A computational investiga tion into the human representation and processing of visual information z hlt zu den bedeu tendsten B chern der Kognitionswissenschaft Er entwickelte ein 3 stufiges Modell der visuel len Informationsverarbeitung 8 Visuelle Informationsverarbeitung und Wahrnehmung jekte erkannt oder mit bekannten Objekten in Beziehung gebracht werden Diese Eigenschaft ist eine Voraussetzung und Grundlage der menschlichen Handlungssteuerung in unbekannten Situationen 8 5 Wahrnehmung von Bewegung Wahrnehmung und Bewegung sind untrennbar miteinander verkn pft Zus tzlich zur Bewegung unseres K rpers Mikrobewegung Frequenz 4 bis 25 Schwingungen pro Sekunde Amplitude 0 5 bis 5 um pro Sekunde haben unsere Augen eine Eigenbewegung den Nystagmus Hin und Herbewegen der Augen 30 70 mal pro Sekunde Gleicht man diese Bewegungen aus und erzeugt eine fixierte Wahrnehmung dann verschwindet das Gesehene Der Teil auf den man bewu t achtet erh lt sich am l ngsten Das Erkennen von Eigen und Fr
186. en im berblick 146 Um das eben gesagte zu vertiefen sind in der folgenden Tabelle beispielhaft besonders positi ve und besonders negative Eigenschaften von Informationspr sentationsdarbietungen aufgeli stet Positive Eigenschaften Negative Eigenschaften Animation durch laufende Bilder oder Schriftz ge berladener Hintergrund Vorteilhafte farbliche Gestaltung Unm glichkeit eine Informationssequenz zu verlas sen Information auf eine Seite beschr nkt Absturz der Pr sentationen durch Fehlbedie nungshandlungen Indexsuche Nichtstrukturierte Informationsf lle Notizbuchfunktion Nichtstrukturierte Verkn pfung der verschiedenen Informationsanteile alle Navigierungshilfe Unverm gen mehrere Informationsseiten parallel aufzurufen Zu dieser Tabelle die folgenden Erl uterungen der verschiedenen Eigenschaften Positive Eigenschaften e Animation durch laufende Bilder oder Schriftz ge Die berbr ckung der Wartezeiten beim Aufbau von Programmabl ufen bzw w hrend des Entscheidungsprozesses des Benutzers mu als besonders positiv angesehen werden da durch diese Pr sentationsart sowohl das Warten als auch ein Suchproze des Benutzers als ertr glicher erscheint Daneben wird automatisch die Neugier des Benutzers erh ht wobei diese Interessenerh hung die Benutzer veranla t ber kleinere Inkompetenzen hinwegzu schauen e Vorteilhafte farbliche Gestaltung Durch die farbliche Unt
187. en nn 15 Abbildung 7 1 Hypothetische Verkn pfung von Balkendetektoren a und Kantendetektoren b And 96 BR eins he ans 18 Abbildung 7 2 Zwei m gliche Texturgradienten And 96 22220us0seeneneneenenenenennenennnennenennennnne 19 Abbildunigs7 3 Gesetz der N he 3 2 3 82 22 RT RER E nein 20 Abbildung 7 4 Gesetz der hnlichkeit nn ee een 20 Abbildung 7 5 Gesetz des glatten Verlaufs eeeeseesesesesesenesesnenenenennenennnonnenennenennnenenenonnenennnonnenennnnen 21 Abbildung 7 6 Gesetz der Geschlossenheit ueueseseseseneseesennsnsennenenenennenennnonnnnennnnenenenenenonnenennnonnnnennnon 21 Abbildung 7 7 Gesetz der Koh renz nurises A A E AE a AA AE Ra a 21 A bild ng 7 9 Gesetz der Kontur nn ran e eea eea ee aara Ae ES KAATE Aera EnEn Eo EEES Sae 22 Abbildung 7 9 Informationsflu der Wahrnehmung nach dem Modell von Mart eeesenesene 23 Abbildung 8 1 Verlauf der Wahrnehmung Ben 96 22220020000susnenensnenenenennenenenonnenonnenenennnnennne 25 Abbildung 8 2 Figur und Grund a Pr gnanz b u2sseseseenessnssessnsessnnensnnnnnnsnnennennnennnnennnnnnenn 26 Abbildung 9 1 Mehr Speicher Modell des Ged chtnisses Reu 97 eneeseseseenesenenseneneenenenenenenennene 29 Abbildung 11 1 Control P nel 2 3 2 28ER Belkeskin RR RBB 40 Abbildung 12 1 Radio Buttons Check Boxes und Rahmen unneuesssnenesenessenennenenenene
188. en und einer Maschine in Betracht zu ziehen sind siehe Abbildung 5 25 so wundert es einem nicht da trotz ausgefeilter Bedienungsanleitungen und modernsten interak Kognitionswissenschaften im berblick 136 tiven Benutzerdialogen so viele Hersteller und Ingenieure ihr Ziel eine menschengerechte Bedienf hrung zu realisieren weit verfehlen und warum erst an dieser Stelle auf dieses The ma weiter eingegangen werden kann Mes ch Sehertiitelie IBenprzer f Benutzer berflischel I Technik r ENTE NES N n S E Marchiones Unmgebens Licht und Sinnes Kommunikation Anzeigmechn Vertahrenstechnik Beleuchtung Pnyswiooie Sprachen Bementechnik Fertigungstiechnik Klima Psychologie Nachrichten und RAegistnertechnk B ratechnik Akus Ausbildung Iniormationsitneone Wanentechnik Tele Kommunika Aufgaben Eingabe Ausgabe Informatik tionstechnik Computer Gratik Abbildung 20 26 Einige Parameter der Mensch Maschine Kommunikation Gem der kognitionswissenschaftlichen Notationen kann man eine Mensch Maschine Kommunikation auch als ein interagierendes Mensch Maschine System auffassen da die in Abbildung 27 gezeigte Gestalt hat Mensch Anzeiger Bedienelemente Maschine Technischer Proze we Abbildung 20 27 Das Mensch Maschine System Kognitionswissenschaften im berblick 137 Daraus folgt aber da die Wechselwi
189. ende Schritt ist den gefundenen L sungsweg in eine Reihe von Teilzielen zu zerlegen Diese implizieren dann die L sung des Gesamtproblems Im Anschlu wird jedes Teilziel f r sich gel st 20 5 3 4 Probleml sen durch Analogien Hier handelt es sich um eine Methode bei der ein Problem mit der L sungsstruktur eines ande ren Problems gel st wird Bei der Problemstellung gleichen Typs werden Teilziele aufgestellt welche die Schritte aus dem bekannten L sungsschema in die Schritte f r die anstehende Auf gabe umwandeln Als Beispiel soll folgendes Problem dienen Ein Arzt hat die Aufgabe einen mit konventionellen Methoden nicht entfernbaren Tumor zu behandeln Als einzige M glichkeit bleibt den Tumor mit Strahlen zu zerst ren Voraussetzung ist eine gen gend hohe Intensit t der Strahlen Sind die Strahlen stark genug den Tumor zu zerst ren so zerst ren sie jedoch auch das umliegende Gewebe Schw cht man die Strahlendosis so weit ab da das umliegende Gewebe nicht zu stark ge sch digt wird so geht auch die Wirkung auf den Tumor verloren Wie kann man nun aber den Tumor zerst ren ohne das gesunde Gewebe allzu stark zu sch di gen Nur wenige Versuchspersonen k nnen dieses Problem auf Anhieb l sen Man kann aber auch eine L sungsanalogie vorgeben Hier k nnte sie lauten Ein kleines Land wurde von einem Diktator regiert dessen Festung in der Mitte des Landes lag Um die Festung verteilt lagen Bauernh fe und D rfer
190. ensionalen Informationsdarstellung wurden in Hem 92 folgenderma en po stuliert e Der 3D Raum stellt f r den Menschen einen nat rlichen Bezugsrahmen zur Verf gung in den er sich selbst einordnen kann Er kann sich als Teil des Raumes empfinden und sich in diesem Raum lokalisieren e Navigation kann auch mit vagem Ziel und diffusem r umlichen Erinnerungsverm gen bei mehrmaligen Zugriff auf den gleichen Datenraum erfolgen e R umliche Darstellungen sind nicht deshalb besonders vorteilhaft weil sie potentiell mehr In formationen enthalten sondern weil die durch Anordnung im Raum m glichen Indexierungen der Information die Informationsverarbeitungsprozesse des Menschen effizient unterst tzen 15 Entwurf und Implementierung einer dreidimensionalen Navigation f r einen WWW Server e Darstellungen im 3D Raum unterst tzen intuitive Schlu folgerungen des Menschen die f r ihn unbewu t ablaufen e Der Informationsvermittlung im 3D Raum stehen durch Position Entfernung und Perspektive mehr Parameter als im Zweidimensionalen zur Verf gung Das visuelle Wahrnehmungs sowie das r umliche Erinnerungsverm gen des Menschen sind f r die Aufgabe der Orientierung in r umlichen Strukturen hochgradig spezialisiert so da die kognitive Bela stung sehr niedrig ist siehe Kapitel 8 und Kapitel 9 Zus tzlich kommt eine motivierende Komponente ins Spiel wenn dem Benutzer die M glichkeit geboten wird v llig frei durch Bewegung und Aktione
191. enster abh ngig Normalerweise h ngt ein Nebenfenster direkt von einem Hauptfenster ab Ein typisches Bei spiel daf r ist ein Hilfe Fenster in dem ein erl uternder Text zu einem Hauptfenster ange zeigt wird Ein Nebenfenster kann aber von einem anderen vorgelagerten unterst tzenden Fenster ab h ngen Ein Beispiel daf r ist ein Hilfe ber Hilfe Fenster in dem Zusatzinformation ber den Umgang mit dem Hilfe Fenster gegeben werden Diese Kette von unterst tzenden Fen stern kann im Prinzip beliebig verl ngert werden Sekund res Fenster secondary window Ein sekund res Fenster secondary window ist ein Nebenfenster das immer mit einem Hauptfenster verbunden ist und f r einen parallelen unabh ngigen Dialog modeless dialog mit dem Benutzer verwendet wird Unabh ngig bedeutet in diesem Zusammenhang da der Dialog mit dem sekund ren Fenster keinen Einflu auf den Dialog mit dem prim ren Fenster hat Ein sekund res Fenster kann auf dem Bildschirm bewegt und in seiner Gr e ver ndert werden Ein sekund res Fenster kann nicht in eine Icon verkleinert werden Ein typisches Beispiel f r ein sekund res Fenster ist wieder ein Hilfe Fenster Der Be nutzer kann die Hilfe anfordern in der Hilfe bl ttern usw ohne da die Informationen in dem prim ren Fenster davon beeinflu t werden Dialogbox dialog box Eine Dialogbox dialog box ist ein Nebenfenster das f r einen abh ngigen Dialog
192. entralen Nervensystems vollzogenen unbewu ten Ver und Be arbeitung zu unterscheiden Diese selektive Ausrichtung des Wahrnehmens Vorstellens und Denkens auf bestimmte gegenw rtige oder erwartete Erlebnisinhalte bei gesteigerter Wachheit des recticul ren Systems und Aufnahmebereitschaft des Bewu tseins wird von der sogenannten Aufmerksamkeit gesteuert Man bezieht den Begriff der Aufmerksamkeit dabei auf die Aus richtung der mentalen Verarbeitung auf eine kontinuierliche Reizsituation und fa t sie als Vor aussetzung der Intelligenz auf Die Steigerung der Aufmerksamkeit ist die Konzentration Ist die Aufmerksamkeit von der momentanen Einstellung des Individuums gesteuert so nennt man sie willk rliche Aufmerksamkeit im Gegensatz zur unwillk rlichen Aufmerksamkeit die durch die Aktivierung der Alarm und Fluchtmechanismen der archaischen Teile des Hirns ak tiviert und gesteuert wird Die Aufmerksamkeit ist stark von der Konstitution des zentralen Nervensystems abh ngig und nimmt mit wachsender Erm dung oder durch eine Reizs ttigung ab Diese Ver nderung der Aufmerksamkeit nennt man Aufmerksamkeitsschwankung Der Grad der Aufmerksamkeit Aufmerksamkeitsumfang genannt ist individuell verschieden und richtet sich nach dem Alter und dem bevorzugten Sinnesgebiet des Individuums Der Aufmerk samkeitsumfang beschreibt damit aber gerade die Zahl der erfa baren und reproduzierbaren Eindr cke Der Aufmerksamkeit hnlich ist die Vigilanz eines I
193. enutzer warfen Dokumente in den Papierkorb mit der Vorstellung da diese dann nicht gleich vernichtet sind Beim Versuch Dokumente wieder aus dem Papierkorb zu nehmen mu ten sie dann aber feststellen da ihre Dokumente vollst ndig gel scht waren Deshalb erlauben die besser gestalteten Metaphern eine grafische Anzeige da sich etwas im Papierkorb befindet dickes aufgebl htes Papier korbsymbol und beinhaltet die M glichkeit Dokumente wieder aus dem Papierkorb zu entnehmen oder sie endg ltig nach nochmaliger Warnung des Benutzers zu l schen Man spricht in diesem Zusammen hang auch vom Begriff der Erwartungskonformit t d h da was der Benutzer assoziert respektive er wartet sollte auch als Aktion ausgel st werden 13 Gestaltung der grafischen Benutzerschnittstelle 13 Gestaltung der grafischen Benutzerschnittstelle Unter dem Begriff des User Interface Design versteht man die Erstellung der Bedienschnittstelle zwischen Benutzer und einem spezielle Programm Diese Aufgabe sollte normalerweise vom User In terface Designer bzw Programmierer und dem Benutzer durchgef hrt werden Bevor man mit der Gestaltung beginnt ist eine Benutzeranalyse unverzichtbar siehe Kapitel 14 2 Aus den gesammelten Benutzerinformationen der Funktionalit t des Programms und den Aufgaben die der Benutzer mit der Software l sen soll kann man nun an das Design d h die Auswahl der passenden Interaktionsart der Dialoggestaltung und des
194. enutzerschnittstelle Nach langer Entwicklung kommt es im realen Einsatz zu Fehlbedienungen durch den Benutzer fachliche M ngel werden sichtbar und die Bedienung ist viel zu kompliziert Die Leidtragenden sind meistens die kleinen Benutzer die dann tagt glich mit software ergonomisch mangelhaften Programmen arbeiten m ssen Die Gr nde sind oft eine oberfl chliche Benutzeranalyse und eine zwischen Benutzer und Ent wickler schlecht abgestimmte Anforderungsdefinition der grafischen Benutzerschnittstelle Die gro e Vielfalt menschlicher F higkeiten Motivationen Pers nlichkeiten und Arbeitsstile stellen eine Herausforderung f r den Softwareentwickler dar Die Analyse der Benutzer kann grob in drei Bereiche gegliedert werden Analyse der beteiligten Perso nen Analyse der Aufgaben und Analyse des Umfelds 14 2 1 Analyse der beteiligten Personen Bei der Analyse der beteiligten Personen gilt es relevante Daten ber die Benutzer zu sammeln e Alter Geschlecht k rperliche F higkeiten Behinderungen e Wissenstand Fachwissen spezielle Computerkenntnisse Anf nger Experten Schrift und Sprachkenntnisse e motorische F higkeiten und Reaktionen Training Automatisiertheit e Probleml sen systematische Herangehensweise oder Ausprobieren e allgemeine kognitive Leistungsf higkeit Aufmerksamkeit Konzentration Wachsamkeit Er m dung e Lernen und Ged chtnisleistung Kurzzeitged chtnis und Informationsmenge Lernverhalte
195. er Entscheidungsbereitschaft e Probleme bei der Entscheidungsrealisierung Reiht man die positiven und negativen Symptome des Gruppendenkens auf so kommt man zu folgender Aufz hlung e Illusion der Unverwundbarkeit Die h ufigen Fehlentscheidungen tauchen in Gruppen haupts chlich deshalb auf weil Grup penmitglieder sehr oft die Illusion der Unverwundbarkeit entwickeln die einen berm igen Optimismus und u erst riskante Entscheidungen beg nstigt e Kollektive Rationalisierungen Sie bewirken ein Wunschdenken da nicht sein kann was nicht sein darf was zum Ignorie ren von Warnungen und negativen R ckmeldungen f hrt e Moralische Voreingenommenheit sie bewirkt da die Gruppe davon berzeugt ist da ihre Absichten ethisch rechtm ig sind und das der Zweck die Mittel heiligt was dazu f hrt da die Konsequenzen der eigenen Entscheidungen nicht mehr auf moralische Kriterien hin berpr ft werden e Stereotype vorurteilsbehaftete Wahrnehmung sie f hrt dazu da potentielle Gegner der Gruppe leicht als unmoralisch inkompetent und als zu schwach f r effektive Gegenma nahmen eingestuft werden e Gruppendruck auf einzelne Mitglieder sie f hrt dazu da an einem geplanten Entscheidungskurs gezielte Fragen oft nicht gestellt werden d rfen oder absehbare Katastrophen als Unterminierung des Gruppenentscheids ab getan werden e Selbst Zensur Kognitionswissenschaften im berblick 95 sie f hrt dazu da
196. er Inhalt in einer ikonisierten Repr sentation weiterverarbeitet 20 2 2 3 1 1 Die Formen der wahrnehmungsm igen Repr sentation der Ikonen Wie kognitionswissenschaftliche Experimente zeigen k nnen wahrnehmungsm ige Wissensin halte in Form von r umlichen Vorstellungsbildern oder linearen Ordnungen pr sent sein die die r umliche Struktur beziehungsweise die Abfolge von Elementen Items Kodieren Beiden Re pr sentationsformen ist gemein da sie Abstraktionen vom urspr nglichen Reiz sind und des sen Struktur nur zum Teil bewahren Bei der wahrnehmungsm igen Repr sentation unterscheidet man die folgenden Formen der Wissensrepr sentation e die r umliche Repr sentation Sie bewahrt die Informationen ber die Position von Objekten im Raum aber nicht die Mo dalit t also ob die Abfolgeinformationen ber das H ren oder ber das Lesen der Ord nung kodiert wurde e die lineare Ordnung Sie bewahrt im Gegensatz zu den r umlichen Vorstellungsbildern die Informationen ber die Abfolge von Ereignissen zum Beispiel die Reihenfolge von W rtern innerhalb eines Satzes Eine lineare Ordnung repr sentiert also Ereignisse durch eine sequentielle Orga nisation hnlich wie Perlen die auf einer Schnur aufgereiht werden Die Modalit t der sensoriellen Information wird ebenfalls nicht bewahrt e die r umliche und lineare Repr sentation Diese Verkn pfung der beiden Wissensrepr sentationen ist eine bekannte Theorie der ko
197. er Konflikt besteht wenn das Individu also zwar motiviert ist eine Entscheidung zwischen mehreren Alternativen zu treffen gleichzeitig aber einander widersprechende Tendenzen zur endg ltigen Annahme oder Ablehnung einer L sung vorhanden sind Vor allem bei irreversiblen Entscheidungen oder bei der Gefahr eines hohen Verlustes kann es einerseits zum Z gern und Schwanken bis hin zur Entscheidungsunf hig Kognitionswissenschaften im berblick 84 keit kommen andererseits zu voreiligen Entschl ssen kommen In beiden F llen wird aber ein erh htes Ma an emotionalem Stre erzeugt Man unterscheidet dabei zwei Arten von Konfliktty pen e den Approach Approach Konflikt bei dem zwei gleicherma en gute Alternativen Ann herungstendenzen ausl sen und e den Avoidance Avoidance Konflikt bei dem eine Alternative sowohl positive als auch negative Aspekte umfa t Ist eine Entscheidungsfindung zwischen zwei ambivalenten Alternativen getroffen so bestehen meist Ann herungs und Vermeidungstendenzen Liegen ambivalente und schlechte Alternativen vor so wird das Individuum die schlechte Alternative ablehnen ohne sich aber f r die ambiva lente Alternative entscheiden zu K nnen Oft unterteilt man die Konflikte aber gem ihrer Qualit t und der Informiertheit des Individuums und bezieht m gliche Konfliktl sungsstrategien mit ein woraus sich die folgende Klassifikation ergibt e Nichtakzeptierbarkeit Das Individuum kennt die A
198. er Operatoren das Gesamtproblem gel st werden Probleml sen kann als das Absuchen eines Problemraumes definiert werden der aus ver schiedenen Problemzust nden besteht Am Anfang befindet sich das Individuum in einem An fangszustand und gelangt ber das Erreichen von intermedi ren oder Zwischen Zust nden schlie lich den Zielzustand Der Begriff Zustand ist dabei hier sowohl als physikalischer Zu stand als auch als Wissenszustand zu verwenden Die Operatoren entsprechen der F higkeit den Problemraum von einem Zustand in einen anderen zu berf hren Das generelle Problem des Probleml sens besteht somit in der Aufgabe zu minderst eine Sequenz von Zustands nde rungen zu finden die vom Anfangs zum Zielzustand f hrt Daraus folgt da ein Problemraum durch eine Menge von Zust nden und Operatoren f r die berg nge zwischen diesen Zust nden bestimmt ist und ein Problem durch einen Suchproze gel st wird 20 5 2 Verkn pfung kognitiver Anforderungen mit Problemtypen Der Grad der Schwierigkeit eines Problems sprich der Grad der n tigen kognitiven Verarbei tungstiefe f r einen Probleml sevorgang wird ber die sog Problemtypen definiert Man w terscheidet dabei die folgenden Problemtypen e Interpolationsprobleme Das Individuum kennt zwar grunds tzlich die Mittel welche vom Ausgangszustand in den Endzustand f hren aber es mu die richtigen Mittel oder die richtige Kombination der Mittel finden Der Schwierigkeitsgra
199. erlegung der Schl sselbegriffe wird der Suchproze der Bediener positiv unterst tzt Das berfliegen der Informationspr sentationen durch unschl ssige Benutzer wird unterst tzt der Entscheidungsproze welche Informationen n her betrachtet Kognitionswissenschaften im berblick 147 werden sollen erleichtert Durch diese Eigenschaft wird zudem die abschlie ende Mei nungsbildung unterst tzt da res mierend die verschiedenen Informationen ohne gro en Zeit aufwand und mentale Belastung nochmals aufgerufen werden k nnen e Information auf eine Seite beschr nkt Die m glichst kompakte Offerierung der Information auf der aktuellen Pr sentationsseite ist eine der Schl sselanforderungen eines jeden Informationssystems Bedenkt man da der Mensch zum gleichen Zeitpunkt nur max 5 kontextm ig getrennte Informationsbl cke erfas sen kann erscheint es zwingend da die Auflistung nur weniger Schl sselbegriffe auf den obersten Ebenen eines Servers realisiert wird e Indexsuche Als elementar f r jeden Benutzer mu die Funktion der Indexsuche angesehen werden ber eine immer pr sente Ikone mu der Benutzer die M glichkeit erhalten immer neue Schl s selbegriffe in das System einzugeben damit die individuelle Informationsbildung aktiv w terst tzt werden kann Die Indexsuche sollte dabei unabh ngig von der momentanen Tiefe im Informationssystem realisiert sein Sie sollte zudem auch ein Springen von einem I
200. ermitteln 13 Gestaltung der grafischen Benutzerschnittstelle geben einen optimalen Einstieg in das System dienen als Anleitung und Referenz unterst tzen den Be nutzer bei der Bew ltigung seiner Aufgaben und sind Ausweg in komplizierten Situationen Jede Art von Dokumentation oder Hilfe mu verschiedene Stufen des Wissens und der Erfahrung der Benutzer ber cksichtigen Tabelle 8 und Tabelle 9 zeigen verschiedenste Formen der Benutzeranleitung und Benutzerhilfe Installation Kurze Anleitung zum Einstieg z B Installationsanweisungen Getting Started Einf hrung Allgemeine Beschreibung der Funktionalit t Beschreibt Bedienung und Funktionalit t ausf hrlich Tutorial Anleitung und Beschreibung der wichtigsten Funktionen an aus gew hlten Beispielen nderungen Beschreibt nur nderungen zu vorherigen Version f r Benutzer die mit der Software 0 schon vertraut sind Quickreferenz Kurze Beschreibung der Syntax oft alphabetisch geordnet z B in Form von Karteikarten Referenz Beschreibt komplette Funktionalit t bis ins Detail geeignet f r Spezialisten und Entwickler Tabelle 8 Hilfe in gedruckter Form Online Dokumentation Elektronisches Pendant der gedruckten Dokumentation oft Such funktion und Index tlw mit Bookmarks und Notizbuch Online Hilfe Allgemeine kontextsensitive Hilfe mit Suchfunktion und Index erreichbar ber spezielle Hilfe Taste z B F1 Online Tutorial Demonstration von Bedienung
201. erpunkte haben Einige sind st rker verstehensorientiert andere eher handlungsorientiert Mit anderen Worten jeder Mensch hat ein bestimmtes mentales Modell von bestimmten Sachverhalten Ereignissen usw Dabei wird der Akt des Verstehens in den Kognitionswissenschaften als ein Proze aufge fa t in dem Kongruenz zwischen neuen Informationen und bereits organisiertem Wissen herge stellt wird er entspricht damit also gerade einer erweiterten Konstruktion Kongruenz in men talen Modellen herstellen bedeutet im einzelnen ein mentales Modell so lange zu ver ndern bis die neuen Informationen widerspruchsfrei in das Weltbild des Individuums integriert sind Diese widerspruchsfreie Integration entspricht dem Erlebnis des Verstehens Das mentale Modell ist also sowohl Mittel als auch Produkt des Verstehens Diese sicherlich nicht immer problemfreie Integration wird in den folgenden Kapiteln eine zentrale Rolle spielen weshalb etwaige Verst ndnisprobleme ruhig erst einmal bei Seite geschoben werden K nnen Die Verkn pfung neuer Sinneserlebnisse mit bestehenden in den mentalen codierten Wissens strukturen unterliegt dabei den folgenden Prinzipien e wenn ein aktuelles Sinneserlebnis keinen Bezug zum Fundus der gegenw rtigen men talen Modelle eines Umweltausschnittes aufweist wird ein neues mentales Modell konstruiert e wenn ein neues Sinneserlebnis in wenigstens einem Aspekt mit einem gegenw rtigen mentalen Modell bereinstimmt wird di
202. erschnittstelle ist der Dialog Darunter versteht man den gesamten Bedi enablauf mit seiner organisatorischen und grafischen Gestaltung Eine wichtige Grundregel beim Ent wurf der Benutzerschnittstelle ist die Reduzierung dieses Dialog und Bedienaufwands unter Beachtung der Kriterien Selbstbeschreibungsf higkeit Erwartungskonformit t und Steuerbarkeit siehe Kapitel 11 2 4 Wichtige Elemente des Dialogs zwischen Benutzer und Software sind das Fensterkonzept die Men s und die Organisation von Dialogabl ufen Die Maskengestaltung Maskenlayout konzentriert sich mehr auf die grafische Auslegung von Elementen der Benutzerschnittstelle wie z B Linien Ab st nde Gruppierungen Text und Farbe Bei allen Gestaltungsm glichkeiten mu man immer die vorge gebenen Gestaltungsrichtlinien Styleguides des zugrundeliegenden Betriebssystems beachten Positi ves Beispiel ist die konsequente Durchsetzung der Styleguides auf den Apple Macintosh Rechnern App 91 In der Dialog und Maskengestaltung spielen gerade die Gestaltgesetze der visuellen Wahrnehmung eine gro e Rolle siehe Kapitel 8 2 Die Aufnahmef higkeit und Verarbeitung des Ultrakurzzeit ged chtnisses von ca 5 bis 7 Chunks sollten stets bei der Text Bild und Men gestaltung besondere Beachtung finden siehe Kapitel 10 2 1 13 2 1 Fensterkonzept Im Kapitel 12 2 1 wurden die Komponenten eines Fensters und m gliche Interaktionen bereits erl utert In diesem Kapitel werden nun ei
203. ert und k nnen mit gespei cherten Mustern analysiert werden Die erkannten Merkmale werden dann auf ihre Kombination d h Lage berschneidungen Gr enverh ltnisse usw untersucht Ein kleines Beispiel zur Merkmalsanaly se von Buchstaben aus dem Buch von John R Anderson soll das verdeutlichen so ist ein entscheidendes Merkmal des A da sich die beiden um jeweils etwa 30 Grad geneigten Striche an der Spitze oder ungef hr an der Spitze schneiden und da der Querstrich sie beide schneidet Dieses Modell bietet den Vorteil da die Beschreibung der Merkmale einfacher und flexibler ist Auf das Beispiel bezogen es mu nicht f r jede Form des Buchstaben A eine Schablone existieren Die Merkmalsanalyse kann beschreiben wie der Mensch einfache Objekte z B Buchstaben erkennt Das Modell reicht jedoch nicht aus um die Erkennung komplexer Objekte zu erkl ren die aus vielen Merkmalen und deren Kombinationen aufgebaut sind 8 4 2 Theorien der Objekterkennung Ein sehr wichtiger Ansatz der Objekterkennung stammt von D Marr einem britischen Psychologen Danach werden komplexe Objekte als bekannte Konfigurationen einfacher Komponenten erkannt Ausgehend von der zweidimensionalen Repr sentation auf der Retina wird durch Merkmalsextraktion die Prim rskizze gebildet vgl Abbildung 8 9 Mit den bereits beschriebenen Mechanismen wird die Tiefeninformation analysiert und eine 2 D Skizze erzeugt Diese Skizze enth lt Ko
204. erweise ich auf das Kapitel Bewu tsein in Reu 97 das Kapitel Psychokybernetik in Ben 96 sowie auf Str 97 Zwei wichtige Aspekte die damit im Zusammenhang stehen sind das Mehr Speicher Modell des Ge d chtnisses und die Wissensrepr sentation mittels Icons und Chunks die im Kapitel 10 Wissensrepr sentation erkl rt werden 9 Psychologische Aspekte der Wahrnehmung 9 Psychologische Aspekte der Wahrnehmung Der Inhalt der Wahrnehmung wird vom Netzhautabbild angeregt durch die Gesamtheit der kognitiven Vorg nge im Gehirn dargestellt und dann wieder auf die Au enwelt zur ckprojiziert Der Verlauf der Wahrnehmung beginnt mit den gegebenen physikalischen Bedingungen der Au en welt von der Reizquelle Licht bis zum Auge und geht ber in den physiologischen Teil vom Sin nesorgan bis zur Sehrinde Der psychologische Teil die Erzeugung eines Wahrnehmungseindrucks wird nun in diesem Kapitel kurz vorgestellt Afferenz synthese Motivierung Sinnes bedingungen Muster bewertung Aktivierung Aspektierung 1 Physik 2 Physiologie 3 Psychologie Abbildung 9 1 Verlauf der Wahrnehmung Ben 96 9 1 Wahrnehmungsorganisation Drei Organisationsprinzipien sind an der Gestaltung des Wahrnehmungseindrucks haupts chlich betei ligt Die Spezifit t vermittelt uns einen Gesamteindruck aller Reize der Umwelt die wir mit unseren Sinnen wahrnehmen vgl Tabelle
205. es Licht wird auf Grund der unterschiedlichen Wellenl ngen in der Augenlinse verschieden ge brochen und als unterschiedlich entfernt wahrgenommen Das hei t f r rote Farben ist das Auge weit 7 Physiologie des Sehens sichtig f r blaue Farben kurzsichtig siehe Anhang A2 Diese Fehlsichtigkeit wird mit Hilfe des Zili armuskels ausgeglichen Ung nstige Farbkombinationen von Text und Untergrund wirken unscharf und bedeuten zus tzliche Anstrengung f r das Auge vgl Kapitel 13 2 6 und Anhang A3 Die menschliche Retina enth lt etwa 120 Millionen St bchen und 6 Millionen Zapfen Ihre Verteilung ist regional verschieden Eine gro e Anzahl von Zapfen befindet sich in der Zentralgrube im sogenann ten Gelben Fleck Fovea centralis Wenn ein Objekt besonders scharf betrachtet werden soll dann werden die Augen so bewegt da das Objektabbild auf die Fovea f llt Die gro e Konzentration von Zapfen erm glicht eine hohe Aufl sung des Objekts und eine Erkennung feiner Details Der Rest des visuellen Feldes auf der Netzhaut ist f r die Erkennung eher globaler Informationen zust ndig ein schlie lich der Erkennung von beweglichen Objekten 7 3 Optisches und zeitliches Aufl sungsverm gen Das optische Aufl sungsverm gen des Auges ist die F higkeit zwei Punkte gerade noch zu unterschei den Es ist stark vom Gesundheitszustand und den Lichtverh ltnissen abh ngig Ein gesundes Auge kann bei hellem Licht in 5 m Entfernung zwei Punkte mit e
206. etativ orientierten Methoden der Handlungsforschung kann eine solche Vorge hensweise als kognitive Handlungsforschung bezeichnet werden Derartige integrative Unter Kognitionswissenschaften im berblick 121 suchungen sind dabei immer dann m glich wenn die Versuchspersonen sinnvolle Handlungen planen realisieren und bewerten k nnen und gleichzeitig ihre neuronalen Vorg nge registriert werden k nnen Erst durch das Wissen ber diese internen Prozesse im handelnden Lebewesen wird es m glich werden die Kenntnisse und damit die Umsetzung bez glich einer sich am biologischen Vorbild orientierenden Modellierung kognitiver Handlungsstrategien qualitativ zu verbessern 20 8 3 Die Genetik kognitiver Systeme Neben der Tektonik und der Dynamik ist die kognitive Genetik die dritte grundlegende Komponente zur Beschreibung kognitiver Systeme Der Begriff der Kognitiven Genetik ist dabei deswegen von besonderem Interesse da er modellhaft zu beschreiben versucht wie kognitive Systeme mit ihren verschiedenen Prozessen der Informationsverarbeitung sukzessive entstehen Allgemein bestimmt die Genetik eines kognitiven Systems wie die Struktur eines neuen kogni tiven Systems welches aus einem alten Elternsystem hervorgeht aussehen wird Ein neues kognitives System liegt dabei bereits dann vor wenn es sich in einer Komponente sprich einer Eigenschaft von dem Ausgangssystem unterscheidet Die Kognitive Genetik mu dabei vor al lem ber
207. f hlen sich im Angesicht der unbekannten Sym bolik der unbekannten Arbeitsweise und der gro en Anzahl von Aktionsm glichkeiten des Computers berfordert und abgeschreckt Wird der Widerspruch zwischen den Anforderungen z B Benutzung des Betriebssystems der Anwendungsprogramme und den Bew ltigungsm glichkeiten Kenntnisse Erfah rungen zu gro l st das Gef hle wie Angst innere Anspannung Hilflosigkeit usw aus Diese Faktoren f hren letztendlich zum Stre Das Problem betrifft nicht nur Novizen auch Experten k nnen in Stre situationen gelangen Die Ar beitspsychologie sieht Stre am Arbeitsplatz als eine Reaktion auf psychische Fehlbeanspruchungen Stre am Computer entsteht immer dann wenn die Arbeitsaufgabe als beeintr chtigend unangenehm oder bedrohlich wahrgenommen wird und die Situation oder Aufgabe nicht oder nur schwerlich bew ltigt werden kann Sch 98 Den Ausweg schaffen Hilfesysteme die f r verschiedene Benutzergruppen und deren Aufgaben ausgelegt sind Dokumentationl2 Online Hilfe und Tutorials sind Instrumente die der Software Designer w hlt um dem Benutzer Wissen zu vermitteln das er zum Verstehen und Behertrschen der Software ben tigt Sie 12 Die Dokumentation wird in diesem Kapitel Hilfesysteme mit ber cksichtigt weil sie im mer Bestandteil eines Softwareproduktes ist Dokumentation Online Hilfe und Tutorial sollen sich stets als Einheit darstellen und d rfen niemals kontr re Aussagen v
208. ften im berblick 39 20 2 2 3 1 3 Die Propositionale Repr sentation Wir hatten gesehen da durch das Zerlegen einer Szenerie in Propositionen lediglich die Be deutung eines Ereignisses in den Ikonen repr sentiert werden kann w hrend unwichtige Einzel heiten nicht repr sentiert werden m ssen Andererseits sollten es die Propositionen erm gli chen komplexe Szenerien durch ihre Verkn pfung sukzessive aufzubauen Um dieses zu ge w hrleisten m ssen Propositionen daher in Erweiterung nicht nur als kleinste Logikkomplexe aufgefa t werden sondern vielmehr als Strukturen oder Listen in denen auf eine Relation eine geordnete Reihe von Argumenten folgt Dieser Erweitungsforderung folgend ordnen z B Sprachpsychologen den Relationen die Verben die Adjektive oder die relationalen Ausdr cke zu w hrend den Argumenten die Substantive zugeordnet werden Dadurch wird erreicht da durch die Relationen die Verbindungen zwischen Propositionen hergestellt werden k nnen Eine andere Art komplexe Gebilde aus Propositionen aufzubauen wird durch die propositio nalen Netzwerke aufgezeigt Im folgenden Diagramm ist der prinzipielle Aufbau eines solchen propositionalen Netzes gezeigt Relation Fi Objekt Agens Empf nger Abbildung 20 4 Die Proposition wird als Knoten eines Netzwerkes dargestellt die durch beschriftete Pfeile mit ihren Relationen und Argumenten verbunden ist Man bezeichnet die Pr positionen die Relationen un
209. g des Formfensters und des Top level Tabellen Fensters Wenn ein Formfenster oder ein Tabellenfenster inner halb eines MDI Fensters generiert wird wird es MDI Kind genannt Eine Anwendung konnte aus einem MDI Fenster und ihren MDI Kindern bestehen 11 6 3 Benutzeroberfl chen Entwurf Die aus diesen Aufz hlungen resultierende formalisierte Gestaltung einer Benutzeroberfl che UIS Formular UIS Report wird schematisch im Folgenden an dem SQLWindows Beipiel gezeigt Kognitionswissenschaften im berblick 160 Global Deklaration SEE ap ou LWindowsl aktionen a Local Applikation Der arain Funktionen Top level Objekt Aktionen Top level Kindobjekt Aktionen Objekt Eine SQLWindows Anwendung besteht also wiederum aus Objekten Fenster Dialogboxen Steuerelemente wobei jedem Objekt Aktionen zugeordnet sind Eine Aktion wird dabei immer durch ein Ereignis ausgel st Die Objekte einer Anwendung sind strukturiert d h eine Anwendung enth lt Top Level Objekte ein Top Level Objekt enth lt Kind Objekte Die Ent wicklung einer SQL Windowsanwendung erfolgt in den drei Schritten Abbilden der Arbeitsobjekte in SQL Windowsobjekte Konstruieren der SQL Windowsobjekte Codieren Damit sollen die Beispiele f r den Design einer Mensch Maschine Schnittstelle abgeschlossen werden Wie schon aus dieser kurzen bersicht folgt sind auch diese kein Garant daf r da eine Mensch Maschine Kommunikationssystem wirklich ad quat
210. g in kritischen Situationen gew hrleisten wobei es gilt zwei Fehler zu vermeiden a Die Aufmerksamkeit darf nicht st ndig aufgrund immer neu einlaufender Daten ber das System wechseln was zu einem ziellosen Aktivismus f hren w rde b Bei extrem konzeptgeleiteten Verhalten mu eine stark eingeschr nkte und lektive Beachtung von Daten tunnel vision vermieden werden Es sollen entscheidungsunterst tzende Systeme angestrebt werden die so konstruiert sind da die potentiellen mentalen Modelle des Proze abbilds der Nutzer ber cksichtigt werden Fx pertensysteme werden von Morray als Unterst tzung f r wenig geeignet gehalten da sie explizit menschliches Verhalten simulieren wollen 20 10 2 6 5 Ausz hlung relevanter System und Umwelteinfl sse F r die Mensch System Interaktion Kann nicht nur der kognitive Ausf hrungslevel einbezogen werden sondern es mu auch die n chste Umwelt des Menschen ber cksichtigt werden Das folgende Diagramm beschreibt die komplexen Interaktionen in einem Mensch Maschine System w hrend einer Fehlersituation Kognitionswissenschaften im berblick System und Umwelteinfl sse Silualion Verlahrens weise Einslellung Bewertungsmerkmale sozialos Klima Einflu des Managements symbolische niorm loren Daten Befehle ungenaue ungen gende Information emotionale Einflu faktoren Ablenkung Motivation Langeweilo physiologische Beanspruchung u
211. gangsform des Ged chtnisses von einer verschwim menden in eine permanente Struktur den Begriff des Kurzzeitged chtnisses gepr gt Wohl be merkt stellt das Kurzzeitged chtnis f r sich selbst keine eigene Ged chtnisstruktur dar sondern entspricht vielmehr einem Verarbeitungszustand des Langzeitged chtnisses indem dieses ver Kognitionswissenschaften im berblick 62 sucht einen sinnesmodial gepr gten Zustand zu interpretieren und von der momentanen Bewer tung ber die interne Verarbeitung zur endg ltigen Ablegung von Erfahrungs und Bewer tungswerten zu gelangen Im Folgenden soll die Gesamtheit der w hrend der Verarbeitung aus dem Langzeitged chtnis heraus zu aktivierenden abgelegten Struturkomponenten und das mo mentane Kurzzeitged chtnis als aktive Verarbeitungskomponente des Gehirns bezeichnet werden Diese entspricht also einer situationsbedingten tempor r sich verlagernden Aktivit ts struktur die aus dem Ultrakurzzeitged chtnis entspringt und sich durch eine aufmerksamkeitsbe dingte Selbstimulanz erh lt um so erfolgsgepr gte Bedeutungsstrukturen zu evaluieren und zu archivieren Die verarbeiteten Bedeutungsstrukturen niedergelegt im Langzeitged chtnis sind meist mit individuell als optimal bewerteten Reaktionsschemata verkn pft die zusammen mit den evolu tionsbedingten Panik und Fluchtmechanismen ein Individuum in die Lage versetzen schnell und angemessen auf bestimmte Reizkonstellationen zu reagieren Dadu
212. gen da sich die Kodierungsst rke hier insofern auswirkt als st rker kodierte Informationen auch st rker aktiviert werden Man unterscheidet beim Aufruf abgelegter Wissenseinheiten das Wiedererkennen und die Reproduktion von Wissen Die Wiedererken nungsleistung des Menschen ist meist h her als seine Reproduktionsleistung d h wir haben mehr Wissen gespeichert als wir abrufen K nnen Wiedererkennungsvorg nge von nicht schnell aktivierbarem Wissen durch Rekonstruktion sind meist mit der Elaboration von neuem Wissen verkn pft 20 2 2 5 Vergessen Nachdem wir den Aufbau des Ged chtnisses besprochen haben wollen wir in diesem Kapitel den Verlust einmal fest kodierter Informationen diskutieren Wie wir sehen werden unterliegt der nat rliche Verlust von Ged chtnisinhalten dabei bestimmten Mechanismen die mit der Zer st rung der die Muster tragenden Tr gerstruktur wenig zu tun hat Nat rlich wird bei einem Zugrundegehen gro er Teile des Nervengewebes irgendwann die materielle Grundlage der Bedeutungen verlorengehen doch soll dieser spezielle neurophysiologische Aspekt im Folgen den nicht n her betrachtet werden 20 2 2 5 1 Interferenz Wie wir oben erfahren haben erh ht sich bei einer komplexeren Kodierung zum einen die Reaktionszeit zum anderen integriert das Individuum immer mehr Fakten und auch redundante meist subjektive Information in den einzelnen Chunks Dieser an sich zur Ged chtnisunterst t zung verwendete Mech
213. genen Schlu folgerungen nicht in jedem Bereich sinnvoll ist Jedoch ist unumstritten da die Erkenntnis ber bestimmte mentale Modelle in einzelnen Bereichen dazu dienen k nnen Fehler bei der Benutzung von Maschinen zu vermindern und in der technischen Entwicklung Fehler quellen zu vermeiden Eine Reduzierung der Benutzerfehler erfolgt durch Verbesserung und Erweiterung des inneren Modells mittels Lernen Lernen wird erm glicht durch die Instabilit t und Wandlungsf higkeit mentaler Modelle Logische Konsequenz des Handelns anhand mentaler Modelle ist da sich Menschen mit glei chen mentalen Modellen besser verstehen und in ihrer Kommunikation weniger Mi verst nd nisse auftreten Oberquelles These ohne mentale Modelle k nnen Menschen nicht handeln ist ggf zu pauschal aber mit Sicherheit gilt da ohne gemeinsames mentales Modell zielgerichte tes Handeln einer Gruppe von Menschen nicht m glich ist Kognitionswissenschaften im berblick 24 20 2 Das Ged chtnis im Spiegel der Neurologie und der Kognitionswissen schaften In diesem Kapitel sollen die heutigen Vorstellungen bez glich der Aufnahme der Speicherung und der Verarbeitung von Information sowie deren Bezug zur Kontrolle und Steuerung von Handlungen Entscheidungsfindung und der L sung von Problemen durch den Menschen er rtert werden Dieses Kapitel stellt somit die Integration der Sinnesphysiologie der Neurologie und der Kognitionswissenschaften dar Um diese
214. gig Informationen zu bermit teln Der Betrachter mu dabei nicht einmal des Lesens kundig sein Mit Gefah rensymbolen wird sicher auf Gefahren im Umgang mit Stoffen hingewiesen Im Bereich der Didaktik werden die Erkenntnisse der Kognitionsforschung bei der Vermittlung von Lehrinhalten angewandt Durch eine ansprechende Lehrbuchgestaltung kann die Aufmerksamkeit auf den Lehrstoff gelenkt und das Interesse am Lernen geweckt werden Auch in der Auslegung von Steuerungseinheiten haben wie bereits erw hnt derartige Erkennt nisse Einzug gefunden Die zuk nftige Entwicklung der Kognitionswissenschaften geht in die Richtung der Erweite rung der Steuerungsprinzipien der Erstellung neuronaler Netze und der Forschung zur Anwen dung der sogenannten fuzzy logic 20 12 Ausblick Die Kognitionswissenschaften geh ren zu den wissenschaftlichen Unternehmungen die sich in den letzten Jahren am st rksten entwickelt haben Da aufgrund vieler ungekl rter Fragen noch nicht abzusehen ist welchen Weg die Kognitionswissenschaften einschlagen werden liegt das Ende des verst rkten Handlungsbedarfes noch in weiter Ferne Forschungsbedarf ergibt sich daher auf vielen Gebieten Betrachtet man die Informationsverarbeitung in kognitiven Systemen so werden die Informatio nen in der Regel in der Computermetapher als Symbole und in der Gehirnmetapher als Signale Kognitionswissenschaften im berblick 175 behandelt Bei der Modellierung werden Symbole w
215. gnitiven Psychologie und hei t duale Kodierungstheorie Sie bindet den r umlichen Code an die visuelle Modalit t und den linearen Code an die verbale Modalit t wobei auf beide Speichersysteme unabh ngig von einander zur ckgegriffen werden kann An Hand von Experimenten Konnte gezeigt werden da z B geometrische Objekte eher ent sprechend ihrer r umlichen Position gespeichert werden w hrend andere Informationen z B W rter in linearer Ordnung gespeichert werden Wie weiterhin gezeigt werden konnte gew hrleistet eine doppelte Kodierung eines Faktums in beiden Speichern eine bessere Behaltensleistung was uns auch logisch erscheinen mu da die gleichzeitige Ak tivierung von zwei Aktivit tsmustern deren resonatorische Stabilisation unterst tzen Kognitionswissenschaften im berblick 37 sollte Wir wollen an dieser Stelle soweit noch weiter gehen und postulieren da die Existenz einer alle spezifische Projektionsfelder sprich Modalit ten umfassenden Repr sentation die besten Behaltensleistungen garantieren sollte e die bildhaften Repr sentationsformen Diese Repr sentationen werden blicherweise als r umliche Vorstellungsbilder oder mentale Bilder bezeichnet Bei kognitionspsychologischen Experimenten stellte sich da bei heraus da wenn Menschen mit mentalen Vorstellungsbildern operieren sie Prozes se vollziehen die tats chlichen Handlungen an realen Objekten analog sind Wie man in Experime
216. gsschritte durchgef hrt werden Die Daten und Regeln f r die Berechnung werden in einem oder mehreren Speichern aufbewahrt Kennzeichnend f r die Von Neumann Architektur ist da der Computer hnlich wie der Mensch beim Rechnen mit nat rlichen Zahlen die einzelnen Rechenschritte sequentiell nacheinander durchf hren mu Computer funktionieren zwar wie nat rliche kognitive Systeme als offene Systeme da hei t in Interaktion mit ihrer Umwelt doch ist jedoch der Dialog zwischen Mensch und Maschine w hnlich auf genau definierte Symbole die mittels einer Tastatur eingegeben werden be schr nkt Auch bei solchen Systemen die ber Sensoren nichtsymbolische Informationen auf nehmen k nnen werden diese in die selbe interne Symbolik umgewandelt die anders als bei Kognitionswissenschaften im berblick 100 den nat rlichen kognitiven Systemen aber keiner bedeutungsevaluierten Repr sentation des sensoriellen Geschehens entspricht sondern einem mehr oder minder willk rlich festgelegten Zeichensatz Die Symbole selbst werden nach bestimmten vorgegebenen Regeln in einem zen tralen Prozessor verrechnet um eine durch einen Algorithmus evaluierte Antwort des Systems auf den eingegebenen Zeichensatz bestimmen zu k nnen Die Vertreter der Computermetapher sehen die Kognition nun als ein System das auf der Grundlage der Symbolverarbeitung funktio niert Abbildung 17 verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Eingabe Verarbeitung und Aus
217. gt dabei zum Ausdruck das wir hier mit einem Konstrukt einem Modell arbeiten das auf allen drei Ebenen eine ebenenspezifische Erscheinungsform aufweist Als n chstes sollen diese ebenspezifischen Erscheinungsformen n her vergegenw rtigt und umrissen werden 20 2 1 1 Die neuronale Tr ger Ebene Der Tr ger der menschlichen Informationsverarbeitung sind sicherlich die Neuronen und Glia zellen bzw an sich die Gesamtheit aller K rperzellen da jede von ihnen ihren Beitrag zur to pologischen und aktivit tsm igen Gestaltung des zentralen Nervensystems leisten Kann Ande rerseits betrachtet man die Organisationsstruktur des zentralen Nervensystems k nnen aber Kognitionswissenschaften im berblick 26 gerade im Neocortex auch die s ulenf rmigen Zusammenschl sse von Nervenzellen die soge nannten Module als die eigentlichen materielle Grundlage der geistigen Prozesse betrachtet werden Ob man nun mehr der atomistischen also der auf das einzelne Neuron bezogenen oder der globalen also auf die einzelnen Funktionsmodulen bezogenen Betrachtungsweise folgen soll ist bis heute noch nicht gekl rt unstrittig hingegen ist da aber immer der Gesamttr ger also das zentrale Nervensystem aktiv agiert Die topologische basierte Informationsverarbeitung wird dabei auf die schon bekannten zwei Arten ausgef hrt n mlich mittels e der axonalen Impulsweiterleitung also der Weiterleitung eines Aktionsstromes innerhalb der Ze
218. h mus der aber absolut variabel ist und stark an das die gef hlsm ige F rbung des Erlebens erzeugende limbische System gekoppelt ist Bedingt durch interne Aktivierungsschleifen k nnen n mlich momentane Aktivit tsmuster auch nach der Integration in die Strukturkomponente Ge hirn weiter auf einem erh hten Aktivit tsstatus gehalten werden wenn bedingt durch die inter nen Vorgaben bez glich der Optimierung des Agierens der Strukturkomponente Gehirn in seiner Umwelt das Aktivit tsmuster als nicht konform mit den inneren Zielvorgaben erscheint Dieser erh hte Aktivierungsstatus f hrt dann zu einer permanenten meist unbewu ten Separierung des sensoriellen Merkmalsraums d h die aktiven Module suchen resonatorisch nach Merkmalen um das evaluierende Aktionsmuster weiter zu stabilisieren wodurch seine weitere Verarbei tung gew hrleistet wird Etwas einfacher ausgedr ckt Wenn man ein Problem hat sucht man sich die mit diesem Problem zusammengeh renden Sinneseindr cke aktiv heraus um sie zur Bew ltigung des Problems zu benutzen auch wenn dabei Jahre vergehen Die zeitliche Dimen sionierung solcher mentalen Zyklen ist erfahrungsbedingt da sie von inneren Zielvorgaben abh ngt 20 4 2 Schlu folgerndes Denken Unter schlu folgerndem Denken versteht man den Proze mit dem Menschen logische Argu mente bewerten und entwickeln Bei diesem deduktiven Schlie en werden aus den Pr missen eines Arguments mit Gewi heit auf Ko
219. haften im berblick 173 Diese Zielsetzungen versucht man auf unterschiedlichen Wegen zu erreichen Bei der Handhabung gef hrlicher G ter benutzt man die kognitive Symbolerken nung dazu durch einfache auff llige Symbole Personen auf die Gefahren auf merksam zu machen und so zu einer umsichtigen Verhaltensweise zu bewegen Sogenannte Piktogramme erm glichen es sprachenunabh ngig bestimmte Hin weise zu vermitteln Jeder kennt zum Beispiel das Rauchen verboten Piktogramm Bei der Auslegung von Steuerungseinheiten komplexer Prozesse und Anlagen hat sich die Verwendung von Anlagenflie bildern auf Monitoren mit der M glichkeit der direkten Abfrage der Betriebsparameter bew hrt Besondere Anstrengungen werden bei der Entwicklung von sogenannten Expertensystemen unternommen Ziel ist es Computerprogramme zu erstellen die das Probleml sungsverhalten eines Experten in einem engen Bereich nachbilden k nnen Ein Expertensystem ist ein System das e dem Benutzer Expertenwissen verf gbar macht e Strategien zur Probleml sung bereith lt e Auskunft ber L sungswege geben kann e zumindest teilweise die Kompetenz eines Experten erreicht Derartige Expertensysteme sollen den Operateur bei der Entscheidungsfindung unterst tzen oder sogar selber Ma nahmen einleiten Durch die Unterst tzung soll der Operateur schneller auf das eigentliche Problem gebracht werden um dann durch die eingesparte Zeit fr her als bisher w
220. haften waren sowohl vom Hersteller als auch vom Betreiber der Anlage eindringlich angewiesen worden eine Kondensierung des Dampfes im Druckhalter zu vermeiden woraus die Ma nahme die HPI von Hand abzuschalten resul tierte Die Erstellung von Probleml sem glichkeiten durch den Menschen basiert auf den eingehenden Informationen wie z B Daten oder Befehle Falls diese ungenau ungen gend oder falsch sind kann es normalerweise zu keiner T tigkeit Kommen die die Aufgabe oder das Problem korrekt l st Als Beispiel ist hier das mannigfaltige Versagen der Sensoren z B der Me zeiger am PORV zu nennen Wie entscheidend diese Informationen f r einen Informationsverarbeitungspro ze sein kann wird darin deutlich da sich die Operateure nach dem Schlie en des PORV auf die Me anzeige verlassen haben und durch eine korrekte Anzeige der Unfall etwas we niger gef hrliche Ausma e angenommen h tte 20 10 2 6 6 Versuche zur Minimierung von Unf llen und St rf llen Die Bem hungen durch experimentelle Anordnungen herauszufinden wie man die Unzul ng lichkeiten menschlichen Entscheidens und Handelns minimieren kann befinden sich erst im Anfang Die Zielsetzung derartiger Unternehmungen liegt darin sie explizit zur Auslegung von Systemen zur Unterst tzung von Entscheidungen und Probleml sungsprozessen zu verwenden Je besser dies gelingt desto geringer ist die Gefahr eines Unfalls durch menschliches Versagen Kognitionswissensc
221. herweise eine Titelzeile engl title bar Das aktive Fenster wird durch Schat tierung oder farbliche Hervorhebung gekennzeichnet Der Rahmen engl borders frames ist die grafische Abgrenzung des Fensters und gleichzeitig Auswahlobjekt um die Gr e des Fensters zu ndern Einige Fenstersysteme besitzen dreidimensio 9 tlw von einigen deutschen Autoren mit Windows Icons Men s Pointer bersetzt 12 Elemente der Grafischen Benutzerschnittstelle nale Effekte wie z B Schattenwurf um einen Tiefeneindruck zu erlangen Daf r wird zus tzlicher Platz ben tigt der dem Fensterinhalt verlorengeht Die Scroll bar ist eine Komponente um den Fensterinhalt zu bewegen falls das Fenster kleiner ist als der darzustellende Inhalt Die Hauptoperation ist die Auf Ab und Links Rechts Bewegung Einige Scroll bars besitzen Richtungspfeile die bei Aktivierung eine langsame Bewegung zeilenweise erm glichen und Elemente die einen Sprung zum Anfang bzw Ende des Fensterinhalts ausf hren Die Scroll bar beinhaltet eine Scroll Box deren Gr e meist proportional zum Fensterinhalt z B Dokumentl nge 1st Weitere Fensterelemente k nnen Kn pfe zum Schlie en Verkleinern und Skalieren sein 12 2 2 Icons Ein Icon im Kontext der Informationstechnologie ist ein grafisches Objekt Bild oder Symbol das ein Konzept repr sentiert Das Aussehen des Icons ist meist eine grafische Repr sentation seiner auszul senden Aktion Grafik Dru
222. hnisch h herwertigen Zustand der im UKZ gela gerten Ikonen Die Summe aller Ikonen die im diesem sich stabilisierenden Zustand befinden nennt man Kurzzeitged chtnis KZG Das Kurzzeitged chtnis als berf hrungszustand der Ikonen ist anders als das immer pr sente UKZ in seiner Aktivit t auch mental also gewollt beeinflu bar Die Materialisierung der Ikonen durch die Eiwei produktion wird nach heuti gen Vorstellungen im einzelnen wohl so vollzogen da die st ndig in allen lebenden Zellen stattfindende Herstellung von Ribonukleins ure RNA durch die elektrische Aktivit t des UKZ beeinflu t wird Dazu mu man wissen da laufend von bestimmten Genabschnitten im Zellkern negative Abdr cke der Erbinformation erzeugt werden die sich bald abl sen und weiter in die Zelle wandern Diese Negative der Erbinformation eben die Ribonukleins ure hat die Funktion wie der Lochstreifen eines Computerprogramms das jeweilige Arbeitspro gramm berall in den Zellen zu steuern Die Herstellung einer solchen RNA Matrize dauert etwa 20 Minuten also gerade so lange wie eine Ikone im KZG existiert An Hand der RNA bilden die Neuronen nun bestimmte Eiwei molek le die sie f r ihre permanente Erneuerung benutzen d h aber da das Neuron durch die modifizierten Eiwei molek le auf einmal eine andere Struktur als vorher aufweist was sich nat rlich in einem modifizierten Aktionsverhalten Kognitionswissenschaften im berblick
223. ht f r die Arbeit an 1 Bedienerpl tzen von Maschinen oder an Fahrerpl tzen von Fahrzeugen mit Bildschirmge r ten 2 Bildschirmger ten an Bord von Verkehrsmitteln 3 Datenverarbeitungsanlagen die haupts chlich zur Benutzung durch die ffentlichkeit bestimmt sind 4 Bildschirmger ten f r den ortsver nderlichen Gebrauch sofern sie nicht regelm ig an einem Arbeitsplatz eingesetzt werden 5 Rechenmaschinen Registrierkassen oder anderen Arbeitsmitteln mit einer kleinen Daten oder Me wertanzeigevorrichtung die zur unmittelbaren Benutzung des Arbeitsmittels erforder lich ist sowie 6 Schreibmaschinen klassischer Bauart mit einem Display 3 Die Verordnung gilt nicht in Betrieben die dem Bundesberggesetz unterliegen 4 Das Bundeskanzleramt das Bundesministerium des Innern das Bundesministerium f r Verkehr das Bundesministerium der Verteidigung oder das Bundesministerium der Finanzen Kognitionswissenschaften im berblick 6 k nnen soweit sie hierf r jeweils zust ndig sind im Einvernehmen mit dem Bundesministerium f r Arbeit und Sozialordnung und soweit nicht das Bundesministerium des Innern selbst zu st ndig ist im Einvernehmen mit dem Bundesministerium des Innern bestimmen da f r be stimmte T tigkeiten im ffentlichen Dienst des Bundes insbesondere bei der Bundeswehr der Polizei den Zivil und Katastrophenschutzdiensten dem Zoll oder den Nachrichtendiensten Vorschriften dieser Vero
224. iche Arbeitsweise Nach Definition ist das Ziel der Software Ergonomie die An passung der Eigenschaften eines Dialogsystems an die Eigenschaften der damit arbeitenden Menschen unter Verwendung wissenschaftlicher Erkenntnisse Dabei sollen Arbeitsaufgaben Arbeitsumgebungen und Produkte an die physischen und mentalen F higkeiten und Grenzen des Menschen angepa t werden um Gesundheit Sicherheit Wohlbefinden und Leistungsverm gen zu verbessern Sch 98 Wichtige Erkenntnisse der menschlichen Informationsverarbeitung z B Wahrnehmung Verarbeitung und Organisation des Ged chtnisses und Metaphern sowie allgemeine psychologische und arbeitspsy chologische Erkenntnisse bez glich Aufgabenangemessenheit und Arbeitsweise m ssen in die Ent wicklung der grafischen Benutzerschnittstelle Eingang finden Kriterien die bei der Entwicklung der Benutzerschnittstelle beachtet werden m ssen sind Aufgaben angemessenheit Selbstbeschreibungsf higkeit Erwartungskonformit t Steuerbarkeit und Fehler robustheit Sie werden in den folgenden Kapiteln genauer erl utert so da an dieser Stelle nur eine Kurz bersicht zur Begriffsbestimmung folgt Z h 96 e Aufgabenangemessenheit Der Bediener wird bei der Erledigung seiner Arbeitsaufgaben unterst tzt ohne ihn durch die Eigen schaften des Bediensystems zu belasten e _ Selbstbeschreibungsf higkeit Jeder Dialog mit dem Bediensystem ist unmittelbar verst ndlich oder zu jedem Dialogschritt k n nen entspre
225. iche oder umweltsch dliche Versuche Durch Computer haben wir in kurzer Zeit Zugriff auf Daten banken und Reservierungssysteme auf der ganzen Welt Die Bereiche Kunst Musik Sport und Unter haltung werden durch Computersysteme unterst tzt und erweitert Den gr ten Einflu auf die Durchsetzung der Computer im allt glichen Leben hatte dabei die grafische Benutzerschnittstelle engl Graphical User Interface Abk GUI Mu te dem Benutzer fr her noch ein gewisser Umfang an Befehlen zur Verf gung stehen um den Computer zu bedienen so ist es mit den heutigen Oberfl chen m glich die gleichen Aktionen ber grafische Manipulation von Objekten durch zuf hren Die gewachsenen technischen M glichkeiten gerade die Entwicklung der Computergrafik 2D und 3D haben viele neue Bedienungsformen erst m glich gemacht So f hrte der technische Fort schritt nicht automatisch zu besseren Arbeitsbedingungen aber durch die neuen Technologien er ffne ten sich neue Gestaltungsspielr ume die jetzt wirkungsvoll genutzt werden m ssen Leider gibt es immer noch sehr viele Beispiele f r schlechte Software mit unverst ndlicher Terminolo gie in der Textdarstellung und schlechter bis chaotischer Bildschirmgestaltung die den Benutzer verun sichert Fehler provo ziert oft zur Frustration und zur Ablehnung des Produkts f hrt Jede Maschine und jedes Ger t besitzt eine Bedienoberfl che die den Zugang zur Funktionalit t erm g licht Benutzerschnittst
226. icherung und der sp tere Zugriff der ja nur einem erneuten Aufbau einer bedeutungsm ig unterlegten Gesamtaktivit tsstruktur des Hirns entsprechen kann er folgt Wenn eine Speicherung der Aktivit ten den permanenten Ged chtnisformen zu Grunde liegen w rde so m ten Elektroschocks die ja alle Str me durcheinanderbringen oder Unter k hlung des Gehirns die die elektrische Aktivit t des Gehirns gegen Null forcieren oder das Zerschneiden von Nervenfasern und damit der materiellen Struktur der Stromnetze Erinne rungsinhalte f r immer ausl schen Das ist aber nicht der Fall L ngst ist einwandfrei bewiesen da eine einmal fest gespeicherte Erinnerung auch nach sol chen Eingriffen voll erhalten bleibt D h die aus den Aktivit tsstati evaluierten Ikonen m ssen auf eine andere Art und Weise in ihre permanent verf gbare Form berf hrt werden Diese berf hrung so zeigen Experimente braucht Zeit Bevor eine Ikone permanent gespeichert wird kann sie durchaus noch zerst rt werden z B indem das zentrale Nervensystem in seiner Funktion gest rt wird So k nnen Ikonen sowohl durch starke Schocks wie sie z B bei Unf l len auftreten man spricht dann von einer Retrograden Amnesie Amnesie f r einen Zeitab Kognitionswissenschaften im berblick 34 schnitt vor dem ausl senden Freignis als auch durch Eingriff in den Stoffwechsel der Ner venzellen zerst rt werden All diesen Eingriffen ist gemein da sie vor al
227. ichtigster Bestandteil des Gro hirns ist die Gro hirnrinde Neocortex die aus 10 bis 14 Milli arden Neuronen besteht Die Oberfl che ist stark gefaltet um eine m glichst gro e Fl che zur optima len Versorgung der Neuronen mit N hrstoffen zu gew hrleisten Die R ckenmarksfl ssigkeit Liquor transportiert die N hrstoffe und Abfallstoffe zwischen den Zellen und dem Blut Die starke Faltung bewirkt da eine gro e Anzahl von Neuronen im Neocortex Platz finden Allgemein steht damit die Leistungsf higkeit des Gehirns im Zusammenhang Im oberen Teil des Zwischenhirns liegt der Thalamus darunter der Hypothalamus vgl Abbildung 6 3 Das Zwischenhirn ist ein wichtiger Vermittler zwischen Gro hirn Hormonsystem und vegetativem Nervensystem Alle Informationen der Sinnesorgane passieren das Zwischenhirn wo eine erste Verar beitung erfolgt bis die Informationen in das Gro hirn weitergeleitet werden Der Thalamus dient als Schaltstation f r motorische und sensorische Informationen der Hypothalamus regelt prim re Triebe wie Hunger oder Durst Ein weiterer Bestandteil des Zwischenhirns ist die Hypophyse die fast den gesamten Hormonhaushalt des Menschen steuert sowie die Sexualorgane die Schilddr se und die Ver dauungsorgane stimuliert Von hier wird ein Teil der Stre reaktionen unseres K rpers gesteuert und die Auswirkungen werden ber Hypophyse und Thalamus an das Gro hirn zur ckgemeldet Die ausgel sten Reaktionen nderung der Vit
228. ie beiden Hemisph ren miteinander Anders als das genetisch vorgegebene spezifische Nervensystem die aufsteigenden Bahnen im R k kenmark ber den Hirnstamm zum Thalamus bis in die spezifischen Projektionsfelder sind die asso ziativen Felder nicht klar lokalisierbar Als unspezifisches Nervensystem werden alle Bahnen vom Tha lamus in die assoziativen Felder des Cortex bezeichnet 6 Das menschliche Nervensystem 6 6 Anmerkungen Im Kapitel 2 konnte nur kurz auf die u erst komplexen physiologischen Aspekte eingegangen wer den Ausf hrlich kann man sich in dem medizinisch orientierten Buch dtv Atlas der Anatomie Ner vensystem und Sinnesorgane Kah 91 informieren Eine leichtverst ndliche Einf hrung bietet And 96 S 17 29 Grundlagen ber das Gehirn dessen Aktivit t und medizinische Untersuchung finden sich in Hak 97 S 23 62 Im Internet wird zum Thema Neurologie unter http home t online de home c figge homepage htm eine ausf hrliche Dokumentation zu Aufbau Funktion und Krankheiten des Nervensystems pr sentiert In Kah 91 S 20 ff befindet sich eine sehr detaillierte Darstellung der Mikrostruktur der Nervenzelle Sehr ausf hrlich beschreibt Kei 79 die Vorg nge im Zentralen Nervensystem ber biochemische Vorg nge an der Nervenzelle geben die Kapitel 2 2 und 2 3 in Mir 88 hinreichend Auskunft 7 Physiologie des Sehens 7 Physiologie des Sehens Die Untersuchung der menschlichen Kognition se
229. ie Beziehungen zwischen den Personen in einer Gruppe Gruppen dynamik birgt besondere Probleme in sich so da Irrationalit t in den Planungsproze geleitet werden kann Zum Beispiel kann ein Mann das Vertrauen aller anderen Personen gewinnen so da sie alles befolgen oder ihr Wissen unterdr cken da sie sich anpassen wollen und ihnen der Mut zum Widerspruch fehlt Kognitionswissenschaften im berblick 172 W hrend des St rfalles f llte sich der Schaltraum mit Experten Im Verlauf des Tages befan den sich dort etwa 40 Personen Zu diesem Zeitpunkt ereignete sich auch die Wasserstoffex plosion deren leiser Knall von einer Person registriert wurde Als danach ein Pumpe ange stellt wurde wobei die Gefahr der Funkenbildung besteht und es zu keiner weiteren Explo sion kam dachte die Person das Problem der Wasserstoffexplosion best nde nicht mehr und hielt es nicht mehr f r notwendig die Gruppe von seiner Beobachtung zu informieren Seine Entscheidung war von der Angst beeintr chtigt in der Expertenrunde eine falsche Meinung abzugeben wodurch es zu einer negativen Einsch tzung seiner F higkeiten seitens der Ex perten h tte kommen k nnen Diese Angst negativ aufzufallen ist vor allem auch in Schulklassen zu beobachten Beeinflussenden Charakter haben auch die Anordnungen bzw Entscheidungen des Manage ments Der Entschlu die Hochdruckeinspritzung wieder abzustellen wurde von Vorgaben beeintr chtigt Die Bedienungsmannsc
230. ie auch Signale k nstlich aufbereitet So mit besitzen kognitive Systeme weder Sensoren noch Effektoren mit denen sie in direkten Kontakt mit der Umwelt treten k nnen Bez glich der Computermetapher ergeben sich damit Fragen bez glich der Form der Meta Symbolik einer generellen Systematizit t des Frame Problems F r die Gehirnmetapher bez glich einer generalisierten Form der neuronalen Einheiten der Struktur von neuronalen Hyperklassifikatoren der Robustheit der simulierten Informationssyteme Forscher die die Computermetapher vertreten sehen die kognitive Dynamik als Steuerung ko gnitiver Einheiten z B in Form von Produktionssystemen Diejenigen die als Leitbild die Ge hirnmetapher gew hlt haben modellieren die Dynamik als Regelung zwischen lokalen bzw distributiven konzeptionellen Einheiten Die Erkenntnisse aus den handlungstheoretischen Un tersuchungen werden seit neuerem durch die Heuristik des Handlungsbegriffes erg nzt Zum einen lassen sich dadurch strategische und zielorientierte Anteile erkennen zum anderen wird ein theoretischer Rahmen geliefert Wichtige Stichw rter zuk nftiger Erforschung k nnten sein o Steuerungsmetapher strukturelle versus funktionale Prozesse aufsteigende versus absteigende Prozesse vorw rts versus r ckw rts wirkende Prozesse e Regelungsmetapher autonome versus interaktive Prozesse sequentielle versus parallele Prozesse erregend
231. ie langsame Augenbewegung ber die Bildschirmbereiche aus und die starke Konzentration auf Orientierungsaufgaben verz gert die Reaktionszeit Die meisten grafischen Benutzeroberfl chen bieten verschiedene M glichkeiten Fenster anzuordnen vertikale oder horizontale Anordnung auf dem Bildschirm berlappende Darstellung von Fenstern oder Fenster kaskadenartig zu organisieren Ein oft verwendetes Prinzip ist das des Hierarchical Browsing Dabei stellt ein Fenster die Inhalts bersicht dar ein oder mehrere Fenster zeigen den Inhalt und zus tz liche Informationen an Oft werden Fenster in Abh ngigkeit eines anderen Fensters ge ffnet und wieder geschlossen Anwen dungen findet man h ufig bei Fehler und Hinweismeldungen und zugeh rigen Hilfefenstern Solche Konzepte brauchen eine klare Organisation der abh ngigen Fenster wann ffnen wann schlie en ska lierbar ja nein usw Die Zusammengeh rigkeit der Fenster kann durch Titel Positionierung auf dem Bildschirm und grafische Mittel verdeutlicht werden Bei solch komplexen Fensterkonzepten mu die M glichkeit der Speicherung der Bildschirmaufteilung respektive der Fensteranordnung gegeben sein Eine weitere M glichkeit ist mehrere Ansichten ein und desselben Dokuments anzubieten Dabei gibt ein Fenster eine globale bersicht davon abh ngige Fenster pr sentieren Ausschnitte z B in verschie denen Aufl sungen oder mehrere Teilbereiche des Dokuments die der Benutzer gleichzeit
232. iegt bis zum heutigen Tage in der Behandlung ihrer Umwelt Solange der Prozessor nicht ber Sensoren und Effektoren verf gt mit deren Hilfe er in direkten Kontakt zu seiner Umwelt treten und diese damit selbst gestalten kann wird nur eine H lfte des kognitiven Systems untersucht Ein solches System ist sozusagen lahm und blind Die zuk nftige Aufgabe der Kognitionswis senschaften mu es daher sein den Informationsprozessor zum Sehen und Gehen zu brin gen Kognitionswissenschaften im berblick 107 20 8 1 3 Die kognitive Information Um die Tektonik eines kognitiven Systems beschreiben zu k nnen m ssen wenigstens eine verarbeitende und eine zu verarbeitende Komponente vorhanden sein Die zu verarbeitende Komponente wird aus der kognitiven Perspektive als kognitive Information bezeichnet w h rend die verarbeitende Komponente durch das die Entscheidung treffende Werkzeug dry net wet net Klassifikator definiert wird Die Kl rung des Informationsbegriffes an sich ist dabei eine der wichtigsten Voraussetzungen f r die Analyse kognitiver Systeme im Bezug auf das informationsverarbeitende System Allerdings ist bedingt durch divergente philosophische bzw technische Vorstellungen eine einheitliche Begriffsbestimmung des Informationsbegriffes bisher noch nicht erzielt worden Zwar wird in der Biophysik unter dem Begriff der Information meist die berechenbare Gr e der Entropie verwendet doch sind heutzutage in der Wissensch
233. ielenden Ver nderungen in selektiver Weise ein indem sie bestimmte Resultate der Selbstorganisation favorisiert und andere ablehnt Das Kon zept der strukturellen Kopplung beinhaltet somit aber gerade die Analogie zur biologischen Evolution mit ihren Phasen der Genmutation und Selektion durch die Umwelt 20 8 3 1 5 Die Metapher des kooperativen Probleml sens Sowohl die Fremdorganisation als auch die Selbstorganisation beschreiben wie eben gesehen die Dynamik menschlicher kognitiver Systeme Versucht deshalb beide zu koppeln schon um die Vorteile der Fremdorganisation mit denen der Selbstorganisation zu verbinden so w rde unter der Ma gabe da der Lehrer und Lerner gleichberechtigt gleichmotiviert und gleichzeitig existent sind eine fremdorganisierte Genese entstehen die weitgehend den Prozessen der Selbstorganisation gen gt Diese Genese h tte den Vorteil da aus einer solchen Verbindung ein Typ der gemeinsamen F rderung von Geneseprozessen entsteht in dem Lerner und Lehrer als Partner zusammenwirken um gemeinsam die Organisation neuer kognitiver Modelle beim Lerner zu erreichen In diesem Fall bilden die Partner also ein kooperatives Probleml sesy stem in dem von allen Beteiligten neue Formen der Kognition erprobt und entwickelt werden k nnen weshalb man von der Metapher des kooperativen Probleml sens spricht dessen prinzipielle Struktur in Abbildung 24 aufgezeigt ist Lehrer Lerner Problem
234. ier einzelne Objekte der Oberfl che aus Papier ausgeschnit ten k nnen durch Verschieben passend angeordnet werden e Interaktionsdiagramme Storyboards Modellierung des Dialogablaufs Wichtig einfache Form w hlen e Prototypen Entwurf der grafischen Oberfl che ohne oder mit teilweise vorhandener Funktio nalit t Grunds tzlich sollten die Entwickler mit einem ausgearbeiteten Konzept zu solchen Design Meetings gehen Ein erster Entwurf wird zun chst ohne den Benutzer entwickelt und getestet z B Design Reviews Inspektionen in Som 89 und Den 91 Der berarbeitete Entwurf wird dann zusammen mit dem Benutzer getestet Dazu mu kein fertiger Prototyp vorliegen oft reicht zun chst ein Entwurf auf Papier Mockup Technik Das folgende Zitat aus Using Paper Prototypes to Manage Risk von C Sny der Sny 96 beschreibt die Eindr cke einer Designerin nach einem 2 t gigen Usability Test mit Pa pier Prototypen Mockups In some cases we found that developers had been arguing about something that the users didn t even notice At the same time there were huge problems in the interface that no one had anticipated Usability testing gave everyone on the team a sense 14 Die Benutzerschnittstelle im Proze des Software Engineering of what the real issues were the ones that would affect the success of the next release Fertige Prototypen der Benutzerschnittstelle k nnen beim Benutzer beim Entwickler oder
235. ier gibt es einen Musteraustausch Durch vielf ltige Prozesse kommt es zu Schleifenstrukturen also R ckkopplungen in denen Wirkungen wieder Ursachencharakter annehmen k nnen Dies f hrt zu einer sogenannten Wandlungsunruhe und erm glicht eine gewisse psychische Beweglichkeit die auch Motivati onsfreiheit genannt wird Diese Motivationsfreiheit ist nicht als v llige Handlungsfreiheit zu verstehen wohl aber als eine gewisse Voreinstellung Auf der Bedeutungsebene des Psychi schen bildet sich so eine gef hlsm ige F rbung der eigenen Wahrnehmung die auch pathologi sche Z ge annehmen kann Im letzten Fall wird die Realit t verschoben erlebt Das klinische Bild eines unter Verfolgungswahn leidenden Menschen w re ein Beispiel f r solch eine ver schobene Realit t Die Verkn pfung von psychischen Tr gern und psychischen Bedeutungen ber Muster ist ein m chtiges aber auch sehr abstraktes Modell das eine Interpretation der Mensch Umwelt Wechselwirkung erlaubt Um das Modell in seiner Anwendbarkeit zu verbessern m ten die Bedeutungen der Muster entschl sselt werden ein Unterfangen welches momentan bar jeder Kognitionswissenschaften im berblick 73 Realisierung liegt schon weil man nicht wei ob es berhaupt Metaformen der Aktivit tsmu ster gibt Das einzige berindividuelle was man heute aus den Aktivit tsmustern z B an Hand der EEG Muster oder der PET Muster auslesen kann ist da es im Gehirn bei der Ver
236. ierung zwischen der Individuation einerseits und der Sozialisation andererseits relevant die beide kognitive Ursachen und Auswirkungen haben e die kognitive Aktualgenese sie beschreibt die Entstehung einer neuen Tektonik durch das Erlernen neuer F higkeiten zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Ontogenese des kognitiven Systems Diese drei Genetikebenen sind dabei als hochgradig ineinander verflochten zu betrachten d h sie k nnen nicht getrennt voneinander untersucht werden und stellen nur verschiedene Aspekte der Entwicklung der kognitiven Systeme dar Da die Phylogenese den nat rlichen und durch die Tradition bestimmten Hintergrund der evolution ren Entwicklungsprozesse liefert sind die Ontogenese und Aktualgenese die eigentlichen relevanten Parameter f r die Entwick lung der kognitiven Systeme Die Ontogenese stellt dabei einen Schwerpunkt der Sozialwissenschaften dar und soll an die ser Stelle nicht n her erl utert werden Die Aktualgenese hingegen ist f r uns besonders inter essant da in sie auch die Fragestellung wie computerbasierte Expertensysteme aufgebaut sein sollten mit einflie t Deshalb soll sie an dieser Stelle n her erl utert werden 20 8 3 1 Die Aktualgenese Wie definiert versucht die Aktualgenese zu beschreiben wie ein kognitives System mit unbe kannten Informationen umgeht bzw diese und die aus ihr resultierenden Konsequenzen in seine Tektonik zu einem bestimmten Zeitpunkt seiner Ontogenes
237. iese Probleme innerhalb von W rtern betreffen die Identifikation von Phonemen Phoneme sind das Grundvokabular Kognitionswissenschaften im berblick 44 von Sprachlauten durch sie erkennen wir W rter Ein Phonem ist als die kleinste Spracheinheit definiert bei deren Austausch eine gesprochene Mitteilung ihren Sinn ver ndern Kann Gut Hut Wenn Phoneme identifiziert werden sollen aus denen sich ein gesprochenes Wort zusam mensetzt entsteht ein Gliederungsproblem Die Schwierigkeit liegt darin da die Sprache kon tinuierlich ist und die Phoneme deshalb nicht in der gleichen Weise voneinander getrennt sind wie Buchstaben auf einer Seite hnlich wie Handschrift Anzumerken ist da die Sprachwahrnehmung noch nicht ganz verstanden ist Man wei bisher ber Sprachwahrnehmung da sie wie das visuelle Erkennen von Buchstaben auf Prozessen der Merkmalsanalyse zu beruhen scheint Die einzelnen Phoneme k nnen nach verschiedenen Merkmalen analysiert werden aus denen sie sich zusammensetzen was auch von der Erzeugung des Phonems abh ngt Zu den Merkmalen von Phonemen geh ren e Konsonanz Konsonanz ist die Eigenschaft eines Mitlauts e Stimmhaftigkeit Stimmhaft ist der Klang eines Lauts wenn er durch Schwingungen der Stimmlippen gebildet wird e Artikulationsstelle als Artikulationsstelle bezeichnet man den Ort an dem der Vokaltrakt beim Erzeugen eines Phonems geschlossen oder verengt wird Der Stimmapparat wird beim Hervorbr
238. ieser Wissensblock nicht vorhanden so w rde der Proband sich einen anderen auch thematisch entfernteren Wissensblock f r die Ver kn pfung heraussuchen Aus diesem Modell resultiert da der Mensch erfahrungsbedingt f r einige Erkenntnisse als zu jung erscheinen kann Dies wird immer dann der Fall sein wenn f r ein Faktum kein relevantes Wissen zur Chunkbildung bereitgestellt werden kann Bezogen auf die bisher besprochenen Modellvorstellungen entspricht ein Chunkingproze rein stofflich gesehen einem Integrationsvorgang von erfahrungsgepr gten Neuronenmodulen zwecks einer optimalen resonatorisch bedingten Stabilisierung eines durch Konzept Erweiterung erzeugten neuen Aktivit tsmusters Das hei t ein Chunkingproze ist aus dem elementaren Bestreben der Aktivierungserhaltung momentan dominierender Konzepte heraus verst ndlich Er setzt sich somit aus der tempor ren Modifikation der im recticul ren System plazierten Verbindungen zwischen den Kollateralen zwecks der weiteren Hinzuziehung aktivit tsf rdernder Neuronen aktivit ten und dem eigentlichen proteinbildungsm ig vollzogenen Konditionierungs vorgang zusammen Bedeutungsm ig also auf der Ebene der bedeutungsunterlegten Musteror ganisation entspricht der erste Teilschritt der durch die Aufmerksamkeit bewu t initiierten oder durch das Bestreben der rein resonatorischen Aktivit tsstabilisierung unbewu t initiierten Aktivierung von Wissensstrukturen Konzepten mentalen Mod
239. ifische berindividuelle mentale Lei stungen zu erfassen und zu interpretieren Mithin versuchen die Kognitionswissenschaften grundlegende Verhaltensmuster und die ihnen zugrundeliegenden globalen mentalen Organisati onsstrukturen des Menschen zu erfassen was dem Aufsp ren und der Beschreibung der soge nannten grundlegenden und daher berindividuellen Konzepte entspricht Der Begriff Konzept deutet dabei darauf hin das den mentalen Leistungen eine Organisationsstruktur der kognitiven Systemparameter oder kognitiven Systemkomponenten zugesprochen wird die erst in ihrer Ge samtheit den mentalen Akt hervorbringt 20 1 1 Kognitive Modellvorstellungen mentale Modelle Wie bereits erl utert arbeiten die Kognitionswissenschaftler mit Modellen des Black Box Systems Menschen Die Verwendung von Modellen zur Beschreibung hochkomplexer Syste me ist dabei nichts Ungew hnliches jede Wissenschaftsdisziplin verwendet sie und jede in einer f r sie typischen Art So sind physikalisch mathematische Modelle meist formelm ig unterlegt w hrend chemisch medizinische Modelle meist versuchen die komplexen Zusam menh nge des Originals unter Einbezug der topologischen Eigenschaften der dem Modell z grunde liegenden Realit t zu erproben und zu verifizieren Psychologische und kognitionspsy Kognitionswissenschaften im berblick 16 chologische Modelle hingegen sind nur selten mathematisch exakt beschreibbar oder graphisch visualisierbar
240. ig sehen mu Abbildung 13 2 zeigt am Beispiel einer WWW Pr sentation wie innerhalb des Hauptfensters WWW Browser ein Navigationsfenster links und ein Dokumentfenster rechts eingebettet sind Lam 99 13 Gestaltung der grafischen Benutzerschnittstelle 3T Anohi 5 arnnam Inld inridst fin M elban mateche Phyok Metocepe Ee id Yea Bo Lommuncan Heo 223292 53 3 Bak coso Heood Home Zesch Gue Buy oo Memi 7 Amold Sommerfeld Institut f r Mathematische Physik J Forschungsschrecrpunkse Y 3 OTU Chustha aan aD QE kun Eas mb S a Arnold Sommerfeld Institut f r Mathematische Physik ottusu e Yerlenzies i k Pubikaticaen Ver ffentlichungen g Seeus zuchungaschwespunkte ke E Darca d nos ersonal E Aleemetes Studium g voned O Aktusilee Sermnare O Sesamtiberzucht Suchen Forschungsschwerpunkte Nickinesre Quantenmecharik Quatar raneren Professeren und Dozenten Wistenschsft che intieke Personal Allgemeines e Hab itztionen und Dissertationen Tasungen und Resemech Programs Tirwkeitzberichee biip LP J74 A4 TTEA UT 997 3 lasiin fie The veslische Feyyeik des TU Choshu Letzte Anderung 11 1902 LTOS Arokessiier Ke o i Document Done Sa iz Abbildung 13 2 Fenster einer WWW Pr sentation Allgemein gibt es kein festes Modell f r ein gutes Fensterkonzept Richtlinie f r die Organisation der Fenster sind immer die Aufgaben die der Benutzer zu erf llen hat bersichtlichkeit geringer B
241. igt sind Bei Untersuchungen zum Lesen von W rtern wurde festgestellt da Prozesse der visuellen Wahrnehmung eines Wortes in einem anderen Teil des Gehirns ablaufen Occipitallappen visueller Cortex als Prozesse der Zuordnung von Bedeutung zu diesem Wort Frontallappen Die rechte Hemisph re wird mehr mit wahrnehmungsgebundenen und r umlichen Prozessen in Verbindung gebracht Sie dient dem Vergleich der Betrachtung und der Zusammenfassung 6 Das menschliche Nervensystem Linke Hemisph re Rechte Hemisph re rechte K rperh lfte linke K rperh lfte Analytisches und logisches Denken Phantasie und Intuition Arbeiten mit Zahlen Rechnen Raumvorstellung geometrisch Sprechen und Schreiben einfaches Wortverst ndnis Sprachverst ndnis nicht verbal Sinn f r Strukturelemente Sinn f r Bildhaftes und Muster Tabelle 1 Aktivit ten beider Hemisph ren nach Ves 96 Die Lokalisation der Eingangskan le ist nicht der Ort der Speicherung der Informationen sie werden lediglich in diesen Bereichen aufgenommen und k nnen dann durch neuronale Verkn pfungen ber das gesamte Gehirn verteilt werden Ort der Kombination von Informationen wo geplant und nach gedacht wird sind die Assoziationsfelder Diese treten vermehrt im vorderen Bereich dem Stirnlap pen auf sind aber faktisch ber den gesamten Neocortex verteilt Assoziationsfasern stellen Verbin dungen zwischen den verschiedenen Rindenbezirken her und Kommissurenfasern verkn pfen d
242. ik Kognitiver Systeme nicht nur als Steuerung oder Regelung sondern auch als Handlung das hei t als ein von einem Subjekt zu einem Objekt verlaufender zielge richteter Proze verstanden werden mu Man nimmt solch basierte Modelle Handlungsmeta pher W hrend aber Steuerungs und Regelungsprozesse noch relativ einfach zu analysieren und zu konstruieren sind treten bei der Analyse und oder Konstruktion von Handlungsprozessen sehr Kognitionswissenschaften im berblick 118 viel komplexere Teilprozesse auf da eine wichtige Voraussetzung f r eine Handlung die Exi stenz eines internen kognitiven Modells ist Dies wiederum bedingt da zumindest zwei Sub systeme existieren m ssen wobei das eine das interne kognitive Modell tr gt und das andere durch das Modell repr sentiert wird Man nennt das Subsystem das ber solch ein geartetes internes kognitives Modell verf gt das handelnde System w hrend man das Subsystem wel ches durch das interne Modell repr sentiert wird das zu behandelnde Systemnennt Das handelnde System kann in seinem internen Modell einen Soll Zustand quasi das Ziel des handelnden Systems f r das zu behandelnde System selbst erzeugen Ausgehend von diesem Ziel kann dann eine Prozedur ein Optimierungsprinzip den f r den bergang vom Ist Zustand zum Soll Zustand n tigen Plan entwerfen und diesen so lange verfolgen bis der Ist Zustand dem Soll Zustand entspricht Die Heuristik einer solchen Handlungs
243. inem Abstand von 1 5 mm gerade noch unterschei den Der Sehwinkel betr gt 0 0172 ca eine Bogenminute Das Abbild auf der Netzhaut ist dann etwa 5 um gro und bedeckt gerade 4 Sehzellen im fovealen Bereich Str 97 Intermittierende Lichtreize steigender Frequenz verlieren oberhalb einer bestimmten Frequenz den unsteten Eindruck des Flackerns bzw Flimmerns Die Verschmelzungsfrequenz variiert mit der Licht st rke Wellenl nge und Gr e der belichteten Netzhautareale und liegt im Durchschnitt bei ca 20 bis 25 Lichtreizen pro Sekunde Anwendungen 25 Vollbilder s bei Video und Animationen 50 Halbbilder s beim Fernseher besser 100 Hz Fernseher ohne Flimmereffekt mehr als 75 Hz gelten als ergonomi sche Bildschirmfrequenz bei Computermonitoren 7 4 Rezeptorische Felder und Konvergenz Die Schaltneuronen der Netzhaut sind zur Peripherie hin mit immer mehr Sehzellen auf ein ableitendes Neuron vereinigt Die Neuriten dieser Zellen erhalten so Informationen mehrerer Zellen Diese zusam mengeh rigen Zellen nennt man rezeptorisches Feld Es gibt verschiedene Arten dieser Felder die auf unterschiedliche Reize reagieren Manche reagieren bei direkter Lichteinstrahlung manche nur bei Beleuchtung des Randes andere reagieren auf bestimmte Formen oder Bewegungen siehe Kapitel 8 Als Konvergenz bezeichnet man die Eigenschaft beider Aug pfel entfernte fixierte Gegenst nde auch beim Ann hern stets im Schnittpunkt der Blicklinien zu halten Die a
244. inerlei Gefahr f r das Leben und Gesundheit entstehen e die Arbeit am zu gestaltenden Arbeitsplatz oder mit dem zu gestaltenden Produkt mu menschengerecht ausf hrbar ertr glich und zumutbar sein e physische und psychische berforderung sind zu vermeiden Kognitionswissenschaften im berblick 141 e der Lernaufwand bei der Maschienenf hrung ist gering zu halten e es sind m glichst wenige Bedienprinzipien zu verwenden e die Bedienprinzipien sollen vom Benutzer leicht zu verstehen sein F r eine technische Einrichtung ist das Pr dikat Benutzerfreundlichkeit um so berechtigter je besser die vorgenannten Kriterien erf llt sind wobei die Eigenschaft Benutzerfreundlich keit einer Maschine sich durch folgende Checkliste am besten beschreiben l t e der Lernaufwand ist minimal e die Ablenkung von der eigentlichen Aufgabe durch die technische Einrichtung ist m g lichst gering e die M glichkeiten Fehler r ckg ngig zu machen ist gegeben e die Entlastung von Routinet tigkeiten ist gegeben e die Gewi heit ber den aktuellen Bearbeitungstand ist gegeben e verl liche gleichbleibende Reaktionen des Systems sind gegeben e der Spielraum des Benutzers ist ad quat der gestellten Aufgabe wobei sich der Spielraum des Benutzers dadurch ausgedr ckt da er sowohl Einflu m g lichkeiten auf den Bearbeitungsgang Reihenfolge Unterbrechungen Fortsetzungen als auch die Verwendung eigener
245. ingen von Konsonanten meist an einer Stelle geschlossen Bei der Erkennung von Sprache spielt der Kontext eine ebenso wichtige Rolle wie bei der visuellen Wahrnehmung wobei als meist unbewu t vollzogene Erg nzung der sog Phonemer g nzungseffekt zu nennen ist So werden Fehler im sprachlichen Flu oft von den Probanden berh rt indem sie den falschen Phonem durch den richtigen erg nzen 20 2 2 3 2 Die Verarbeitung der Information im Kurzzeitged chtnis Nachdem einige m gliche Organisationsformen der Informationen im Kurzzeitged chtnis defi niert worden sind soll im folgenden diskutiert werden wie die verschiedenen Konzepte Schemata und Skripte zu dem geformt werden was in die letztlich stabile Form des Ged cht nisses in das Langzeitged chtnis berf hrt wird Kognitionswissenschaften im berblick 45 20 2 2 3 2 1 Die Aufmerksamkeit Die Ikonisierung der sensoriellen Repr sentationen der in die Struktur des Kurzzeitged chtnis ses einflie enden Informationen wird laufend vollzogen und ist unabh ngig von einer bedeu tungsevaluierenden Weiterverarbeitung Wie wir aber wissen k nnen aus der Vielzahl der jeden Moment pr senten ikonisierten Sinneseindr cke immer nur sehr wenige Ikonen analy siert und verarbeitet werden Die selektive Bearbeitung von Sinneseindr cken soll im Folgen den unter dem Begriff der mentalen Verarbeitung gef hrt werden um sie von der durch feste neurologische Strukturen des z
246. ird 10 3 1 Repr sentation konzeptuellen Wissens Eine weitere Art der Abstraktion ist die Extraktion von Merkmalen mit Zuordnung zu bekannten Erfah rungsklassen Die Abstraktion von Wissen durch Wegfall von spezifischen Erfahrungen und statt dessen die Kategorisierung durch Merkmale und Kennzeichen einer allgemeinen Erfahrungsklasse wird als kon zeptuelles Wissen bezeichnet Als Modelle zur Erkl rung der Repr sentation dienen Schemata und Skripte Ein Schema repr sentiert kategoriales Wissen in Form einer Struktur von Leerstellen Slots In die Slots werden die Auspr gungen der einzelnen Attribute des Konzeptes eingesetzt dabei repr sentieren die Slots nur die Default Werte also die f r dieses Konzept typischen Attribute Menschen gehen davon aus da ein Objekt die Default Werte seiner Objektklasse besitzt solange nicht etwas anderes festge stellt wird Ein besonderer Slot ist der Oberbegriff Slot er gibt die bergeordnete Kategorie des Kon zeptes an Haus Geb ude Es handelt sich dabei um eine Generalisierungshierarchie Eine andere Hierarchie ist die Teil Ganzes Hierarchie Zimmer Teil eines Hauses Die Teile besitzen wieder eigene Schemadefinitionen die das Ableiten von Beziehungen erm glichen 10 Wissensrepr sentation Schema Haus e Oberbegriff Geb ude e Teile Zimmer e Material Holz Stein e Funktion Wohnraum e Form rechteckig Zus tzlich kann eine Zeitkomponente in das Modell eingef gt werden um Ereigni
247. irkungsvolle Gegenma nahmen ergreifen zu k nnen 20 11 Beurteilung der kognitionswissenschaftlichen Forschung Aufgrund der relativ kurzen Zeit in der Kognitionsforschung betrieben wird sind die im Labor erhaltenen Forschungsergebnisse in vielen F llen noch nicht vollst ndig auf reale Probleme zu bertragen So ist zu bemerken da es sich bei den Bedienern technisch komplexer Systeme z B der Schichtbesatzung eines Kraftwerks um spezifisch ausgebildete Fachleute und nicht wie im Laborversuch um naive Versuchspersonen handelt Au erdem ist die verlangte Lei Kognitionswissenschaften im berblick 174 stung bei der technischen Anwendung allgemein formuliert die genaue Zielsetzung mu jeweils vom Operateur pr zisiert werden dialektische Probleme Weiterhin ist die Verantwortung bei Laborversuchen geringer als bei technischen Prozessen Gem tszust nde wie Nervosit t oder Panik die das individuelle Handeln stark beeinflussen sind deshalb nicht unbedingt zu bertragen Es wird deshalb in n chster Zeit sicherlich noch Forschungsbedarf an m glichst wirklichkeits nah gestalteten Versuchen bestehen Dennoch sind die Errungenschaften die auf den Grundlagen der Kognitionsforschung beruhen beachtlich und begegnen uns nicht nur in vielen Bereichen der Technik sondern auch im Alltag So wird bei der Informationsdarbietung auf Ergebnisse der Kognitionsforschung zur ckgegrif fen Mit Piktogrammen gelingt es sprachenunabh n
248. it geringerem mentalen Aufwand verarbeiten Als Vision f r zuk nftige Erweiterungen w re eine Navigation im 3D Raum mittels einer Virtual Reali ty Brille oder Helm und Datenhandschuh denkbar Solche visuellen und haptischen Interaktionsformen werden mit gro er Wahrscheinlichkeit die Bedienungsformen zuk nftiger Computergenerationen sein Diese M glichkeiten werden in Forschungseinrichtungen wie z B der Gesellschaft f r Mathematik und Datenverarbeitung bereits angewendet stehen der Allgemeinheit der Computerbenutzer allerdings noch nicht zur Verf gung 18 Abbildungsverzeichnis 18 Abbildungsverzeichnis Abbildung 5 4 Schematische Darstellung eines typischen Neurons nach And 96 5 Abbildung 5 1 Das Zentralnervensystem nach Kah 91 20020ssenensenessnneesennennnennenneennnnnnn J Abbildung 5 3 Einige wichtige Bestandteile des Gehirns And 96 u eueseseneneenensenenenennenenenennene 9 Abbildung 5 5 Seitlicher cerebraler Cortex mit wichtigsten Bestandteilen And 96 10 Abbildung 6 1 Bau des Auges Mir 88 2 22020220200nnenenenenennenenenonnnnennnononsonenenonnenenenonnenennnonneen anna 14 Abbildung 6 2 Bau der Netzhaut Mir 88 0000sesensesensnnessnnensnnnennnnensnnnnnnnnennnensnnnnnnnnon nenn 14 Abbildung 6 3 Nervenbahnen vom Auge zum Gehirn Kee 86 2202022n2snneneenenenennenenenennen
249. it seinen pers nlichen Eigenarten kennt sich ber diese also im klaren oder ihrer auf einer rein geistigen Ebene bewu t ist Bewu tsein kann aber auch eine Einstellung ein Gesinnungsbewu tsein meinen Ob jemand im Sinne dieser Bedeutung ein richtiges oder falsches Bewu tsein hat h ngt dabei vom Bewu tsein des Betrachters ab Be wu t wird ebenfalls gebraucht als Begriff f r geplant vors tzlich Au erdem kann Bewu tsein meinen da eine Person von einer Erkenntnis durchdrungen ist also Denken und F hlen be z glich eines Sachverhaltes bereinstimmen Wir sehen also da zumindest im Deutschen der Begriff Bewu tsein vieldeutig sprich schwammig verwendet wird ber das jeweilige Alltagsverst ndnis hinaus ist das Thema Bewu tsein in der Vergangenheit und auch heute noch immer wieder von Philosophen aufgegriffen worden Bekannte Namen in diesem Bereich sind Popper Descartes und Spinoza Ihre Ansichten sollen im Folgenden be schrieben werden 20 3 1 Das Bewu tsein im Spielgel der Ansichten von Descartes Ren Descartes kam zum Nachdenken ber das Bewu tsein indem er sich fragte auf was er sich denn wirklich verlassen k nnte Aus der Beobachtung da man das was man in einem Traum erlebt w hrend des Traumes f r wahr h lt hinterher aber nicht mehr zog er den Schlu Nichts und niemand kann mir garantieren da das was ich sehe h re und f hle tats chlich existiert dies alles k nnte Einbildung sein
250. itet und gespeichert werden sind wir gezwungen neuartige Mecha nismen und Technologien zu entwickeln und zu nutzen die besser an die kognitiven Prozesse des Men schen angepa t sind Der gewaltige Technologieschub in den letzten zehn Jahren brachte eine Ver schmelzung von Informationstechnologie Unterhaltungselektronik und Telekommunikation Multime diale Anwendungen halten Einzug in fast alle Bereiche unseres Lebens Diese Entwicklung geht rasant weiter und die immensen Auswirkungen auf die n chste Dekade lassen sich nur schwer erahnen Es ist inzwischen unbestritten da das Verst ndnis der Wissensaquivision und der Wissensverarbeitung des Menschen im Zusammenspiel mit der Informationsverarbeitung einen immer gr eren Stellenwert einnimmt und dies gerade im Hinblick darauf weil die Weiterentwicklung von Programmier und Soft waretechniken alleine nicht ausreicht um den kommenden Anforderungen einer modernen Informati onsgesellschaft gerecht zu werden Vielmehr mu eine noch st rkere Verlagerung des Schwerpunktes zuk nftiger Wissensrepr sentationen via Computer in Richtung der Gestaltung einer ergonomischen Mensch Maschine Kommunikation stattfinden d h einer an menschliche Bed rfnisse und F higkeiten angepa ten Gestaltung der Informationstechnik stets mit dem Ziel den Menschen bei seinen intellektu ellen Vorhaben zu bef higen effektiver zu arbeiten Nicht zuletzt h ngt die Akzeptanz dieser neuen und immer breiter angewendeten t
251. iven Dynamik in nat rlichen und k nstlichen neuro nalen Netzwerken kann empirischer oder formaler Art sein Auf dem Gebiet der empirischen Erforschung der nat rlichen Gehirndynamik konnten aufgrund der Vielzahl von Beobachtungen ber die Informationsverarbeitung in neuronalen Netzen in den letzten Jahren gro e Fortschritte verzeichnet werden Hierzu geh rt unter anderem die m glicherweise f r viele h here kogniti ve Verarbeitungsprozesse grundlegende Synchronisierung der Aktivit t von verschiedenen Neuronen bzw Neuronenverb nden Nicht geringer als im Bereich der Erforschung der nat rlichen Gehirnprozesse sind die Fort schritte auf dem Gebiet der Dynamik k nstlicher neuronaler Netze einzusch tzen Im Gegensatz zu den symbolverarbeitenden Netzwerken versuchen die konnektionistischen Netzwerke kogni tive Dynamik zu simulieren Neue Analysemethoden erm glichen es dabei den Aktivierungszu stand eines Netzes zu einem gegebenen Zeitpunkt zu berpr fen wodurch die Simulation nicht mehr einer blo en Ergebnissimulation sondern einer echten Prozesssimulation entspricht was gerade zum gegenw rtigen Zeitpunkt zum Fortschritt in der dynamischen Theoriebildung in der Kognitionswissenschaft beitr gt 20 8 2 5 Handlungsmetapher Im Gegensatz zu der Computer und der Gehirnmetapher baut die menschliche Kognitionsdyna mik auf der Subjekt Objekt Struktur Kognitiver Systeme auf was die wichtige Konsequenz nach sich zieht da die Dynam
252. iven Ressourcen die zur L sung eines Problems eingesetzt werden m ssen So laufen auf der senso motorischen Ebene die Aktionen weitgehend unbewu t und automatisch ab Es handelt sich hierbei um Ver haltensmuster f r die Handhabung unproblematischer gewohnter Zust nde und Abl ufe Als Beispielhandlung kann dabei die Richtungskorrektur beim F hren eines Fahrzeugs angegeben werden Auf der Regel Ebene hingegen werden Abweichungen im normalen Ablauf eines Vor gangs oder einer Handlung registriert und korrigiert Vom Menschen werden gespeicherte Prozeduren Kontroll und Steuerregeln zur Korrektur der bemerkten Abweichung heran gezogen wobei die L sung des Problems ist dem Menschen bekannt ist Als Beispiel ei ner regelbasierten Handlung kann das richtige Reagieren auf eine Warnlampe aufgef hrt werden Kognitionswissenschaften im berblick 132 Auf der Wissens Ebene reichen schlie lich weder das Routinewissen noch der Abruf verf gbarer Kontroll und Steuerungsregeln zur Bew ltigung des Problems aus An dieser Stelle setzt der eigentliche kognitive Probleml sungsmechanismus ein bei dem es auf die bereinstimmung des mentalen Modells des Systems mit dem tats chlichen System an kommt d h der Mensch wendet das von ihm erworbene Wissen und technische Verst nd nis an Als Beispiel sei das Suchen eines Fehlers in einer Maschine die aufgrund eines unbekannten Defektes stehengeblieben ist aufgef hrt Gem der verschiede
253. iver Logiken Wie die Computersprachen auf Prinzipien der Logik aufbauen so bezieht sich die formale Methologie der Computermetapher auf logische Strukturen Wird die kognitive Struktur im Sinn einer Language of thoughts aufgefa t ergibt sich diese Konsequenz von selbst Ebenso wie die Logik das formale Instrumentarium ist um Wahrheit oder Falschheit sprachlicher Aussagen zu bestimmen so soll die kognitive Logik dazu dienen die Gesetzm igkeiten der Kognition zu beschreiben und zu erkl ren Da ein solches Unterfangen eine nur sehr be schr nkte Validit t besitzt wird immer offenkundiger Sicher kann das Wissen wie etwas nicht funktioniert auch als Fortschritt der Forschung gesehen werden Ziel der Kognitions forschung war und ist jedoch das Funktionsprinzip der menschlichen Kognition Man kommt darum nicht umhin alternativen Metaphern insbesondere den neurowissenschaftlichen Grundlagen der Erforschung des Geistes st rkere Beachtung zu schenken Die Anwendung der Computermetapher so zeigt der hiesige kurze Abri vermag das komple xe Aktionsverhalten der nat rlichen kognitiven Systeme nur unzureichend zu beschreiben wohl sie sehr wohl Hinweise auf eine bessere Validit t kognitionswissenschaftlicher Experi mente aufzuzeigen vermag Bezogen auf unser Tr ger Muster Bedeutungs Modell scheint diese Inkompetenz auch logisch da hier von einer Struktur der k nstlichen kognitiven Systeme ausge gangen wird die die Existenz von be
254. jekte nach gestaltpsychologi schen und fachlichen Aspekten ist f r eine schnelle Erkennung wichtig Zusammengeh rige Informatio nen sollten r umlich nah beieinander liegen und k nnen zus tzlich durch Rahmen hervorgehoben wer den Je unterschiedlicher die Bedeutung der Icons z B Kn pfe und die dadurch ausgel sten Aktionen sind um so weiter m ssen diese Objekte voneinander angeordnet werden Zus tzlich ist auf die Reduzie rung der Ausrichtungslinien Alignierung von Bildschirmelementen zu achten Abbildung 13 3 Da durch wird ein einheitliches visuelles Bild beim Betrachter erzeugt das eine Wiedererkennung der Ob jekte beschleunigt Eigenschaften von nzeige 21x A Anpassung A Schwenken Al Farbe Einstellungen Hintergrund Bildschirmschoner Darstellung Bildschirmschoner horizontale al nierun gelungen Kein v Einstellungen Testen I Kennwortschutz ndern anere Zirtett nicht l gelungen r Energiesparfunktionen des Bildschirms I andby Aetriebh nach ein nicht gelungen v inute n ol Abbrechen be vertikale Alignierung Abschaltung nach Abbildung 13 3 Alignierung von Oberfl chenelementen Sch 98 13 Gestaltung der grafischen Benutzerschnittstelle 13 2 5 Textgestaltung Eine klare und gut lesbare Schrift ist entscheidend f r die Wiedererkennung und die syntaktisch semantische Auswertung der Zeichen Eine schlechte Darstellung erzeugt unn tige Belas
255. jektiv in Welt 3 ist im Sinne der Redewendung nach den derzeitigen Kenntnissen zu verstehen objektiv ist also nicht mit wahr gleichzu setzen Das Drei Welten Modell setzt scheinbar voraus da die Lokalisation des Bewu tseins bzw die Lokalisation von zur Bewu tseinsbildung unbedingt notwendiger Hirnteile nicht n tig ist Andererseits zeigen aber klinische Bilder da wenn man den sogenannten Corpus Callosum der f r den Signalaustausch der beiden Gro hirnrinden zust ndig ist zertrennt und Anweisun gen in das entsprechende Gesichtsfeld dies kann man durch geeignete Blenden erreichen pro jiziert da die linke Hand und damit die rechte Hemisph re bei Aufgaben berlegen ist wel che die visuelle Wahrnehmung unregelm iger Muster erfordern Andererseits entdeckte man da die rechte Hand entsprechend die linke Hemisph re bei T tigkeiten die sprachliches und symbolisches Verst ndnis verlangen die linke bertrifft Dies f hrte zu der Erkenntnis da die linke Hemisph re f r symbolische F higkeiten die rechte f r visuelle F higkeiten pr destiniert ist Erweiternde Experimente zeigten da beim Umgang mit komplexen akustischen Mustern ebenfalls die rechte Hemisph re berlegen ist Befragungen dieser Kommissurotomie Patienten zeigten zudem da das bewu te Erleben allem Anschein nach nur in der linken Gehirnh lfte stattfindet und die linke K rperseite die ja von der rechten Gehirnh lfte gesteue
256. kl rt Kognitionswissenschaften im berblick 51 20 2 2 4 1 Die Struktur des Langzeitged chtnisses Das Langzeitged chtnis l t sich hnlich wie das Kurzzeitged chtnis in zwei unterschiedliche Strukturen unterteilen in das episodische Ged chtnis und in das semantische Ged chtnis Im semantischen Ged chtnis speichern wir Wissen ber Worte Sprache und Symbole w hrend wir im episodischen Ged chtnis pers nliche Erfahrungen und Erlebnisse speichern Man kann davon ausgehen da zwar die Pr sentationsformen im Kurzzeitged chtnis dieselben sind wie im Kurzzeitged chtnis da aber durch zus tzliche Organisationsstrukturen die sicherlich wm fangreiche Informationsmenge im Langzeitged chtnis weiter reduziert und verdichtet wird Die drei wichtigsten integrativen Prozesse die diese Optimierung erm glichen sollen sind dabei die Imagination die semantische Verarbeitung und die Vernetzung der Propositionen und Konzepte Unter Imagination wird dabei die Ikonenbildung unter Verwendung von Vorwissen verstanden Sie entspricht also der Elaboration einer mentalen Vorstellung die das Erschei nungsbild von Objekten oder den Ablauf von Ereignissen beinhaltet Die semantische oder bedeutungsm ige Verarbeitung ist eng mit dem Prinzip der Verarbeitungstiefe gekoppelt und beschreibt die kognitive Anstrengung die f r die Unterscheidung von Informationsinhalten ela boriert werden mu Je besser aber die Unterscheidungsmerkmale von Informa
257. kommt es vor da die Benutzer mehrere Informationen parallel aufrufen wollen um die verschiedenen kontr ren Informationen vergleichen zu k nnen Dadurch erst wir es ge w hrleistet da unentschlossene Benutzer in ihrer Meinungsbildung unterst tzt werden Die ses Aufschlagen mehrerer Seiten wird momentan von keinem der Server unterst tzt Vor al lem junge Benutzer verlieren deshalb oft die Lust sich umfassend zu informieren Die Mei nungsbildung wird deshalb oft nicht abgeschlossen Von diesen Erkenntnissen ausgehend wollen wir im Folgenden einige Tips und Fakten be sprechen wie man Mensch Maschine Schnittstellen besser gestalten kann 20 10 2 4 Vorgehensweisen zur Gestaltung von Mensch Maschine Schnittstellen Kognitionswissenschaften im berblick 150 Wir beginnen mit der allgemeinen Planung eines Produktes da diese hocherprobten Planungs und Realisierungsphasen heute meist auch bei der Gestaltung von Mensch Maschine Schnittstellen verwendet werden Im Rahmen der Entwicklung von Produkten erfolgt die konzeptionelle Gestaltung in sieben Phasen Ziel definieren Durchf hrbarkeit pr fen Anforderungen festlegen Entwicklung Test Fertigung Nutzung und Wartung Im Gegensatz zu solch konzeptionellem Gestalten sind bei der Entwicklung von Benutzer schnittstelle nur zwei Phasen besonders zu ber cksichtigen Festlegen der Aufgabe von Mensch und Maschine Zuordnen der Fu
258. kreiert werden kann wie das folgende Ereignisprotokoll einer Beinahekatastrophe zeigen soll Kognitionswissenschaften im berblick 161 Was noch fehlt sind die allgemeinen Fehlermechanismen die Menschen im Umgang mit der Technik immer wieder unterlaufen sowie die Schl sse die aus den kognitionswissenschaftli chen Betrachtungen f r den Wissenschaftler gezogen werden k nnen In dem folgenden Kapitel soll dies nachgeholt werden und zwar aus didaktischen Gr nden ein gebunden in eine Analyse des Unfalls von Three Mile Island Das ausgew hlte Beispiel soll daf r stellvertretend f r die vielen Unf lle aufgrund von einer nicht menschengerechten Technik und den Einsatz von durch den Menschen nicht bedienbaren Steuerungseinrichtungen stehen 20 10 2 6 Der Unfall von Three Mile Island als diskutiertes Beispiel einer unzul nglichen Mensch Maschnie Kommunikation 20 10 2 6 1 Einleitung Der Unfall von Harrisburg am 28 M rz 1979 war bis Tschernobyl der gravierendste Reak torunfall in der Geschichte der Atomindustrie 14 Tage lang in denen statt anf nglicher Beruhi gung fast panische Angstgef hle auftraten hielten die dramatischen Ereignisse die amerikani sche Nation in Atem Freiwerdende radioaktive Strahlung und eine riesige Wasserstoffblase veranla ten schwangere Frauen und andere Bewohner zu einer Flucht aus der Umgebung Bereits vor seiner endg ltigen Inbetriebnahme zum Jahresende 1978 litt der Kraftwerksblock 2 von Three Mil
259. ktionleiste ge w hrleistet ist mu es zu jeder Aktion die in einer Aktionsleiste aufgef hrt ist ein Pull Kognitionswissenschaften im berblick 156 down Men geben auch wenn dieses Pull down Men nur noch einmal den Namen der Akti on wiederholt Arbeitsbereich client area Der Arbeitsbereich client area ist die Fensterkomponente in welcher die eigentliche An wendung dargestellt wird Die meiste Zeit ist die Aufmerksamkeit des Benutzers auf diesen Arbeitsbereich gerichtet Schaltfl chen push button Die Schaltfl chen push buttons sind Fensterkomponenten zur Darstellung der in einem Fenster m glichen Aktionen Schaltfl chen werden in solchen Fenstern verwendet f r die ei ne Aktionsleiste zu aufwendig w re weil die Anzahl der m glichen Aktionen nur begrenzt ist Zu solchen Fenstern z hlen z B Dialogboxen Meldungen und einige sekund re Fenster Bl tterleisten scroll bar Die Bl tterleisten scroll bars sind Fensterkomponenten welche dem Benutzer einen opti schen Hinweis darauf geben da sich das Anwendungsobjekt ber die obere und untere bzw rechte und linke Begrenzung des sichtbaren Arbeitsbereichs hinaus fortsetzt Sie stellen ihm Mittel zur Verf gung diese nicht sichtbaren Teile in den Arbeitsbereich zu holen Es gibt ver tikale Bl tterleisten f r das Bl ttern nach oben und unten und horizontale Bl tterleisten f r das Bl ttern nach rechts und links Alle Fenster deren Gr
260. l ssigkeit l scht einen Brand W hrend man slips der senso motorischen Ebene zuordnet werden mistakes der regel und wissensbasierten Ebene einer Kontroll und Steueraktivit t zugeordnet Slips werden vom Menschen meistens schnell erkannt und korrigiert Anders sieht es bei Mi stakes aus da diesen falsche Absichten und Ziele zu Grunde liegen Trotz einer richtigen Klas sifikation und Identifikation von Systemsollabweichungen werden L sungen gew hlt und durch gef hrt so da das zu steuernde System noch weiter aus dem Gleichgewicht gebracht wird Diese Fehlerm glichkeiten f hrt Reason auf grundlegende Verarbeitungseigenarten des menschlichen Gehirns zur ck die auf der Aktivierungsschwelle der Aufmerksamkeit des Menschen beruhen Danach beginnt der Mensch erst dann zu handeln wenn diese Aktivierungs schwelle berschritten ist Reason hat dabei drei verschiedene Arten dieser Aktivierungs schwelle Biase genannt gefunden die da sind e similarity bias sie entspricht der grundlegenden Tendenz wahrgenommene Zust nde auf hnlichkeit zu pr fen um dann vertraute Konfigurationen und damit verbundene Prozeduren aufzurufen e frequency bias sie entspricht der Tendenz h ufig erlebte und leicht aktivierbare Ereignisse bevorzugt an aktuelle Zust nde heranzutragen und h ufig durchgef hrte Prozeduren immer wieder einzusetzen e confirmation bias sie entspricht der Tendenz zur Vernachl ssigung und Uminte
261. ldung 22 Lehrer Lerner Abbildung 20 22 Fremdorganisation Kognitiver Systeme Die Fremdorganisation kognitiver Systeme umfa t somit vor allem diejenigen Prozesse bei denen durch geplante Einwirkung ein neues Verhalten in einem kognitiven System erzeugt wird Bei Menschen findet dieser Vorgang vor allem im Bildungsbereich im Werbebereich oder in Therapien statt da diese Form der kognitiven Genese im Laufe der Sozialisation des Menschen immer schon die vorherrschende Vorgehensweise war um Ver nderungen im menschlichen Verhalten zu bedingen 20 8 3 1 2 Konsequenzen der Metapher der Fremdorganisation Obwohl die Fremdorganisation geplant und durchgef hrt wird werden in den meisten F llen ihre Neben R ck und Sp twirkungen zu wenig reflektiert meist weil die das Wesen der zu erreichenden Zielperson oder Zielgruppe zu wenig bekannt ist oder andere bestimmende Para meter der zu ndernden kognitiven Systeme nicht ber cksichtigt werden Bestes Beispiel f r eine meist undurchdachte und nicht aktualisierte Fremdorganisation ist die immerw hrende Kri se schulischer Didaktik Wahrscheinlich bedingt durch eine unterschiedliche kognitive Ontoge nese der Lehrer und Lerner entartet die Fremdorganisation nicht selten zum puren Zwang zur Bildung neuer Verhaltensmusters bzw zur Bildung neuer kognitiver Modelle Meist wird des halb die nichtvorhandene Motivation zur Organisation eines neuen Verhaltens sprich zur berwindu
262. le Netze Aus der Erkenntnis heraus da neuronale Prozesse h chst komplex sind wurde nach We gen und Mitteln gesucht um diese Komplexit t beschreiben und erkl ren zu k nnen Ein er ster Vorsto in diese Richtung war der Nachweis von Minsky und Papert 1969 da das von Rosenblatt 1958 als Percepton bezeichnete neuronale Netzwerk die logische Struktur des ausschlie enden Oder XOR wegen seines zu einfachen Aufbaus nicht zu erkennen vermochte Aus der Forschung der letzten Jahre gab es eine Vielzahl von berlegungen wie auf der Basis der einfachen Netzstruktur eines kognitiven Prozessors die komplexen Vorg nge menschlicher Kognition erkl rt werden k nnten Ein wichtiger Punkt neuronaler Ad quatheit ist neben der distributiven und parallelen h formationsverarbeitung das Wissen ber den Zeitbedarf f r die Aktivit t eines Neurons Dieser Zeitbedarf liegt in der Gr enordnung von 1 ms Aus der Tatsache da einfache kognitive Prozesse bereits in 100 ms durchgef hrt werden k nnen ergibt sich die soge nannte Hundert Schritte Regel f r Modelle kognitiver Prozesse Hiernach sollten Mo delle in der Lage sein den geforderten Endzustand in etwa hundert Zeitschritten zu errei chen Diese Forderung ist nur bei massiver Parallelit t in Verbindung mit h chster Effizi enz eines Systems erreichbar die Anwendung mathematischer Methoden der Systemtheorie scheint notwendig Das Manko bei der Simulierung nat rlicher kognitiver Prozesse l
263. le Octet Coded Character Set International Organization for Standardization 1993 Kahle Werner Taschenatlas der Anatomie f r Studium und Praxis Band 3 Nervensystem und Sinnesorgane 6 Auflage Stuttgart Georg Thieme Verlag 1991 Keeton William T Gould James L Biological science 4 4 ed New York W W Norton amp Co 1986 Keidel Wolf D Hrsg Kurzgefa tes Lehrbuch der Physiologie Stuttgart Georg Thieme Verlag 1979 Lamers Markus 19 Literaturverzeichnis Lan 94 Mar 82 Mir 88 Nei 67 Net 99 Qui 95 Reu 97 Ris 97 Diplomarbeit Konzipierung eines Studienberatungssystems im WWW unter besonderer Ber cksichtigung kognitionswissenschaftlicher Aspekte und Erkenntnisse Institut f r Informatik der Technischen Universit t Clausthal 1999 Langmann Reinhard Grafische Benutzerschnittstellen Einf hrung und Praxis der Mensch Proze Kommunikation D sseldorf VDI Verlag 1994 Marr David Vision A computational investigation into the human representation and processing of visual information San Francisco Freeman and Co 1982 Miram Wolfgang Scharf Karl Heinz Hrsg Biologie heute SII Hannover Schroedel Schulbuchverlag 1988 Neisser Ulric Cognitive Psychologie New York Appleton Century Crofts 1967 Netscape Communications Corporation JavaScript Reference 1 2 URL http developer netscape com docs manuals javascript html
264. lebten eine wichtige Rolle Der vorige Eindruck bedingt eine gewisse Erwartungshaltung auf den n chsten Sehein druck Experimentell ist bewiesen da das Erkennen von unbekannten Mustern und Objekten erleichtert wird wenn ein Vorreiz diese Muster bzw Objekte erwarten l t Diese Voraktivierung kann in die n ch ste Bedeutung mit hineininterpretiert werden Voraussetzung ist dabei immer eine aktive Aufmerksam keit auf das zu Erkennende Ist der Aufmerksamkeitskegel nicht darauf ausgerichtet erlangt das Gesehe ne keine Bewu tseinsqualit t und wird momentan nicht aktiv zur Auswertung des n chsten Seheindrucks benutzt Das Ph nomen der Aktivierung ist teilweise nicht rational zu erkl ren Ein Versuch mit Umkehrbrillen eine Prismenbrille vertauscht den Strahlengang horizontal zeigte da bei Eigenaktivierung durch Be wegung das auf dem Kopf stehende Bild kurzfristig vom Wahrnehmungsapparat in die richtige Lage gekippt wurde Vermutlich bedingt eine physische Aktivierung auch eine psychische Aktivierung d h eine Leistungssteigerung der mentalen F higkeiten des Menschen Diese Annahme st tzt die Behaup tung in dem bekannten Ausspruch des r mischen Satirikers Juvenal mens sana in corpore sano In einem gesunden K rper wohnt auch ein gesunder Geist 5 Suggestibilit t geistig seelische Beeinflussung eines Menschen 6 Rigidit t starres Festhalten an fr heren Einstellungen Gewohnheiten 10 Wissensrepr sentation 10 Wissen
265. lem die Eiwei pro duktion der Neuronen unterbinden Im ersten Fall da der K rper wie beschrieben nur noch die absolut lebenserhaltenden Ma nahmen aufrechterh lt im zweiten Fall da die n tigen Bausteine bzw die n tigen Analyseschritte zur Produktion der Eiwei molek le blockiert werden Wie Experimente zeigen ben tigt das zentrale Nervensystem ca zwanzig Minuten f r diese protein basierte berf hrung einer Ikone in einen dauerhaften Ged chtnisinhalt den man auch Ge d chtnisspur der Ikone nennt Wie man ferner zeigen kann werden im Rahmen dieser Pro teinsynthese aber die ikonisierten sensorischen Eindr cke nicht einfach per se zu Ged cht nisspuren verarbeitet sondern sie werden mehreren zum Teil noch zu besprechenden organi satorischen und informationslogistischen Operationen unterworfen die in Summa einer Integra tion in bereits abgelegten und wieder aktivierbaren Aktivit tsstati entsprechen Bezogen auf unsere Trias Tr ger Muster Bedeutung hei t dies da manche sensorischen Aktivit tsstati sich resonativ ber l ngere Zeit aufrechterhalten k nnen D h sie aktivieren bestimmte Hirnareale die ber das rectikul re System sich gegenseitig stimulieren Diese elektrische Aktivit t bedingt eine gesteigerte Proteinsynthese bei den integrierten Neuronen Die Neuronen befinden sich damit in einem stoffwechseltechnisch gesprochenen erh hten Aktivit tsstatus Kognitiv gespro chen entspricht dieser einem verarbeitungstec
266. len Modells erlahrungs Mentales iru 1 Realit t gi Weltwi z Modell physische nnes eltwissen gepr gte pors nl Daten dalen Erfahrung ikonendarstellung Vorstellung des moment der Realit t Geschehens Filterung bedingt momentane Be durch die physische ealit falsches physische en Mentales Dalen a Modell Sinneseigen psychische schaften F rbung 4 z B Naer lbl em 73 Musa Birslheit y Tauhben Abbildung 20 2 Wir merken uns Die Kognitionswissenschaften besch ftigen sich mit der Wissensrepr sentation dem Wissenser werb und der Wissenswiedergabe des Menschen Sie versuchen durch Experimente herauszu finden welche berindividuellen und damit allgemeinen Prinzipien der Wissensverarbeitung zu Grunde liegen Der Mensch wird in den Kognitionswissenschaften als Black Box System ange sehen das ber interne Repr sentationen die reale Umwelt in seiner Aktivit tsstruktur abzubil den vermag Die an sich h chst individuellen internen Repr sentationen k nnen durch die nichtindividuellen mentalen Modelle beschrieben werden die eine zentrale Rolle in den Ko gnitionswissenschaften spielen Die mentalen Modelle entsprechen individuell gepr gten Abbildern des realen aber bedingt durch die Grenzen der Sinne eingeschr nkten Geschehens Sie zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus e Mentale Modelle sind hypothetisch Mit ihnen sollen Leistungen menschlicher Wissensverarbeitung beschrieben und erkl rt
267. len und oder internen Aktivit ten schematisiert aufgezeigt P ppel Mentale Ereignisse ALTE te EiEHEER Bu 1 Zeitliche Integration Abbildung 20 13 Zur Zeitetikettierung mentaler Prozesse Die hier gezeigten Zeit Karten entsprechen dabei dem Koordinationszeittakt von ca 30 ms indem sich die verschiedenen globalen Aktivit tsmuster aufbauen Angedeutet ist dies durch das teilweise dunklere Schachbrettmuster Da diese Grundaktivit ten erst mit der Zeit abklingen Kognitionswissenschaften im berblick 75 beeinflussen sie ber den induzierten Aufmerksamkeitskegel die Aktivit tsstruktur der nach folgenden Karten wodurch das Gef hl eines stetigen Zeiterlebens entsteht berdauernde Akti vit ten werden dann in die erlebnistragenden Strukturen des Ged chtnisses integriert Es exi stieren somit in den konditionierbaren Hirnbereichen drei unterschiedliche Taktungen sprich tempor re Aktivit tsmusterstabilit ten Einmal der 30 ms Koordinationstakt zweitens der 3 Sekunden Abklingtakt und drittens ein ca 30 min tlicher Kodierungstakt Wird einer dieser Taktstrukturen z B durch ein traumatisches Erlebnis unterbrochen Unfall z B so wird die kodierungsm ige Niederlegung des Erlebten unterbrochen man spricht dann von retrograder Amnesie Neben diesen anatomisch bedingten Grundrhythmen existiert noch eine vierte Art von Rhyt
268. lexe nat rli che oder k nstliche kognitive Systeme in Betracht ziehen Die gro e Schwierigkeit der Kognitionswissenschaften liegt darin da eine eindeutige Be griffsbestimmung sprich eine grundlegende Definition des Informationsbegriffes und damit des Wesens der Informationsverarbeitung bis heute noch nicht gelungen ist Dies liegt wohl auch daran da die Kognitionswissenschaft eine relativ junge Wissenschaft ist die sich interdiszi plin r aus der Psychologie der Neurologie den Informationswissenschaften der Kybernetik und der Physik in den letzten 20 Jahren entwickelt hat Trotz oder wegen dieses jungen Alters haben die Kognitionswissenschaften bis heute ganz unterschiedliche Fachdisziplinen hervorge bracht die sich grob in zwei Teilbereiche unter dem gemeinsamen Dach der kognitiven Philo sophie unterteilen lassen n mlich in einen mehr der Informatik zugewandten Teil der versucht k nstliche Erkenntnissysteme zu kreieren und zu simulieren und in einen mehr den Neurowis senschaften zugewandten Teil der zu ergr nden versucht welche geistigen Verarbeitungsprin zipien aus dem neuronalen Agieren des Nervensystems resultieren Der der Informatik zuge wandte Zweig der Kognitionswissenschaften besch ftigt sich daher mehr mit k nstlichen ko gnitiven Systemen w hrend der mehr der Neurologie zugewandte Teil sich mehr mit dem Kognitionswissenschaften im berblick 13 Agieren der nat rlichen sprich neuronal bezogenen Systeme
269. lle Die Benutzerschnittstelle der hier beispielhaft ausgew hlten Windowsanwendung besteht aus Objekten und Aktionen Als Objekt werden dabei die Komponenten der Benutzerschnittstelle bezeichnet die als Einheit manipulierbar sind Objekte haben Attribute oder Eigenschaften durch die sie beschrieben wer den Als Aktion werden die Komponenten der Benutzerschnittstelle bezeichnet die angeben was man mit den Objekten machen kann Die g ngigsten Objekte sind 20 10 2 5 1 1 Fenster Ein Fenster pr sentiert dem Benutzer die zur Anwendung geh rigen Objekte und Aktionen so wie Hilfsmittel um diese Objekte und Aktionen auszuw hlen und zu manipulieren Nach SAA Spezifikation System Anwendungs Architektur Spezifikation werden folgende Fenster unter schieden Hauptfenster primary window Ein Hauptfenster primary window ist ein Fenster in welchem die Objekte und Aktionen einer Anwendung gezeigt werden Jede Anwendung hat genau ein Hauptfenster Ein Hauptfen ster ist also der Hauptfokus der Arbeit des Benutzers mit einer Anwendung Kognitionswissenschaften im berblick 152 Ein Hauptfenster kann auf dem Bildschirm bewegt in seiner Gr e ver ndert und in ein Icon verkleinert werden Nebenfenster supplemental window Ein Nebenfenster supplemental window ist ein Fenster das die Arbeit mit einem anderen Fenster erg nzen bzw unterst tzen soll Jedes unterst tzende Fenster ist also von einem an deren F
270. lle nachdem von au en eine Depolarisierung der Zelle herbeigef hrt worden ist und mittels der e Herstellung von synaptischen bertragungen also dem Aufbau von hemmenden oder erregenden synaptischen bertragungen wodurch eine Richtungs nderung bzw leitung erm glicht wird Diese beiden Funktionen erm glichen die ad quate Codierung und Weiterleitung der neuro nalen Nachrichten wodurch wiederum Muster gebildet werden 20 2 1 2 Die neuronale Muster Ebene Die Aktivit tsmuster des Gehirns und der Neuronen wurden im neurologischen Teil schon ausf hrlich besprochen und illustriert An dieser Stelle ist nur interessant da man im Nerven system zwei verschiedenen Auspr gungen der Muster gefunden hat n mlich e rhythmische Muster ihre Merkmale sind aus der Physik her bekannt Es sind Frequenz Amplitude Modulation und Interferenz Diese vier bilden eine Einheit e figurale Muster bei ihnen interessiert auf welchem Weg ber Nervenzellen und Synapsen ein Reiz wei tergeleitet wird Rhythmische und figurale Muster treten gemeinsam auf Aufgrund der impulsartigen Arbeits weise der Neuronen ist eine Reizleitung n mlich immer an einen Rhythmus gebunden Sobald eine Reiz bertragung auf eine andere Nervenzelle stattfindet mu man von einem figuralen Muster sprechen Diese stellen durch ihre bertragung ein Richtungsmuster her Bei der figuralen Musterbildung unterscheidet man zudem e Summation r umlich oder zeitlich
271. lnder Entdeckbarkeit von Information Gestaltungsempfehlun gen w ren z B zentrale Positionierung von Anzeigen und Kodierung der Information in mehrere Sin nesmodalit ten optisch und akustisch Bewegungsfehler mit der Maus resultieren oft aus einer schlechten Erreichbarkeit der Objekte Gr e Objekte verdeckt zu eng nebeneinander positioniert Gewohnheits und Unterlassensfehler haben ihre Ursachen oft in der mentalen Leistungsf higkeit der Benutzer Aufmerksamkeit Konzentration M digkeit und oder Zeitdruck erh hen hier die Fehlerh u figkeit Denk und Wissensfehler entstehen durch Wissensdefizite sowohl fachlich als auch bzgl des Compu ters Der Benutzer zieht dann falsche Schl sse oder trifft falsche Entscheidungen In der Praxis treten diese Fehlerklassen meistens in Kombination auf 14 Die Benutzerschnittstelle im Proze des Software Engineering 14 4 1 Fehlervermeidung und Fehlermanagement Eine Fehlervermeidung in die Software zu integrieren f hrt bei der Systemgestaltung h ufig zu einer enormen Komplexit tserh hung Vorteilhafter ist es ein Fehlermanagement zur Unterst tzung des Be nutzers bei der Fehlerbew ltigung zu implementieren Gerade die Fehlervermeidung auf der intellektu ellen Ebene Wissens Denk und Urteilsfehler gestaltet sich schwierig bis unm glich Alle Fehler des Benutzers k nnen niemals vorausgesehen werden Das Eintreten negativer Fehlerkonsequenzen zu minimieren ist wichtiger als die
272. lszeit mu so kurz sein damit die Aufnahme nachfolgender Informationen nicht blockiert wird Bra 89 Nach dieser Zeit bleibt nur das brig worauf die Aufmerksamkeit gelenkt wurde Man unterscheidet ein visuell sensorisches und ein echotisch sensorisches Ultrakurzzeitged chtnis Das visuell sensorische UKZ kann die Information einer visuellen Reizvorlage in einem sogenannten Icon speichern Nei 67 Durch den Proze der Aufmerksamkeit k nnen wir die Information des Icons ausle sen und weiterverarbeiten Wird dieser Information keine Aufmerksamkeit geschenkt geht sie unwie derbringlich verloren Die Aufmerksamkeit arbeitet hier als Filterfunktion bzw Kontrollproze f r das Kurzzeitged chtnis der bestimmt ob Informationen vom Sensorischen Ged chtnis in das Kurzzeit ged chtnis bertragen werden Bezogen auf das Modell von Tr ger Muster Bedeutung sind die Icons Muster deren Tr ger die Engramme sich resonativ l ngere Zeit auf einem erh hten Aktivit tsstatus halten Die Summe aller Icons die sich in diesem stabilen Zustand befinden entsprechen dem Kurzzeit ged chtnis Es wird auch als aktive Form des Langzeitged chtnisses bezeichnet da hier Vorg nge wie das Lernen das Denken und das Erinnern ablaufen Nach diesem Modell kann die Repr sentation der Icons bildhafter r umlicher und linearer Natur sein immer entsprechend der Reizvorlage 7 Enkodieren in der Kognitionswissenschaft einpr gen tlw in der Literatur im Zusamm
273. lten Modell Welt 2 bewu tes Selbst corpus callosum Liason Hirn BEN a eye Narr musikalisch b ild lich 4 m Ged chtnis speicher Ge d chtn is speicher Welt Welt dominant subdominant wensftttt TITTI wers sensorisch 7 3 sensorisch 4 motorisch motorisch 4 Hirn stam m v R re chts ar vw t trtt Welt 1 Abbildung 20 10 Zum Drei Welten Modell von Popper und Eccles Pop Ecc Die das Modell postulierenden drei Welten haben dabei die folgenden Strukturen Welt 1 physische Gegenst nde und Zust nde e anorganisch Materie und Energie e biologisch Struktur und Aktionen aller lebenden Wesen Gehirne e Artefakte materielle Substrate menschlicher Kreativit t Welt 2 Bewu tseinszust nde e subjektives Wissen e Erfahrung von Wahrnehmung Denken Gef hlen Absichten Erinnerungen e Tr umen kreativer Imagination Welt 3 objektive Kenntnisse 66 Kognitionswissenschaften im berblick 67 kulturelles Erbe kodiert in materiellen Substraten philosophisch theologisch naturwissenschaftlich historisch k nstlerisch technologisch e theoretische Systeme wissenschaftliche Probleme kritische Argumente Zur Unterscheidung der Welten 2 und 3 sei angemerkt da Welt 2 die psychischen Zust nde des betrachteten Individuums Welt 3 dagegen die kollektiven Kenntnisse der gesamten menschlichen Kultur enth lt Der Begriff ob
274. lternativen und deren Konsequenzen aber keine Alternative amp n gt seinen Anforderungen e Nichtvergleichbarkeit Das Individuum verf gt ber die Alternativen kann die beste Alternative aber nicht identifi zieren e Unsicherheit das Individuum wei nicht mit welcher Wahrscheinlichkeit die m glichen Konsequenzen der bekannten Alternativen eintreten werden Entscheidung unter Unsicherheit Nachdem die m glichen Verzerrungen also die subjektiven Attribute bei der Probleml sung er rtert wurden sollen als n chstes die verschiedenen Probleml sungsmethoden also die am Anfang dieses Kapitels aufgez hlten objektiv basierten Probleml sungsstrategien erl utert wer den 20 5 3 1 Methode der Unterschiedsreduktion Diese Methode wird h ufig bei wenig oder auch unbekannten Problemen angewandt Die Vor gehensweise besteht darin die Differenz zwischen dem vorhandenen Zustand und dem Zielzu Kognitionswissenschaften im berblick 85 stand zu vermindern H ufig lassen sich die Menschen dabei von hnlichkeiten leiten da hei t es wird der Operator gew hlt der den momentanen Problemzustand in einen anderen Zustand berf hrt der dem Zielzustand n her ist als der bisherige Dies mu nicht zwangsl ufig zu einer L sung f hren Es gibt auch irref hrende hnlichkeiten In diesen F llen kommt man dann nur zu einer L sung wenn man gegen das hnlichkeitsprinzip verst t Bei der L sung dieses Problems kommt man r
275. m Allgemeinen verwendet der Mensch all diese Gestaltgesetze um unbewu te Schl sse hin sichtlich der Wahrscheinlichkeit eines zu analysierenden Kontextes zu machen bzw Aufmerk samkeit quasi zu sparen indem er auch durch fl chtiges Hinsehen Szenerien erfa t und bewer tet Inkonsistenzen bez glich der Gestaltungsgesetze bedingen also eine erh hte Aufmerksamkeit zur Bewertung einer Szenerie 20 2 2 3 1 4 2 Spracherkennen Bisher haben wir nur das Erkennen geschriebener Zeichen betrachtet Bei einer gesprochenen Mitteilung kommen einige neue Probleme hinzu Ein zentrales Problem ist die Gliederung Ge sprochene Sprache ist nicht in derselben Weise in gesonderten Einheiten gegliedert wie die Schrift Zwar scheinen zwischen gesprochenen W rtern deutlich abgegrenzte Pausen zu liegen aber oft ist das auch eine T uschung Wenn wir das tats chliche physikalische Sprachsignal untersuchen k nnen wir an Wortgrenzen vielfach keinerlei Abfall der Schallenergie feststellen Eine Unterbrechung im Flu der Schallenergie tritt innerhalb eines Wortes ebenso h ufig auf wie zwischen verschiedenen W rtern Diese Eigenschaft der Sprache wird deutlich wenn man eine fremde Sprache h rt die man selbst nicht beherrscht Die Sprache erscheint als fortlaufen den Strom von Lauten ohne erkennbare Wortgrenzen Nur weil wir mit der eigenen Sprache vertraut sind entsteht der Schein von Wortgrenzen Man bekommt schon Gliederungsprobleme bei einem einzigen Wort D
276. mer an einen Zeichentr ger das sie darstellende manifestierende Medium amp Kognitionswissenschaften im berblick 108 bunden wobei das Medium wiederum starke Beschr nkungen hinsichtlich Art und Dauerhaftig keit der bertragenen Information setzt Bez glich der menschlichen Kognition unterscheidet man dabei heute vor allen Dingen zwischen zwei Typen von Zeichen n mlich zwischen den Signalen und den Symbolen e Ein Signal ist dabei ein Zeichen das in nat rlicher Weise entstanden ist so da Signale in diesem Sinn oft auch Anzeichen genannt werden Unter diesen so definierten Signalbegriff fallen nicht nur diejenigen Objekte die in der Umgangssprache als Signal bezeichnet wer den Signale sind vielmehr alle nat rlichen Informationstr ger die von den internen und ex ternen Sensoren eines kognitiven Systems wahrgenommen oder an seine Effektoren abgege ben werden e Ein Symbol ist ein Zeichen das aufgrund von Konventionen zwischen Informationsprozesso ren zustande gekommen ist Konstitutiv f r ein Symbol ist die Willk rlichkeit der Zuordnung zwischen Zeichen und bezeichnetem Objekt Dabei spielt es keine Rolle ob die Konventio nen den Informationsprozessoren bewu t sind oder nicht Die oft diskutierte Frage ob die menschliche Kognition eher als Symbol oder als Signalver arbeitung konzeptualisiert werden sollte ist bis heute ungekl rt und kann nur von Fall zu Fall durch jeweilig detaillierte Untersuchungen der
277. metapher ist in ihren Auswirkungen f r die Kognitionswissenschaft noch lange nicht ausgelotet doch sind die ersten Ans tze vielversprechend In Abbildung 21 ist der Grundaufbau eines kybernetischen Systems basierend auf der Handlungsmetapher schematisiert dargestellt Handelndes Behandeltes System System Feedback Operation Abbildung 20 21 Handlung Kognitiver Systeme Kognitionswissenschaften im berblick 119 20 8 2 6 Konsequenzen der Handlungsmetapher Die Handlungsmetapher beschreibt die Informationsverarbeitung zum ersten mal als einen Pro ze dem ein internes kognitives Modell zugrunde liegt Um den mit einer Handlung angestreb ten im internen Modell verankerten Zielzustand erreichen zu k nnen mu ein solches kognitives System sowohl ber die F higkeit zur sog Fremdreferenz als auch zur sog Selbstreferenz verf gen Dies liegt darin begr ndet da es die zur Zielerreichung notwendigen Operationen mit Hilfe eines internen kognitiven Modells das sowohl die Umwelt als auch das System selbst repr sentiert plant ausf hrt und reflektorisch bewertet Dabei scheint klar da die Angepa t heit von Handlungssystemen an die Umwelt wegen dieser internen Modellierung der Umwelt bedeutend gr er sein mu als die von Systemen mit rein technisch automatischen Prozessen W hrend Steuerungs und Regelungssysteme n mlich auf jede Pr sents einer Sensoreingabe direkt reagieren m ssen k nnen kognitiv
278. mie erfordert grunds tzlich andere Denk und Herangehensweisen die sich von den gewohnten technisch dominierten Denkweisen der Software Entwickler deutlich unterscheiden Um Fehlentwicklungen der Benutzerschnittstelle zu vermeiden mu die Anwenderbeteiligung integraler Bestandteil der Software Entwicklung sein Im Verlauf des gesamten Entwicklungsprozesses sollen Benutzer und Entwickler gleichberechtigt zusammenarbeiten Diese Form der Beteiligung wird als ko operative Systemgestaltung bezeichnet Die Informationen bez glich Aufgabenbeschreibungen und Benutzerprofile werden im Gespr ch mit den zuk nftigen Benutzern ermittelt M gliche Arten sind Anwendertreffen mit allen Beteiligten am runden Tisch Interviews und Strukturierte Interviews Som 89 Bereits in der Entwurfsphase m ssen regelm ige Kontakte mit den zuk nftigen Benutzern eingeplant werden in denen ihr Feedback zu den aktuellen Entw rfen eingeholt wird M gliche Arten von Entw rfen f r die zuk nftige Schnittstelle sollten immer ad quate Darstellungen und Ausf hrungen f r die Benutzer beinhalten Werden die Entw rfe von den Benutzern nicht verstan den k nnen weitere Diskussionen keine positiven Auswirkungen auf den Entwicklunsproze haben Die folgende Aufz hlung bietet eine Auswahl verschiedener Entwurfsm glichkeiten e Bilder z B Bildschirmentw rfe Bilder von Eingabemasken oder wichtigen Interaktionsele menten e Mockups Entwurf auf dem Pap
279. mwelt zu agieren in dem es im Zusammenwirken mit auf der Grundlage des reizbasierten Abbildes seiner Umwelt und den h her entwickelten Gehirnteilen des sogenannten Neocortex Entscheidungsstrategien entwickelt und diese z B mit Hilfe seines motorischen Apparates aktiv umsetzt Jedoch ist die eigentliche Denkkappe Neocortex bzw die anderen Teile des Gehirns nicht immer an der Handlungsaktorik des Individuums unmittelbar beteiligt sondern teilweise geschieht die Verarbei tung von Reizinformationen auch au erhalb des Gehirns wie zum Beispiel bei Reflexhandlungen bei denen Sinnesinformation innerhalb des R ckenmarks verarbeitet wird und auf Grund ihrer Struktur ein bestimmter Handlungsablauf eine bestimmte unbewu te Reaktion des Individuums initiiert wird Wir sprechen in einem solchen Fall von einem sogenannten Reflexbogen Da in beiden Nervenstrukturen Entscheidungen gef llt und Handlungen initiiert werden bezeichnet man den Teil des Nervensystem der aus dem Gehirn Encephalon und dem R ckenmark Medulla spi nalis besteht als das Zentralnervensystem In Abbildung 6 2 ist dieses schematisiert gezeigt Abbildung 6 2 Das Zentralnervensystem nach Kah 91 Da das Zentralnervensystem des Menschen die materielle Grundlage der bewu t erlebbaren Handlungs und Erlebenszust nde darstellt spielt es die wichtigste Rolle bei der Informationsverarbeitung des Men schen weshalb wir noch ein wenig tiefer auf seine Struktur und Handlu
280. n s und d erlauben dem Benutzer das Aussehen der VRML Szene zu ver ndern Mit dem Parameter Skalierung k nnen die Abst nde der Objekte gestaucht oder gestreckt werden jeweils gleichm ig in Richtung der drei Achsen Mit dem Parameter Durchmesser kann der Durchmesser der Linkpfeile ver ndert werden F r beide Parameter gelten voreingestellte Werte s d Das Einlesen der Parameter und die Aufrufe zum Einlesen der SiteMap Datei bzw Schreiben der VRMIL Datei sind im Programmteil Create3d cpp definiert 17 2 2 Einlesen der Site Map Datei Die Einleseroutine tr gt den Namen Maplesen Anhang und ihr wird der Dateiname der einzulesenden Datei bergeben char Datei Damit wird ein Input Filestream ge ffnet und die Datei zeilenweise bearbeitet Die Zeilen werden nach dem Schl sselwort node durchsucht Wird der String gefunden wird dyna misch ein neues Objekt vom Typ Knoten erzeugt Die Klasse Knoten ist in Liste hpp deklariert Der neu erzeugte Knoten wird auf die Knotenliste gesetzt und die Knotenparameter der SiteMap Datei wer den ausgelesen Knotenname URL des Knotens Name des Knotens im Men Beschreibung des Kno tens f r Statuszeile Als letzter Parameter werden die m glichen Kindknoten aufgenommen Dabei wird berpr ft ob die verkn pften Kindknoten bereits als Konten definiert sind in Anlehnung an die Format definition der SiteMap von Paul Dermody Die Knoten werden bis
281. n Kognitionswissenschaften im berblick 138 analysieren klassifizieren und extrahieren kann um ein wiederkehrendes Schema zu fin den Um die Ergebnisse der Mustererkennung zu verbessern wird die Methode der k nst lichen Intelligenz insbesondere neuronale Netze angewandt 4 Die Simulation wird angewandt um das dynamische Verhalten von Systemen kennenzu lernen An einer Benutzeroberfl che werden wechselnde Situationen durch sich ndernde Werte oder Zust nde dargeboten Der Benutzer kann in die Simulation eingreifen und so die Reaktion des Systems unter verschiedensten Parametern erfahren Die Simulation er m glicht es daher durch mathematische Modelle die als Programme auf Rechnern ablau fen reale Systeme dynamisch nachzubilden Grunds tzlich wird die Simulation daher an gewendet um das dynamische Verhalten realer Systeme zu beschreiben Auf diese Weise ist es m glich mit dem Modell des realen Systems zu experimentieren und das Steuerungs system eventuell zu trainieren Dies empfiehlt sich besonders wenn die praktische Erpro bung des realen Systems zu gef hrlich zu teuer zu langsam oder g nzlich unm glich ist Auf dem Gebiet der Mensch Maschine Kommunikation wird Simulation eingesetzt um e Prognosen f r das k nftige Verhalten des zu f hrenden Systems zu gewinnen e Pr fungen neu entwickelter Systeme vorzunehmen e eindeutige und vergleichbare Bedingungen f r anthropotechnische Experimente zu schaffen
282. n Vergessen Ignorieren e Soziales Umfeld Zugeh rigkeit zu Gruppen und Kulturkreis ethisch und moralische Konve n tionen religi se Beschr nkungen Darstellung von Objekten oder Handlungen e Emotionale Einstellung Angst Furcht e Drogen Tabletten 14 2 2 Analyse der Aufgaben Unter diesem Gesichtspunkt werden Daten ber Aufgaben Organisationsstrukturen und Abl ufe im Arbeitsproze gesammelt an denen die Benutzer beteiligt sind e Arbeitsaufgaben Arbeitsablauf Richtlinien Gewohnheiten e Intensit t und Dauer der Anwendung Monotonie Langeweile Beanspruchung e Geltende Gesetze und Normen Verbote Sicherheitsma nahmen Standards 14 Die Benutzerschnittstelle im Proze des Software Engineering e Entscheidungsf higkeit Entscheidungsbefugnis Zust ndigkeiten e Konventionen Fachbegriffe Symbolik 14 2 3 Analyse des Umfelds Hier werden relevante Daten erhoben ber das Arbeitsumfeld der Benutzer sowie die technischen Gege benheiten und M glichkeiten e Anwenderzahl Gruppen oder Einzelarbeit e Arbeitsmittel Bildschirmgr e Bildschirmaufl sung Leistung der Computer e Arbeitsort Gro raum oder Einzelb ro innerhalb oder au erhalb geschlossener R ume z B Baustelle e Umweltbedingungen Lichtverh ltnisse Temperatur Luftfeuchtigkeit e Standards im Unternehmen z B bzgl verwendeter Software Corporate Identity bzgl Farben Logos 14 3 Kooperative Systemgestaltung Software Ergono
283. n die virtuelle Welt selbst zu erkunden 15 2 Aufbau und Datenformat des Men s Der Aufbau des Men s wird mit Hilfe mehrerer JavaScript14 Funktionen realisiert Die Eintr ge des Men s sind hierarchisch strukturiert Ordner Unterordner einzelne Seiten Die Ordner k nnen durch Mausklick auf und zugeklappt werden Wird ein Eintrag des Men s ausgew hlt so wird die zugeh rige HTML Seite im rechten Fenster dargestellt Im HTML Code der Seite befinden sich Variablen die ber JavaScript eine R ckmeldung an das Men geben so da der Men eintrag daraufhin farbig hervorgeho ben wird Die Informationen des Men s die Eintr ge m ssen zun chst als Textdatei vom Entwickler eingegeben werden Der benutzte JavaScript Sourcecode f r das Men stammt von Paul Dermody Copyright und legt das Format der Knoten eindeutig fest so werden die Eintr ge im Men genannt Die Knoten wer den in einer Baumstruktur abgelegt Ein neuer Knoten wird wie folgt erzeugt name new node name location title description child nodes name Name des Knotens location URL der zugeh rigen HTML Seite title Titel der Seite im Men description Text wird in der Statuszeile des Browsers angezeigt child nodes Liste der Kindknoten falls vorhanden Namen durch Komma getrennt Die Wurzel des Baums wird mit root erzeugt root new node name location title description child nodes Aus Gr nden der bersichtlichkeit sind
284. n Benutzerschnittstellen bedeutet das f r spezielle Teilbereiche und Aufgaben in der Bedienf hrung je weils passende Control Panel zu designen 12 Elemente der Grafischen Benutzerschnittstelle Hilfsmitteleinstellungen Hilfsmitteleinstellungen Hilfsmitteleinstellungen Bearbeiten Arial Gr e g ze Transparenz Breite o e Zi i p Sz 4 Transparenz 0 ii Zeichenabstand i RER f Zeilenabstand 100 iv Urspr ngl Transparenz verwenden Bundung ES AS zu Der Zuschneidemaske zuweisen FR v Antialiasing ENEA i Fiag Malmodus Normal Solor aktualisieren Auf Maske rendem V Anti aliasing Auf Objekt rendem Abbildung 12 1 Control Panel Die Abbildung 12 1 zeigt drei Control Panel aus einem Grafikprogramm Die Panel zeigen jeweils einen Teil der Grafik Aktionen die dem Benutzer im augenblicklichen Zustand des Programms zur Verf gung stehen Bei der Anwendung von Metaphern ist au erdem zu beachten da der Mensch im allgemeinen vollst n dig assoziiert Ein Beispiel soll das verdeutlichen Die ersten Umsetzungen des Papierkorbes im Kontext der Schreibtischmetapher vernichteten Doku mente unwiederbringlich wenn sie in den Papierkorb abgelegt wurden In der realen Welt ist es aber meistens m glich die Dokumente wieder dem Papierkorb zu entnehmen dem entspricht unser menta les Modell eines Papierkorbes Viele B
285. n Die Fenster m ssen mit einer geeigneten verstellbaren Lichtschutzvorrichtung ausgestattet sein durch die sich die St rke des Tageslichteinfalls auf den Bildschirmarbeits platz vermindern l t 17 Bei der Gestaltung des Bildschirmarbeitsplatzes ist dem L rm der durch die zum Bildschir marbeitsplatz geh renden Arbeitsmittel verursacht wird Rechnung zu tragen insbesondere um eine Beeintr chtigung der Konzentration und der Sprachverst ndlichkeit zu vermeiden 18 Die Arbeitsmittel d rfen nicht zu einer erh hten W rmebelastung am Bildschirmarbeitsplatz f hren die unzutr glich ist Es ist f r eine ausreichende Luftfeuchtigkeit zu sorgen 19 Die Strahlung mu mit Ausnahme des sichtbaren Teils des elektromagnetischen Spek trums so niedrig gehalten werden da sie f r Sicherheit und Gesundheit der Benutzer des Bildschirmger tes unerheblich ist Zusammenwirken Mensch Arbeitsmittel 20 Die Grunds tze der Ergonomie sind insbesondere auf die Verarbeitung von Informationen durch den Menschen anzuwenden 21 Bei Entwicklung Auswahl Erwerb und nderung von Software sowie bei der Gestaltung der T tigkeit an Bildschirmger ten hat der Arbeitgeber den folgenden Grunds tzen insbeson dere im Hinblick auf die Benutzerfreundlichkeit Rechnung zu tragen 21 1 Die Software mu an die auszuf hrende Aufgabe angepa t sein 21 2 Die Systeme m ssen den Benutzern Angaben ber die jeweiligen Dialogabl ufe unmittel
286. n Man sagt da das Probleml sungsverhalten nicht unbedingt dem Kognitionswissenschaften im berblick 8l Maximierungs bzw Optimierungsprinzip folgt sondern einer Satisfying Strategie Dies bedeutet das Probleme oft nur soweit bearbeitet werden da man mit der L sung leben kann Man unterscheidet vier verschiedene Methoden beim Probleml sen e die Methode der Unterschiedsreduktion e die Mittel Ziel Methode e die R ckw rtssuche e die Methode des Probleml sens durch Analogien Hierbei wird bei der Auswahl der Teilziele zwischen Algorithmen und Heuristiken unter schieden N heres zu den verschiedenen Methoden beim Probleml sen siehe folgende Kapi tel Unter Algorithmen versteht man dabei Verfahren die garantiert zum Ziel f hren w hrend man unter Heuristiken Faustregeln versteht die h ufig aber nicht unbedingt immer zur L sung des Problems f hrt Die heuristischen Verfahren werden je nach Problem in unterschiedliche Klassen unterteilt So kann mit Hilfe der Entdeckungsheurismen beim kreativen Probleml sen das Operatorinventar erweitern wobei man folgende Verfahren unterscheidet e Analogienbildung bei ihm werden Probleml sungen aus anderen Bereichen bertragen e Abstraktion bei ihm wird die Problemsituation verallgemeinert und allgemeine L sungsprinzipien an gewendet e Metaphern bei ihm wird ein abstrakter komplexer Sachverhalt rhetorisch ausformuliert und dieses Analogon bearbeitet
287. n Bruchteilen von Sekunden werden von dort die Hormone Adrenalin und Noradrenalin in den Blutkreislauf geschickt Diese Stre hormone dienen dazu den K rper schlagartig f r H chstleistungen f r einen pl tzlichen Angriff oder eine pl tzliche Flucht zu pr parieren und ebenso schlagartig eine Erh hung des Blutdrucks und eine Mobilisierung der Fett und Zuckerreserven auszul sen Da in solchen Situationen die relativ langsamen Denkprozesse eher als st rend wirken ist evoluti onsbedingt mit ihrer Aussch ttung eine gleichzeitige inhibitorische Stimulans der h heren Zen tren des Neocortex verbunden Das ist der Moment wo einem auf Biegen und Brechen in der Pr fungsangst oder in der Panik etwas nicht einf llt Es mag gerade noch zu einem einmaligen Feuern der Synapsen Gedankenblitz kommen und dann wird der Sender schweigen Die h formation kann nicht an ihren Bestimmungsort gelangen und wir haben es mit einer Denkblok kade zu tun Wir merken uns Das Vergessen von Wissensinhalten kann auf eine mehr kognitive und auf eine mehr anatomi sche Art von statten gehen Das normale anatomisch bedingte Vergessen entspricht dabei einem nat rlichen Zerfall der interneuronalen Verbindungen bedingt durch die nat rliche Re stauration der Neuronen Es folgt somit einem exponentiellen Verlauf denn die Natur kann ja nicht z hlen Das kognitive Vergessen ist meist durch die Interferenz also die berlagerung von Fakten bedingt Di
288. n Ereignissen kann das mentale Mo dell so ver ndern da neue Modellzust nde vorher nicht Bekanntes repr sentieren Die mentalen Modelle k nnen dabei in die folgenden zwei unterschiedlichen Zustandsformen unterteilt werden e Perzeptionsmodelle durch sie werden Teile der Au enwelt als Folge von Wahrnehmungsproze en abgebildet e Kogigative Modelle Kausalmodelle Abbildsysteme Durch sie werden neue Vorstellungen aufgrund der Interaktion von Wahrnehmungsinhalten und abstrakten Wissensbest nden abgeleitet In Abbildung 2 ist ein Schema aufgezeigt da die Rolle der mentalen Modelle bei der mensch lichen Wissensverarbeitung aufzeigen soll Aus diesem Schema ist ersichtlich da die mentalen Modelle rein auf der sp ter noch genauer zu definierenden Bedeutungsebene agieren Sie stellen somit die durch die materielle Struktur des zentralen Nervensystems evaluierte geistige Vor stellung des Weltgeschehens dar Auch ist die Transformation der realen Welt in die ikonisierte Darstellung des sinnesmodialen Geschehens nicht gleich einer Eins zu Eins Abbildung gleich zusetzen sondern entspricht einer physiologischen Transformation Bedingt durch das Weltwis sens des Individuums also auf Grund seiner Erfahrungen und Vorstellungen wird dann ein mentales Modell von dem sinnesmodialen Geschehen evaluiert welches die Grundlage der weiteren mentalen Verarbeitung darstellt Kognitionswissenschaften im berblick 22 Der Begriff des menta
289. n Frames m te dann in das Java Programm eingebettet werden um dadurch den Zugriff zum VRML Viewer zubekommen Da das External Authoring Interface noch in der Entwicklung ist es existieren bis jetzt einige Vor schl ge f r Zugriffsmodalit ten k nnen und m ssen die Hersteller von WWW Browsern das Interface nocht nicht unterst tzen Die Anf nge in der Umsetzungen sind stark abh ngig von den einzelnen Pro grammkonfigurationen des Benutzers Au er einigen aktuellen Versionen der WWW Browser von Net scape und Microsoft existieren noch keine lauff hige Testversionen Au erdem ist eine vollst ndige Java Implementierung auf dem Zielbetriebssystem notwendig 17 Konzeption und Realisierung der 3D Schnittstelle 17 4 Res mee Mit dem Konvertierungstool Crate 3D wurde eine Beispielanwendung zur dreidimensionalen Naviga tion auf einem WWW Server erstellt Die Umsetzung der 2D auf eine 3D Navigation hilft dem Benutzer den Zusammenhang zwischen Sy stemaufbau und Systemverhalten des WWW Servers besser zu erfassen und unterst tzt ihn aktiv bei seinen kognitiven Prozessen Wie anhand der Kognitionswissenschaften gezeigt wurde verbessert sich durch die im dreidimensiona len Raum angeordneten geometrischen Strukturen die Verarbeitung der Informationen wodurch der Anwender eines solchen Servers bei seinen Wahrnehmungs und Ged chtnisprozesse entlastet wird Dadurch kann der Benutzer die visualisierten Informationen schneller und m
290. n Hirnstruk turen dar wobei sie neben der reinen Merkmalsextraktion auch die mit diesen Merkmalen ver bundenen Erfahrungsbibliotheken sprich durch eine fr here Bewertung Bearbeitung evaluierten Konzepte aktivieren Die Ikonenbildung besteht im wesentlichen aus zwei Teilvorg ngen e der genetisch und damit unbewu t vorgegebenen Merkmalsextraktion und e einer bewu tseinsgesteuerten bzw durch angelernte Verhaltensweisen oder Reflexe bedingten automatisierten Kreierung der eigentlichen Ikone durch eine geeignete Akti vierung der situationsrelevanten Erlebnisinhalte und Repr sentierungen des momenta nen Sinneserlebens Rein kybernetisch gesehen werden im ersten Verarbeitungsschritt die einlaufenden Nervenim pulse f r die h heren Verarbeitungszentren im Gehirn sinnvoll vorverarbeitet indem aus den Sinnesmodalit ten bestimmte Merkmale herausextrahiert und andere Merkmale unterdr ckt werden Auf der zweiten Stufe werden diese problemspezifischen Informationseinheiten in er lebnisgef rbte bedeutungsm ig unterlegte Ikonen berf hrt indem sie Ged chtnisinhalte durch den Aufbau der relevanten Aktivit tsmuster im Gehirn aufrufen In Abbildung 7 ist das bisher gesagte noch einmal anhand eines Kybernetischen Schemas aufgezeigt Wie man sieht repr sen tieren die Ikonen die noch nicht bearbeiteten rein sinnesmodial erzeugten Konzeptanteile Kognitionswissenschaften im berblick 60 Kybernetisches Schema der Selektion von Aufme
291. n die linke Gehirnh lfte geleitet wird Dadurch verarbeitet die linke Hemisph re Informationen des rechten Teils der Welt und umgekehrt Dem Bereich des seitlichen Knieh ckers Nucleus geniculatum laterale wird die Wahrnehmung von Details und Objekten zugeschrieben der Colliculus superior soll f r die Lokalisierung im Raum ver antwortlich sein Kreuzung der Sehnerven Chiasma opticum Seitlicher Knieh cker Nucleus geniculatum laterale Colliculi superiores Prim re Sehrinde Visueller Cortex Abbildung 7 3 Nervenbahnen vom Auge zum Gehirn Kee 86 7 2 Hell Dunkel und Farbsehen Die St bchen enthalten das Sehpurpur das Rhodopsin Bei Lichteinfall ndert das Rhodopsin seine mo lekulare Struktur und l st eine nerv se Erregung aus Sza 98 St bchen reagieren auf Licht aller Wel lenl ngen und dienen nicht der Farbunterscheidung Bei den Zapfen unterscheidet man drei Typen die auf verschiedene Wellenl ngen reagieren jeweils am st rksten auf die Farben Blau Violett Gr n und Gelb Rot Der lichtempfindliche Stoff der Zapfen hei t Iodopsin Die Wellenl ngenbereiche ber schneiden sich und der eigentliche Seheindruck wird im Gehirn erzeugt Es gibt keine einheitliche Wellenl nge f r Grau oder Braun sie entstehen als Produkt des Gehirns Werden alle Zapfen gleich stark erregt ergibt das die Farbe Wei Der Ausfall einzelner Zapfentypen f hrt zur Farbblindheit siehe Kapitel 13 2 6 Farbig
292. n reagieren Sehen am hellen Tag Diese Sehzellen werden auch als Photorezeptoren bezeichnet ihre Aufteilung in St bchen und Zapfen wird Duplizit tstheorie genannt mw I I ableitende Neuriten Schalt neuronen _ St bchen Pigment Y ER epithel Abbildung 7 2 Bau der Netzhaut Mir 88 Die Photorezeptoren gelten als 1 Neuron der Sehleitung Stratum neuroepitheliale Ihnen schlie en sich die bipolaren Schaltzellen an Stratum ganglionare retinae deren Dendriten an den Sehzellen 7 Physiologie des Sehens anliegen 2 Neuron Ihre Axone haben Kontakt mit einer Schicht gro er multipolarer Nervenzellen Stratum ganglionare nervi optici auch Ganglienzellen genannt 3 Neuron und bilden mit ihnen Synapsen Die ableitenden Axone der Ganglienzellen ziehen zur Papille und bilden den Nervus opticus der durch die Papille aus dem Auge austritt Der Austrittspunkt des Sehnervs wird auch als Blinder Fleck bezeichnet Das 4 Neuron sind die Geniculatumzellen deren Axone als Sehstrahlung bis zur Sehrinde des Cortex f hren Die vier nacheinander geschalteten Neuronen werden als Sehbahn bezeichnet Sie verl uft unterhalb des Cortex bis zur Sehrinde dem prim ren Sehzentrum Die Nervenbahnen vom Auge zum Gehirn kreuzen sich im Chiasma opticum derart da die Information der rechten H lften der Augen zur rechten Gehirnh lfte f hren und umgekehrt die Information des lin ken Teils des visuellen Feldes a
293. n scharf deutlich und ausreichend gro sein sowie einen angemessenen Zeichen und Zeilenabstand haben 2 Das auf dem Bildschirm dargestellte Bild mu stabil und frei von Flimmern sein es darf keine Verzerrungen aufweisen 3 Die Helligkeit der Bildschirmanzeige und der Kontrast zwischen Zeichen und Zeichenunter grund auf dem Bildschirm m ssen einfach einstellbar sein und den Verh ltnissen der Arbeit sumgebung angepa t werden k nnen 4 Der Bildschirm mu frei von st renden Reflexionen und Blendungen sein 5 Das Bildschirmger t mu frei und leicht drehbar und neigbar sein 6 Die Tastatur mu vom Bildschirmger t getrennt und neigbar sein damit die Benutzer eine ergonomisch g nstige Arbeitshaltung einnehmen k nnen Kognitionswissenschaften im berblick 10 7 Die Tastatur und die sonstigen Eingabemittel m ssen auf der Arbeitsfl che variabel ange ordnet werden k nnen Die Arbeitsfl che vor der Tastatur mu ein Auflegen der H nde erm g lichen 8 Die Tastatur mu eine reflexionsarme Oberfl che haben 9 Form und Anschlag der Tasten m ssen eine ergonomische Bedienung der Tastatur erm gli chen Die Beschriftung der Tasten mu sich vom Untergrund deutlich abheben und bei nor maler Arbeitshaltung lesbar sein Sonstige Arbeitsmittel 10 Der Arbeitstisch bzw die Arbeitsfl che mu eine ausreichend gro e und reflexionsarme Oberfl che besitzen und eine flexible Anordnung des Bildschirmger ts
294. n und internen Symbolen vernachl ssigt werden e Kognitive Struktur Systematizit t Viele Einheiten der Kognition sind in der Computermetapher nach dem Vorbild der nat r lichen menschlichen Sprache konzipiert Das f r die Kognition relevante mentale Sym bolsystem wird deshalb auch als Language of thoughts bezeichnet Diese mentale Spra che besitzt wie die nat rliche Sprache Regeln die bestimmen welche Einheiten miteinan der verkn pft werden k nnen Durch die Kombination der Symbole wird auch die Bedeu tung der Zeichensequenz festgelegt analog zur nat rlichen Sprache wodurch aber ein weiterer Kategorienfehler der Computermetapher offenkundig wird die Analogie der ko gnitiven Struktur wird so weit getrieben da auf eine eigenst ndige Untersuchung der Ko gnitionsprozesse weitgehend verzichtet wird So haben n mlich bei der menschlichen Ko gnition verschiedene Symbole eine unterschiedliche Gewichtung sowie je nach Struktur position eine andere Bedeutung Ich mag Tiere Tiere m gen mich Von der struktursen sitiven Verarbeitung h ngt aber u a die F higkeit zur Neu und Reorganisation Kognitiver Strukturen ab die bei Nichtkenntnis von Metaformen der struktursensitiven Verarbeitung aber nicht gew hrleistet werden kann e Kognitive Umwelt und Funktion Frame Problem Das Frame Problem beschreibt die Unzug nglichkeit k nstlicher Kognitiver Systeme da es seine Umwelt nicht selbst wahrnehmen kann wodurch es zu der einseitig
295. nangenehme Einfl sse Hitze L rm wechselnde Einrichlungen physische berlastung Krankheit Arbeitssicherheit subjekliv bewertete Gestaltung Ma st be und Vorlieben Informations verarbeitungs vaorgang mentale Ressourcen psycho logische Mechanismen Erregung Erm dung physische Funktionen physische M glichkeiten anatomische Gegebenheiten ungeeignete Absicht ungen gend Ressourcen Arbeits unf higkeit Abbildung 30 170 Der Mensch wird w hrend der Fehlerbehandlung die das Erkennen die Zielfindung und die Ausf hrung einschlie t von vielen u eren Bedingungen und Gegebenheiten beeinflu t Als erstes ist der Einflu auf den menschlichen Organismus zu nennen Kognitionswissenschaften im berblick 171 Der Mensch ist im allgemeinen nur dann zu einer korrekten Ausf hrung seiner T tigkeit im Stande wenn sein K rper ungeschw cht ist und er somit die Aufmerksamkeit voll auf seine Arbeit richten kann Durch daraus resultierende M digkeit ergibt sich ein niedrigerer Aufmerksamkeitsgrad und eine eingeschr nkte Entscheidungsfindung Im Fall von Three Mile Island bestand die physische berlastung in der berarbeitung des Wartungspersonals zum Zeitpunkt des Unfalls da es aufgrund von Einsparungsma nahmen reduziert worden ist Zus tzlich arbeiten die Operateure in einem Vier Schicht Betrieb in dem sie dann rotieren wenn sie sich gerade an die Zeit gew hnt haben W
296. nd Handlungsprozesse ben tigt der Entwickler zur Analyse von auftreten den Fehlern und dem Umgang mit Fehlerkonsequenzen Daraus lassen sich Gestaltungskonsequenzen f r die Fehlervermeidung und die Unterst tzung des Fehlermanagements ableiten Aus Untersuchungen zu Handlungsfehlern bei der Computerarbeit entstand eine handlungstheoretische Fehlertaxonomie siehe Tabelle 11 Regulationsgrundlage Wissensfehler Regulationsebenen Schritte im Handlungsproze Ziele Planung Ged chtnis R ckmeldung Feedback Intellektuelle Denkfehler Merk und Verges Urteilsfehler Regulationsebene sensfehler Ebene der flexiblen Hand Gewohnheitsfehler Unterlassensfehler Erkennensfehler lungsmuster Sensumotorische Regulation sebene Bewegungsfehler Tabelle 11 Taxonomie von Handlungsfehlern bei Computerarbeit Zap 91 Auf der intellektuellen Regulationsebene kommen Denkfehler Fehler bei der Planung Merk oder Vergessensfehler Ged chtnisleistung und Urteilsfehler Feedback des Computers wird falsch einge sch tzt vor Auf der Ebene der flexiblen Handlungsmuster sind Gewohnheitsfehler falsche Planung auf Grund von Gewohnheiten Unterlassensfehler eine eigentlich bekannte Handlung wird nicht ausge f hrt und Erkennensfehler Feedback wird nicht wahrgenommen zu finden Auf der automatisierten Regulationsebene treten Bewegungsfehler Tippfehler Positionierung der Maus auf Erkennensfehler sind h ufig Folge mange
297. ndert die Erm dung des Bedieners Bei der Auslegung von Tastaturen ist auf eine bedienergerechte und einheitliche Position der Tasten zu achten Unterschiedliche Anordnungen von Eingabetasten k nnen zu unterschiedlich hohen Fehlerraten f hren Vergleich der Eingabeleistung bei Telefon und Rechnertastatur 2 3 8 5 5 8 2 0 0 0 Telefon Rechner Abwechslung zwischen Tastatur Tastatur Telefon und Rechner Tastatur Eingaberate Ziffern s Fehlerrate 1 Nicherkannte Fehler Abbildung 29 Neben der groben Mi achtung der physiologischen Grenzen des Menschens bei der Bedienung von technischen Systemen tritt aber gerade in j ngster Zeit die grobe Mi achtung der psycholo Kognitionswissenschaften im berblick 144 gisch kognitiven Grundvoraussetzungen des Menschen zur Ver und Bearbeitung von gro en Informationssystemen in den Vordergrund weshalb wir dieser Problematik ein eigenes Unter kapitel widmen wollen 20 10 2 3 ber die Ergonomie moderner rechnergest tzter Informations und Steue rungssysteme Besondere Aufmerksamkeit hat in den letzten Jahren die Entwicklung benutzerfreundlicher Mensch Computer Schnittstellen gefunden Zu Beginn der Computerentwicklung waren die Rechner nur von wenigen hochbezahlten Spezialisten zu bedienen heute ist jede durchschnittli che Sekret rin
298. ndividuenbezug die sub jektive Wahrnehmung des zu modellierenden Originals durch das modellbildende Momentum und dessen individuelle Kompetenz das Wahrgenommene und Verstandene im Modell abzubil den beschreibt Daraus folgt aber da f r die notwendige modellspezifische Verallgemeine rung eines Originals die Objektivit t des modellbildenden Momentums n tig ist die aber beim Menschen auf Grund seiner Subjektivit t nicht gegeben ist Durch diese Axiomatik wird es nun m glich die Informationsverarbeitung des Menschen nv dellhaft zu beschreiben Kognitionswissenschaften im berblick 18 20 1 1 3 Anwendung der allgemeinen Modelltheorie auf die Informationsverarbeitung des Menschen Wir hatten am Anfang definiert da der Mensch in der Kognitionspsychologie als ein System aufgefa t wird das aktiv Informationen aus der Umwelt aufnimmt speichert manipuliert und zum Teil zielgerichtet weiterverwendet Wendet man unter diesen Voraussetzungen die Axiome der allgemeinen Modelltheorie zur Beschreibung der menschlichen Informationsverarbeitung an so ergeben sich die folgenden drei berindividuellen Grundannahmen f r die Erstellung der hoch individuellen internen Repr sentationen oe die Transformationsannahme Sie besagt da Umweltreize mit der Wahrnehmung einer Umwandlung in einen mentalen Code unterzogen werden wobei nur in diesem Code eine Weiterverarbeitung m glich ist e Konstruktionsannahme Sie besagt da die innere Repr
299. ndividuums Sie beschreibt die F higkeit der Daueraufmerksamkeit und Reaktionsbereitschaft des Kurzzeitged chtnisses gegen ber be stimmten unregelm ig auftretenden Reizen Der Leistungsverlauf der Vigilanz h ngt dabei von der Dauer der Beobachtungst tigkeit der Signifikanz der Sinnesreize der Pers nlichkeits merkmale und der psychophysikalischen Verfassung des Individuums ab Die Vigilanz f llt schon nach k rzester Zeit ab und erreicht nach 30 60 Minuten ein etwa gleichbleibendes N veau bis Erm dung einsetzt Kognitionswissenschaften im berblick 46 Als anatomische Quelle der Aufmerksamkeit und der Vigilanz nimmt man Formatio Reticularis an So zeigen anatomische Studien da bei Sinnesreizen nicht nur die modialen Projektionsfel der eine erh hte Aktivit t aufweisen sondern auch einzelne Reticularisneuronen die in direkter Verbindung mit motorischen Neuronen stehen k nnen so da es zu reizbedingten aber unbe wu ten Reaktionen wie z B der Hinwendung zur Ger uschquelle oder der Erh hung des Mus keltonusses kommen kann Bei st ndiger Wiederholung des Reizes sinkt die Aktivit t dieser reticul ren Strukturen schneller ab als der Anpassungsvorgang Habituation der spezifischen Projektionsbahnen man sagt da das periphere Signal f r das Individuum an Information ver loren hat Die Retikul rformation als Steuerungsglied der Wachheit und der allgemeinen Be wu tseinslage steuert somit auch die Richtung der A
300. ne Auswahl getroffen werden Kleinere Formen werden von unse rer Wahrnehmung einer Figur der Rest wird dem Hintergrund zugeordnet Abbildung 17 a Bei dieser unbewu ten Zuordnung flie en auch Kontextinformationen Abgrenzungen sowie Gestaltgesetze mit ein a Abbildung 9 2 Figur und Grund a Pr gnanz b 9 2 4 Pr gnanz Dieser Mechanismus hebt einfache Figuren z B Kreise oder Rechtecke pr gnant aus der Umgebung heraus Abbildung 17 b Ein weiterer Effekt die Pr gnanztendenz verbessert diese pr gnanten Figu ren zus tzlich Der Kreis in der Abbildung wird unwillk rlich vervollst ndigt 9 2 5 Konstanz Bei Bewegungen in nat rlicher Umgebung ndern sich st ndig Helligkeit Gr e Ort Gestalt und F r bung von Objekten Der Konstanzmechanismus unterdr ckt eine st ndige Ver nderung des Seherlebnis ses Er tr gt damit wesentlich zur Informationsreduktion bei Die Orientierung wird dadurch erleichtert denn man mu nicht st ndig alles neu erkennen vgl Lokombotion in Kapitel 9 1 9 3 Wahrnehmungssemantik Die Wahrnehmungssemantik ermittelt wie dem Gesehenen Bedeutung zugeordnet wird Hier kommt besonders zum Ausdruck da die Wahrnehmung ein sch pferischer Akt ist und nicht nur Reproduktion externer Reize erst recht kein objektives Abbild der Umwelt liefert Ben 96 Es zeigt sich da der Mensch in der Lage ist in Abh ngigkeit des momentanen psychischen und physischen Zustandes aus blo en Mu
301. ne Steuerung liegt dabei immer dann vor wenn die Beeinflussung des Zustan des des Computers oder einer Peripherie nur in eine Richtung vor sich geht Ein Steuerungssy stem besteht dabei also mindestens aus zwei Subsystemen und zwar dem Subsystem dessen Zustand sich ndert gesteuertes System und dem Subsystem das die f r die Ver nderung levante Eingabe produziert steuerndes System wie in Abbildung 19 dargestellt St rung Steuerndes Gesteuertes System System Abbildung 20 19 Die Steuerung kognitiver Systeme 20 8 2 2 Konsequenzen aus der Definition der Steuerungsmetapher Der Begriff der Steuerung ist f r jede Theorie der kognitiven Dynamik von Bedeutung wie unter anderem kybernetisch und automatentheoretisch orientierte Forschungen gezeigt haben Sowohl das steuernde als auch das gesteuerte Subsystem k nnen aus Sicht eines kognitiven Pro zessors interner als auch externer Natur sein Damit ergeben sich die f r die Analyse von dy namischen Systemen immer grundlegende Ergebnis und bergangsfunktionen auf einfache grundlegende Steuerungsprozesse zur ckf hren was die Bedeutung des Steuerungsbegriffes f r Kognitionswissenschaften im berblick 113 die Analyse der Dynamik kognitiver Systeme aufzeigt Allerdings mu bei den meisten kogniti ven Systemen mit u erst komplexen Interaktionen zwischen den verschiedenen Zust nden und Einheiten gerechnet werden so da hieraus Funk
302. nehmen w hrend auf einer zweiten Schiene die selben Reize durch ein Geflecht von Leitungsbahnen geleitet wer den wodurch es zu einer unspezifischen Reizmischung und zu einer Aktivierung der Assoziati onsfelder kommt siehe Abbildung 20 11 Spezifisches und unspezifisches System Gro hirnrinde unspezifische Leitung spezifische Leitung re tikul re s System Abbildung 20 11 Kognitionswissenschaften im berblick 70 Fast man all diese Erkenntnisse zusammen so gelangt man zu dem in Abbildung 20 12 gezeigten Diagramm da die Eigenschaften der Wahrnehmung und der Wahrpr gung zusammenfa t Nach diesem Diagramm tr gt die Wahrpr gung die Schemata und Skripte die zur Ich bezogenen Be wertung der sensoriellen Reize als Teil der Bewu tseinsbildung n tig sind und unabh ngig vom momentanen sensorielle Geschehen stabil aber modifizierbar existieren Dagegen repr sentiert die Wahrnehmung die ikonisierte Vergegenw rtigung der momentanen Umwelt gefiltert durch die Alarm Reflex und Lebenserhaltungsreaktionen des Hirnstammes Vergleich von Wahrnehmung und Wahrpr gung Wahrnehmung Wahrpr gung jetzt fr her Vergegenw rtigung Ich Bildung sensitiv nichtsensitiv tempor r permanent spezifisches Erfassungssystem unspezifisches Erfahrungssystem stets aktiv nurim Wachzustand aktiv Abbildung 20 12 Wir merken uns Eine geschlossene Theorie was Bewu tsein ist und wo es entsteht gibt es nicht Bewu t
303. nem nicht leicht l sbaren dialektischen Problem erheben w hrend Unwissen ber die Handhabbarkeit der zur Verf gung gestellten Hilfsmittel zu einer Einschr nkung des Suchraums des Probanden f hren kann die eine Probleml sung unm glich macht Neben die sen meist noch objektiv erhebbaren subjektiven Eigenschaften des Probanden sind aber noch Eigenschaften wie Selbstvertrauen Ausdauer seine Bereitschaft Unklarheiten auszuhalten Ambiguit tstoleranz sein innerer L sungsdruck die subjektive Bedeutung des Problems sei ne Werte und Normen und die Einstellung ob er eine Problemstellung als Herausforderung oder als Bedrohung erlebt Kriterien f r ein effizientes und erfolgreiches Probleml sungsverhalten 20 5 3 Methoden zur Probleml sung Mit der Analyse der m glichen Strukturen des Problem und Suchraumes und der Definition der individuellen Merkmale die den Probleml sungsvorgang beeinflussen k nnen kann man zwar deskriptiv die potentiellen Schritte charakterisieren die der Probleml sende unternehmen kann doch k nnen noch keine Aussagen bez glich der Prinzipien wie die Probanden ihre Teil ziele ausw hlen getroffen werden Bei der Analyse des Probleml sungsverhaltens ist auch zu bedenken das Ziele auch so gesetzt werden k nnen da das Erreichen nicht unbedingt ein optimales sondern ein befriedigendes Ergebnis darstellt Dies ist wiederum logisch da ja alle Probleml sungen ber intermedi re Zust nde evaluiert werde
304. nen Metaphern Kann man nun zwischen diesen Ebenen Aktionen und Verarbeitungsstati definieren und gelangt so zu einem kybernetischen Handlungs schema wie in Abbildung 25 angegeben Das Rasmussen Modell weitere Versuche Analysiere abstrakte Beziehung zwischen Systemstruktur Wissensebene Fehler Diagnose und Planung von Ma nahmen Wende gespeicherte Regel Zustand bekannt an Wenn Situation X dan Aktion Y Regelebene Fehler Beachte Information ber den lokalen Zu stand des Systems Problem Problem gel st Sensomotorische 2 Zielzustand Ebene Versehen R outine Aktivit ten in gewohnter Umgebung Abbildung 20 25 Rassmussen Model Wie man sieht ist das Rasmussen Modell zwar recht komplex ber cksichtigt aber die verschiedenen im kognitiven Aktionsverhalten vorhandenen Bias Funktionen nicht 20 9 2 Erweiterung des Rasmussen Modells durch Reason Kognitionswissenschaften im berblick 133 Reason erweiterte deshalb das Rasmussen Modell in dem er als erstes zwischen zwei ver schiedenen Arten von Irrt mern unterschied e slips die Operationen entsprechen die versehentlich meist aus Unachtsamkeit ausgef hrt wer den z B dem W hlen einer falschen Telefonnummer und den e mistakes die echten menschlichen Fehler entsprechen also aufgrund einer falschen subjektiven Einsch tzung der Situation entstehen z B Mit Wasser brennendes Fett in einer Pfanne l schen wollen Jede F
305. nenonenennnennenennene 42 Abbildung 12 2 Fenster einer WWW Pr sentation ueeseesesssessesensensnseesnnnnensnnensnnennnnnnennnsnnennn nennen 44 Abbildung 12 3 Alignierung von Oberfl chenelementen Sch 98 uueseseseesesnenenenesesennenenenennene 45 Abbildung 12 4 Kontrastbeispiele a schlechter Kontrast b guter Kontrast 47 Abbildung 13 1 Ergebnis eines Design Reviews u enesessenenesennenesnenennnennnononnenenenonnenenensnnenonneenenennnonnne 53 Abbildung 15 1 Szenegraph f r zwei W rfel Ris 97 ueueseseesesesesnennenenenenenenennenenenennenennnnenenennennnne 58 Abbildung 15 2 Walk Dashboard vinre reei ea ee ee a ea aae e eeo e K aN EEE eseese 60 Abbildung 15 3 Examine Dashboard s snssesesnseseseseseseseseststeseststseseseseseseseseeseeeesesessnseresesesesestsrseseneseseses 60 Abbildung 16 1 Baum und Kegelstruktur uesesesesenesesenseneseenenenenenenonnenennnonnenonnenennnonennnonnenennnonnnnenennen 63 Abbildung 16 2 Perspektivische Darstellung der Kegel und Knoten uneensenesesensenesenenenenenenennnne 63 Abbildung 16 3 Lage der Bl tter auf dem Kreis 222s200s0nenennenenenennnenennenenenonnenenensnnonosnnonnenennnonnne 64 Abbildung 16 4 Platzbedarf von Teilb umen u esesssenesesnenenesnneneenennnonnenenenenonnonoenenenenennnennenennnenane 64 Abbildung 19 1 Die verschiedenen Fachdisziplinen der Kognitionswissenschaften
306. nese menschlicher Kognition gleicherma en relevant und ver schmelzen zu einer neuen Geneseform die meistens als kooperatives Probleml sen bezeichnet wird Wegen der elementaren Rolle dieser Metaphern sollen diese n her erl utert werden 20 8 3 1 1 Die Metapher der Fremdorganisation F r die Entstehung neuer Systeme gibt es verschiedene Ursachen Ein Ursachentyp umfa t die Einfl sse von au erhalb der Systeme und wird deshalb Fremdorganisation genannt Fremdor ganisierte Systeme k nnen Systeme nahezu beliebiger Tektonik Dynamik und Genetik sein vom einfachsten Faustkeil bis zum genmanipulierten Wesen Beispiele f r uns umgebende fremdor ganisierte Systeme sind Haustiere Gartenpflanzen aber auch Werkzeuge bis hin zum Welt raumsatelliten Betrachtet man fremdorganisierte Systeme unter den Aspekten der Computermetapher oder unter den Aspekten der Gehirnmetapher so ist es m glich die dort definierten Modellevaluati onsverfahren auf die Fremdorganisation anzuwenden und erh lt dadurch die Metapher der Fremdorganisation Die Computermetapher wird daher den vorher eingef hrten Modellver fahren folgend die kognitive Genetik vor allem als Ergebnis einer Fremdorganisation mit amp planter Entwicklung der kognitiven Systeme sehen Gem dieser Metapher definiert man das Kognitionswissenschaften im berblick 124 sich ver ndernde System als Lerner und das diese Ver nderungen beeinflussende System als Lehrer siehe Abbi
307. nfangs fast parallel verlaufenden Blicklinien beginnen sich dabei zu schneiden und das Abbild des sich n hernden Objektes wird stets in den Bereich der Fovea projiziert Die Verschiebung der Sehachsen Querdisparation beider Augen verhindert ein Doppelbild und begrenzt die Fixationsfl che Nur wenn die einzelnen Au enweltpunkte auf korrespondierende Bereiche der Netzhaut abgebildet werden k nnen die Signale zu einem gemein samen Wahrnehmungseindruck vereinigt werden Man nennt diesen von der Augenmotorik gesteuerten Vorgang auch Fusion Zum Abschlu einige wichtige Parameter der visuellen Wahrnehmung des Menschen siehe Tabelle 3 7 Physiologie des Sehens Ad quater Reiz Elektromagnetische Schwingungen Wellenl nge 400 700 nm Frequenz 430 750 THz Regelungsprozesse Akkomodation Sch rfe Konvergenz Fusion Doppelbilder Pupille Eingangsenergie Adaption Empfindlichkeit Augen Kopf K rperbewegungen Inputselektion durch Fixation Adaptionszeit Dunkel hell 1 s max 15 60 s Hell dunkel max 30 45 min Absolutschwelle Tagessehen 10 W Nachtsehen 2 6 10 W Absolut unterscheidbar 3 7 Intensit ten 12 13 Frequenzen R umliche Aufl sung 1 Bogenminute foveal Helligkeit und Kontrast hoch Zeitliche Aufl sung 15 20 ms abh ngig von Erm dung und Intensit t Problem des Flimmerns Korrespondenz des Reizparameters zur Sinnes Intensit t Helligkeit qualit t Frequenz rein Farbe Frequenzgemisch
308. nformati onsbegriff zu einem anderen Informationsbegriff erm glichen e Notizbuchfunktion ber die Notizbuchfunktion sollte es dem Benutzer m glich sein individuelle Bemerkungen und Gedanken ber seine Tastatur anzulegen um so das Navigieren durch die oft sehr kom plexe Informationsf lle zu unterst tzen Durch sie kann eine individuelle Informationskonfi gurierung realisiert werden e Navigierungshilfe In einem optional aufzurufenden Pr sentationsfenster sollte bei komplexen Informa tionsstrukturdarbietungen die momentane Lage im Informationssystem anzeigbar sein Dem Benutzer wird dabei erm glicht im System gezielt zu navigieren Einbahnstra en in den Pr sentationen zu erkennen und vor allem wieder zu verlassen Das Ph nomen des lost in Kognitionswissenschaften im berblick 148 space also der Orientierungslosigkeit in einem Komplex strukturierten Informationssystem kann dadurch umgangen werden Negative Eigenschaften e berladener Hintergrund Die zu komplexe Beladung des Hintergrundes eines Pr sentationssystems durch servertypi sche Logos Bilder oder Ikonen stellt einen der Hauptfehler dieser neuen Medien dar Der Zweck bei dem Benutzer eine bestimmte Information durch immerw hrende Pr sents einer Hintergrundinformation bleibend im Ged chtnis abzulegen f hrt oft dazu das die eigentliche Vordergrundinformation in den Hintergrund tritt bzw oft nur mit M he aufgenommen werden kann De
309. nformation im Ultra kurzzeitged chtnis vorhanden war die in der verf gbaren Zeit in die Form einer dauerhafteren Kodierung Abspeicherung berf hrt werden konnte Kognitionswissenschaften im berblick 32 Nach Neisser Neisser bezeichnet man die dieses kurzzeitig visuelle Ged chtnis als Ikon Die Funktion des visuellen Ikons ist also auch nicht zusammenh ngende Informationskomplexe f r eine kurze Zeitspanne verf gbar zu halten um sie analysieren zu k nnen seine Existenz ver dankt es der tempor r limitierten Aktivit tserhaltung der sensorisch induzierten Aktivit tsmu ster Das die rein elektromagnetisch basierten aktivit tskodierten Pr sentationen durch eine aktivt skodierte Interferenz sprich berlagerung anderer elektromagnetischer Felder ver n derbar sind scheint logisch Und wirklich konnte nachgewiesen werden da die Pr sentation von nachfolgenden Informationsinhalten sofern sie in ihrer Struktur die alten Aktivit ten nicht resonatorisch unterst tzen alte Informationseinheiten schneller verblassen l t 20 2 2 2 2 Das auditive oder echotische sensorische Ultrakurzzeitged chtnis Hinweise auf ein hnlich dem visuellen Ged chtnis strukturiertes auditives sensorisches Ge d chtnis lie en sich aus den gleichen Experimenten ableiten nur wurde die dargebotene h formation nicht visuell sondern akustisch dargeboten Ergebnis diese Versuche war da im auditiven Ged chtnis wie im ikonischen Ged chtni
310. ng in ihrem Sinne beeinflussen Die Ausl sung des Brutinstinktes bei niederen Tie ren und beim Menschen sind ein Beispiel f r ihre M chtigkeit der Einflu nahme Allgemeinhin k nnen wir davon ausgehen da unsere lebenserhaltenden Instinkte in diesen Strukturen abge legt sind und damit unsere Aufmerksamkeit und Vigilanz steuern Unserem Tr ger Muster Bedeutung Modell folgend stellt sich die Aufmerksamkeit als das Bahnungselement f r den Aufbau eines tempor r stabilen Aktivit tsmusters sprich einer temp o r r stabilen Bedeutungsfindung dar die aber die das Leben sch tzenden archaischen Verhal Kognitionswissenschaften im berblick 47 tens und Reaktionsstrukturen ber cksichtigen mu Dieser Aufbau gestaltet sich dabei so da die momentan bewu tseinsf higen Aktivit tsmuster die beiden Ursysteme r ckw rts aktivieren und eine Selektion der sie resonatorisch stabilisierenden sensormodialen Ikonen sprich Akti vit tsmuster provozieren was einer aufmerksamkeitsbedingten Filterung entspricht Wir merken uns Es existieren zwei Ursysteme in den tieferen Hirnregionen die unsere Wachheit Aufmerksam keit und Vigilanz steuern das reticul re und das limbische Wachheitssystem W hrend ersteres einem affektfreien Filter entspricht ist zweiteres ein affektbeladener Filter Beide Systeme die nen zur berf hrung der sensormodialen Ikonen in die h heren Verarbeitungszentren des G hirns Durch gegenseitige Stimulans
311. ng Link Elemente in WWW Browsern Interaktionselemente Dateneingabe durch den Benutzer Text und Nu merische Eingabefelder Schieberegler Slider zur Werteingabe Informationselemente Datenausgabe des Systems Textfenster digitale oder analoge Anzeigeelemente Video oder So undapplikation Tabelle 7 Funktionale Einteilung von GUI Objekten nach Z h 96 12 4 Die Schnittstellen Metapher Den Erfolg verdankt die grafische Oberfl che ihrer einfachen teils intuitiven Bedienung Sie erlaubt dem unge bten Benutzer sich in der an seine nat rliche Umgebung angepa ten Arbeitsoberfl che zu rechtzufinden Um die existierenden mentalen Modelle der Benutzer anzusprechen mu der Software Entwickler Elemente in die Oberfl che integrieren die den Benutzern bekannt sind und einen hohen Wiedererkennungswert besitzen Ein guter Weg daf r ist die Verwendung von Metaphern griech Meta phora zu metapherein anderswohin tragen Der Begriff Metapher entstammt dem Bereich der Rheto rik und ist die bertragung eines Wortes aus einem Gegenstandsbereich den es eigentlich bezeichnet auf einen anderen Gegenstandsbereich Die bertragung kann dabei mittels Vergleich Analogie oder hnlichkeit erfolgen Eine Softwareanwendung erledigt die Arbeit anders als in der realen Welt Eine Abbildung durch Meta phern hilft den Benutzern aufgrund existierender Kenntnisse ber reale Objekte und deren Aktionen eine Vorstellung von der Funktionswei
312. ng aus da das PORV allein von dem im Reaktorbeh lter herr schenden Druck angesprochen wird v llig unabh ngig vom Zustand der Turbinen des Se kund rkreislaufes oder der Notk hlpumpen f r den Reaktorkern Zwei bis drei Minuten schien alles in Ordnung das K hlmittel im Reaktorkern hatte sich scheinbar stabilisiert Aber eben nur scheinbar Aus einer Vielzahl von Gr nden die man nur vermuten kann bildeten sich Dampfblasen offenbar in einer Weise da nach dem Anspringen der beiden Notspeisewasserpumpen der Eindruck entstand als h tte sich die Lage stabilisiert Den Operateuren blieb verborgen da kein Wasser in die Dampferzeuger gelangte Als diese ausdampften stieg die Temperatur des Reaktork hlmittels erneut an da das Sekund rsystem keine W rme aus dem Prim rsystem entzog Da der Reaktorkern au erdem Wasser verlor kam es zu einem starken Druckabfall im K hlsystem Zu diesem Zeitpunkt zwei Minuten nach St rfalleinleitung sprang ein weiters Notsystem an die Hochdruckeinspeisung des Not und Nachk hlsystems HPI das Wasser unter hoher Ge schwindigkeit in den Prim rkreis und den Reaktorkern f rdert Nun kam es zum H hepunkt des Dramas zu jener Ma nahme die als die Hauptursache des Un falls und als der entscheidende Bedienungsfehler bezeichnet wurde Nachdem das HPI etwa zwei Minuten lang mit Hochdruck dem Reaktorbeh lter Wasser zugef hrt hatte wurde es von Hand wieder stark gedrosselt so da f r das aus dem POR
313. ng der verschiedenen kognitiven Biase in Form von Belohnungs oder Bestrafungs ma regeln k nstlich geschaffen extrinsisches Lernen Eine weitere Gefahr der fremdorganisierten Genese ist die Manipulation von kognitiven Sy stemen wobei die zu manipulierenden Systeme sich oft gar nicht dar ber bewu t sind da sie Kognitionswissenschaften im berblick 125 momentane Lerner sind Die angestrebten Ver nderungsprozesse werden dabei meist von sich nicht als Lehrer offenbarenden externen Instanzen geplant und durchgef hrt wobei die Arten und Kommunikationskan le dieser Gruppen unterschiedlichster Art sein k nnen Hauptziel all dieser Lehrer ist es aber die Lerner durch unvollst ndige oder aber bewu t irref hrende h formationen zugunsten einer bestimmten Verhaltensweise bzw Verhaltens nderung zu beein flussen 20 8 3 1 3 Die Metapher der Selbstorganisation Jeglicher Einflu auf ein kognitives System der einen Problemzustand erzeugt bedingt da sich dieses durch Selbstorganisation umgestaltet Die Selbstorganisation kann damit als der grundlegende Proze der nat rlichen Ver nderungen von Organismen angesehen werden Wir hatten ja gesehen da vor allem der Proze des Lernens einer die Struktur des Gehirns ver n dernden Selbstorganisation entspricht die nur durch massive Eingriffe in den Stoffwechsel des jeweiligen Individuums manipuliert werden kann Man kann also sagen da eine Selbstorgani sation immer dann v
314. ng von Bedienelementen auf folgende Punkte zu achten ist e die funktionale Gestaltung e die bersichtliche Anordnung und e die leichte Zug nglichkeit Kognitionswissenschaften im berblick 143 Desweiteren sind f r unterschiedliche Aufgaben entsprechend andere Bedienelemente zu ver wenden und bei einer schnellen Bedienung Fehlgriffe zu vermeiden Deshalb ist es u a vorteil haft f r Ein Aus Bedienelemente z B Kippschalter zu verwenden w hrend man bei der Aus wahl mehrerer Betriebszust nde z B Me bereichseinstellung dreh und rastbare Pfeilkn pfe und bei stufenlosen Regelungsaufgaben Skalenkn pfe verwenden sollte Durch diese verschie denen Formen lassen sich zudem die Bedienelemente auch bei ung nstigen Verh ltnissen z B Dunkelheit oder Farbenblindheit des Bedieners fehlerfrei erkennen und bedienen Zus tzlich zur Form des Bedienelementes bietet sich die Farbe zur Kennzeichnung an Beson ders wichtige Bedienelemente sollten entsprechend ihrer Bedeutung besonders auff llig sein Man denke z B an Notaustasten die meist mit der Signalfarbe rot gekennzeichnet sind Es gilt aber in jedem Fall da ein Bedienelement eindeutig nur einer Funktion zuzuordnen ist und der eingestellte Betriebszustand eindeutig und einfach zu erkennen ist Desweiteren m ssen die Bedienelemente ohne gr eren Aufwand in k rzester Zeit erreichbar sein d h im Greifraum des Bedieners liegen Dies erm glicht eine schnelle Reaktion und vermi
315. nge dauert die Ausf hrung einer bestimmten Aufgabenfolge 3 Fehlerrate des Benutzers Wie viele und welche Fehler machen die Benutzer beim Ausf hren der Aufgabenfolge 4 Ged chtnisleistung ber eine bestimmte Zeit Wie gut behalten die Benutzer ihr Wissen ber eine Stunde einen Tag oder eine Woche Dies gibt R ckschl sse auf das Lernen w hrend der Bearbeitungszeit 5 Subjektive Zufriedenstellung Wie beurteilen die Benutzer Teile des Systems 13 Bezieht sich nicht nur auf Texteingabe der Kommandos auch Men auswahl und Fensternavi gation geh ren dazu 14 Die Benutzerschnittstelle im Proze des Software Engineering Resultierende Verbesserungsvorschl ge werden dann zur Diskussion gestellt weiter berarbeitet und pr zisiert nderungen und neue Anforderungen sind schriftlich festzuhalten Der Entwurf der Bedien oberfl che ist immer ein iterativer Proze ndern des Entwurfs sowie erneutes Testen sollten mehr fach wiederholt werden um eine m glichst ergonomische Benutzerschnittstelle zu erzielen 14 4 Fehleranalyse und Handlungstheorie Eine meist untersch tzte Methode zur berpr fung der Benutzeraktivit ten ist das Laute Denken Bei der Erprobung von Prototypen werden alle Programmaktionen vom Benutzer laut vorgetragen und von einem Pr fer protokolliert auch mit Videoaufzeichnung m glich Die direkte Kommentierung gibt Aufschlu ber Denk und Handlungsprozesse des Benutzers Kenntnisse ber diese Denk u
316. ngprinzip gen gt d h neues Wissen auf der Grundlage alten Wissens interpretiert und die in die vorhandenen Chunks integriert Dabei werden neue Wissenseinheiten meist mit red undanter subjektiv ausgew hlter Information versehen 20 2 2 4 Das Langzeit Ged chtnis Ist die Proteinsynthese abgeschlossen und die Neuronenmodifikation vollzogen so ist die Iko ne das Erlebte permanent in der Aktivit tsstruktur des Gehirns verankert Diese bedeutungs m ige tempor r stabile Repr sentation der sich laufend modifizierenden Aktivit tsstruktur des Nervensystems bezeichnet man als Langzeitged chtnis Sp testens an dieser Stelle wird uns auch klar warum sich Neuronen nicht durch eine erneute Zellteilung ver ndern d rfen Das in ihnen abgespeicherte Wissen w rde verloren gehen Zwar k nnte eine aktive Ver nderung der Zellerbinformation der Desoxyribonukleins ure DNA eine Wissenserhaltung gew hrleisten doch ist die aktive und permanente Ver nderung dieser Elementarinformation meist mit dem Zelltod verbunden Es soll an dieser Stelle noch erw hnt werden da einige Forscher davon ausgehen da auch das Isolier und St tzgewebe der Neuronen also die Glia Zellen Struktur sich beim Lernen aktiv ver ndert Das dies auch m glich w re folgt unmittelbar aus den neurologischen Betrachtungen die eine gegenseitige Beeinflussung auch von weiter ent fernten Neuronen aufgezeigt haben Endg ltig ist diese Frage aber bis heute noch nicht ge
317. ngsvorgang also durch aus anonym vollzogen werden kann sitzen bei der Nominal Group Technique die Gruppenmitglie der zuerst schweigend in einem Raum und bringen ihre Vorstellungen zur Probleml sung zu Papier Diese Vorstellungen werden anschlie end verlesen und diskutiert 20 7 Kreativit t Eng verbunden mit der Vollziehung eines Probleml seaktes ist die Ideenfindung bzw die Su che nach alternativen L sungen ein Vorgang den man als Kreativit t bezeichnet Kreativit t kann dabei als Produkt von kreativem Handeln und Denken definiert werden wobei als Kri Kognitionswissenschaften im berblick 96 terien der Kreativit t in der Regel die Neuheit und N tzlichkeit der evaluierten Ideen gesehen werden m ssen Beides sind dabei keine objektiven Gr en sondern sind Personen situations und zeitspezifisch Eine objektive Bewertung ber den Kreativt tsgrad einer Idee gibt es nicht weshalb man heute meist die Kreativit t eines Produktes ber den explizit subjektiven Zugang der Reaktion von Bewertern w hlt Sind dieser gleicherma en von einer Idee berrascht be friedigt stimuliert und u ern ihre Anmut so geht man davon aus das eine kreative Idee evalu iert wurde Da die Pers nlichkeit ein wichtiger Faktor f r die Kreativit t ist sollen im Folgenden einige Pers nlichkeitsmerkmale aufgef hrt werden wodurch sich kreative Pers nlichkeiten von nicht kreativen Pers nlichkeiten unterscheiden e Begabung Begabung
318. ngsweise eingehen wollen 6 3 Das R ckenmark Das R ckemark besteht aus Nervenstr ngen die die Informationen ber den K rper zum Gehirn weiter leiten und aus teilweise recht komplexen Neuronenschaltkreisen die unbewu t erzeugte Handlungs strategien entwerfen und umsetzen Diese meist genetisch basierten Handlungsstrategien dienen haupt 6 Das menschliche Nervensystem s chlich dazu das Individuum bei Gefahr schnell handeln zu lassen bzw und das ist wichtig f r unsere sp teren Betrachtungen stereotype Handlungen wie z B das Laufen ab einem bestimmten Routinegrad quasi autonom ablaufen zu lassen wodurch das Gehirn mit seinen beschr nkten Bewu tseinsressourcen entlastet wird Diese Tatsache kann man sich z B zu nutze machen wenn man bei einer Querschnittsl mung auf das Ged chtnis des R ckenmarks zur ckgreift um dem Individuum ein gest tztes Laufen zu erm glichen Aus dem R ckenmark treten 31 sog Spinalnervenpaare aus die auch als peripheres Nervensystem bezeichnet werden Dabei unterscheidet man haupts chlich zwischen afferenten somatosensiblen Fasern und efferenten somatomotorischen Fasern Die afferenten Fasern laufen innerhalb des R ckenmarks als aufsteigende Bahnen und leiten sensorische Informationen der Sinnesorgane bis in das Gehirn weiter Hierzu z hlen Schmerz und Temperaturempfinden Informationen ber Lokalisation und Qualit t der Tastempfindung exterozeptive Impulse sowie Informationen ber
319. nicht mehr im gesamten Hirn gesucht wird sondern sich auf den selbstbewu ten Geist ver schiebt dieser sich aber Untersuchungen offensichtlich noch mehr entzieht Gegen ber der ur spr nglichen Betrachtungsweise die das Bewu tsein im Gehirn sucht ist der selbstbewu te Geist ein Gehirn im Gehirn Das Drei Welten Modell ist somit ein gedankliches Modell da auf experimentellem Weg nur schwer weiter erforschbar ist 20 3 4 Wahrnehmung und Wahrpr gung Selbstverst ndlich haben sich nicht nur Philosophen mit dem Bewu tsein besch ftigt es gibt auch naturwissenschaftliche Erkl rungen wie es zu der Erfahrung des Bewu tseins kommt Im Mittelpunkt dieser Forschungen steht aber nicht die Frage ob es eine Leib Seele Trennung gibt und wie diese beiden Formen miteinander agieren sondern der Fragenkomplex e Wie kommt Reflexion zustande also der Umstand da wir uns sofern wir unsere Aufmerk samkeit darauf lenken dar ber bewu t sind da wir denken f hlen oder handeln e Welche Bedingungen m ssen dazu erf llt sein Nat rlich ist bei diesen Forschungen bis heute noch kein generell anerkanntes Modell eva luiert worden doch haben alle Theorien und kybernetischen Modelle eins gemeinsam wenn sie Kognitionswissenschaften im berblick 69 definieren Ein wesentliches Element des Bewu tseins ist das Zusammenspiel der sog Sin nes Wahrnehmung und der sog Wahrpr gung Unter Wahrnehmung versteht man dabei
320. niert aber das Spektrum des Agierens der Neuronen die fundamental sten F higkeiten jeglichen kognitiven Handelns weshalb wir uns als erstes die Grundbausteinen aller Nervensysteme zuwenden wollen 6 1 ber den Aufbau und die Funktionsweise der Neuron Wie gesagt besteht das Nervengewebe an sich aus den eigentlichen Neuronen jedoch werden diese von den sog Gliazellen gest tzt und ern hrt weshalb man sie auch St tzzellen nennt und sie zum Nerven system dazuz hlt Der Prototyp der Neuronen besteht aus einem Zellk rper Perikaryon oder Soma mit Zellkern dem Nucleus und einem langen Hauptfortsatz dem Axon oder Neurit Das Axon kann einige Millimeter und bis zu einem Meter lang werden und man unterscheidet desweiteren zwischen Neuronenarten mit einem zwei oder mehreren Hauptforts tzen Vom Zellk rper selber gehen desweite ren viele kurze Forts tze aus die Dendriten genannt werden und an denen andere Neuronen mit ihrem Axon ankoppeln k nnen Die Dendriten vergr ern dabei die Oberfl che des Neuron und bilden zu sammen mit dem Soma den Ort des Erregungsempfangs eines Neurons Damit ein Neuron eine Infor mation an ein anderes Neuron weiterleiten kann besitzt jedes Axon an seinem Ende zahlreiche Ver ste lungen an denen sogenannte Endkn pfchen sitzen Diese liegen an der Oberfl che anderer Nerven oder Muskelzellen beinahe auf und bilden so die sog Synapse die die Kontaktstelle der Informations weiterleitung zwischen den
321. nige grundlegenden Konzepte zum Fensterdesign und der Organisation mehrerer Fenster gegeben Das generelle Problem der meisten Benutzer ist auf einem kleinen Bildschirm mit geringer Bildschir maufl sung 640x480 oder 800x600 Pixel eine F lle von unterschiedlichen Informationen gleichzeitig darzustellen Jedoch ist eine Erh hung der Bildschirmaufl sung auf 1024x768 Pixel bei der Benut zung von 14 oder 15 Zoll Bildschirmen nicht mehr ergonomisch da die Darstellungsqualit t merklich leidet und die psychische und physische Beanspruchung rapide ansteigt Abgesehen von der extremen Konzentrationsbeanspruchung kann solch eine Dauerbelastung zu bleibenden Sch den am Sehapparat f hren Ziel einer guten Organisation des Fensterkonzepts ist es dem Benutzer die passenden Informationen anzubieten mit einem minimalen Bedienungsaufwand zur Fenstersteuerung und dabei immer die ber sichtlichkeit zu wahren um die Augen und Kopfbewegungen gering zu halten Ein gutes Fensterkonzept h lt die Beanspruchung des Benutzers so gering wie m glich damit er seine physischen und psychischen Ressourcen f r die zu erledigenden Aufgaben einsetzen kann Im allgemeinen sind die M glichkeiten eines multiplen Fensterkonzepts auf kleinen Bildschirmen stark eingeschr nkt Gerade im Bereich der Informationspr sentation B rsen Informationssysteme Pro ze kontrollinstrumente in der Industrie sind daher Mehr Bildschirml sungen in Benutzung Nachteilig wirkt sich d
322. nis und bergangsfunktionen zur Folge haben Diesen Vorgang der nderung ihrer Tektonik und Dyna mik nennt man Lernen bzw Lernproze Die Lernprozesse sind daher ein zentraler Teil so wohl ihrer Aktual als auch ihrer Ontogenese das hei t ihrer aktuellen und l ngerfristigen Ent wicklungsprozesse Insbesondere f r den Menschen sind deshalb das Lernen und das mit Hilfe des Lernens aufgebaute Wissen eine notwendige Bedingung seiner Existenz und seiner Adapti onsf higkeit an sich ver ndernde Gegebenheiten seiner Umwelt Kognitionswissenschaften im berblick 130 Das selbe gilt nat rlich f r alle modernen k nstlichen kognitive Systeme da die ihnen unter legte Problemstellung meist so Komplex ist da eine deterministische Beschreibung des zu klassifizierenden oder zu steuernden Systems nicht einprogrammiert werden Kann Die Strate gie die es k nstlichen kognitiven Systemen erlaubt sich adaptiv an eine optimale Systemerken nung oder Systemsteuerung ranzutasten nennt man maschinelles Lernen Dieses maschinelle Lernen darf sich aber nicht nur auf konzeptuelle und motorische F higkeiten erstrecken son dern mu auch sensorische und perzeptuelle sinnliche Wahrnehmung als erste Stufe der Er kenntnis F higkeiten beinhalten wobei bei der technischen Realisierung zudem die Pr misse mit m glichst geringem Aufwand einen m glichst gro en Lernfortschritt zu erreichen ber ck sichtigt werden mu Gem der eben gemach
323. nitionswissenschaften im berblick 20 13 Literaturverzeichnis Anderson John R Kognitve Psychologie Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg 1996 Bliefert C Umweltchemie VCH Verlagsgesellschaft mbH Weinheim 1994 Bongard M Pattern Recognitten Rochelle Park 1970 H J Charwat Benutzerfreudlichkeit der Schl ssel zur Heigh Technology Technische Rundschau 1985 39 S 84 89 Charwart H J Lexikon der Mensch Maschine Kommunikation R Oldenbourg Verlag GmbH 1992 Czihak G Langer H Ziegler H Hrsg Biologie Springer Verlag Berlin Heidelberg 1996 McFarland D Biologie des Verhaltens VCH Verlagsgesellschaft mbH Weinheim 1989 Fischer G Mensch Maschine Kommunikation Theorie und System Institut f r Informatik Universit t Stuttgart 1982 Geiser G Mensch Maschine Kommunikation in Leitst den PDV Berichte Nr 131 132 133 Institut f r Informationsverarbeitung in Technik und Biologie der Fraunhofer Gesellschaft e V Karlsruhe Gerrit C van der Veer Human Compute Interaction Psychonomic Aspects Springer Verlag 1988 Hays Roth F Waterman D A Building Expert Systems Addison Wesley Massachusetts 1983 Marfeld A F Kybernetik des Gehirns Safari Verlag Berlin 1990 Meister D Human factors Theory und Practice 178 Kognitionswissenschaften im berblick 179 Wiley Interscience New York 1971 M rike Betz Mergenthaler Biologie des Menschen Quelle amp Meyer Ve
324. nklusionen geschlossen wobei sog Schlu regeln vor schreiben wann eine Konklusion aus einer Reihe von Pr missen folgt Die meisten Modi die verwendet werden sind der Modus Ponens die bejahende Abtrennungsregel Wenn A dann B und der Modus Tollens A impliziert B und B ist falsch dann ist A auch falsch Schlu folgerndes Denken folgt dabei aber oft nicht den Vorschriften der mathematischen Lo gik da Menschen wahre Konklusionen oft nicht als g ltig betrachten bzw Konklusionen f r Kognitionswissenschaften im berblick 76 g ltig betrachten obwohl sie nicht wahr sind woraus folgt da ihre Inferenzmechanismen nicht immer korrekt sind Eine andere Art des Schlie ens ist das konditionale Schlie en da immer dann angewendet wird wenn Implikationen oder konditionale S tze vorgegeben sind Das konditionale Schlie en ist eine Deduktion die Bedingungss tze der Art Wenn A dann B f r die Propositionen A und B enth lt Menschen machen bei Aufgaben zum konditionalen Schlie en Fehler weil sie die Be deutung von wenn falsch interpretieren und nicht die Schlu regel des Modus Tollens vernei nende Abtrennungsregel anwenden Der Modus Tollens erlaubt ausgehend von den Pr missen Wenn A dann B und B ist falsch zu schlu folgern da A falsch ist Oft ist menschliches Wissen mit logischen Verkn pfungen die man auch Quantoren nennt wie alle einige keine oder einige nicht gekoppelt Sollen Aufgaben zum schlu folgernden Denk
325. nktionen zum Menschen bzw zur Maschine entsprechend den unterschiedlichen Eigenschaften der Benutzer Benutzerkreis einerseits und der Maschine anderseits Es ergeben sich daraus die Anforderungen an die Benutzeroberfl che als Schnittstelle zwi schen beiden Partnern die Antworten auf die Fragen welche Daten werden mit der Benutzeroberfl che augetauscht Art Zweck Wichtigkeit Menge In welcher Reihenfolge wird die Aufgabe abgearbeitet Welche Aktion Reaktionspaare ergeben sich Unter welchen zeitlichen Bedingungen l uft der Austausch ab geben m ssen Hinzu kommen Anforderungen die sich aus den Umgebungseinfl ssen wie Platzmangel Schmutz oder anderen technischen Bedingungen ergeben Wie in 11 gezeigt lassen sich aber die Modifikationsraten durch Akzeptanzerhebungen bzgl des angestrebten Gestaltungsergeb Kognitionswissenschaften im berblick 151 nisses und die Anwendbarkeit einer zu verwendenden Oberfl che vor der Realisierung der k nftigen Benutzeroberfl che durch die potentiellen Benutzern erheblich reduzieren 20 10 2 5 Die Implementierungsphase von Mensch Maschine Schnittstellen Nach dieser Designerphase erfolgt die Implementierung die im Folgenden aufgegliedert erl u tert werden soll Wegen der Vielzahl der heute verwendeten Umsetzungstools wollen wir uns dabei aber in unserem Beispiel auf einer der g ngigsten Oberfl chen beschr nken 20 10 2 5 1 Begriff der Benutzerschnittste
326. nn Die Titelleiste besteht aus mehreren Einzelteilen dem Systemmen symbol system menue icon dem Fenstertitel window titel sowie den Gr enver nderungssymbolen window sizing icons Jedes dieser Einzelteile hat eine besondere Funktion Die Titelleisten der verschiedenen Fen ster enthalten diese Einzelteile in verschiedener Kombination Die Funktion und Verwendung der Einzelteile wird im folgenden beschrieben Fensterrahmen window border Der Fensterrahmen window border ist die Fensterkomponente die ein Fenster optisch vom Rest des Bildschirms abgrenzt Die Umrandungen der verschiedenen Fensterarten sind auch optisch verschieden In der grafischen Version der Benutzeroberfl che sind Fenster deren Gr e ver ndert werden kann in Segmente aufgeteilt die dem Benutzer einen optischen Hin weis darauf geben da die Fenstergr e ver ndert werden kann Die Umrandungen der Fen ster mit Konstanter Gr e sind nicht segmentiert Eingabepflichtige Dialogboxen haben eine doppelte Umrandung Alle anderen Fenster haben eine einfache Umrandung Aktionsleiste action bar Die Aktionleiste action bar ist eine Fensterkomponente zur Darstellung der in einen Fenster m glichen Aktionen Aktionsleisten werden direkt unter der Titelleiste angeordnet Jede An wendung die mehr als eine Aktion zur Verf gung stellt mu in ihrem Anwendungsfenster eine Aktionsleiste haben Damit ein einheitliches Verhalten aller Aktionen einer A
327. ns hier besonders interessierendes Teilgebiet der Kognitionsforschung ist die inge nieurpsychologische Forschung in der die Prinzipien der sogenannten Mensch Maschine Kommunikation untersucht werden also des Menschens Umgang mit den von ihm kreierten Ma schinen jedwelcher Art Das diese Kommunikation nicht immer trivial oder selbstredend ist wei jeder der einmal versucht hat ein modernes elektronisches Ger t ohne Betriebsanleitung in den gew nschten Betriebsmodus zu versetzen Aber auch alte rein mechanische Maschinen sind oft nur nach l ngerem Studium ihrer Bauteile und oft nur unter Einbeziehung der ihnen zu Grunde liegenden Prozesse zu verstehen und wenn man ihre spezielle Steuerungsmechanik auch noch verstanden hat zu bedienen Fast alle Maschinen weisen heute eine Steuerungstechnik auf die vom Anwender erlernt wer den mu Unabh ngig von den dem Menschen bereitgestellten Zustandsdaten des Systems scheint dabei die Bedienung um so schwieriger zu sein je komplexer das System ist Erst mit dem wachsenden Verst ndnis was wie und warum mit dem System geschieht wenn auf eine bestimmte Art und Weise in den Systemproze eingegriffen wird w chst langsam die Bedien barkeit Dies h ngt damit zusammen da der Mensch Sachverhalte und Ereignisse der Umwelt symbol haft oder ikonisiert intern abbildet wobei die Symbolisierung ein und des selben technischen Prozesses individuell verschieden sein kann Das hei t je nachdem
328. nt wurde Um 1970 in den Xerox PARC Labors wurde die erste hochauf l sende grafische Oberfl che mit Fenstern kontextsensitiven Pop Up Men s variablen Fonts und Kur sor Bedienung programmiert Leider fand diese Erfindung bei Xerox Typname Xerox Star keinen konomischen Durchbruch auf dem Personal Computer Markt Den Siegeszug der grafischen Oberfl che setzten die Entwickler der Firma Apple mit dem Computer Apple Lisa in Gang Sein Hardware und Softwaredesign unterst tzte schnelle grafische Interaktion Fenstermanipulation Pull Down Men s sowie Text und Grafikeditierung Alle Aktionen konnten mit einer Maus als Eingabeger t durchgef hrt werden In der weiteren Entwicklung entstanden die bekannten Apple Macintosh Computer die gezielt auf dem Markt des Desktop Publishing eingesetzt wurden Grafische Benutzungsoberfl chen hatten den endg ltigen Durchbruch auf dem PC Massenmarkt durch den Betriebssystemzusatz Windows 3 x dessen Weiterentwicklung zum Betriebssystem Windows95 bzw der aktuellen Umsetzungen unter dem Namen Windows 98 In den Bereichen CAD und Computerspiele kommen seit einigen Jahren 3D Modelle und Bedienober fl chen zum Einsatz In Forschungsprojekten bem ht man sich um eine Umsetzung gro er Informati onsmengen in 3D R ume und ad quate Navigations und Interaktionsm glichkeiten Beispiele f r Ent wicklungen in diesem Bereich sind das von der Firma Xerox entwickelte ConeTree System ein drei dimen
329. nten bei denen Rotationen Faltungen und Bildpr fungen vollzogen werden m s sen sehen kann wird f r die mentale Operation um so mehr Zeit ben tigt je l nger die erforderliche Zeit f r die entsprechende reale Operation ist Aber R umliche Vor stellungsbilder entsprechen nicht etwa einer realistischen Abbildung der sensoriell dierten Umwelt sondern sind gem der eingef hrten Modelltheorie rein mentale Mb delle und unterliegen dementsprechend auch gem den Axiomen der verwendeten Mb delltheorie den folgenden Eigenschaften nach Anderson e Sie k nnen kontinuierlich variierende Informationen repr sentieren e Auf sie k nnen Operationen angewandt werden die Analogien zu r umlichen Opera tionen sind e Sie sind nicht an die visuelle Modalit t gebunden sondern scheinen Teil eines all gemeineren Systems zur Repr sentation r umlicher und kontinuierlicher variierender Informationen zu sein e Quantit ten wie Gr e sind bei Vorstellungsbildern um so schwieriger zu unter scheiden je hnlicher die Quantit ten sind e Vorstellungsbilder sind formbarer und weniger pr zise als Bilder e Vorstellungsbilder von komplexen Objekten sind in jeweils einzelne Bestandteile untergliedert 20 2 2 3 1 2 Die Formen der bedeutungsm igen Repr sentation der Ikonen Die hier diskutierte berf hrung der sensoriellen Information in eine ikonisierte Darstellung beinhaltet zwei wesentliche Vorteile Erstens wird die F lle de
330. nturen Orientie rungen und Tiefe bei Oberfl chen sowie ein betrachterzentriertes Koordinatensystem Der Sehvorgang endet dann in einem 3D Modell in dem die Objekte endg ltig r umlich beschrieben sind Mar 82 Nach Marrs Theorie sind bekannte Objekte als Konfigurationen einfacher geometrischer Objekte auf zufassen Unabh ngig von der tats chlichen Entfernung eines Objektes wird dessen Form und r umliche Ausdehnung erkannt oder mit Hilfe unseres Wissens unserer mentalen Modelle ber bekannte Objekte gespeichert in unserem Langzeitged chtnis Reu 97 Kap 5 2 1 4 rekonstruiert Lichtenergie Primars 2 A De m 3 D Skizzee gt Erkennung Merkmals skizze Tiefeninfor Skizze Gestaltprin Verkn pfung extraktion mation zipien von Merkmalen und Kontext information Abbildung 8 9 Informationsflu der Wahrnehmung nach dem Modell von Marr Auf eine hnliche Weise beschreibt die Theorie der komponentialen Erkennung ein komplexes Ob jekt mittels grundlegender Teilobjekte Bie 87 Zuerst wird das Objekt in Teilobjekte gegliedert und danach wird jedes einzelne Teilobjekt klassifiziert Jedes Teilobjekt kann in eine von 36 grundlegen den Kategorien klassifiziert werden und ist durch seine geometrische Form und Achsen bestimmt Ein Objekt wird als dasjenige Muster erkannt das aus der Konfiguration der Teilobjekte zusammen gesetzt ist Schematische Strichzeichnungen von Objekten reich
331. nzen behindert werden Ein derartiges Risiko besteht zum Beispiel dann wenn zu viele kognitive Prozesse unter dem vagen und w strukturierten Oberbegriff Denken zusammengefa t werden Durch eine funktionale Analyse k nnen kognitive Prozesse die umgangssprachlich zum Denken gez hlt werden entweder der kognitiven Produktion der kognitiven Rezeption oder den schon besprochenen allgemeinen Lernprozessen zugeordnet werden Da die Dynamik der kognitiven Prozesse die zeitlichen Ver nderungen der Tektonik beschreibt Kann im Dynamikbereich ebenfalls zwischen der Com puter und der Gehirnmetapher unterschieden werden W hrend ein Computer Informationen auf der Basis von Steuerungsprozessen verarbeitet bestehen die neuronalen Vorg nge im Gehirn im wesentlichen aus Regelungsprozessen Man unterscheidet deswegen bei der Dynamik von kognitiven Systemen zwischen e der Steuerungsmetapher die die Dynamik der Computermethaper beschreibt e der Regelungsmetapher die die Dynamik der Gehirnmetapher beschreibt und Kognitionswissenschaften im berblick 112 e der Handlungsmetapher die die Dynamik der menschlichen Kognitionsdynamik be schreibt Im folgenden sollen diese Begriffe n her erl utert werden 20 8 2 1 Die Steuerungsmetapher Das dynamische Verhalten von Computern wird bestimmt durch seine zentralen Steuereinhei ten die in sequentieller oder paralleler Weise einzelne Operationen im Arbeitsspeicher ausl sen abarbeiten Ei
332. ognitionswissenschaften im berblick 2 Beispiel f r Farben mit Mustern A2 Unterschiedliche Brennpunkte verschiedener Farben blau op Ko er Y A3 Beispiele zu vermeidender Farbkombinationen Anhang B Alle genannten Normen sind im Beuth Verlag erh ltlich Recherche unter URL http www beuth de DIN EN ISO 9241 1 Ausgabe 1997 09 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 1 Allgemeine Einf hrung ISO 9241 1 1997 Deutsche Fassung EN ISO 9241 1 1997 DIN EN 29241 2 Ausgabe 1993 06 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 2 Anforderungen an die Arbeitsaufgaben Leits tze ISO 9241 2 1992 Deutsche Fassung EN 29241 2 1993 DIN EN 9241 3 Ausgabe 1993 08 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 3 Anforderungen an visuelle Anzeigen ISO 9241 3 1992 Deutsche Fassung EN 29241 3 1993 DIN EN ISO 9241 7 Ausgabe 1998 12 Kognitionswissenschaften im berblick 3 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 7 Anforderungen an visuelle Anzeigen bez glich Reflexionen ISO 9241 7 1998 Deutsche Fassung EN ISO 9241 7 1998 DIN EN ISO 9241 8 Ausgabe 1998 04 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Teil 8 Anforderungen an Farbdarstellungen ISO 9241 8 1997 Deutsche Fassung EN ISO 9241 8 1997 DIN EN ISO 9241 10 Ausgabe 1
333. onstruktion beschreibt wie die Systemspezifikation technisch umgesetzt werden kann Zusammengeh rige Funktionen werden zu Modulen gegliedert und ihre statischen und dynamischen Beziehungen festgelegt Modularisierung Zur Systemkonstruktion geh rt ein Datenbasisentwurf der Struktur und Organisation der Daten festlegt und die Proze organisation die festlegt wann Module in welchem Proze ablaufen und wie sie untereinander kommunizieren Die anschlie ende Modulprogrammierung wird dann f r die einzelnen Module durchgef hrt ber die Modulspezifikation in der die Funktionalit t und Schnittstellen f r eine Implementierung beschrieben werden gelangt man zu einer Modulkonstruktion dem eigentlichen Programmcode Beim anschlie en den Modultest werden die Module in einem Testsystem bez glich der Spezifikation getestet Die Systemintegration bindet die einzelnen Module ber Teilsysteme zu einem laufenden Gesamtsy stem zusammen Dabei werden sowohl die Teilsysteme und das Gesamtsystem getestet Der Test des Gesamtsystems wird mit Hilfe der Benutzerschnittstelle durchgef hrt Alle Teile des Entwicklungsprozesses m ssen ausreichend dokumentiert werden Zu beachten ist da den beteiligten Personen gruppen ad quate Dokumentationen zukommen allgemeine Beschreibungen f r Auftraggeber Programmcode und detaillierte Beschreibungen f r Entwickler 14 2 Benutzeranalyse Viele Softwaresysteme scheitern an einer mangelhaften Implementierung der B
334. or muliert werden kann Reuter 1996 e Interpretierende Systeme also speziell auch Mustererkenner besitzen eine Struktur die einem momentan zu klassifizierenden interpretierenden Sensordatensatz eine Bedeutung zuordnen welche eine Reaktion des Klassifikators initiiert Dieser Vorgang wird d durch vollzogen da die bedeutungszuweisende Struktur die entweder von einem Be diener getragen wird oder in den Musterklassifikationsregeln des agierenden Systems festgelegt ist den durch einen beliebigen Informationssatz erzeugten situationsspezifi schen Aktivit tszustand des Systems interpretiert und eine dieser Interpretation zugeord nete vorbestimmte Handlung des Systems ausl st e Voraussetzung f r diesen Mechanismus ist da es mittels einer eindeutigen Abbildung Grammatik dem System gelingt seine Bedeutungsfindungen systemimmanent zu ge stalten und ber eine geeignete Mensch Maschine Schnittstelle dem jeweiligen Opera teur in verst ndlicher Weise zu offerieren e Die G te des Klassifikators wird dabei durch seine Situationsspezifit t und damit durch seine Intelligenz bestimmt Ausgehend von diesem sicherlich etwas komplizierten theoretischen Ansatz k nnen nun aber sogenannte Kontextstrukturen definiert werden die das Verst ndnis und die Verarbeitung von Wissen also die Evaluierung und Weiterverarbeitung von Klassifikations und Umsetzungsre geln auf nicht numerischer Basis beschreiben Der Begriff Kontextstruktur brin
335. orliegt wenn das neue kognitive System ohne wesentliche Einwirkung durch ein anderes System zustande gekommen ist Dies hat nat rlich zur Konsequenz da wir zeitlebens von einem kognitiven System zum n chsten kognitiven System mutieren Da fast alle in der Natur vorkommenden konkreten Systeme immer auch offene Systeme sind d h laufend irgendwelchen Umwelteinfl ssen ausgesetzt sind ist die Grenze ab der von einer eigentlichen Selbstorganisation des jeweiligen Systems gesprochen werden kann nicht immer eindeutig fest zulegen Unter dem Gesichtspunkt der Kognition kann aber immer dann von einer Selbstorgani sation gesprochen werden wenn das kognitive System ohne direkte Einwirkung von au en emergente kognitive F higkeiten entwickelt die es bis dahin noch nicht besessen hat Voraus setzung einer solch strukturierten emergenten Ver nderung ist da das kognitive System sich in welcher Art auch immer eines zu l senden Problems bewu t wird bzw ihm in geeigneter Art und Weise wie z B in Abbildung 23 gezeigt konfrontiert ist Erst durch den sich so ergeben den Zwang zur Umstrukturierung zur L sung des momentanen Problems werden die nat rli chen Lern und Verhaltensbiase berwindbar und es setzt eine interne Problemverarbeitungs strategie ein die zu einer neuen Selbstorganisation des Systems f hrt Kognitionswissenschaften im berblick 126 Problem Lerner Abbildung 20 23 Zur Selbstorganisation Kognitiver
336. ormations bermittlung ist Eine wichtige Voraussetzung der Kommunikation ist dabei der Grad der Gemeinsamkeit der potentiellen Umwelt f r die Kommunikationspartner Ein gewisser Anteil an der kommunikativ konstituierter Welt da hei t einer Umwelt von der die Partner bewu t oder unbewu t anneh men da sie ihnen gemeinsam ist an der gesamten Welt entscheidet wesentlich ber das Gelin gen der Kommunikation 20 8 2 Die Dynamik eines kognitiven Systems Die zweite grundlegende Dimension eines kognitiven Systems neben seiner Tektonik ist seine Dynamik W hrend die Tektonik den Zustand eines Systems zu einem bestimmten Zustand be schreibt wird mit der Systemdynamik die Ver nderung von Zust nden und die Auswirkungen dieser Ver nderungen auf das Systemverhalten analysiert Dabei wird davon ausgegangen da eine Sequenz aufeinanderfolgender Zust nde als ein kognitiver Proze verstanden wird Eine wichtige Voraussetzung der meisten Prozesse kognitiver Informationsverarbeitung ist da bei eine ber eine begrenzte Zeitspanne hinweg anhaltende Speicherung von Wissen und ein vereinbarter gemeinsamer Zeichensatz der als Sender Empf nger Dekodierungsgrundlage dient W hrend durch das Arbeitsged chtnis bestimmte Einheiten des Wissens relativ kurzfri stig aktiviert werden wird durch das Langzeitged chtnis eine l ngerfristige Ver nderung des Kognitionswissenschaften im berblick 111 Wissens bewirkt Die Zustands nderung de
337. oten aufnehmen kann Unterknoten k nnen wieder Grup penknoten sein Die Bl tter bilden solche Knoten die keine Knoten aufnehmen k nnen oder deren Knotenliste leer ist siehe Abbildung 16 1 Group Transformation USE Wuerfe 1 i Shape Wuerfel Appearance eN N Box Material Abbildung 16 1 Szenegraph f r zwei W rfel Ris 97 16 Virtual Reality Modeling Language Als Erg nzung kann ein Knoten von mehreren anderen Knoten referenziert werden Die Knoten erhalten mit Schl sselwort DEF einen Namen und k nnen ber USE an anderen Stellen der Szene verwendet werden Dies erm glicht die Wiederverwendung bereits generierter Teilszenen Der Szenegraph wird als ASCH Datei gespeichert Die erste Zeile der Datei lautet VRML V2 0 utf8 und gibt die Versionsnummer und den Standard der Zeichenkodierung an UTF 8 gem ISO10646 siehe ISO 93 Es folgt ein dokumentiertes Beispiel in VRML 2 0 f r den Szenegraphen aus Abbildung 16 1 VRML V2 0 utf8 Dateikopf Group Gruppenknoten Children Knotenliste von Group Transform Koordinatensystem X Y Z scale 2 11 Skalierung des W rfels rotation 0 1 1 0 785 Drehung translation 1 11 W rfel verschieben children Knotenliste der Kinder DEF Wuerfel Shape Definition Wuerfel geometry Box Geometrie festlegen apperance Appearance Knoten f r das Aussehen material Material Materialknoten diffuseColor
338. perimentelle Untersuchungen siehe And 96 S 42 Bei der Gestaltung von grafischen Benutzer schnittstellen sind diese Gestaltfaktoren unbedingt zu beachten Inkonsistenzen bedingen also immer eine erh hte Aufmerksamkeitsleistung und ben tigen mehr Zeit bei der Erkennung 8 4 Merkmalsanalyse und Objekterkennung Die wahrgenommenen Objekte m ssen nun eine Zuordnung von Interpretationen erfahren damit man vom eigentlichen Sehen sprechen kann denn Sehen bedeutet immer auch eine inhaltliche also seman tische Deutung Zu diesem Thema gibt es verschiedene Wahrnehmungstheorien wie z B Schablonenab gleich oder Merkmalsanalyse Die Theorie des Schablonenabgleichs template matching geht davon aus da ein getreues Abbild der Netzhaut an das Gehirn bermittelt wird Es wird versucht dieses Ab bild mit bereits bekannten Mustern in Form einer Schablone zur Deckung zu bringen Stimmen Scha blone und Muster berein wird das Muster erkannt Beim Schablonenabgleich wird die exakte berein stimmung zwischen Muster und einem Stimulus bestimmt Dies wird jedoch von einigen Wissenschaft lern als umstritten angesehen Eine andere Theorie ist die Mustererkennung mittels Merkmalsanalyse 8 Visuelle Informationsverarbeitung und Wahrnehmung 8 4 1 Das Modell der Merkmalsanalyse Hierbei geht man davon aus da die Informationen aus den Balken und Kantendetektoren im Gehirn nach Merkmalen untersucht wird Die Informationen sind einfach strukturi
339. r Stellgr e Kognitionswissenschaften im berblick 116 Abbildung 20 20 Die Regelung kognitiver Systeme Auch bei Lebewesen kann man solche Regelungssysteme in vielf ltigen Auspr gungen beob achten da es sich bei ihnen um Systeme handelt die sich selbst erzeugen erhalten und ver n dern Durch den Zusammenschlu ihrer elementaren Komponenten zu funktional differenzierten Organen grenzen sich Lebewesen von ihrer Umgebung ab und bilden eine eigenst ndige Tekto nik Dynamik und Genetik aus Unter dem evolution ren Druck eine weitgehende Unabh ngig keit von den Schwankungen der Au enwelt zu erlangen wurde zum Beispiel die Beibehaltung einer gleichm igen K rpertemperatur dadurch realisiert da ein weitgehend autonomer Re gelungsverbund die Temperatur der Umwelt in der sich das Lebewesen gerade aufh lt mit der Innentemperatur des Lebewesens vergleicht und durch geeignete Soffwechselmechanismen auf die arttypische Temperatur einstellt Allgemein bezeichnet man diese autonomen Regelverb n de auch als hom ostatische Systeme 20 8 2 4 Konsequenzen der Regelungsmetapher Die Regelungsmetapher beschreibt die Prozesse der Informationsverarbeitung als interaktiven Informationsaustausch zwischen verschiedenen Systemkomponenten wobei je nach dem ob der Regelvorgang zwischen einer aktivierten Systemkomponente und seiner Umwelt relativ fr h bzw sp t einsetzt die Regelungsvorg nge zu autonomen oder interaktiven Pro
340. r Benutzer f hlt sich schon nach kurzer Zeit berfordert oder erm det sehr schnell Die Benutzung der Pr sentation wird als schwierig und aufreibend empfunden e Unm glichkeit eine Infomations Sequenz zu verlassen Viele Informationspr sentationen z B bei WWW Servern weisen zusammenh ngende Se quenzen der Informationsseiten auf wodurch es oft nicht m glich ist diese mehrere Seiten umfassenden Informationsreihen einfach wieder zu verlassen Der Benutzer wird daher amp zwungen sich durch diesen Informationsblock durchzuhangeln Angstgef hle da andere Informationsbl cke ebenso m chtig und nichtverla bar sind werden erzeugt was zu einer Nichtaussch pfung des Informationsangebotes trotz eines vorhandenen Interesses f hrt e Absturz der Informationspr sentationen durch Fehlbedienungshandlungen Die Fehlbedienung der Informationssysteme durch ge bte und unge bte Benutzer kann nie ausgeschlossen werden Besonders frustrierend ist dabei aber wenn das Computersystem durch diese Fehlbedienungen abst rzt d h eine so elementare Verletzung des im Hinter grund laufenden Betriebssystem verursacht wird da der Rechner seine Funktion einstellt oder in einen Betriebsmodus ger t der eine weitere Bedienung ausschlie t In beiden F llen mu der Computer ausgeschaltet werden Ein neues Einloggen in den Server ist unabding bar Neben den dadurch entstehenden Kosten wird vor allem der Zeitaufwand bis der alte Status
341. r Computer als Lernmedium Institut f r Informatik der Technischen Universit t Clausthal 1996 Snyder Carolyn User Interface Engineering Using Paper Prototypes to Manage Risk URL http world std com uieweb Sommerville Ian Str 97 Sza 98 Ves 96 VRM 97 Wel 89 Zap 89 Z h 96 Anhang A Quelle Sch 98 Software Ingineering Third Edition Wokingham Mass u a Addison Wesley Publishing Company 1989 Straub J rgen Kempf Wilhelm Werbik Hans Hrsg Psychologie eine Einf hrung Grundlagen Methoden Perspektiven M nchen Deutscher Taschenbuch Verlag 1997 Szaflarski Diane M How We See The First Steps of Human Vision URL http www gene com AW ARB AEC CC vision_background html Vester Frederic Denken Lernen Vergessen M nchen Deutscher Taschenbuch Verlag 1996 VRML Consortium Incorporated The Virtual Reality Modeling Language International Standard ISO IEC 14772 1 1997 URL http www vrml org Specifications VRML97 index html Wellmann Hans Heinrich Hrsg Computer in der Medizin Amsterdam Time Life Books B V 1989 Zapf Dieter Handlungstheoretische Fehlerklassifikation in der Mensch Computer Interaktion Zeitschrift f r Arbeits und Organisationspsychologie 1998 Nr 33 S 178 Z hlke Detlef Hrsg Menschengerechte Bedienung technischer Ger te Tagung Kaiserslautern 17 18 Sept 1996 D sseldorf VDI Verlag 1996 K
342. r Verarbeitungsaktivit t im Gehirn mittels schwach radioaktiver Stoffe im Blutkreis lauf sichtbar gemacht Nachteilig ist die geringe zeitliche Aufl sung Prozesse im Millise kundenbereich k nnen daher nicht erfa t werden Kernspin Tomographie functional Magnetic Resonance Imaging fMRD Durch die Ver nderung elektrischer Magnetfelder des Gehirns kann die Ver nderung der Sauerstoff zufuhr gemessen werden Dieses Verfahren liefert exakte Informationen ber die Lokalisie rung der Effekte ist in der zeitlichen Aufl sung jedoch ebenfalls problematisch Mehrkanal Magnet Encephalogie MEG Die von der Gehirnaktivit t herr hrenden magnetischen Felder werden aufgezeichnet Das MEG Verfahren erbringt eine bessere zeitliche Aufl sung die Information ber den Ort der Aktivit t ist allerdings sehr grob Kognitionswissenschaften im berblick 106 Trotz der vielen Fortschritte auf dem Gebiet der Neurowissenschaften wei man in nicht ausreichendem Ma e nicht zuletzt aufgrund mangelnder Untersuchungsm glichkeiten ber die Vorg nge im Gehirn Bescheid Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt zum Verst ndnis der Gehirnprozesse ist die Zuhilfenahme weiterer Informationsquellen So m ssen die h formationsstrukturen in der Umwelt des Gehirns bekannt sein Um die Prozesse im Gehirn darauf beziehen zu k nnen mu die Entstehungsgeschichte dieser Prozesse in phylo onto und aktualgenetischer Hinsicht gekl rt werden e K nstliche neurona
343. r kognitiven Informationsverarbeitung ist manchmal nur quantitativer meistens jedoch qualitativer Art Dies h ngt mit dem Bekanntheitsgrad der aufgenommenen Information zusammen Es k nnen folgende drei F lle unterschieden werden e Ist die gesamte Information bereits bekannt so ndert sich durch die Verarbeitung nur das Wissen ber die H ufigkeit dieser Information Das dazugeh rige kognitive Modell bleibt bestehen In diesem Fall sind die Ver nderungen quantitativer Art e Sind die Komponenten und Relationen der Informationen bereits bekannt jedoch neu mit einander kombiniert so ist eine Umstrukturierung des kognitiven Modells notwendig Ei ne solche Reorganisation bedeutet meistens auch eine qualitative Ver nderung da die neuen Kombinationen emergente Eigenschaften hervorbringen k nnen e Enth lt die Information neue Komponenten oder Relationen so reicht eine blo e Reorga nisation des vorhandenen kognitiven Modells nicht mehr aus Vielmehr mu ein vollkom men neues Modell mit einer neuen Komposition und Struktur gebildet werden Hier liegt nicht nur eine qualitative Ver nderung des alten kognitiven Modells vor sondern es ent steht in Prozessen der kognitiven Genese ein v llig neues Werden die unterschiedlichen Dynamikbereiche nicht in ausreichender Weise voneinander unterschieden so erw chst die Gefahr da wichtige Einsichten in die sich dabei abspielenden Prozesse und vor allen deren Bedingungen und Konseque
344. r sensoriellen Information modalit tsunab h ngig bzw modalit ts bergreifend in ein mentales erweiterbares Gesamtbild berf hrt und Kognitionswissenschaften im berblick 38 zweitens gelingt so eine erhebliche Datenreduktion der in das zentrale Nervensystem einflie Benden 10 Bit Sek Trotz dieser Reduktion w re aber eine zu gro e Feinheit dieser ikoni sierten Repr sentationsform aus informationslogistischen Gr nden als ung nstig anzusehen da viele Informationsanteile einer Szenerie f r das Individuum als sicherlich individuell gewich tet unwichtig oder zu mindest aus seinem Weltverst ndnis als jederzeit wieder reproduzierbar erscheinen m ssen Erinnern wir uns zudem da nur ber die proteinbasierte Rekonfiguration des zentralen Nervensystems Wissen permanent ablegbar ist und dieser Proze viel Energie verbraucht und daher als evolutionsstrategisch nicht g nstig anzusehen ist so scheint es nur logisch da der Inhalt oder die Struktur der Ikonen m glichst simpel gehalten werden mu Am besten gelingt dies wenn nur die Inhalte einer Szenerie ikonisiert werden die von individuel ler Bedeutung sind Die Extraktion dieser Inhalte schl gt sich in der bedeutungsm igen Wis sensrepr sentation nieder die ihrerseits in die folgenden Sparten unterteilt werden kann e die verbale Bedeutungsrepr sentation Aus einem Text heraus werden nicht die einzelnen Worte eins zu eins abgebildet sondern nur die bede
345. r voneinander weitgehend unabh ngiger Gr en oder Funktionseinheiten des Mensch Maschine Systems Bei der Mensch Maschine Interaktion bilden Mensch und Maschine die sich wechselweise beeinflussenden Funkti onseinheiten wobei die Aktion des Menschen Handeln genannt wird Sehr oft wird zur Darstellung des Ablaufs der wechselseitigen Beeinflussung Interak tion zwischen zwei agierenden Einheiten z B einem Benutzer und einem Programm ein sog Interaktionsdiagramm verwendet welches einer auf der Graphentheorie basierenden Methode entspricht Die Aktionen der beiden Einheiten werden dabei unterschiedlich amp kennzeichnet die m glichen Reihenfolgen durch Pfeile kenntlich gemacht Abbildung 28 zeigt eine solche Interaktion zwischen einem Anwender und einem Steuerungsprozess 7 Kognitionswissenschaften im berblick 140 lt gt Akt onen des Benutzer CI Reaktionen des Systems Wi rkungsriehtung Stellgr h ander Abbildung 20 28 Beispiel eines Interaktionsdiagramms 20 10 1 2 Die Benutzerfreundlichkeit als Ma st be zur Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstelle Das globale Gestaltungsziel einer Mensch Maschine Schnittstelle mu darin bestehen nach Ma des Menschen d h nach seinen Eigenschaften F higkeiten und Bed rfnissen diese zu gestalten Die Arbeitspl tze oder Produkte m ssen demnach zum Wohle ihrer Benutzer An forderungen in der folgender Priorit t gen gen e Sicherheit Es darf ke
346. rbeitung der Information im Kurzzeitged chtnis 37 Verarbeitungstiefe 44 72 verbale Bedeutungsrepr sentation 30 Verdeckungsregel 35 Vergessen 15 47 48 49 50 76 Verk rzungsmerkmal 9 Verstehen 11 Versuch und Irrtum 72 Verzerrungen 74 75 77 Vigilanz 38 visuelle Bedeutungsrepr sentation 30 visuelles sensorisches Ultrakurzzeitged chtnisses 23 Von Neumann Architektur 92 W Wahrheits Illusion der Einm tigkeit 87 Wahrnehmung 9 10 19 33 34 37 57 59 61 62 63 65 87 89 136 Wahrnehmung und Wahrpr gung 61 Wahrnehmungsgestalten 66 Wahrpr gung 19 20 61 62 63 Wahrscheinlichkeitsregel 35 Warnung warning message 148 Wechselwirkung von Tr ger Muster Bedeutung 19 Weltwissen 51 Wiedererkennen 46 willk rliche Aufmerksamkeit 37 Wissens Ebene 125 Wissenserwerb 7 14 Wissenserwerb und Wissensrepr sentation 16 Wissensrepr sentation 7 14 Wissenswiedergabe 4 ey Zeichen 100 Zeitbezug 9 Zeit Karten 67 zeitlichen Koordinationssystem im Gehirn 66 Zeitungebundenheit 112 Zerlegung in Teilziele 71 Zielgerichtetheit 71 Zielzustand 71 72 77 78 80 Zweckbezug 9 Zwischen Zust nde 71
347. rch soll u a verhindert wer den da beim Aufkommen von Standardsituationen das Individuum immer und immer wieder unn tig bewu tseinsm ige und damit zeitintensive Analysen vollzieht Werden diese Bedeu tungsstrukturen fters benutzt so tritt eine immer st rkere Schematisierung ein d h sie wer den automatisiert was schlie lich zu ihrem v llig unbewu ten Ablauf f hrt Dieses an sich sehr konomische Prinzip birgt allerdings eine erhebliche Problematik in sich Was n mlich in ar chaischen Zeiten den schnellen Zugriff auf gelernte berlebensstrategien erm glichte f hrt in unserer heutigen komplexeren Welt oft zu voreiligen Aktivierungen von inneren Repr senta tionen Erfahrungsbildern die entscheidende Komponenten der momentanen Situation aufmerk samkeitsbedingt bersehen und daher zu einer v lligen Fehleinsch tzung der geforderten Akti ons Reaktionsschemata f hren Die Folge sind Fehlhandlungen In Abbildung 9 sind die besprochenen Struturkomponenten und die aus ihnen folgenden Reakti onsschemata noch einmal graphisch dargestellt Gezeigt sind die verschiedenen Strukturkompo nenten des Gehirns und ihre Aktivit tsstati Die wichtigsten Interaktionen zwischen ihnen sind durch Pfeile angedeutet Wie man sieht hat die Strukturkomponente Gehirn nach diesem Modell eine Eingangskomponente die durch die Sinne repr sentiert wird und drei verschiedene Reak tionsmechanismen die das Eingreifen in die Strukturkomponente
348. rdnung ganz oder zum Teil nicht anzuwenden sind soweit ffentliche Belange dies zwingend erfordern insbesondere zur Aufrechterhaltung oder Wiederherstellung der ffentlichen Sicherheit In diesem Fall ist gleichzeitig festzulegen wie die Sicherheit und der Gesundheitsschutz der Besch ftigten nach dieser Verordnung auf andere Weise gew hr leistet werden 2 Begriffsbestimmungen 1 Bildschirmger t im Sinne dieser Verordnung ist ein Bildschirm zur Darstellung alpha numerischer Zeichen oder zur Grafikdarstellung ungeachtet des Darstellungsverfahrens 2 Bildschirmarbeitsplatz im Sinne dieser Verordnung ist ein Arbeitsplatz mit einem Bild schirmger t der ausgestattet sein kann mit 1 Einrichtungen zur Erfassung von Daten 2 Software die den Besch ftigten bei der Ausf hrung ihrer Arbeitsaufgaben zur Verf gung steht 3 Zusatzger ten und Elementen die zum Betreiben oder Benutzen des Bildschirmger ts geh ren oder 4 sonstigen Arbeitsmitteln sowie die unmittelbare Arbeitsumgebung 3 Besch ftigte im Sinne dieser Verordnung sind Besch ftigte die gew hnlich bei einem nicht unwesentlichen Teil ihrer normalen Arbeit ein Bildschirmger t benutzen Kognitionswissenschaften im berblick 7 83 Beurteilung der Arbeitsbedingungen Bei der Beurteilung der Arbeitsbedingungen nach 5 des Arbeitsschutzgesetzes hat der A beitgeber bei Bildschirmarbeitspl tzen die Sicherheits und Gesundheitsbedingungen ins
349. renz verz gert sich nat rlich die Abrufgeschwindigkeit der Konzepte was sich aber noch im Millisekundenbereich bewegt Wenn jedoch die interferierenden Effekte durch eine ung nstige Elaboration verst rkt werden kann es dazu kommen da man sich nicht an die Informationen erinnern kann Entweder weil die reproduzierte Tatsache zu schwach kodiert ist so da die Abrufzeit zu lang wird oder weil die Interferenz sich immer weiter durch die Akti vierung kontr rer Bedeutungen aufschaukelt So gesehen entspricht interferenzi ses Vergessen nicht einem Verschwinden von Informationen aus dem Ged chtnis sondern eher dem Verlust der F higkeit diese Informationen zu aktivieren bzw einer elaborationsm igen Verschleie rung der urspr nglichen Ged chtnisspuren Nat rlich Kann die Interferenz auch positiv zur Re produktion von Wissen genutzt werden doch kommt es in diesen F llen durch den F cherungs effekt oft dazu da urspr nglich gar nicht vorhandene Informationen elaboriert oder reprodu ziert werden Dieses Ph nomen ist jedem bekannt Geschichten aus der Vergangenheit werden auf einmal mit Annahmen Propositionen versehen die nicht den realen Gegebenheiten ent sprechen sondern mehr einer Integration von neuer Information aus g ngigen Schemata oder Skripten entsprechen Zu dieser Kategorie von zus tzlichen Informationen geh ren z B die Vor urteile 20 2 2 5 2 Spurenzerfall beim Vergessen Obwohl Interferenz zu den wichtigsten
350. rkreislaufs ist nicht radioaktiv wie das des Prim rkreislaufs aber es darf keinerlei Verunreinigungen enthalten da der Dampf die extrem fein bearbeiteten Turbinen schaufeln antreibt Im Wasser enthaltene Partikel von verharztem l m ssen durch die Konden satvollreinigung entfernt werden Dieses Reinigungssystem hat in den wenigen Betriebsmonaten bereits dreimal versagt Nun schaltete sich die Turbine am 28 M rz 1979 um 4 00 selbst ndig ab F r das Bedienungsper sonal war zu diesem Zeitpunkt noch kein Grund daf r zu erkennen aber man vermutete da aus der Kondensatvollreinigung etwas Wasser vielleicht nicht mehr als eine Tasse voll ausgetreten war weil eine Dichtung leckte Durch den hohen Druck im System kommt es immer wieder vor da eine Dichtung versagt Dieses bedeute im Normalfall auch kein Problem In diesem Fall gelangte die Feuchtigkeit jedoch in das pneumatische System der Anlage zur Steuerung bestimmter Instrumente und unter brach den auf die Ventile zweier Speisewasserpumpen einwirkenden Luftdruck Diese Unterbrechung sagte den Pumpen da irgend etwas nicht in Ordnung war obwohl das nicht stimmte und veranla te sie zum Abschalten Ohne die Pumpen str mte das kalte Wasser nicht mehr in den Dampferzeuger wo die W rme des Prim rsystems an das K hlwasser des Sekund rsystems abgegeben wird Bei einer Unterbrechung dieser Str mung schaltet sich die Turbine automatisch ab automatische Sicherheitsvorkehrung AS
351. rksamkeit und Bewu tsein im Wahrnehmungsproze Aufmerksamkeit Sinnesorgane pes Bewu tsein 1011 bit sec 1 Projektionszentrum pee D2 16 bit sec er 10 bit sec 1 l 55 Ikonenbildung Invariantenbildung z B Glockenklang AAAA Afferenzen Ged chtnis vorbewu t Abbildung 20 7 Schematisierter menschlicher Wahrnehmungsproze Die berf hrung der Menge der Sinnesmodalit ten in Erlebnisbilder Ikonen stellt somit die Schnittstelle zwischen den au erhalb der Strukturkomponente Gehirn liegenden Sinnessensoren und dem interpretierenden Gehirn dar Jeden Moment werden unabh ngig von Wachheitsgrad des Individuums solche Ikonen erzeugt und ber das Stellglied der Aufmerksamkeit durch das Bewu tsein selektiert und weiterverarbeitet Die verschiedenen sinnesmodial erzeugten Ikonen stellen zusammen mit den durch sie aktivierten Konzepten die Struktur dar die in den Kogni tionswissenschaften Ultrakurzzeitged chtnis genannt wird Das Ultrakurzzeitged chtnis ist also nicht als lokale Komponente des Gehirns zu verstehen sondern als Gesamtheit aller durch die Sinnesmodalit ten und oder durch die internen Aktivit ten erzeugten aktiven Konzepte Sein Umfang ist situationsspezifisch und bedingt die tempor re Aktivierung aller nachgelagerten Ged chtnis und bedeutungsm ig agierenden Strukturen Der Inhalt des Ultrakurzzeitged cht nisses welcher durch das Bewu
352. rkung zwischen Maschine und Mensch beschrieben durch das MMS einem Akt in dem der Mensch gemeinsam mit Maschine n ein bestimmtes Ziel verfolgt entspricht Die dazu insgesamt notwendigen Funktionen sind daher im Rahmen systemergonomischer Gestaltung dem Menschen bzw der Maschine zuzuordnen 2 20 10 1 1 Einflu faktoren und Aufgaben Funktionen des Mensch Maschine Systems Die Einflu faktoren auf das MMS sind die Gr en die sich auf die Funktionen von Mensch Maschine Systemen auswirken und deshalb bei deren Gestaltung zu ber cksichtigen sind Diese Faktoren k nnen in die folgenden Klassen unterteilt werden e subjektbezogene Faktoren meist als Humanfaktoren bezeichnet Sie gehen auf die Eigenschaften F higkeiten M glichkeiten und Bed rfnisse der Benutzer zur ck die e objektbezogene Faktoren die sich an der Maschine ermitteln lassen z B Einstellfunktionen M glichkeiten und Ei genschaften die Maschine betreffender Faktoren und die e Umgebungseinfl e die die Umweltfaktoren wie Beleuchtung Klima L rm 3 beschreiben Die Aufgaben oder Funktionen der Mensch Maschine Schnittstelle kann man in die vier Be reiche e Erkennung e Simulation e Darstellung und e Interaktion unterteilen wobei diese wie folgt beschrieben werden k nnen Die Erkennung Mustererkennung wird angewandt um Prozesse zu berwachen und zu steuern Sie ist ein Verfahren das eine Menge von Daten nach bestimmten Merkmale
353. rlag Heidelberg Wiesbaden 1991 Reuter M First Experiences With Ergonomic Structures for the WWW Presentation of a Student Information and Counkcilling System EUFIT 98 Aachen 1998 Germany Ritter H et al Neuronale Netze Addison Wesley Publishing Company Bonn 1990 Schneider Strittmatter Tack Hrsg Information ist noch kein Wissen Psychologie heute Taschenbuch Beltz 1990 Streitz A Eberleh E Mentale Belastung und kognitive Prozesse bei komplexen Datenstrukturen Schriftenreihe der Bundesanstalt f r Arbeitsschutz Dortmund 1989 Strohner Hans Kognitive Systeme Westdeutscher Verlag GmbH 1995 Umweltrecht DTV Verlag M nchen 1995 Varela F J Kognitionswissenschaften Kognitionstechnik Suhrkamp Verlag Frankfurt am Main 1993 Veith R Mensch Maschine Schnittstelle in Echtzeitsystemen Springer Verlag Wien New York Walle J H Feirtag N und M Neuroanatomie Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH Heidelberg 1990 Wassermann I A Reading in Human Computer Interaction Morgan Kaufman Los Atos 1987 S 561 575 Zenner H P Zrenner E Physiologie der Sinne Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH Heidelberg 1994 Kognitionswissenschaften im berblick 180 20 14 Index j 16 Bit Karte 50 30 40 Hz Taktung 66 A Abbildungsmerkmal 9 Abbildungsort auf der Netzhaut 136 Ablenkung 69 abstrakte Analogien 85 Abstraktion 74 Abstraktionsf higkei
354. rlauben eine Individualisierbarkeit der Software nicht der Mensch sondern die Schnittstelle soll sich anpassen 13 2 3 Tabulatorsteuerung Mit Hilfe der Tabulatortaste kann bei den meisten Betriebssystemoberfl chen zwischen den Eingabefel dern und Kn pfen einer Maske navigiert werden Die korrekte Steuerung der Tabulatorwege wird h ufig 10 Oft wird auch der Begriff benutzerzentrierte Entwicklung daf r verwendet 13 Gestaltung der grafischen Benutzerschnittstelle vernachl ssigt Gerade im Umfeld der B roarbeit werden oft Daten von Formbl ttern in den Computer bertragen siehe Abbildung 14 1 Stimmt die Form der Eingabemaske und der Weg der Tabulator steuerung nicht mit dem sequentiellen Ablauf des Einlesens der Daten berein ben tigt man einen er heblichen Mehraufwand an Konzentration Der Weg des Tabulators sollte immer einer einheitlichen Richtung folgen Beginnend links oben bewegt er sich innerhalb einer Gruppierung bis nach unten und springt dann zum n chsten rechts liegenden Ele ment bis alle Elemente von oben nach unten durchlaufen wurden Dieser Weg entspricht i allg unserer Leserichtung Der Tabulatorweg sollte erwartungskonform verlaufen damit der Benutzer nicht suchen mu wo sich der Tastatur Focus befindet 13 2 4 Maskenlayout Hier spielen die Gestaltgesetze eine sehr wichtige Rolle die bereits in Kapitel 8 2 beschrieben wurden Eine optimale Gruppierung von Informationen respektive grafischer Ob
355. rpretation diskrepanter h formation zur Best tigung und Sicherung der eigenen Sichtweise und Aktivit t Aus diesen Fehlerm glichkeiten schlie t Reason auf eine grundlegende Verarbeitungseigenart des menschlichen Informationssystems die er unter dem Sammelbegriff der kognitiven Hyste rese zusammenfa t Diese kognitive Hysterese soll dabei das Festhalten an Sichtweisen und Operationen ber einen Zeitpunkt hinaus an dem widersprechende Informationen verf gbar und Kognitionswissenschaften im berblick 134 zu beachten sind beschreiben Sie entspricht damit aber gerade einer simplifizierten Darstellung der in Kapitel 5 6 definierten Probleml sestrategien 20 10 Kognitionswissenschaften und Technik In den letzten Kapiteln haben wir die grundlegenden Theorien der Kognitionswissenschaften bez glich des Denkverhaltens kennengelernt und haben damit die wissenschaftlichen Grundla gen f r einen verbesserten artgerechteren Dialog zwischen dem Menschen und den von ihm entworfenen Maschinen erarbeitet Im Folgenden soll daher an Hand mehrerer akuter Proble matiken gezeigt werden wie aus den Erkenntnissen der Kognitionswissenschaften optimalere Gestaltungs und Bedienvorschriften f r technische Systeme abgeleitet werden k nnen Die technische Anwendung der kognitionswissenschaftlichen Erkenntnisse wird dabei vor allem auf dem Gebiet der Mensch Maschine Kommunikation vollzogen die im folgenden definiert wer den soll Ein u
356. rt wird eine Art Eigenleben f hrt Aus diesem Grund wird die linke Hemisph re als dominant die rechte als subdominant bezeichnet Die Folgerung da nur die linke Hemisph re bewu t agieren kann ist jedoch mit Vorsicht zu genie en da die Patienten sich ja mittels Sprache u ern deren Urspr nge in der linken H lfte der Gro hirnrinde angesiedelt sind Woraus folgt da nur die rechte K rperseite ber ihre Aktivit ten berichten kann Es ist also durchaus begr ndet von der Existenz eines zweiten Bewu tseins in der rechten Hemisph re auszugehen welches sich aber nicht verbal artikulie ren kann Wie sich die zwei Individuen im unbesch digten Gehirn untereinander abgleichen so da es eine einheitliche Person ergibt ist bis heute nicht gekl rt Wie eben dargestellt ist nach au en hin scheinbar nur die linke Hemisph re bewu tseinsf hig da sich mit Hilfe der sprachbildenden Zentren verbalisieren kann Das die Pr sents der sprach bildenden Zentren aber nicht die ausschlie liche Pr misse f r die Bewu tseinsbildung ist zei gen Studien an Patienten nach schwerwiegenden operativen Eingriffen an den f r Motorik und Symbolik verantwortlichen Hirnbereichen sowie an Teilen des Pr frontallappens und der po lymodalen Felder Eccles und Popper postulierten auch auf Grund dieser Ergebnisse da der selbstbewu ten Geist mit verschiedenen Modulen des Hirns in Verbindung treten kann um sich Kognitionswissen
357. s mehr Information verf gbar sind als berichtet werden k nnen und die M chtigkeit der berichteten Buchstabenfolgen dadurch erh ht werden Kann da man die akustische Quelle der Buchstabenfolgen unterschiedlich plaziert akustische Quelle rechts Mitte links z B Neisser hat dieses auditive Ged chtnis echotisches Ged chtnis genannt Seine Struktur und Existenz entspringt dabei nat rlich denselben Prinzipi en die dem visuellen System zu Grunde liegen da beide unabh ngig von einander existieren ist dabei gem den Fakten aus dem neurophysiologischen Teil offenkundig werden hier doch ber die spezifische Erregungsbahnen zwei unterschiedliche Hirnareale und damit zwei topo logisch getrennte Beritte aktiviert hnlich dem visuellen Ultrakurzzeitged chtnis erm glicht das echotische sensorische Ged chtnis komplexe und sich ber einen gewissen Zeitraum e streckende akustische Informationen bearbeiten zu k nnen Vor allem die sprachliche Informati on kann dabei erst durch die Pr sents dieser unmittelbaren Vergangenheit verarbeitet werden da hier aus der Struktur des zeitlichen Ikons der globale Zusammenhang also die eigentliche Bedeutung der akustischen Signatur zu evaluieren ist Als Merkbeispiel kann dabei die sinn volle Erg nzung unvollst ndig geh rter W rter angesehen werden Wir merken uns Kognitionswissenschaften im berblick 33 Die Informationen der afferenten Nervenbahnen werden in einer tempor r
358. s 110 5 9 3 Die Genetik kognitiver Systeme 121 5 9 4 Das maschinelle Lernen 129 5 10 Das menschliche Verhalten aus der Sicht der k nstlichen kognitiven Systeme 131 5 10 1 Das Rasmussen Modell 131 5 10 2 Erweiterung des Rasmussen Modells durch Reason 132 5 11 Kognitionswissenschaften und Technik 134 5 11 1 Der Begriff der Mensch Maschine Kommunikation 135 5 11 2 Ergonomische Grundlagen von Mensch Maschine Schnittstellen 141 5 12 Beurteilung der kognitionswissenschaftlichen Forschung und Ausblick 173 5 13 Ausblick 174 5 Einleitung 5 14 Literaturverzeichnis 178 5 15 Index 180 5 Einleitung 5 Einleitung Die kognitive Psychologie will die grundlegenden Mechanismen des menschlichen Denkens begreifen Ihr Ziel ist es das Wesen der menschlichen Intelligenz und ihre Funktionsweise zu erfassen Das Wort Kognition leitet sich aus dem lateinischen cognitio Erkennen die Erkenntnis ab und ist kennzeich nend f r das Bestreben der Wissenschaft nach Erkenntniszuwachs Es ist wichtig die Zusammenh nge des Wissenserwerbs der Wissensverarbeitung der Speicherung und Reproduktion Wiedergabe des Wissens zu verstehen um daraus R ckschl sse f r andere wissenschaftliche Disziplinen zu ziehen Genannt seien hier die Sozialpsychologie die untersucht wie der Mensch sich gegen ber einzelnen oder in Gruppen verh lt die Politikwissenschaft die untersucht wie Prozesse des berredens und ber zeugens ablaufen oder die Wirtschaftswissenschaft
359. s Auges speziell die Pho torezeptoren sowie die Neuronen und Gliazellen des Gehirns dar eigentlich die Gesamtheit aller Zel len Die physikalischen Reize der Umwelt werden in axonale Impulse und synaptische bertragungen gewandelt Die Musterebene betrifft die Aktivit tsmuster der Neuronen und des Gehirns Die Lichtsignale die auf die Netzhaut fallen werden mittels der rezeptiven Felder in rhythmische und figurale Muster transfor miert Die Intensit t des Reizes bedingt eine st rkere Feuerungsrate der On Off bzw Off On Zellen d h eine h here Frequenz der axonalen Impulse bei der Weiterleitung durch das Gehirn Die synapti sche Figuration ist eher einem Str mungsvorgang vergleichbar Der Weg den die Information ber Nervenzellen und Synapsen geht kann als figurale Musterbildung aufgefa t werden Die Spuren der einzelnen Nervenimpulse Engramme ergeben dann spezielle Muster die sich im gesamten Gehirn ausbreiten k nnen Aus neurologischen Untersuchungen PET ist bekannt da beim Sehen weit mehr Bereiche als nur die Sehbahnen und die Sehrinde eine erh hte Aktivit t zeigen Die Bedeutungsebene verbindet die entstandenen Muster mit der Erregungsbedeutung und weist ihnen gegebenenfalls eine Bewu tseinsqualit t zu Die Frequenz des Aktivit tsmusters kennzeichnet die M chtigkeit der Sinneseindr cke und die Muster sofern sie die Aufmerksamkeit erlangen kennzeich nen das subjektive Wissen die emotionale Bedeutung Hier v
360. s befruchtend als neue Gesichtspunkte teils st rend als Abschweifungen auftreten k nnen Denken gr ndet sich im Allgemeinen auf Erfahrung die durch Denkprozesse verarbeitet wird Daher ist Denken die Grundlage des gezielten Handelns der Planung der wissenschaftlichen Arbeit berhaupt der Zivilisation und der Technik 20 4 1 Modelle ber die Realisation des Denkvorgangs In den letzten Jahrzehnten wurde mehrere Modelle was Denken ist und wie es sich vollzieht entwickelt Allen gemein ist da Denken als ein Proze aufzufassen ist der Zeit braucht sprich mehr einer ausf hrlichen Koordinationsaufgabe der Hirnaktivit ten als einem tempor r singul ren Ereignis entspricht Zudem scheint klar da Denken immer eine Verifizierung der mentalen Modellvorstellungen der Realit t und der erlebten Realit t beinhaltet sprich immer mit einer Kognitionswissenschaften im berblick 42 Elaboration verbunden ist Aufmerksamkeit und Bewu tsein stellen dabei die Regulatoren des Denkvorgangs dar w hrend die Schemata und Skripte die Verifizierungsgrundlage dieser Re gulatoren sind Beachtet werden mu dabei da einerseits die Wirkung einer Bedeutungssch pfung und damit des Denkens zur Ver nderung des Tr gers f hrt psychische Vorg nge also ohne eine Bedeutungsgrundlage nicht m glich sind andererseits zur Bedeutungssch pfung Tr ger und Muster notwendig sind Aus dieser nicht aufl sbaren Verkn pfung folgt da bei der Ge
361. schaften im berblick 68 ber die Struktur ihrer Aktivit t in der hiesigen Welt zu manifestieren Diese momentan infil trierten Hirnbereiche nannten sie Liaison Hirn Mit welchen Modulen der selbstbewu te Geist tats chlich in einem bestimmten Augenblick in Kontakt steht soll dabei von der willk r lichen Auswahl durch den selbstbewu ten Geist abh ngen Die im jeweiligen Moment kontak tierten Module nannten sie offene Module Dem Modell nach kann der selbstbewu te Geist aus den offenen Modulen Informationen ausle sen oder das Gehirn steuern Die rechte Hemisph re besitzt zwar keine offenen Module kann aber ber dem Umweg der Corpus Callosum erreicht werden Es ist strittig ob sich das Bewu tsein tats chlich allein in den zum Liaison Hirn zusammenge fa ten Bereichen lokalisieren l t Eine Einschr nkung der Manifestation des Bewu tseins auf die von Eccles angenommen Module k nnte daher m glicherweise in eine Sackgasse f hren Andererseits hat das Drei Welten Modell den Vorteil der Anschaulichkeit schon weil der selbstbewu te Geist quasi als eine Person auftritt die dem Gehirn Informationen bewu t ent nimmt und den Menschen mittels der offenen Modulen des Gehirns bewu t steuert Oder anders gesagt das Drei Welten Modell l uft mit unserem Schema ber eine personifizierte Bewu t seinscharakterisierung Konform Nachteilig f r das Verst ndnis des Bewu tseins an sich ist jedoch da nun zwar das Bewu t sein
362. schen leichter d h Kognitionswissenschaften im berblick 52 sie reagieren schneller eine Hund als Tier den als S ugetier zu klassifizieren Deshalb wurden die hierarchischen Netzwerkmodelle um den Begriff der Merkmalsdimensionen der Konzepte erweitert die ganz einfach einen subjektiven Gewichtungsfaktor der Merkmale der Konzepte entsprechen Man unterscheidet dabei zwei Arten von Gewichtungsfaktoren die definierenden Merkmals Gewichtungsfaktoren und die charakterisierenden Merkmals Gewichtungsfaktoren Definierende Merkmale beziehen sich dabei auf notwendige und zen trale Merkmale eines Konzepts w hrend charakterisierende Merkmale nicht unbedingt notwen dig f r die Konzeptbeschreibung sind sondern eine zus tzliche Bedeutung des Konzeptes bein halten Die durch diese beiden Wichtungsfaktoren einhergehende Strukturierung des hierarchi schen Netzwerke erkl rt weshalb z B die semantische Distanz zwischen einer Kategorie und ihren einzelnen Exemplaren unterschiedlich gro sein kann Ferner sind alle Chunks Buchstaben W rter bedeutungshaltige Wortverbindungen als Ein heiten des Langzeitged chtnisses definiert Wenn man also einen Reiz erf hrt der fr heren Rei zen hnelt werden die Einheiten des Langzeitged chtnisses in einen aktivierten Zustand ver setzt in denen dieses Erlebnis enkodiert ist also der zugeh rige Chunk aufgerufen Der Proze durch den Netzwerkknoten in diesen aktivierten Zustand versetzt werden
363. schriebenen Interfe renztheorie ja ein sehr viel gr erer Teil der Sprachverarbeitung den diversen Interferenzpro zessen zugeschrieben werden mu 20 8 1 3 2 Informationsrelationen Informationen lassen sich nach der Art der an ihnen beteiligten Relationen in verschiedene Typen gruppieren Die wichtigsten sind e Die sensorische Information Sie wird von den Sensoren des kognitiven Systems aufgenommen verarbeitet und an den zentralen Prozessor weitergeleitet Mit Hilfe der sensorischen Information kann das ko gnitive System seine Welt erkennen und die Effekte seines eigenen Verhaltens mittels ei ner Feedback Reaktion kontrollieren e Die effektorische Information Sie umfa t die informationsbezogenen Auswirkungen des kognitiven Prozessors auf seine Umwelt Die f r die meisten Lebewesen wichtigsten sind die motorischen Informationen da mit ihnen Bewegungen erzeugt und oder Umweltobjekte beobachtet und manipuliert werden k nnen Durch diese Beobachtungen Ver nderungen werden Umweltobjekte erst zu informationstragenden Zeichen erhoben e Die syntaktische Information Die wenigsten f r den Menschen wichtigen Zeichen treten allein auf sondern gruppieren sich gew hnlich in zeitlichen Relationen zu komplexen Informationen Die komplexen Si gnale und Symbole werden dabei zu sprachlichen S tzen Texten und Diskursen Die da bei zwischen den einzelnen Zeichen auftretenden Relationen sind die syntaktischen Infor mationen Um die
364. se der Objekte innerhalb der Softwareanwendung aufzubauen Die am weitesten verbreitete Metapher bzgl des Computers ist die Schreibtisch oder B rometapher Die Umsetzung kann verschieden ausgepr gt sein Der Bildschirmbereich des Benutzers repr sentiert dabei einen Schreibtisch oder ein ganzes B ro Die grafische Abbildung eines Regals mit Ordnern eines Telefons oder Schreibblocks er ffnet dem Benutzer ber den realen Bedeutungszusammenhang eine bertragung in den Kontext der Softwareanwendung Benutzern die mit dem Computer und dessen An wendungen noch nicht so vertraut sind bietet sich mit dieser Hilfe ein leichter Zugang zur Funktionalit t der Software Probleme entstehen allerdings durch die nur teilweise exakte Umsetzung der realen Welt Der Bildschirmbereich ist viel kleiner als ein Schreibtisch d h viele Fenster werden sich berlappen um die ben tigten Informationen darzustellen Bildschirmbereiche wie z B das Regal mit Ordnern k nnten dann verdeckt und unzug nglich sein eine Situation die in der realen Welt nicht vorkommen wird F r komplexe Interaktionen ist die Schreibtisch oder B rometapher daher nicht so gut geeignet Eine weitere Art der Metapher ist die des Control Panel Sie basiert auf der Annahme da die Bedie nung komplexer Software vergleichbar mit der Bedienung einer komplexen Maschine ist die oft mit eingebauten Bedientafeln bzw Schalttafeln gesteuert wird Som 89 Bei der Gestaltung von grafische
365. sein kann aber als eine Qualit t verstanden werden die durch das Zusammenspiel der Wahrneh mung als Vergegenw rtigung der momentanen sensoriellen Reizkonstellation und der Wahrpr gung als Repr sentant der vom Individuum evaluierten Skripte und Schemata erzeugt wird Die Frage ob Bewu tsein an eine nichtmaterielle sprich geistige Existenz gebunden ist ist auch durch die modernen kognitionswissenschaftlichen Experimente nicht verifizierbar Die Existenz einer nichtmateriellen Form des Bewu tseins steht nicht im Widerspruch zu den g ngigen Theorien und Modellen der Kognitionswissenschaften Sollte eine rein geistige Form des Be wu tseins existieren so w rde sie die neurologische Tr gerstruktur im Laufe der Entwicklung des Individuums so modifizieren da sie durch sie mit und in der materiellen Welt agieren kann Sprich sie w rde sich sukzessive materialisieren bzw die Struktur der materiellen Welt sukzessive erfassen und unter zur Hilfenahme ihrer Schemata Skripte mental erfassen begreifen Kognitionswissenschaften im berblick 71 20 4 Denken Haben wir uns bisher mehr mit den theoretischen Grundlagen der menschlichen Informations verarbeitung befa t so soll nun etwas genauer auf die praktischen Aspekte des Denkens und Probleml sens eingegangen werden Schon die alten Griechen machten sich Gedanken dar ber was Denken ist was also in uns vorgeht wenn wir reden sprechen oder Probleme l sen Die ersten die sich damit
366. seins erl utern und schlie lich zeigen da auf der Grundla Kognitionswissenschaften im berblick 64 ge der Trias Tr ger Muster Bedeutung Bewu tsein als die Materialisierung eines geistigen Prinzips verstanden werden kann was letztlich dem Descart schen Prinzip der Trennung von K rper und Seele entspricht Letztlich mu aber die Frage ob Bewu tsein ein synergetischer Effekt eines Milliarden von autonomen umfassenden Nervensystems oder nur eine zielgerichtete Inferenz von von mentalen Modellen getragenen Schemata ist solange unbeantwortet bleiben so lange die Grundlagen der Qualit ten eines bewu t durchgef hrten mentalen Aktes unbekannt sind Es erscheint dem Autor durchaus m glich da hochkomplexe Systeme jedwelcher Art irgendwann aus sich heraus Bewu tseinsspuren entwickeln werden doch bleibt die Frage ob wir mit Sicht auf unsere Definition eines allgemeinen Musterkenners diese Bewu tseinsakte auch erkennen werden k nnen Es ist anzunehmen da Bewu tsein an ein Selbstbewu tsein gekoppelt ist sprich da das Erkennen des Individuums in seinem Spiegelbild eine h here Form des Bewu tseins darstellt Das Wort Selbstbewu tsein hat dabei zwei verschiedene Aspekte Einerseits gilt es als ein Ma daf r wie gut sich jemand in seiner Umgebung durchsetzen kann ohne dabei unangeme s sen aggressiv zu sein stellt also ein mehr oder minder instinktives Verhalten dar andererseits hei t Selbstbewu tsein da man sich m
367. ses Buches hier f hrt Benesch aber noch eine Zwischenebene n mlich die der Aktivi t tsmuster der Nervensysteme ein wodurch der Zusammenhang zwischen der rtlichen Konfi guration des Nervengewebes seiner durch die Konfiguration in ihrer Struktur definierten Akti vit tsmuster und der ihnen entsprechenden Bedeutungen definiert werden kann Es ist wichtig zu bemerken da dieser Ansatz nicht nur auf die Erkl rung der biologischen Informationsverar beitung angewendet werden kann sondern sich in unserer Welt in vielerlei Anwendungen na nifestiert Als illustrierendes Beispiel dieses Ansatzes soll das Senden von Rauchzeichen dienen Die kontinuierliche Rauchs ule entspricht dabei dem materiellen Tr ger Durch eine Decke werden mehr oder weniger gro e Rauchschwaden erzeugt es entsteht ein Aktivit ts Muster Kognitionswissenschaften im berblick 25 des Tr gers Die Bedeutung h ngt nun davon ab was Sender und Empf nger als Inhalt der verschiedenen Muster vereinbart haben Wie wir sehen sind die Tr ger Muster und Bedeutungsebene als streng parallel angeordnete Bestandteile eines Informationssystem anzusehen Jede f r sich allein kann zwar existieren aber in dieser unserer Welt nicht als Informations bertragungsmittel dienen Die Idee von Be nesch beschreibt somit ein allgemeines kybernetisches Modell von universalen informations verarbeitenden und selbst ndig agierenden Systemen welches allgemein folgenderma en f
368. sionaler Browser f r Baumstrukturen SUN Microsystem entwarf kreisf rmig angeordnete 3D Men s Projekt HoloSketch und die GMD Darmstadt entwickelte Lybertree ein Retrieval System mit interaktiver dreidimensionaler Visualisierung Hem 94 Im Zuge der Weiterentwicklung des World Wide Web und den technischen M glichkeiten heutiger PCs werden in zunehmendem Ma e dreidimensionale Elemente in die WWW Seiten integriert Als Standard hat sich die Sprache VRML Virtual Reality Modeling Language etabliert die es erm glicht 3D Szenen zu beschreiben siehe Kapitel 16 12 2 WIMP Schnittstellen Die Abk rzung WIMP steht f r die englischen Bezeichnungen Windows Icons Mouse Pull Down Menu und charakterisieren die h ufigsten Komponenten und Bedienger te Maus Rollkugel Zeichen tablett o der grafischen Benutzerschnittstelle 12 2 1 Windows Fenster sind rechteckige Bereiche die eine Software Applikation oder ein Dokument Datei beinhalten Fenster k nnen ge ffnet und geschlossen in der Gr e ver ndert und auf dem Bildschirm verschoben werden Mehrere Fenster k nnen gleichzeitig ge ffnet werden heute Standard Es ist m glich ein Fenster bildschirmf llend darzustellen oder es zu verkleinern da es durch ein Icon auf dem Bild schirm repr sentiert wird Dabei kann es sinnvoll sein den Inhalt des Fensters auch zu skalieren Zus tz liche Aktionen und Formen von Fenstern sind m glich Ein Fenster besitzt blic
369. skonzepte darzustel len Man spricht dann von Skripten Skripte repr sentieren eine logische aber auch erfahrungsorientierte Handlungskette z B das Betreten eines Hauses Wenn die Voraussetzungen f r den Einsatz eines Skripts zutreffen benutzen wir die Handlungskette um Ereignisabl ufe zu evaluieren und um Schlu fol gerungen auf eintreffende Ereignisse zu ziehen Skripte enthalten bevorzugte Abfolgen von Teilereignis sen in bestimmten Situationen Gewohnheiten Sie geben uns zus tzlich die M glichkeit fehlende Informationen zu erg nzen 11 Die grafische Benutzerschnittstelle 11 Die grafische Benutzerschnittstelle In den Kapiteln 1 bis 6 wurden mit der Betonung auf wahrnehmungsgest tzte Prozesse wichtige kogni tionswissenschaftliche Theorien und Modelle erl utert Im nun folgenden Teil werden die Umsetzung dieser Erkenntnisse und die praktischen Auswirkungen auf grafische Benutzerschnittstellen genauer untersucht 11 1 Motivation W hrend fr her die Bedienung von Computern typische Aufgabe f r Spezialisten war ist sie heute in fast allen Bereichen des t glichen Lebens verbreitet Am Arbeitsplatz in der Lehre im Haushalt und in der Freizeit begegnen uns Computer auf verschiedenste Art und Weise Computer sind Kommunika tionsmittel durch E Mail Videokonferenzen und das World Wide Web durch grafische Visualisierun gen und Simulationen bieten sie sichere wissenschaftliche Experimente und Trainingsmodelle f r ge f hrl
370. srepr sentation Ich m chte nun einige wichtige Aspekte der Wissensrepr sentation ansprechen die Einflu auf die Gestaltung von grafischen Benutzerschnittstellen haben Dabei werden Erkenntnisse der wahrnehmungs basierten und bedeutungsbezogenen Wissensrepr sentation betrachtet Die weitere Informationsverarbeitung h ngt stark von der Art der Repr sentation der Information im Gehirn ab Teilweise bleibt viel von der Struktur des Wahrgenommenen erhalten wahrnehmungsba sierte Wissensrepr sentation Im anderen Fall wird haupts chlich der Bedeutungsgehalt des Gesehenen im Ged chtnis enkodiert 10 1 Ged chtnis und Repr sentation von Informationen Seit den 50er Jahren gibt es das allgemein akzeptierte Mehr Speicher Modell auch Mehr Speicher Konzeption Drei Stufen Theorie des Ged chtnisses Dieses Modell unterscheidet drei Erscheinungs formen des Ged chtnisses die ber zwischenliegende Kontrollstellen hnlich einem Filter miteinander verkettet sind Erster Speicher ist das Ultrakurzzeitged chtnis UKZ auch als Sensorisches Ged chtnis SG bezeichnet Die Reizinformationen deren elektrische Str me und Schwingungen im Gehirn als Aktivit tsmuster pr sent sind k nnen hier fast vollst ndig f r eine sehr kurze Zeit gespeichert werden siehe Abbildung 10 1 Die Dauer der Speicherung im sensorischen Ged chtnis betr gt ca 1 bis 2 Se kunden f r visuelle Merkmale danach zerfallen die Informationen automatisch Die Zerfal
371. sse etwa das Kopfrechnen sind kontrollierte Prozesse 20 6 2 Die Phasen des Fertigkeitserwerbs Wie kognitionswissenschaftliche Untersuchungen zum Erwerb von Fertigkeiten zeigten ist die Automatisierung kein stetiger Proze sondern Kann in drei Phasen unterteilt werden e die kognitive Phase die Fertigkeiten werden deklarativ kodiert d h Fakten die f r Fertigkeiten von Bedeutung sind werden im Ged chtnis abgespeichert erste Teilziele werden durch die Wahl ad quater Operatoren produziert e die assoziative Phase nach und nach werden die Fehler im anf nglichen Verst ndnis der zu automatisierenden F higkeit entdeckt und eliminiert neue Operatoren werden gew hlt im Weiteren werden die Verbindungen zwischen den einzelnen Handlungs Elementen verst rkt was in der Evaluation einer erfolgreichen Prozedur zur Ausf hrung der Fertigkeit m ndet Die dekla ritiven Informationen werden in eine prozedurale Form umgewandelt es entstehen be reichsspezifische Prozeduren e die autonome Phase die verbale Vermittlung beim Ausf hren der T tigkeit tritt immer mehr in den Hintergrund Die T tigkeit kann immer schneller ausgef hrt werden Schlie lich kann die F higkeit Wissen ber die Fertigkeit zu verbalisieren g nzlich verloren gehen Die autonome Phase ist dabei nicht beschr nkt sondern die Fertigkeiten nehmen in ihrem Ver lauf st ndig zu wobei die beiden Merkmale die durch dieses ben erworben werden die Schnelligkei
372. stern bedeutungsvolle Wahrnehmungsobjekte entstehen zu lassen Um die Eigenbeteiligung 9 Psychologische Aspekte der Wahrnehmung des Wahrnehmenden mit einzubeziehen um auf den zus tzlichen Anteil einer Sinneserkenntnis hinzu weisen benutzt man den Begriff der Apperzeption etwas dazu erfassen 9 3 1 Afferenzsynthese Durch Bedeutungsstiftung reichert der Mensch das Wahrgenommene an in dem Ma e da auf Teile der Information verzichtet werden kann Bei bekannten Objekten reicht ein Ausschnitt davon um das Objekt wiederzuerkennen Das Gesamtbild wird dann im Zusammenspiel von Form und Farbe synthetisiert Eine weitere Synthese ist die Tr gheit der Musterbildung Ein bekanntes Beispiel ist das Daumenkino Die fehlenden Bewegungsabl ufe zwischen zwei Bildern werden beim abspielen synthetisiert und ergeben einen fl ssigen Be wegungsablauf Stroboskopeffekt 9 3 2 Motivierung In verschiedenen Versuchen der Wahrnehmungspsychologie wurde die Abh ngigkeit der Apperzeption vom psychischen Zustand des Probanden untersucht Dabei wurde festgestellt da gewisse Eingriffs momente starke Einwirkungen auf die Bedeutungsfindung haben Dazu z hlen pers nliche Suggestibili t t Rigidit t und Umgebungsabh ngigkeit soziale Komponenten wie Momentaninteresse und Mi er folge sowie soziale Komponenten z B Gruppenurteile 9 3 3 Aktivierung Bei der Bedeutungsfindung eines Seherlebnisses spielt die Bedeutung des gerade zuvor Er
373. strakter Schemata zul t statt aufgrund konkreter Einzeler fahrungen zu urteilen e mehr problemrelevante Informationen nachfragt e seltener die Schwerpunkte von Ma nahmen ndert e mehr Variablen des Systems ber cksichtigt zudem mu wie oben schon gezeigt ber cksichtigt werden da weniger die F higkeit Kom plexe Probleme zu l sen f r den Probleml sungsvorgang von Bedeutung sind als vielmehr die Motivation der Probleml ser sowie deren subjektive Selbst Sicherheit und emotionale Fak toren Die letztgenannten Faktoren spielen auch bei der Bew ltigung von Krisensituationen eine entscheidende Rolle da gerade hier die Konzentration auf die relevanten Aspekte und der Gebrauch des Meta Denkens Was habe ich wir bisher unternommen Was war rich tig falsch an meinen unseren berlegungen von entscheidender Bedeutung sind Gelingt es nicht die Gruppe oder den einzelnen auf Krisensituationen vorzubereiten so k nnen eine Reihe von Fehlentwicklungen f r den Probleml sungsproze auftreten die man unter dem Begriff des Syndroms sprich dem B ndel von Symptomen zusammenfa t Diese Syndrome erzeugen Kognitionswissenschaften im berblick 94 Stresssituationen die zu einem kollektiven psychischen Ausnahmezustand f hren der durch folgende Symptome gekennzeichnet ist e Einengung der kognitiven Verarbeitungsprozesse e Informationsverzerrungen e Gruppen Pathologie e Rigidit t bei der Probleml sung e Fehlen d
374. swertung steuern Vier der wichtigsten Gesetze m chte ich kurz erl utern 9 2 1 Kontrast Helligkeits und Farbwerte sind nicht absolut sondern ndern sich in Abh ngigkeit von den u eren Bedingungen Die Beurteilung von Grafiken auf dem Bildschirm kann durch starke Unterschiede in der Helligkeitsverteilung beeintr chtigt sein Farbmuster wirken z B kontrastreicher wenn die Um gebungslinien der Muster hervorgehoben werden Die Farben wirken dann dunkler und kr ftiger ob 9 Psychologische Aspekte der Wahrnehmung wohl die Farbs ttigung sich nicht ge ndert hat Man spricht dann vom Bezold Effekt Ben 96 Die verschiedenen Auspr gungen des Kontrasts Rand Fl chen Helligkeits Farbkontrast bewirken eine Genauigkeitsverbesserung des Seheindrucks 9 2 2 Schwellen Neben der Absolutschwelle siehe Tabelle 3 gibt es noch die sogenannte Unterschiedsschwelle Die erlebte Intensit t eines Reizes w chst proportional zum Logarithmus der Basis 2 des physikali schen Reizes D h um bei vier brennenden Kerzen eine neue Helligkeitsstufe wahrzunehmen m ssen vier weitere Kerzen entz ndet werden 2 auf 2 Bei einer Kerze gen gt es eine weitere zu entz nden 2 auf2 9 2 3 Figur und Grund Die Informationsmenge die aus der visuellen Wahrnehmung auf uns einstr mt ist sehr gro Meist bekommen wir zus tzlich akustische Reize die unseren Seheindruck erg nzen Deshalb mu durch be wu te und unbewu te Hervorhebung ei
375. t das die M glichkeiten eines EntryFields und einer ListBox kombiniert Sie dient dazu dem Benutzer beim Ausf l len eines EntryFields eine begrenzte Liste m glicher Alternativen zu zeigen und so die Ein gabe durch einfaches Ausw hlen der Alternative aus der Liste zu erleichtern DropDown Kombinationsbox drop down combination box Eine DropDown Kombinationsbox drop down combination box ist eine Variation der Kombinationsbox Sie bleibt so lange verborgen bis der Benutzer sie ausdr cklich anfor dert Durch ein zus tzliches visuelles Symbol erh lt der Benutzer einen Hinweis da eine zus tzliche ListBox mit Alternativen f r das EntryField vorhanden ist Kognitionswissenschaften im berblick 158 DropDown List drop down list Eine DropDown List drop down list ist ein Kontroll Element das wie eine DropDown Kombinationsbox funktioniert aber an Stelle des EntryFields ein einziges Auswahlfeld hat in dem als Default Wert eine der m glichen Alternativen angezeigt wird ValueSet value set Ein ValueSet value set ist eine besondere Art eines Auswahlfeldes mit nur zul ssigen Alternativen 15 Als Ausf hrungsbeispiel sei im folgenden eine SQLWindows Entwicklungsumgebung zur Ent wicklung von Datenbankanwendungen beschrieben die unter Microsoft Windows 3 1 l uft Es gibt zwei Arten von SQLWindowsobjekten Top level Objekt und Kindobjekt Top level Objekte Top level Objekte Top level Objekte sin
376. t des Denkens 57 affektfreien Aktivierungen 38 Aggression 69 Aktion 145 Aktionsleiste action bar 150 Aktivierung 45 Aktivierung von Inhalten des Langzeitged chtnisses 45 Algorithmen 73 74 allgemeine Modelltheorie 8 10 Analogien Bezug 13 Analogienbildung 74 Analyse kommunikativer und sozialer Vorg nge 113 Be nderungsresistenz 12 A Anti Promiskuit t Regel 107 Anzeichen 101 Approach Approach Konflikt 76 Arbeitsbereich client area 150 Artikulationsstelle 36 assoziative Phase 83 Atmosph renhypothese 68 auditives oder echotisches sensorisches Ultrakurzzeitge d chtnis 24 Aufgabe 70 Aufmerksamkeit 37 53 Aufmerksamkeitsschw che 90 Aufmerksamkeitsschwankung 38 Auswahl der Operatoren 71 Automatisiertheit 82 Automatisierung der Denkvorg nge 81 82 autonome Phase 83 autonome Proze e 109 Avoidance Avoidance Konflikt 76 B Bedeutungssch pfung 64 Begabung 89 behandelnde System 111 Bewertung 65 Bewu tsein 19 50 51 53 56 57 60 61 63 64 82 Bewu tseinsqualit t 19 Bewu tseinszust nde 59 bildhaften Repr sentationsformen 29 Bildhaftigkeit 12 Bl tterleisten scroll bar 151 BR charakterisierende Merkmals Gewichtungsfaktoren 44 Checkbox check box 151 Chunk 40 Chunking 40 Chunkingproze 40 Coderelation 101 Computermetapher 92 confirmation bias 127 Corpus Callosum 59 D Datenfeld single line entry field 151 deduktives Schlie
377. t sein um Novizen den Ein stieg in die Thematik zu erleichtern denn oft kennen sie die genaue Bezeichnung ihrer Aktion nicht Eine M glichkeit das zu umgehen ist die Kontextsensitive Hilfe Zu jedem Objekt der Oberfl che ber dem der Kursor positioniert ist kann der Benutzer einen kontextsensitiven Hilfetext angezeigt bekom men Aktivierung ber die Hilfe Taste ist systemabh ngig Tutorials und Hilfen mit Multimediaelementen vermitteln das ben tigte Wissen auf leicht verst ndliche Art und Weise Die aktive Einbindung des Benutzers z B in Tutorials durch Interaktion Frage Antwort oder manuelle Wiederholung zielt auf einen m glichst gro en Lerneffekt Aktionen die der Benutzer nachvollzieht oder selbst ausf hrt werden besonders gut im Ged chtnis behalten siehe auch Kapitel 11 2 5 Untersuchungen haben gezeigt da die Koppelung von Eingangskan len H ren Sehen Sel bermachen die Informationsaufnahme erheblich steigern Zum Abschlu des Tutorials werden dem Anwender h ufig Auswertungen bez glich des Lernerfolgs gegeben Der Benutzer kann so seinen per s nlichen Fortschritt nachvollziehen Hilfe Assistenten z hlen zu den sogenannten aktiven Hilfesystemen Sie versuchen Probleme oder inad quates Verhalten des Benutzers zu erkennen um sich selbst ndig mit entsprechenden Hinweisen in den Dialog einzuschalten Im Zusammenhang mit der geforderten Selbstbeschreibungsf higkeit von Software gewinnen dynamische Hilfesystem
378. t sich das Vergessen der unmittelbaren Vergangenheit alter Menschen erkl ren Was vor vielen Jahren passiert ist ist in ihrem Langzeit Ged chtnis fest verankert so das es immer wieder abrufbar ist Andererseits gelangt das was gestern war zwar in ihr UKG und KZG kann dort aber nicht bleibend abgelegt werden kann aber nicht in der Struktur ihres LZG abgelegt werden da die mit dem Alter nachlassenden Proteinsynthese im Hirn eine Ver n derung der Ged chtnistr gerstruktur verhindert Wird diese Proteinsynthese andererseits ein Leben lang auf einem hohem Niveau gehalten und entsprechen die ern hrungstechnischen Grundlagen und der Gebrauchsdrogenverbrauch den Bed rfnissen des zentralen Nervensystems so k nnen Behaltensleistungen ein Leben lang vollzogen werden Informationstheoretisch l t sich das Ged chtnis wie folgt beschreiben ber die verschiede nen Sinne des Menschen liegen pro Sekunde ca 1011 Bits am zentralen Nervensystem an wo bei als Menge der Sinnesdaten im Folgenden jegliche durch die Nerven an das Gehirn weiter geleiteten Sinnesmodalit ten verstanden werden sollen Die Gesamtheit all dieser Sinnesmoda lit ten 10 Bit Karte genannt erm glicht es der Strukturkomponente Gehirn und der in ihr integrierten bedeutungstragenden und erzeugenden Strukturkomponente Bewu tsein zu Kognitionswissenschaften im berblick 58 jedem Zeitpunkt ein komplexes Abbild der sie umgebenden Um Welt und der sie tragenden und repr sen
379. t und Genauigkeit des Aus bens sind Die Steigerung ad quater Prozeduren nennt man Einstimmen Tuning Kognitionswissenschaften im berblick 91 20 6 3 Das ben von Fertigkeiten Protokolliert man wie sich die F higkeiten eines Individuums mit der Zeit durch das ben der Prozeduren ndert so findet man da die ben tigte Zeit eine F higkeit auszuf hren im Laufe des bens abnimmt wobei diese Abnahme dem selben Potenzgesetz gen gt wie der Beschleu nigung bestimmte ge bte Ged chtnisinhalte abzurufen d h es gilt logZ A blog bzw Z a mit a 10 wobei Z der Zeit der Anzahl der vollzogenen bungen und A einer individuel len Konstanten entspricht in der die Zeit der deklarativen Kodierung der Evaluation ad quater Operatoren und die Evaluation der ersten erfolgreich durchgef hrten Prozeduren eingeht Die Gr e b beschreibt den subjektiven Schwierigkeitsgrad oder die Leistungsf higkeit der Mus kulatur d h sie ist vom Problem der F higkeitsstruktur abh ngig Die Effizienz des bens ist genauso wie die Effizienz das Lernen von den Umst nden des bens abh ngig Der wesentliche Faktor des bens scheint dabei die zeitliche Aufteilung zu sein So zeigen Untersuchungen da ben ber einen zu langen Zeitraum ca 4 Stunden zu keiner wesentlichen Verbesserung der F higkeiten f hrt zeitlich versetztes ben hingegen das ben f rdert Auch sollte man beim parallelen ben von unterschiedlich
380. te mit Netscape Communicator 4 04 und dem VRML Plugin Cosmo Player 2 0 F r die Entwicklung des Programms Create3D das automatisch eine SiteMap Datei in eine VRML Szene berf hrt wurde die Programmiersprache C und die Entwicklungsumgebung Microsoft Visual C Version 5 0 benutzt 17 2 1 Das Programm Create 3D Das Programm zur automatischen Generierung der VRML Szene wird von der Kommandozeile mit dem Befehl Create3D aufgerufen Wenn keine Parameter bergeben werden erscheint ein Hilfetext der die Syntax des Programmauf rufs beschreibt Liesst die Sitemap Datei des Servers und erzeugt daraus eine VRML 2 0 Szene Create3D Map Datei v Ausgabedatei s Integer d Double Map Datei Name der Sitemap Datei v Dateiname Name der VRML Datei die erzeugt wird s integer Skalierung der VRML Szene Wert vom Typ Integer d double Durchmesser der Linkpfeile Wert vom Typ Double Letzte Aenderung Februar 1999 von Sascha Aderhold Das Programm erwartet als ersten Parameter den Namen der SiteMap Datei Wird nur der Name ange geben liest das Programm die Datei ein und wertet die Informationen aus Ist die Syntax der SiteMap Datei falsch erscheint eine Fehlermeldung 17 Konzeption und Realisierung der 3D Schnittstelle Mit der Option v kann der Name f r die Ausgabedatei bestimmt werden wobei dann das Programm eine VRML 2 0 Szene generiert und diese als ASCII File ausgibt Die Optione
381. te nicht ohne Verlangen des Benutzers erfolgen meist Dr cken der Tab oder Space Taste und keinesfalls sollte nach der Expansion das Kommando gleich ausgef hrt werden Fis 86 13 1 4 Men s Men s kommen in verschiedenen Formen innerhalb der grafischen Benutzerschnittstelle vor Einfachste Form ist das bin r Men engl binary menu mit einer bin ren Auswahlm glichkeit z B JA NEIN oder OK CANCEL Mehrfach Men s engl multiple item menus besitzen mehr als zwei Eintr ge und erlau 13 Gestaltung der grafischen Benutzerschnittstelle ben die Auswahl eines Eintrags Der am h ufigsten verwendete Typ ist der des radio buttons siehe Abbildung Abbildung 13 1 m Radio Button p Check Box C Option Y Check C Option V Check2 Options M Check3 Abbildung 13 1 Radio Buttons Check Boxes und Rahmen Die Mehrfachauswahl engl multiple selection menu check box erlaubt die Auswahl von mehr als einem Eintrag des Men s siehe Abbildung 13 1 Diese Art von Men wird oft zum Festlegen der Pro grammeinstellung Konfiguration benutzt wenn der Benutzer gleichzeitig zur Auswahl mehrere bin rer M glichkeiten aufgefordert wird Die schon besprochenen Pull down Men s sind f r den Benutzer immer am oberen Rand des Bild schirms verf gbar Die Eintr ge im Men sollten sich stets an die Gestaltungsrichtlinien des eingesetz ten Betriebssystems halten um den Benutzer nicht unn tig zu verunsichern und dadur
382. ten baumartigen Informationsstrukturen ist in 2D weit ver breitet Die Darstellung hierarchischer Unternehmensstrukturen in der Betriebswirtschaft oder die Dar stellung von Programmabl ufen in der Informatik sind nur zwei Beispiele Die Erweiterung dieser Dar stellung um eine dritte Dimension und die M glichkeit der Animation stellt eine neue Qualit t der Vi sualisierung dar Im Rahmen des Information Visualizer Prototyps des Xerox Palo Alto Research Centers Xerox PARC wurden verschiedene Visualisierungsformen entwickelt Darunter eine animierte dreidimensionale Form f r Baumstrukturen der sogenannte Cone Tree Diese dreidimensionale Darstellung macht eine effektivere Ausnutzung des Bildschirms m glich Die Darstellung des gesamten Baums ist im Dreidimensionalen mit gr erem Verzweigungsfaktor m glich als bei einer zweidimensionalen Darstellung Berechnungen und Vergleiche von 2D und 3D in Hem 94 17 Konzeption und Realisierung der 3D Schnittstelle Abbildung 17 1 Baum und Kegelstruktur In Anlehnung an die Cone Tree Darstellung wurde eine Visualisierung auf der Basis geometrischer Kegelformen gew hlt Abbildung 17 1 zeigt den Zusammenhang der Baumstruktur mit der Form des Kegels Der Vaterknoten befindet sich an der Spitze des Kegels die Kindknoten werden auf der Peripherie des Grundkreises angeordnet Jeder Kindknoten kann seinerseits wieder Vaterknoten eines untergeordneten Kegels sein siehe Abbildung 17 2
383. ten Notation unterscheidet man zwei verschiedene Arten des Lernens e das rezeptionsbezogene Lernen das die Ver nderungsprozesse im sensorischen syntaktischen semantischen und pragmati schen Bereich der kognitiven Rezeption beinhaltet und das dadurch erreicht wird da sich die verschiedenen an diesen Prozessen beteiligten bergangsfunktionen ver ndern und e das modellbezogene Lernen das sich durch die Existenz einer Handlungskompetenz auszeichnet mit der ein Lernen e m glicht wird Beim rezeptionsbezogenen Lernen steht also die Interaktion mit der Ergebnisfunktion und dem externen Verhalten des kognitiven Systems im Vordergrund weshalb lernende Rezeptionssy steme in der Lage sind raumzeitliche Zuordnungen verschiedener Inputs vorzunehmen Auch die H ufigkeit des Inputs kann dabei von ihnen gespeichert werden Ein damit verbundener einfa cher Lerntyp ist die Habituation Ein einfaches Zuordnungslernen ist Lernen durch Assoziation eine komplexere Form der Klassifikation Beim modellbezogenen Lernen ist das System hingegen nicht mehr auf eine sofortige direkte Interaktion mit der m glicherweise gef hrlichen Umwelt angewiesen da es neben der M glich keit des externen auch die M glichkeit des internen Tests sprich des internen Probehandelns gibt Wie schon besprochen erm glicht das modellbezogene Lernen daher erst dann eine aus gew hlte Planung auf die Umwelt anzuwenden wenn in der Simulation des kognitiven Modells eine
384. tial nderung setzt sich nun entlang des Axons fort indem sich kurzzeitig in ca eine Millisekunde diese implizierte Po tential nderung zum Soma hin bewegt Diese Fortleitung kann stetig sein wie bei den sog marklosen Neuronen oder sich wie schon besprochen sprunghaft ber die Ranvierschen Schn rringe vollziehen Erreicht der initiierte Impuls ber das Soma und das Axon die Synapsen des innervierten Neurons so werden wiederum Neurotransmitter aus den sog Vesikeln der Synapse in den synaptischen Spalt abge geben Die Vesikel kann man sich dabei als Beh lter von Neurotransmittern vorstellen die im Soma produziert werden in die Sysnapse transportiert werden und nach ihrer Entleerung wiederum zum Soma zur cktransportiert werden um dort recycled zu werden Vom Aufbau der Verschaltung der Synapsen und den verwendeten Neurotransmittern h ngt es ab ob diese Erregung hemmend inhibitorisch oder anregend exzitatorisch auf das innervierte Neuron wirkt Kei 79 Anders als bei allen anderen K rperzellen steht die Zahl der Nervenzellen f r den Menschen schon bei der Geburt fest da Nervenzellen keine Teilungsf higkeit haben und sich nur die Zahl der Verkn pfungen von Neuronen untereinander in den ersten drei Lebensjahren ndert In weiteren Leben des Individuums erfolgt dann lediglich eine Konfigurations nderung der Nervenbahnen d h eine nderung der Leitf higkeit zwischen Neuronenverbindungen die sowohl sowohl das Axon als a
385. tierenden Strukturkomponente Mensch zu erstellen Weiterhin zeigen die kogni tionspsychologischen Experimente da die Strukturkomponente Bewu tsein nur 16 Bit Sekunde bewu t verarbeitet wobei diese 16 Bit Karte nicht nur das momentane Geschehen als Art eins zu eins Abbildung erfa t und analysiert sondern auch ein globales individuell bewertetes Bild der die Struktur Mensch umgebenden Welt erstellt und die bewu tseinsm ig unterlegte geistige Integration des Individuums in das momentane Weltgeschehen unter Ber cksichtigung der m mentanen individuellen Selbstreflexion erzeugt Aus dem informationstheoretisch stark redu zierten Abbild des momentanen Erlebens werden dabei situationsangepa te Aktionen abgelei tet das Verst ndnis der physischen Welt durch eine geeignete Interpretation erm glicht und die Erweiterung des individuellen Weltwissens Als Weltwissen bezeichnet man dabei die samtheit aller Erkenntnisse und Handlungsweisen des Individuums Aus dem eben gesagten ergibt sich ein Kybernetisches Modell des Informationsumsatzes des Menschen das in Abbildung 6 gezeigt ist Die aufgef hrten Informationsflu geschwindig keiten und Speichergr en ergeben sich dabei aus kognitionswissenschaftlichen Experimenten Der Akkomodator entspricht einem Stellglied das die berf hrung der sinnesmodialen Erlebnisse in erfahrungsgef rbte streng merkmalsspezifische Konzepte bewirkt also haupts chlich die Extraktion der klassifikationsspezifisch
386. tion der ad quatesten L sungs strategien von m glichst vielen und linear unabh ngigen Kontrollinstanzen sprich prozedural agierenden kognitiven Modellinstanzen vollzogen wird Aus systematischer Sicht w rde sich das Bewu tsein also nicht als die zentrale Kontrollinstanz des menschlichen Geistes darstellen sondern entspr che mehr einem Produkt besonders intensiver gegenseitiger Kontollprozesse die von verschiedenen Verarbeitungseinheiten ausgehen bzw vollzogen werden Neben diesen mehr theoretischen Betrachtungen haben sich durch die modernen Verfahren der Neurowissenschaften aber auch neue experimentelle M glichkeiten ergeben die internen Handlungsprozesse im Gehirn zu beobachten So zeigen wie besprochen vor allem die neuen computergest tzten Analyseverfahren da die Planung und Bewertung von Handlungen vor allem eine Aufgabe des Vorderhirns zu sein scheint wobei diesen Evaluationen eine enge h teraktion mit den sensorischen und motorischen Systemen zugrunde liegt All diese Erkenntnisse k nnen aber nicht dar ber hinweg t uschen da die Handlungsfor schung im Rahmen der Kognitionswissenschaften in Zukunft die externen und internen Beob achtungsverfahren noch st rker miteinander kombinieren mu um erweiternde Einblicke in die elementaren Prinzipien des Ablauf von Handlungsprozessen und deren Abh ngigkeit von der intentionalen Beziehung des Handelnden zu seiner Umwelt zu elaborieren Im Unterschied zu den eher interpr
387. tionen resultieren die mathematisch nur noch schwer zu fassen sind Es lassen sich aber mit Hilfe des Steuerungsbegriffes einige einfache Unterscheidungen treffen e alle Steuerungsprozesse lassen sich hinsichtlich des internen Auftretens zum einen in strukturelle Prozesse einteilen die sich in strukturellen Relationen zwischen den Kompo nenten einer kognitiven Einheit abspielen und zum anderen in funktionale Prozesse die das System mit seiner Umwelt verkn pfen e F r die Gesamtdynamik eines kognitiven Akts gem der Steuerungsmetapher ist die Verlaufsrichtung der Prozesse entscheidend Da sich die Gesamtstruktur des kognitiven Prozessors aus den Relationen der aufeinander aufbauenden kognitiven Einheiten ergibt k nnen die Verbindungen zwischen diesen Einheiten durch aufsteigende oder absteigende Prozesse hergestellt werden Innerhalb der funktionalen Prozesse kann daher unterschie den werden ob ein kognitiver Proze von der aktuellen Einheit ausgehend vorw rts ver l uft und dadurch Erwartungen aufgebaut werden oder ob dieser von der aktuellen Einheit ausgehend r ckw rts zu bereits verarbeiteten Informationen geschieht Das Manko der Steuerungsmetapher ist da das entworfene Bild der kognitiven Dynamik die Realit t der menschlichen Informationsverarbeitung nur sehr vereinfacht wiedergibt So kann diese Konzeption nicht erkl ren warum viele kognitive Systeme offensichtlich bestimmte Zu st nde anstreben und andere vermeid
388. tionseinheiten definiert wurden um so besser k nnen die einzelnen Fakten aus dem Ged chtnis wieder abge rufen werden Der Kontrollvorgang der Vernetzung von Informationen ist relevant f r das Be halten von zusammenh ngenden verbalen Informationen Erz hlungen und Texten Man geht dabei davon aus da das Langzeitged chtnis ebenfalls als Netzwerk miteinander verbundener Konzepte verstanden werden kann wobei die Konzepte dadurch ihre Bedeutung erhalten da sie zu anderen Konzepten netzwerkartige Beziehungen aufweisen Gemeinsame Eigenschaften von Konzepten sind dabei auf einer h chstm glichen hierarchischen Ebene im Netzwerk repr sentiert d h das die Eigenschaften eines Konzepts f r alle Konzepte die hierarchisch weiter unten liegen gelten Man bezeichnet diese Forderung als kognitive konomie da durch sie eine Entlastung des Speicher oder Verarbeitungsaufwandes erzielt wird berpr fen kann man solche hierarchischen Strukturen indem man die sog Inferenzen sprich Schlu folgerungen beim Suchen von Informationen analysiert Man kann dabei zeigen da Wissen zum Teil wirk lich hierarchisch abgelegt wird was nat rlich bedingt da der jeweilige Suchproze zwischen zwei Konzepten um so l nger dauert um so weiter sie hierarchisch getrennt sind Man sagt ihre semantische Distanz ist gr er Anderseits zeigen die Experimente auch da wir nicht immer Strukturen anlegen die logisch erscheinen so f llt es z B den meisten Men
389. tnis 43 semantische Information 103 Sender Empf nger Metapher 102 senso motorischen Ebene 125 Sensordatensatz 17 sensorische Information 102 Sequenz von Zustands nderungen 72 Signal 101 similarity bias 127 Simulationsf higkeit 13 sinnesmodial erzeugten Ikonen 53 Sinnessensoren 53 Skript 33 slips 127 Spinoza 57 Spracherkennen 35 Spurenzerfall beim Vergessen 48 stereotype vorurteilsbehaftete Wahrnehmung 87 Steuerungsmetapher 105 Stimmhaftigkeit 36 Stre hormone 49 Struktur des Langzeitged chtnisses 43 Strukturkomponente Bewu tsein 50 Strukturkomponente K rper 50 Strukturkomponente Mensch 50 Strukturkomponente Umwelt 55 Strukturkomponenten 54 Suchraum 73 Symbol 101 Symbolverarbeitende Systeme 107 Syndrom 86 syntaktische Information 102 Syntheseprobleme 72 Systemannahme 10 Systematizit t 94 Ba pea Tektonik kognitiver Systeme 91 Textfeld multiple line entry field 152 Top level Objekte 153 TOTE Einheit Test Operate Test Exit Einheit 74 Tr ger gt Muster gt Bedeutung 20 Tr ger Muster Bedeutung 16 Transformationsannahme 10 try and error 72 U bergangsfunktionen 106 U Ultrakurzzeitged chtnis 22 53 Ultrakurzzeitged chtnis UKZ bzw SG 21 Umstrukturierungsheurismen 74 Unsicherheit 75 77 Unterlagenregel 35 Unvollst ndigkeit 12 unwillk rlichen Aufmerksamkeit 37 Jrsystem der Wachheit und Vigilit t Aufmer ksamkeit 38 V ValueSet value set 152 Vera
390. tnisses Kognitionswissenschaften im berblick 30 Mehr Speicher Modell des Ged chtnisses Externe Stimuli Merkmale sensorisches Unbegrenzl ca 2 10 bil Ged chtnis 56 Ikonisch sensorisch n f sehr kurz max 2 Sek Ultrakurzzeitged chtnis zeitlicher Verfall Aufmerksamkeit bis zu sieben Chunks Akustisch Kurzzeitged chtnis kurz max 18 Sek ohne KZ6 Wiederholung Verdr ngung oder Unte lassung der Wiederholung Meremang n lerung Unbegrenzt Langzeitged chtnis a aLi PORRUNgSVO 126 Interferenz oder ungeeigneter Abrufproze Abbildung 20 3 20 2 2 2 Das Ultrakurzzeitged chtnis Alle durch die Sinneswahrnehmungen und afferenten Nerven im Gehirn einlaufenden Ner venimpulse sind zun chst einmal in Form von elektrischen Str men und Schwingungen im Ge hirn pr sent Die Gesamtheit aller Aktionspotentiale die einer Informationsmenge von ca 10 Bit Sek entspricht bildet so ein komplexes spezifisches und unspezifisches Aktivit tsmuster welches den momentanen Zustand des zentralen Nervensystems und des ihn umgeben den tragenden K rpers vermittelt Dieses Aktivit tsmuster hat ein nat rliches Abklingverhalten welches bewirkt da nach max 2 Sek diese Repr sentation des Weltgeschehens unwieder bringlich verloren gegangen ist wenn die nachfolgenden Ged chtnisformen diese nicht stabili sieren sprich weiterverarbeiten Das Ultrakurzzeitged chtnis hat also keine stoffliche
391. tnisses indem mehrere artverwandte oder bedeutungs verwandte Ged chtnisinhalte zu einem bergeordneten bedeutungshaltigen Chunk zusammengef gt werden Dabei k nnen als Ausgangsinformation wieder Chunks vorliegen Es zeigt sich da ungef hr 7 Chunks gleichzeitig verarbeitet werden k nnen Um Objekte in grafischen Abbildungen wiederzufinden wird die Abbildung meist in Teilbereiche zer legt Diese Teilbereiche werden dann hierarchisch organisiert und die Objekte werden den Teilberei chen zugeordnet Bei der Beurteilung der Lage einzelner Objekte wird dann die Lage des bergeordneten Teilgebietes herangezogen Vorteil dieser Organisationsform ist eine erhebliche Erweiterung der Ge d chtniskapazit t eine geringere Belastung der Verarbeitungsressourcen sowie eine beschleunigte Auf nahme und Wiedergabe der Information Mit Hilfe einer gut strukturierten und hierarchisch organisierten grafischen Benutzerschnittstelle kann man direkt Einflu auf diesen Organisationsproze nehmen Durch die aktive Vorstrukturierung wird der Benutzer bei seiner mentalen Modellbildung unterst tzt um einen m glichst gro en Nutzen aus den bereits erw hnten Vorteilen zu ziehen siehe z B Kapitel 13 2 2 10 3 Bedeutungsbezogene Wissensrepr sentation Der Mensch besitzt die F higkeit den Bedeutungsgehalt eines bestimmten Ereignisses einer Reizvor lage zu speichern Dem Eindruck wird seine Bedeutung extrahiert Die wahrnehmungsbezogenen Infor mationen
392. tung beim Lesen z B Zeichen in kursiv Im allgemeinen sind Schriftart Schriftgrad Zeilenl nge Zeilen und Wortabst nde immer unter den Gesichtspunkten der Gestaltgesetze und der Mechanismen der visuellen Wahrnehmung zu w hlen Da man keinen Einflu auf die Bildschirmaufl sung des Benutzers hat sollte im Programm die M glichkeit f r eine Schriftvergr erung bzw verkleinerung bestehen In Textpassa gen z B bei der Hilfefunktion m ssen wesentliche Aussagen an erster Stelle stehen da die erste Aussage eine Erwartungshaltung aktiviert in deren Sinne die folgenden Informationen eingeordnet und bewertet werden Dementsprechend mu die Konsistenz in der Namensgebung und Beschriftung ein wichtiges Ziel jedes UI Designers sein St ndige syntaktische nderungen delete destroy kill die im Kontext doch eine gleiche semantische Aussage haben sollen erschweren die Bedienung sehr und erh hen die Fehlerrate Eine Beschriftung sollte nicht in Gro buchstaben erfolgen weil dadurch die Texterkennung zus tzlich erschwert wird Sowohl bei der Beschriftung von Icons als auch bei der Darstellung von textuellen Informationen ist der zur Verf gung stehende Raum h ufig so klein da Abk rzungen verwendet werden m ssen Dabei sollen konventionelle allgemein bekannte oder in Anwendung gebr uchliche Abk rzungen benutzt werden Ausf hrlich besch ftigt sich Shneiderman im Kapitel Naming and Abbreviations Shn 97 mit diesem Thema
393. tzt dazu gebrau chen um mittels der Disziplin der Kognitiven Informatik die Entwicklung von intelligenten k nstlichen Systemen m glichst nah am nat rlichen Vorbild dem kognitiven Fundus der Natur anzulehnen Die Evaluierung der Grundlagen von k nstlichen kognitiven System begann im zweiten Welt krieg als man anfing zu untersuchen wie man Soldaten im Umgang mit technisch komplizierten Kognitionswissenschaften im berblick 98 Ausr stungsgegenst nden und zur Vermeidung von Problemen wie Aufmerksamkeitsschw chen und st rungen besser trainieren sollte und wie man technische Systeme auslegen mu damit sie den Menschen bei der Bedienhandlung unterst tzen Grundlage der Forschungen war die Idee menschliche Leistungsaus bung mit neueren aus der Informationstheorie stammenden Forschungsresultaten zusammenzubringen um die Informationsverarbeitung des Menschen bes ser analysieren zu k nnen und die Mensch Maschine Interaktion menschengerechter ge stalten zu k nnen Mit der Entwicklung dieses Informationsverarbeitungsansatzes eng verbunden waren und sind Fortschritte in der Computerwissenschaft insbesondere der K nstlichen Intel ligenz KD deren Ziel es ist Computer zu intelligentem Verhalten zu verhelfen Im Laufe der Entwicklung wurde eine F lle von Konzepten und Begriffen aus der Computerwissenschaft bernommen und in die psychologischen Theorien der k nstlichen und nat rlichen Kognitions wissenschaften integriert
394. tzt einen Schwerpunkt auf die visuelle Wahrnehmung als einen der wichtigsten Sinne des Menschen Um die Beziehungen zwischen Gegenst nden der Au Benwelt und deren Repr sentation im Ged chtnis zu erforschen ist die physiologische und psychologi sche Analyse des Sehens erforderlich In Bezug auf die Arbeit mit grafischen Benutzerschnittstellen am Computer interessieren haupts chlich optische und akustische Reizaufnahme mit Auge und Ohr Sehen und H ren gelten als die Sinnesmoda lit ten mit denen der Mensch die meisten verhaltenssteuernden Informationen ber seine Umwelt ge winnt Sie werden auch als h here Sinne bezeichnet und wurden intensiver erforscht als die niederen Sinne zu denen das Tasten das Riechen und das Schmecken geh ren Die folgende bersicht gibt Auskunft ber die Sinne und Sinnesmodalit ten des Menschen Organ Lokalisation Wahrnehmungsart Auge optisch Ohr akustisch Nase olfaktorisch Mund Zunge gastatorisch Haut taktil Innenohr statisch dynamisch Gelenke kin sthetisch Sehnen kin sthetisch Muskeln kin sthetisch Tabelle 2 Sinnesorgane Die Analyse der visuellen Wahrnehmung beginnt blicherweise am Sinnesorgan selbst dem Auge mit dem sich unsere gesamte visuelle Welt erschlie t 7 1 Lichtsinnesorgan Auge Die visuelle Informationsverarbeitung findet zuerst am Auge statt An der Vorderfl che des Augapfels Bulbus oculi befindet sich die durchsichtige Hornhaut Cornea dahinter liegt die
395. uch den synaptischen Spalt betrifft 6 1 2 Informationsspeicherung in Nervenzellen In Tierversuchen konnte festgestellt werden da nach Lernvorg ngen vermehrt RNA in den Neuronen gebildet wurde Man nimmt deshalb an da dieser chemische Vorgang der Eiwei synthese im Zusam menhang mit der Ged chtnisfixierung steht vgl Mih 88 S 311 Durch diese Einlagerung ver ndert sich die elektrische Leitf higkeit eines Zellverbandes wodurch die Erregungsweiterleitung aktiv unter st tzt wird Am Axon wird dieser Proze dadurch verst rkt da sich die aus Myelin bestehende Mark scheide erweitert was sich ebenfalls positiv auf die Erregungsweiterleitung auswirkt Im synaptischen Spalt hingegen werden Molek le platziert denen man die Eigenschaft zuspricht da sie die bertragung der Neurotransmitter beg nstigen 6 2 Das Zentralnervensystem Das gesamte Nervensystem eines Indiviuums beschr nkt nun aber nicht nur auf das eigentliche Gehirn sondern umfa t auch die verschiedenen die sensorischen Systeme und die Sinnesorgane mit ihren Sinneszellen Die Sinnesorgane bilden dabei die Schnittstelle des Individuums zu seiner Umwelt und 6 Das menschliche Nervensystem reagieren auf optische akustische chemische Druck oder W rmereize oder auf die Zust nde der Muskelrezeptoren Diese Zustandsmeldungen bzw Reizinformationen des Sinnesapparates erm gli chen es dem Individuum sich in seiner Umwelt zurechtzufinden bzw aktiv in seiner U
396. ufmerksamkeit und erzeugt damit eine Er regungsselektion die die bewu te Verarbeitung erst erm glicht Diese Strukturen die sich beim Menschen und den Wirbeltieren in den unspezifischen Thalamuskernen fortsetzen erzeu gen dabei aber nur die affektfreien Aktivierungen und Aufmerksamkeiten und stellen das er ste laterale reticul re Ursystem der Wachheit und Vigilit t Aufmerksamkeit dar Man nennt sie wohl auch deshalb das reticul re Aktivierungssystem Eine Sch digung dieser Strukturen f hrt immer zu Schlafzust nden bzw zu tiefer Bewu tlosigkeit unabh ngig davon ob die spezifischen Erregungen noch in Takt sind oder nicht diese Strukturen hatten wir ja denn auch als der Angriffspunkt aller Narkotika Schlaf und Beruhigungsmittel kennengelernt Das zweite mediale limbische Ursystem der Wachheit und Vigilit t Aufmerksamkeit entspricht dem Neuronenkomplex des limbischen Systems Dieses System ist f r die viszeralen und vegetativen Reaktionen und Affekte der Vitalsph re zust ndig und steuert damit die emoti onsbezogene Aufmerksamkeit Ist diese gest rt so liegt meist das klinische Bild des manisch depressiven Irreseins vor da sich periodenweise auftretend durch eine rein emotionale Filte rung sprich Aufmerksamkeitszuwendung u ert Beide Ursysteme wirken damit als Filter die das durch sie evaluierte sensormodiale Erleben an die evolutionsm ig j ngsten nachgeschalteten Hirnteile weitergeben und damit die Bedeu tungsfindu
397. umpe 4 o k Abbildung 20 8 Zur Struktur der menschlichen Aufmerksamkeit Aus einem f r den Operateur wichtigem Ereignis resultiert ein eingeschr nkter Aufmerksam keitskegel der zur Nichtdurchf hrbarkeit seiner momentanen Aufgabe f hrt Erst durch die Ak tivierung der Alarm und Fluchtmechanismen gelingt es den Aufmerksamkeitskegel des Opera teurs dahingehend zu modifizieren da er seiner Aufgabe nachkommen kann Die mit Aufmerksamkeit belegten Strukturen weisen einen erh hten Aktivit tsstatus auf und stellen die stoffliche Grundlage der momentanen Bewertungen und der Kreierung von Hand lungsstrategien dar Dieser gesamte mentale Akt wird im Gehirn abgelegt Dadurch wird w hrleistet da ein momentanes Geschehen und die aus ihm gefolgerten Bewertungen und Handlungsweisen archiviert werden so da sp ter in hnlichen Situationen auf das Erlebte als bewertendes Material zur ckgegriffen werden kann Die Gesamtheit aller so abgelegten Erleb nis und Erkenntnisstrukturen abgelegten Strukturkomponenten nennt man Langzeitged cht nis Die Kodierung und die eigentliche Umstrukturierung der Strukturkomponente Gehirn mit Hilfe der beschriebenen Proteinsynthese dauert ca 30 Minuten und setzt neben der Aktivierung der relevanten Ged chtnisstrukturen vor allem Aktivierungsmechanismen voraus die das m t rliche Verschwimmen Abklingen der im Ultrakurzzeitged chtnis gespeicherten Bedeutungs inhalte verhindern Man hat f r diese ber
398. und Funktionen bei speziellen Auf gaben meist interaktiv Online Tour berblick geben ber Funktionalit t z B durch selbst ablaufende Demonstration Schnelle Hilfe Kontextsensitive Hilfe Hilfetext erscheint an Position des Kur Quick Help sors in Form eines Rechtecks oder Blase Assistenten berpr fen Benutzereingaben Assistieren bei Aufgaben Ablauf steuerung Vorschl ge kontextabh ngige Hilfe Tips Kontextsensitive Hilfe auf Benutzerwunsch oft ein spezielles Icon Tool Tips im Men z B gelbe Lampe Notizbuch Notizzettel Notizen des Benutzers aufnehmen Notizen werden kontextabh n gig wieder f r den Benutzer eingeblendet Historie Verlauf Protokoll des Verlaufs von Benutzeraktionen oft bei Dokumenta History tionen mit Hyperlinks dienen der Orientierung Markierungen Benutzer kann Markierungen zur eigenen Orientierung setzen Bookmarks kennzeichnet bestimmte Systemzust nde bei Aufruf R cksprung in den alten Systemzustand Statuszeile Anzeige des aktuellen Systemzustands einblenden von Hilfetexten oder Statusmeldungen 13 Gestaltung der grafischen Benutzerschnittstelle Tabelle 9 Hilfe am Computer F r umfangreiche Software bieten sich Kombinationen verschiedener Hilfem glichkeiten an Ein gutes Hilfesystem sollte eine Suchfunktion einen Index eine Notizbuchfunktion und eine Historie zur Verf gung stellen Die Schl sselw rter des Index sollten in Kategorien unterteil
399. und schlie lich unter Aufwendung eines Minimums an Aufmerksamkeit und kognitiver Energie quasi von selbst vollzogen werden k nnen Die durch eine vertiefte Auseinandersetzung mehr oder minder automatisierten Wissensbest nde nennt man Sachkennt nis Expertenwissen oder F higkeiten 20 6 1 Automatisiertheit Bei zwei getrennten Aufgaben mu die begrenzte Kapazit t der Aufmerksamkeit auf die kon kurrierenden Prozesse verteilt werden Wieviel Aufmerksamkeit ein Proze verlangt h ngt vom Grad seiner Ge btheit ab Je besser ein Proze ge bt ist desto weniger Aufmerksamkeit wird ben tigt man hat sogar vermutet da hochge bte Prozesse berhaupt keine Aufmerksamkeit erfordern Solche hochge bte Prozesse die kaum Aufmerksamkeit beanspruchen werden als automatisch bezeichnet Es w re richtiger unter Automatisiertheit nicht eine pr zise definierbare Kategorie zu verste hen sondern einen kontinuierlich ver nderlichen Gradmesser aber es hat sich als n tzlich er wiesen kognitive Prozesse in zwei Klassen einzuteilen automatische Prozesse die keine Auf merksamkeit erfordern und kontrollierte Prozesse bei denen Aufmerksamkeit n tig ist Kognitionswissenschaften im berblick 90 Automatische Prozesse laufen ohne bewu te Kontrolle ab Viele Aspekte des Autofahrens und des Sprachverstehens stellen sich als automatisch dar Kontrollierte Prozesse scheinen Kontrolle durch das Bewu tsein zu erfordern Viele h here Proze
400. ung und Informationsverarbeitung angepa t ist F r den Benut zer von Software ist es dabei wichtig da der Konzentrationsaufwand bei der Bedienung m glichst ge ring ist damit er seine Aufmerksamkeit auf die Arbeitsaufgabe richten kann 11 2 2 Risikofaktor Mensch Menschliches Versagen ist h ufig Ursache schwerer Unf lle Beispiele siehe Reu 97 und Z h 96 St rf lle in Kernkraftwerken Flugzeugabst rze oder Eisenbahnunf lle immer wieder steht der Mensch als unkalkulierbarer Risikofaktor im Vordergrund Doch oft stellt sich nach eingehender Analyse heraus da dieses menschliche Versagen auf ein Versagen der Mensch Maschine Schnittstelle zur ckzuf hren ist Moderne Industrieanlagen Flugzeuge Schiffe und Schienenfahrzeuge werden heute zum berwie genden Teil elektronisch mit Computersystemen und Bildschirmdarstellungen gesteuert Die Komple xit t der technischen Anlagen und der Steuerungsmittel steigt st ndig Konkurrenzdruck und schnellere technologische Entwicklungszyklen bewirken st ndige nderungen an den Anlagen und damit st ndig neue Anforderungen an das Personal das diese Technik bedient und steuert Ausf lle bzw St rf lle wirken sich stark auf Kosten und Wirtschaftlichkeit der technischen Systeme aus Damit steigen Anfor derung und Leistungsdruck f r das Bedienungspersonal Eine Analyse der menschlichen Handlungswei sen und eine an den Benutzer angepa te Mensch Maschine Schnittstelle sind unabdingbar
401. ungen zur Anwendung kommen e die objektorientierten Systeme bei ihnen wird die Verarbeitungskontrolle dezentral ausgef hrt Bei diesem Systemtyp haben viele Regeln keine globale Geltung sondern sind einzelnen Einheiten des Systems zugeordnet so da eine Verteilung der Verarbeitungskontrolle und damit auch eine pa rallele Verarbeitung m glich ist e die Marker Passing Systeme diese Systeme funktionieren auf der Basis ungerichteter Aktivierungsausbreitung zwi schen einzelnen Konzepten Die verwendete Anti Promiskuit t Regel verhindert dabei eine globale Aktivierung des Netzwerkes in dem Konzepte die besonders viele Verbin dungen zu Nachbarkonzepten haben nicht aktiviert werden d rfen Zudem darf die Akti vierung nur ber eine bestimmte Anzahl von Stationen laufen Obwohl mit den Marker Passing Systemen versucht worden ist bei der Simulation gewisse Aktivierungsprozesse im Gehirn zu ber cksichtigen sind diese Systeme jedoch weit von einer kognitiven Ad quatheit entfernt 20 8 2 3 Regelungsmetapher Ad quater als mit der Steuerungsmetapher l t sich die kognitive Dynamik von Lebewesen mit der Regelungsmetapher beschreiben da in ihr die R ckkopplung der gefundenen Ent scheidungen des Systems mit integriert sind So besteht ein Regelungssystem n mlich immer aus mindestens zwei Steuerungssystemen die sich gegenseitig beeinflussen indem die Ausgabe Kognitionswissenschaften im berblick 115 einer S
402. unterlegte Handlungssysteme ihre Reaktion zun chst auch ohne eine direkte Sensoreingabepr sentation intern vorbereiten berpr fen und korrigie ren um so zu einer optimalen Reaktion auf eine eventuell eintretende Umweltsituation reagieren zu k nnen Sie erreichen durch diese F higkeit pr kognizierend agieren zu k nnen eine Art Zeitungebundenheit bzw ein Planungsverm gen Bedenkt man da Menschen oft vor der Notwendigkeit stehen in einer bestimmten Situation gleichzeitig mehrere Anforderungen an ihr Handeln zu erf llen so ist klar da solche Situatio nen des Mehrfachhandelns besonders intensive internen Abstimmung zwischen mehreren Handlungsprozessen erfordern Aus der Verbindung mehrerer Handlungsprozesse resultiert aber ein komplexer Planungsproze mit dem Ziel die beteiligten Handlungssysteme sprich kognitiven Modelle und deren Aktions und Realisationsvorgabenverhalten aufeinander abzu stimmen Hierdurch wandelt sich die Analyse kognitiver Prozesse zu einer Analyse kommuni kativer und sozialer Vorg nge wodurch die individuelle Situationsbew ltigung zu einem kooperativen Probleml sen erweitert wird Im Verlauf dieser Evaluationsvorg nge kommt es normalerweise zu einer Einigung der beteiligten Handlungssysteme auf eine Priorit tenliste der zu realisierenden Handlungen Die Grundlage rationaler Entscheidungen basieren dabei auf einer Abw gung der Vor und Nachteile sowie der Relation der einzusetzenden Mittel zu dem zu
403. usammen Die Ursachen dieser Verzerrungen entsprechen somit ko gnitiven motivationalen emotionalen oder sozialen Einflu prozessen und k nnen als Folge von e berforderungen der menschlichen Informationsverarbeitungskapazit t e suboptimalen Suchverhaltens und Satisficing Verhaltens e Verzerrungstendenzen durch das Streben nach kognitiver Konsonanz e und durch intrapsychische Konflikte verstanden werden Der erste Punkt entspricht der Tatsache da durch die beschr nkte Kapa zit t des Kurzzeitged chtnisses bzw durch eine falsche Ikonisierung wesentliche Aspekte des Problems ignoriert vergessen oder ungen gend verarbeitet werden w hrend der zweite Punkt die Tatsache ber cksichtigt da menschliche Entscheidungsverfahren meistens mit der Ent wicklung und Auswahl zufriedenstellender Alternativen abgeschlossen sind und sich nur in Ausnahmef llen auf die Auswahl optimaler Alternativen kaprizieren Sastisficing Verhalten entspricht also eher dem was wir als kognitive konomie bezeichnet haben Das Gegenteil zum Satisficing Verhalten ist das Optimierungsverhalten welches vom Menschen immer dann angestrebt wird wenn eine gewisse Unsicherheit des Individuums vorliegt oder die Tragweite des Problems besonders gewichtig erscheint Beide Arten stellen somit die Endpunkte des Verhaltenskontinuums des Menschen dar und k nnen folgenderma en unterteilt werden e Anzahl der ber cksichtigten Kriterien Satisfciing Verhalten bedeutet die
404. utige Beschriftungen Die Nomenklatur des Alarmank ndigers und die der identischen Prozeduren unter schieden sich voneinander 20 10 2 6 4 Zusammenfassung Als Beispiel f r eine Katastrophe f r deren Entstehung fast ausschlie lich menschliche Fehler verantwortlich waren wurde die Katastrophe von Three Mile Island gew hlt da hier nicht nur die gro e Variabilit t der menschlichen Fehler zutage tritt sondern auch die Schwierigkeiten Menschen in ein komplexes interaktives System einzubinden Hilfen m ssen vor allem darauf abzielen allgemeine Unzul nglichkeiten und Prim rfehler der menschlichen Informationsverarbeitung zu reduzieren Ein wesentlicher Teil solcher Hilfen gilt dem Aufbau ad quater interner Repr sentationen 1 Fehldiagnosen m ssen vermieden werden Die Aufmerksamkeit ist auf diskrepante Daten und alternative Hypothesen zu lenken berdies k nnen adaptive Systeme dazu beitragen zu gering beachtete Informationen auff llig darzustellen Das Ziel ist die Sicherung der geistigen Beweglichkeit bzw die Vermeidung kognitiver Hysterese 2 Das Individuum mu in den Kontroll und Steuerungsablauf einbezogen werden Die Automatisierung der Systemsteuerung mu zugleich eine kontinuierliche aktive Aus einandersetzung mit dem System zulassen Kognitionswissenschaften im berblick 169 3 Realzeit Krisenmanagement Das entscheidungsst tzende System mu eine Reduktion der Informationsbelastun
405. utungsm ig n tigen Begriffe Worte in die Ikone berf hrt Es erweist sich somit als sinnvoll zwischen der Bedeutung eines Satzes und dem Satz selbst zu unterschei den e die visuelle Bedeutungsrepr sentation Der Mensch berf hrt nur selten die genauen visuellen Einheiten einer Szenerie oder die genauen r umliche Relationen eines Bildes in die ikonisierte Repr sentation des Kurzzeit ged chtnisses Statt dessen beh lt er eine eher abstrakte Repr sentation die die nur die Bedeutung des Bildes erfa t So zeigen Versuchspersonen beispielsweise eine schlechte Behaltensleistung bei Bildern die sie nicht sinnvoll interpretieren k nnen Die Ikonisierung von Wahrnehmungsinhalten aufgrund bedeutungsm iger und r umlicher Re pr sentationen legt die Frage nah welches die kleinsten noch ikonisierbaren Inhalte einer Sze nerie sind Man hat sich heute darauf geeinigt diese kleinst m glichen Bausteine als Proposi tionen zu bezeichnen Der Begriff der Proposition ist dabei der Logik und Linguistik entliehen und bezeichnet eine Bedeutungseinheit die als selbst ndige Behauptung sinnvoll als wahr oder falsch beurteilt werden kann Ausgehend von der Art und Weise wie sensorielles Erleben iko nisiert werden kann soll daher als n chstes untersucht werden ob und wie kleinstm gliche Ikonen Propositionen strukturiert werden k nnen um komplexe Szenerien effizient zu kodieren zu bearbeiten und zu hinterlegen Kognitionswissenscha
406. ven M glichkeiten waren dabei noch sehr beschr nkt Die Weiterentwicklung unter dem Arbeitstitel Moving Worlds wurde 1996 mit der Version VRML 2 0 definiert und brachte Verbesserungen vor allem im Bereich der dynamischen und interaktiven Welten Version 2 0 ISO IEC CD 14772 4 8 1996 Aktueller Stand der Entwicklung ist Teil 1 der Spezifikation ISO IEC 14772 1 1997 auch bekannt unter dem Namen VRML97 siehe VRM 97 VRML bietet sogenannte Knoten Felder und Ereignisse zur Beschreibung der 3D Szene Es gibt Knoten f r die Definition von Geometrien z B Box Cone zur Definition von Eigenschaften z B Material FontStyle und zur Positionierung und Organisation von Objekten z B Transform Group Spezielle Sensorknoten reagieren auf Benutzeraktivit ten wie z B ein Touch Sensor der auf Mausklicks reagiert siehe VRM 97 Felder dienen zur Eingabe von unterschiedlichen Datentypen z B numerischen Werten Vektoren oder Strings Die Zuweisung eines Wertes an spezielle Ereignisfelder kann dynamisch w hrend der Darstel lung der Szene erfolgen Man spricht dann von einem Ereignis Dadurch k nnen Knoten untereinander Informationen austauschen und bestimmte Aktionen ausl sen 16 2 Aufbau der VRML Szene Der Aufbau der dreidimensionalen Szene wird durch einen Szenegraphen beschrieben Die Wurzel kann im einfachsten Fall ein Geometrieknoten sein Meistens wird ein Gruppenknoten ver wendet der eine beliebige Menge weiterer Kn
407. ven Produktion zu gewinnen Im Folgenden werden wir uns aber nicht mit den einzelnen Fachdisziplinen der Kognitionswis senschaften besch ftigen sondern aus ihrem generellen Fundus die Begriffe und Definitionen aussch pfen die es uns erm glichen uns einen berblick ber die Erkenntnisse bez glich der Kognitionswissenschaften im berblick 15 Informationsverarbeitung des Menschen zu verschaffen Als erstes seien daher die Forschungs methoden der Kognitionswissenschaften n her beleuchtet die man auch als die Grundlagen der Kognitionsforschung betrachten kann 20 1 Die grundlegenden Forschungsmethoden der Kognitionswissenschaften Die wesentliche Grundlage der Kognitionsforschung sind Experimente anhand derer das menschliche Lern und Aktionsverhalten studiert und verstanden werden soll In diesen Experi menten werden Versuchspersonen sog Operatoren oder Probanden dahingehend untersucht wie sie neues Wissen erwerben und umsetzen d h wie sie e Wissen repr sentieren e Wissen erwerben und e Wissen wiedergeben Der Proband wird in diesen Experimenten als ein kognitives System aufgefa t das aktiv h formationen aus der Umwelt aufnimmt speichert manipuliert und zum Teil zielgerichtet wie derverwendet Weidenmann 1988 wobei die Kognitionswissenschaften in ihren Versuchen den Menschen als ein Black Box System welches als Gesamtsystem agiert betrachten Durch spezielle Versuchsauslegungen wird dabei versucht spez
408. welcher individuellen Vor stellung die erfa te Realit t entspricht sprich je nachdem welches mentale Modell der Mensch von einem Sinneseindruck evaluiert wird ein Mensch agieren Die Merkmale und Beschaffen heit des mentalen Modells bedingen somit das Verst ndnis der Zusammenh nge eines real exi stierenden Systems oder eines realen oder geistigen Sachverhaltes und bilden somit die Grundlage f r das k rperliche und geistige Agieren eines Individuums Ziel speziell der inge Kognitionswissenschaften im berblick 135 nieurpsychologischen Forschung ist es nun die Unzul nglichkeiten und Grenzen der menschli chen Kontroll und Steuerentscheidung von technischen Systemen aufzuzeigen um so durch menschliche Fehler und Irrt mer verursachte Ungl cks und St rf lle zu vermeiden Die folgenden Zahlen sollen die Bedeutung derartiger Untersuchungen gerade in unserer hoch technisierten Welt veranschaulichen e 68 aller Flugzeugunf lle sind auf das Versagen der Crew im Cockpit zur ck zuf hren e 89 aller Schiffsungl cke begr nden sich auf menschlichem Versagen e 48 aller St rf lle in Atomkraftwerken liegen menschliche Fehlentscheidungen zugrunde e 98 aller Stra enverkehrsunf llen sind nicht auf technische M ngel zur ckzu f hren Diese Zahlen belegen eindrucksvoll da der Mensch mit der ihm anvertrauten Technik oft nicht umzugehen vermag Wie aber die Statistik zeigt ist nicht immer der Mensch bzw seine Ent
409. wir die Ged chtnisstrukturen und die Ablegung von neuem Wissen besprechen werden noch intensiver besch ftigen und klarer werden An dieser Stelle nehmen wir die hier genannten begrifflichen Bestimmungen erst einmal unkommentiert an und konster nieren da es durch sie m glich ist die Dynamik des materiellen Lernens mit der Dynamik der geistigen mentalen Modelle zu verbinden Wird die Informationsverarbeitung des Menschen anhand mentaler Modelle erkl rt so ergeben sich f r diese folgende Funktionen und Eigenschaften e Bildhaftigkeit Mentale Modelle sind nicht mit Vorstellungsbildern gleichzusetzen da mentale Modelle auch abstrakte Relationen enthalten k nnen die in einer Sicht auf das Modell nicht wahrnehmbar sind e Unvollst ndigkeit Instabilit t und nderungsresistenz Mentale Modelle sind zeitlich instabil da Systemmerkmale vergessen werden k nnen Mit der Zunahme der Komplexit t des Originals steigt die Tendenz der unvollst ndi gen Modellbildung Soll ein mentales Modell ge ndert werden l t es sich um so schwerer ndern je besser es seine Funktion erf llt Es herrscht das Primat der Funk tionalit t e Analogien Bezug hnlichkeiten zwischen Modell und Original erleichtern die Verkn pfung der Information mit vorhandenem Wissen So werden Analogie Beziehungen leichter erkannt Kognitionswissenschaften im berblick 21 e Simulationsf higkeit Gedankliches Probehandeln oder Durchspielen vo
410. wird als Aktivierung bezeichnet Dies Aktivierung soll im Folgenden n her besprochen werden 20 2 2 4 2 Die Aktivierung von Inhalten des Langzeitged chtnisses Im Langzeitged chtnis werden alle Ged chtnisspuren die auf der Ebene des Kurzzeitged cht nisses evaluiert worden sind in Form mehr oder minder komplexer Chunks abgelegt Diese sind dann aber nicht mehr aktiv d h auf sie mu ggf wieder zur ckgegriffen werden Neu rologisch gesprochen hei t dies da die sie charakterisierenden Aktivit tsmuster im Gehirn nicht pr sent sind Zur Aktivierung dieser Muster m ssen entweder ganze Teile oder auch ein zelne Neuronen der sie repr sentierenden Tr gerstruktur aktiv feuern was einer Aktivierung von Propositionen oder Chunkteilen entspricht Diese erzwungene Aktivit t kann dabei entwe der durch das sensorielle Geschehen oder durch interne Aktivit ten des zentralen Nervensy stems erzwungen werden Je nach Grad der Aktivierung und nach St rke der interneuronalen Verbindungen werden dann kaskadenm ig immer mehr Neuronen in das Aktivit tsgeschehen eingreifen was zu einem immer komplexeren Aktivit tsbild und damit in Folge zu einer immer komplexeren Bedeutungsfindung durch die Aktivierung der verschiedenen Schemata Skripte oder Propositionen f hren wird Dieser Vorgang entspricht der berf hrung der inaktiven Ge Kognitionswissenschaften im berblick 53 d chtnisinhalte aus dem Langzeitged chtnis in die aktive G
411. wird als dominanter empfunden als das Gesetz der N he oe Gesetz des glatten Verlaufs Szenenfiguren die einem glatten Verlauf repr sentieren werden als zusammengeh rig emp funden Dieses Gesetz berwiegt die vorherigen e Gesetz der Geschlossenheit und der guten Gestalt Figurale Muster die in sich geschlossen sind werden als dominierend empfunden Dieses Gesetz berwiegt die vorherigen Neben diesen elementaren Gestaltungsgesetzen gibt es noch den Begriff der hoch berlegenen Muster Hoch berlegene Muster sind als Teil gro er Kontextstrukturen zu verstehen wie z B die Form einer Nase als repr sentative Detailinformation eines Gesichtszuges Zu bedenken bei all diesen Gestaltungsgesetzen ist aber da bei der Identifikation von Einzelheiten aus einem komplexen Kontext die Erkennungsleistung von uns logischen Einschr nkungen unterliegt die den folgenden f nf Regeln unterliegen Kognitionswissenschaften im berblick 43 e Der Verdeckungsregel Gegenst nde verdecken im allgemeinen ihren Hintergrund e Der Unterlagenregel Gegenst nde liegen im allgemeinen auf ihrer Unterlage auf e der Wahrscheinlichkeitsregel Gegenst nde sind normalerweise nur in einem bestimmten Kontext anzutreffen e Der Ortsregel Gegenst nde die in einem bestimmten Kontext wahrscheinlich sind werden nur an be stimmten Orten auftreten e Der Regel der gewohnten Gr e Gegenst nde treten nur in bestimmten Gr en Gr enverh ltnissen auf I
412. ystemteilkomponente jeweils als Eingabe f r die andere Systemkomponente fungiert Auf diese Weise wird ein Verbund zwischen den verschiedenen Systemkomponenten geschaf fen mit dem ein bestimmter Sollzustand Stabilit t Gleichgewicht erreicht und aufrecht erhal ten werden kann Nat rlich wird aus der Regelung eine blo e Steuerung sprich aus der Rege lungsmetapher wird eine Steuerungsmetapher wenn die R ckwirkung der geregelten System komponente auf die regelnde Systemkomponente so gering ist da sie vernachl ssigt werden kann Eine einfache Realisierung eines Regelsystems ist der Regelkreis der aus zwei Subsystemen besteht n mlich einer regelnden Systemkomponente Regler und einer zu regelnden System komponente Regelstrecke Im kybernetischen Schema empf ngt die Regelstrecke eine etwaige St rungsgr e die auf das System einwirkt wobei diese sich meist gerade aus der Abweichung des dem Regler vorgegebenen Sollwertes und des tats chlich gemessenen Wertes der in den Regelkreis einflie enden Sensordaten sprich seines Bildes von der zu regelnden Umwelt er gibt Der Regler versucht dann ber den Parameter der Stellgr e die Regelstrecke dahinge hend zu ver ndern das die St rung aufgehoben wird sprich der von der Regelstrecke an den Regler gelieferte Me wert den Sollvorgaben entspricht In Abbildung 20 ist dieses Schema noch einmal dargestellt Sollwert Me gr e Regelstrecke gt Regle
413. zahl der Men punkte kann sehr schnell anwachsen Da jeder Men eintrag in einer einzelnen Zeile dargestellt wird ist dann lediglich ein kleiner Ausschnitt der Information sichtbar Andere Modelle f r eine zweidimensionale Darstellung abstrakter Informationen sind beispielsweise Tabellen Graphen B ume und Netze und seit neuestem die M glichkeit diese Modelle um die dritte Dimension zu erweitern So kann der Betrachter mit der entsprechenden Software die Informations Szene animieren und interaktiv steuern Im Bereich des WWW wurde f r die 3D Visualisierung die Szenenbeschreibungssprache VRML Vir tual Reality Modeling Language entwickelt siehe Kapitel 16 Mit einem WWW Browser und einem sogenannten VRML Plug In kann jeder Internetbenutzer virtuelle Welten auf seinem Rechner darstellen siehe Kapitel 16 4 Aus dieser Pr sentationsm glichkeit entstand die Idee einer dreidimensionalen grafischen Umsetzung der Men struktur eines WWW Servers Bei einer dreidimensionalen grafischen Darstellung kann Information auf Attribute der Objekte wie z B Farbe Form und Position abgebildet werden Durch die geometrischen Beziehungen im 3D Raum und zus tzliche Farbcodierung der Objekte k nnen so semantische Beziehungen auf einfache Art und Weise dargestellt werden Diese dreidimensionale Pr sentationen sind intuitiv und somit schneller durch den Betrachter erfa bar als eine rein textuelle Darstellung mit Hilfe von Men s Die Vorz ge der dreidim
414. zessen wer den Dabei bestimmt die Komplexit t der Informationsverarbeitungsprozesse die Art der Re gelvorg nge da zum Teil sehr unterschiedliche Regelwissensbest nde aufeinander abgestimmt werden m ssen Ein interaktiver Regelungsproze kann dabei als das dynamische Kernst ck der meisten kon nektionistischen Ans tze und Modellierungen der neuronalen Netze verstanden werden wobei davon ausgegangen wird da w hrend der Symbolismus eine Analogie zwischen dem Aufbau des Gehirns und einem Computer aufzubauen versucht der Konnektionismus die Annahme ver tritt da man Kognition an Hand des Zusammenspiels untereinander verbundener nervenartiger Elemente beschreiben kann Dabei wird allerdings davon ausgegangen da in einem neurona len Netz nicht wie in einem herk mmlichen Computer eine Von Neumann Architektur des Re chenwerks zugrunde gelegt ist sondern jedes Neuron ein eigenes Rechenwerk besitzt Die so Kognitionswissenschaften im berblick 117 entstehende Dynamik bedarf nat rlich zu ihrer Analyse neuer konzeptueller Instrumente die heute meist auf der fundierten Analyse kognitiver Prozesse mit Hilfe der Systemtheorie oder in j ngster Zeit auf den Grundlagen der Chaostheorie basieren Die einzelnen in den Netzwerken ablaufenden Teilprozesse unterscheiden sich dabei bez glich ihrer Zeitrelation sequentiell oder parallel und ihrer Aktivierungsqualit t erregend oder hemmend Die Erforschung von Prozessen der Kognit
415. zu ber cksichtigen da individuelle Motive die Sen sibilisierung des Individuums ob berhaupt nachgedacht werden soll induzieren So zeigt sich z B da die Motivation zur Zielerreichung und damit zum Beginnen eines Denkprozesses Kognitionswissenschaften im berblick 77 mit der subjektiv empfundenen Ann herung an das Ziel zwar steigt aber durch eine zu starke Motivation es zu einer L sungsweg Fixierung und Einengung des Suchraumes kommen kann Die emotionale Belastung bei Denkprozessen f hrt hingegen oft bei einer zu gro en Belastung zu Tendenzen der e Ersatzbefriedigung das Individuum beschr nkt sich mit anderen erreichbaren Sachen e Ablenkung Es werden problem irrelevante Handlungen vollzogen e Aggression Das Individuum reagiert aggressiv gegen seine Umwelt e Regression Es wird oft auf kindliche Vorstellungen zur ckgegriffen Wunderglaube etc e Rationalisierung Die Situation wird als sinnlos und das Ziel als unerreichbar bezeichnet Alle f nf beobachtbaren Reaktionsweisen sind ein Ergebnis der empfundenen Frustration und stellen Stre reaktionen dar die wie gesehen zu einer automatischen Resourcenbeschr nkung der mentalen Kapazit ten f hren Die motivierende Wirkung der Anwesenheit anderer Personen kann dahin gehend definiert werden da die Motivation und das Handeln von Antizipation bewertender Stellungnahmen durch die Anderen abh ngt egal ob diese unmittelbar anwesend sind oder nicht

Kapitel 5 Einführung in die Kognitionswissenschaften

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