高速マッピング

認知心理学において、ファストマッピングとは、与えられた情報単位への最小限の接触（例えば、指示対象が存在する情報的な文脈で単語に一度触れるなど）のみに基づいて、新しい概念が学習される（あるいは新しい仮説が形成される）という仮説上の精神過程を表す用語である。

高速マッピングは、幼児の言語習得において特に重要であり、子どもたちが驚異的な速さで語彙を獲得する理由を（少なくとも部分的に）説明するのに役立つと一部の研究者は考えている。高速マッピングのプロセスをうまく利用するには、子どもは新しい単語の「指示対象の選択」と「指示対象の保持」を行う能力を持っていなければならない。限られた時間と多くの妨害要因という制約があっても、2歳児でもこれが可能であるという証拠がある。^{[ 1 ]}

高速マッピングに関するこれまでの研究でも、子どもたちは初めてその単語に触れた後、かなり長い間その単語を記憶できることが示されています (Carey and Bartlett, 1978)。Markson と Bloom (1997) によるさらなる研究では、子どもたちは新しい単語に一度触れただけでも、1週間後にその単語を覚えていることが示されました。子どもたちは新しい事実などの他の種類の情報についても同様の記憶力を発揮していますが、情報を拡張する能力は新しい単語に特有のようです。これは、高速マッピングが単語学習のための特定のメカニズムであることを示唆しています。 ^{[ 2 ]}このプロセスは、1978 年にSusan Careyと Elsa Bartlettによって初めて正式に説明され、「高速マッピング」という用語が作られました。^{[ 3 ]}

今日では、子どもは「高速マッピング」によって単語を学ぶのではなく、むしろ時間をかけて発達する物体と音の間の確率的で予測的な関係を学ぶことを示唆する証拠がある。この証拠は、例えば、子どもが色の単語を理解するのに苦労することから得られる。乳児は基本的な色のカテゴリーを区別できるが^{[ 4 ]} 、多くの視覚のある子どもは、4歳になるまで盲目の子どもと同じように色の単語を使用する。^{[ 5 ]}通常、「青」や「黄色」などの単語は語彙に現れ、会話の中で適切な場所で発音するが、個々の色の用語の適用は無秩序で互換性がある。青いカップを見せられて色を尋ねられた場合、典型的な3歳児は「青」と答えるのと同じくらい「赤」と答えるようだ。これらの困難は、何百回もの明示的な訓練試行の後でも、4歳頃まで続く。^{[ 6 ]}子どもが色を理解できないのは、全体対象制約の認知プロセスに起因する。全体対象制約とは、子どもが新しい単語がその物体の全体を表すことを理解するという考え方である。そして、子どもにさらに新しい単語が提示されると、子どもはその単語に意味を推測する。しかし、色は対象物自体について最も説明力が低い属性であるため、最後に考慮される。子どもの行動は、彼らがこれらの単語を知っていることを明確に示しているが、その知識は決して完全なものではなく、むしろ全か無かという二者択一ではなく、予測的なものに見える。

高速マッピング理論における次の疑問は、新しい単語の意味は一体どのように学習されるのか、という点です。2012年10月にペンシルベニア大学心理学部が行った実験^{[ 12 ]}では、高速マッピングが状況横断的学習によるものか、それとも「提案して検証する」という別の方法によるものかを明らかにしようと試みました。状況横断的学習では、聞き手は新しい単語を聞き、その単語が状況的文脈に基づいてどのような意味を持つかについて複数の推測を記憶します。そして、複数回単語に触れることで、聞き手は推測を排除し、単語の意味を特定できるようになります。「提案して検証する」では、学習者は文脈の中で単語を聞いた後、その単語の意味について1つの推測を立てます。そして、その単語が再び使用されたときに、学習者はその推測を検証し、一貫性を保つために再評価して修正します。実験の結果は、「提案して検証する」が学習者が新しい単語を高速マッピングする方法であることを裏付けているようです。^{[ 12 ]}

高速マッピングは人間に限らず、犬にも起こりうるようだ。

犬における高速マッピングの最初の例は2004年に発表された。その研究では、リコという名前の犬が200種類以上のさまざまなアイテムのラベルを学習することができた。また、排除学習によって新しいオブジェクトを識別することもできた。排除学習とは、同じグループに属する他のオブジェクトの名前を既に知っているため、新しいオブジェクトの名前を学習する学習方法である。この実験を行った研究者らは、高速マッピングは人間特有の言語獲得装置によって制御されているわけではない可能性を指摘している。彼らは、高速マッピングは単純な記憶メカニズムによって制御されている可能性があると考えている。^{[ 25 ]}

2010年に2番目の例が発表されました。今回は、チェイサーという名前の犬が、管理された研究環境で、1000以上の物体の名前を学習したことを実証しました。彼女はまた、高速マッピング推論推論によって、これらの物体を名前の付いたカテゴリに帰属させることができることも実証しました。^{[ 26 ]}発表当時、チェイサーは以前と同じペースで物体の名前を学習していたことに注意することが重要です。したがって、彼女の1000語、つまり語彙数は上限ではなく、ベンチマークとみなされるべきです。この研究では実証されなかった言語の多くの要素がありますが、1000語のベンチマークは注目に値します。なぜなら、言語学習に関する多くの研究は、1000の語彙数が、おおよそ75%の話し言葉の理解と相関しているからです。^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

2013年にチェイサーに関する別の研究が発表されました。この研究では、チェイサーは簡単な文を柔軟に理解できることを示しました。これらの文では、構文がさまざまな文脈で変更され、彼女が単に完全なフレーズを暗記したり、評価者のジェスチャーから期待を推測したりしたのではないことを証明しました。^{[ 30 ]}犬にこのような能力があることを発見したことはそれ自体注目に値しますが、動詞の意味は構文を通して素早くマッピングできます。^{[ 31 ]}これは、以前の研究が名詞に焦点を当てていたため、犬がどのような品詞を推測できるかについての疑問を生じさせます。これらの発見は、犬が語彙とイントネーションの手がかりを別々に処理することを証明した2016年にサイエンス誌に掲載された研究に照らして見ると、犬の素早いマッピング能力についてさらなる疑問を生じさせます。^{[ 32 ]}つまり、犬は音調と単語の意味の両方に反応します。^{[ 33 ]}

しかし、犬の高速マッピング能力に対する興奮は抑えるべきである。人間を対象とした研究では、刺激の少ない環境では高速マッピング能力と語彙サイズは相関していないことがわかっている。研究によると、言語に触れるだけでは高速マッピングによる語彙の発達には不十分であることが判明している。むしろ、学習者はコミュニケーションに積極的に参加して、高速マッピング能力を語彙に変換する必要がある。^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

犬やその他の霊長類以外の動物は非言語的であるため、生産的な方法でコミュニケーションをとることは一般的ではない。^{[ 34 ] [ 35 ]}そのため、チェイサーの語彙と文章理解は、ピリー博士の厳密な方法論によるものだと考えられている 。 ^{[ 30 ]}

Lederbergらによる研究では、聴覚障害児が新しい単語を学習する際に、単語を素早くマッピングする能力があるかどうかを調べました。この研究では、新しい単語が提示された際、その単語は音声と手話の両方で示されました。その後、子どもたちは、その単語が指す対象物を特定し、さらに新しい単語を拡張して類似の対象物を特定するように求められました。研究の結果、聴覚障害児は新しい単語を学習する際に、確かに単語を素早くマッピングすることが示されました。しかし、聴覚に問題のない子ども（幼児から5歳まで）と比較すると、聴覚障害児は単語を素早くマッピングする能力がそれほど高くありませんでした。結果にはわずかな遅れが見られましたが、子どもたちが最大5歳になるとその遅れはなくなりました。この研究から導き出された結論は、単語を素早くマッピングする能力は語彙の大きさと関係があるということです。聴覚に問題のない子どもは語彙が大きく、そのため、語彙がそれほど大きくない聴覚障害児に比べて、より正確に単語を素早くマッピングすることができました。聴覚障害児や難聴児は、5歳頃になると、正常な聴覚を持つ5歳児と同程度の語彙数を持つようになる。この証拠は、迅速なマッピングには帰納的推論が必要であるという考えを裏付けており、語彙数（既知の単語数）が多いほど、子どもが新しい単語の正確な意味を推論しやすくなる。^{[ 36 ]}

人工内耳（CI）の分野では、人工内耳が子どもの高速マッピング能力の向上に影響を与えるかどうかについて、さまざまな意見があります。2000年にKirk、Myomotoらが行った研究では、人工内耳の装着年齢と語彙力の向上（高速マッピングやその他の語彙力向上スキルなど）の間には一般的な相関関係があることがわかりました。彼らは、2歳未満で人工内耳を装着した子どもは、5歳から7歳の子どもよりも高い成功率を示したと考えていました。しかし、アイオワ大学の研究者たちは、この一般的な見解を修正したいと考えています。2013年にElizabeth Walkerらが発表した「人工内耳を装着した子どもの単語学習プロセス」では、CIを装着した人の語彙獲得能力がある程度向上する可能性はあるものの、多くの装着者は一般的に語彙力の発達が遅いと指摘しています。ウォーカーは、2007年の別の研究（Tomblin et al.）に基づいて主張を展開している。この研究の目的の一つは、人工内耳を装着した子供が関連する指示対象を持つ新しい単語を理解し、記憶する能力を調査することであった。聴覚障害のない子供と比較すると、人工内耳を装着した子供は記憶の成功スコアが低かった。この結果は、テストで得られたスコアに基づいている。0から6（0が最低、6が最高）で、人工内耳を装着した子供の平均スコアは約2.0であったのに対し、聴覚障害のない子供はより高いスコア（約3.86）を獲得した。^{[ 37 ]}

定型言語能力を持つ成人、話し言葉/書き言葉の障害（hDSWL）を持つ成人、hDSWLとADHDを併せ持つ成人を対象に、高速マッピングを評価する実験が行われた。実験から得られた結論は、ADHDを持つ成人は「意味的特徴のマッピングが最も不正確で、語彙ラベルへの反応が遅い」ということだった。記事では、高速マッピングのタスクには高い注意力が要求されるため、「注意力の低下は新しい情報の符号化の低下につながる可能性がある」と論じている。^{[ 38 ]}

失語症患者における高速マッピングは、発話、聴取、読解、および書字への影響から研究者の注目を集めている。Blumstein が行った研究では、身体的な発話が制限されるブローカ失語症患者と、単語と意味を結びつけることができないウェルニッケ失語症患者との間に重要な区別がある。ブローカ失語症では、ウェルニッケ失語症患者は正常対照群と同じレベルのパフォーマンスを示したが、ブローカ失語症患者は、発話開始時間の短縮刺激後の単語提示に対する反応時間が遅いことが Blumstein によって発見された。^{[ 39 ]} つまり、刺激が音響的に変更された場合、ブローカ失語症患者は、2 回目の提示で新しい刺激を認識するのに困難を経験した。Blumstein の発見は、新しい刺激を保持する能力と新しい刺激を表現する能力との間の重要な違いを強調している。ウェルニッケ失語症の患者は意味理解にのみ制限があるため、被験者の新規刺激の想起に影響がないのは当然である。一方、ブローカ失語症の患者は発話能力を欠いているため、新規刺激の想起能力が阻害される。ブローカ失語症の患者は発話能力に制限があるものの、単に発話を構成できないだけなのか、それとも実際に刺激を処理していないのかは明らかではない。

言語障害のある子どもの高速マッピング能力を調査する研究も行われています。Dollaghan が行ったある研究では、正常な言語を持つ子どもと、簡略化された話し方を特徴とする特定の言語障害の一種である表現構文障害を持つ子どもを比較しました。この研究では、正常な子どもと言語障害のある子どもは、新しい単語を指示対象に結びつける能力や、1 回の経験後に新しい単語を理解する能力に違いがないことがわかりました。唯一の違いは、言語障害のある子どもが新しい単語を産出するのにあまり成功しなかったことです。^{[ 40 ]}これは、表現言語障害は、1 回の経験で単語と指示対象を結びつける能力とは無関係であることを示唆しています。これらの障害を持つ子どもの問題は、その心的表象を言語的発話に変換しようとしたときにのみ発生します。

数名の研究者が、自閉スペクトラム症（ASD）または自閉スペクトラム症と呼ばれる男児と脆弱X症候群（FXS）の男児の高速マッピング能力を調査した。実験手順は、2つの物体を提示する提示フェーズで構成され、そのうちの1つは意味のない単語の名前が付いた新しい物体であった。これに続いて、男児が新しい物体を記憶し、正しく選択する能力を評価する理解テストフェーズが行われた。研究対象となったすべてのグループは偶然レベルを超える高速マッピングのパフォーマンスを示したが、典型的な発達を示す男児と比較すると、ASDとFXSの男児は新しい物体に割り当てられた名前を理解し、記憶することにはるかに困難を示した。著者らは、高速マッピングなどの連合学習に関わる初期プロセスが、FXSとASDの男児では阻害されていると結論付けた。^{[ 41 ]}

人工知能と機械学習の分野では、この能力を計算機上で再現する研究が行われており、これをワンショット学習と呼んでいる。これは、学習曲線を短縮するために追求されている。強化学習のような他のモデルでは、学習するために状況を何千回も経験する必要があるからだ。

• Markson, L.; Bloom, P. (1997). 「子供の単語学習のための専用システムに対する反証」Nature . 385 (6619): 813– 815. Bibcode : 1997Natur.385..813M . doi : 10.1038/385813a0 . PMID 9039912 . S2CID 4310891 .  

• 犬による名詞習得における高速マッピングに関する論文（ Science誌掲載、 2012年3月30日時点のアーカイブはWayback Machineに保存）