Loading article…
一般化とは、人間、他の動物、人工ニューラルネットワークが、学習状況の条件が類似しているとみなされる場合、過去の学習を現在の学習状況で使用するという概念です。[ 1 ]学習者は、過去の経験と新しい経験の間の一般化されたパターン、原理、その他の類似点を使用して、世界をより効率的にナビゲートします。[ 2 ]例えば、ある人が過去にリンゴを食べると喉がかゆく腫れることを学習した場合、すべての果物にアレルギーがあると考えるかもしれません。この人にバナナを食べるように勧められた場合、すべての果物が同じ反応を引き起こすという一般化によって、バナナにもアレルギーがあると考え、バナナを拒否します。1つの果物での経験に基づいてすべての果物にアレルギーがあるというこの一般化は、場合によっては正しいかもしれませんが、すべての場合に正しいとは限りません。学習された一般化とその対照的な概念である弁別学習を通じて、教育において肯定的および否定的な効果の両方が示されています。
一般化は、複数の状況にわたる知識の移転に直接結びついていると理解されています。[ 3 ]移転される知識は、学習者が類似の刺激に対する過去の経験から規則や特性のパターンを抽象化するため、抽象化と呼ばれることがよくあります。[ 2 ]一般化により、人間や動物はある状況で獲得した知識の類似性を認識し、新しい状況に知識を移転することができます。この考え方は、状況的認知の理論と対立し、過去の知識を新しい状況や環境での学習に適用できると述べています。
一般化は、コネクショニズムのアプローチによって支持され、部分的に説明される。[ 4 ]人工知能が過去の学習を新しい状況に適用することで異なるカテゴリーを区別することを学ぶのと同様に、人間や動物は以前に学習した特性やパターンを新しい状況に一般化し、新しい経験を1つ以上の点で類似した過去の経験と結びつける。これにより、学習者が新しい刺激を分類し、推測することを可能にするつながりのパターンが作られる。たとえば、カナリアを見た過去の経験によって、学習者は他の鳥がどのようなものか予測できる。この分類は、一般化の基礎的な側面である。
一般化に関する科学的研究では、一般化勾配がよく用いられます。このツールは、刺激が類似しているか異なっているかに応じて、動物や人間が特定の刺激にどのくらいの頻度でどの程度反応するかを測定するために使用されます。勾配の曲線形状は、刺激の知覚された類似性を x 軸に、反応の強さを y 軸に配置することによって実現されます。[ 5 ] 例えば、色に対する反応を測定する場合、被験者は、赤にさらされた後のピンクの色合いのように互いに類似した色に反応するのに対し、類似していない青の色合いには反応しないことが予想されます。[ 6 ]この勾配は比較的予測可能で、類似した刺激に対する反応は条件付け刺激に対する反応よりもわずかに弱く、提示された刺激がますます異なってくるにつれて着実に低下します。[ 7 ]
いくつかの研究は、一般化が人間にとって基本的かつ自然に起こる学習プロセスであることを示唆している。生後9ヶ月の乳児は、一般化を学ぶ前に、あるカテゴリーについてごくわずかな経験（時にはわずか3回）しか必要としない。[ 2 ]実際、乳児は発達の初期段階（特定の音を言語として認識することを学ぶなど）で非常にうまく一般化するため、発達の後期段階（類似した音素の微妙に異なる音を区別できないなど）では、一般化された刺激のバリエーションを区別することが難しくなることがある。[ 2 ]子供がこれほど効率的に学習する理由の1つとして考えられるのは、子供が自分の世界をより予測可能にするという目標に従って行動し、そのため、環境をうまくナビゲートするのに役立つ一般化を強く保持するように促されるということである。[ 2 ]
いくつかの証拠は、子どもは物事を正確に一般化するための生得的なプロセスを持って生まれてくることを示唆している。例えば、子どもはテーマ的な類似性よりも分類学的な類似性に基づいて一般化する傾向がある（1つのボールでの経験から、子どもは他のボール型の物体を「ボール」と認識するが、バットはボールを打つために使われるからという理由でバットを「ボール」と呼ぶことはない）。[ 2 ]
ウェイクフィールド、ホール、ジェームズ、ゴールディン（2018）は、子どもたちが新しい動詞を、ジェスチャーを観察することによって教えられる場合と、自分で動作を行うことによって教えられる場合とでは、より柔軟に一般化できることを発見しました。[ 8 ]子どもが新しい単語を学ぶのを助ける場合、その単語の例をより多く提供することで、子どもが単語をさまざまな文脈や状況に一般化する能力が高まります。さらに、小学生向けのライティング介入は、介入が成果として積極的に一般化を目標とする場合、より良い結果をもたらします。[ 9 ]
一般化は睡眠後に洗練され、安定化することが示されている。[ 10 ]
一般化する能力がなければ、世界をうまく渡り歩くことは非常に困難だろう。[ 2 ]例えば、一般化は人間が見知らぬ人を信頼することを学ぶ上で重要な部分であり[ 11 ]、言語習得において必要な要素でもある。[ 12 ]
ある経験から次の経験へと一般化する能力を持たない人にとって、犬との出会いはどれも他の犬との出会いとは完全に切り離されたものとなり、過去の経験は、一見新しい刺激にどのように接すればよいかを知るのに何の役にも立たないだろう。[ 2 ]実際、たとえ同じ犬に何度も出会ったとしても、何が起こるか予測できず、毎回初めて犬に出会うような感覚になるだろう。したがって、一般化は学習や日常生活において貴重で不可欠な要素である。
一般化は、教育現場での間隔効果の使用に影響を与えることが示されています。[ 13 ]以前は、間隔を置いて提示する際に学習期間の間に忘れられた情報が一般化を阻害すると考えられていました。近年では、この忘却は、間隔を置いて学習するたびに情報の繰り返しによって一般化を促進すると考えられています。間隔を置いて学習することで長期的な一般化知識を獲得する効果は、集中学習（長期間にわたって一度にすべてを学ぶこと。例えば、試験前夜に詰め込むこと）[ 14 ]の効果と比較できます。集中学習では、人は短期的な知識しか獲得できず、一般化を確立する可能性が低くなります。
一般化は、自動車の運転に必要なほぼ自動的な記憶プロセスなど、手続き記憶における重要な要素とも考えられています。 [ 2 ]運転に関する過去の経験から一般化することができなければ、人は新しい道路に遭遇するたびに運転方法を学び直す必要があるでしょう。非言語学習障害（NVLD）と診断された人は、学習した概念を新しい状況に適用するのが難しい場合があることが知られています。
しかし、一般化の効果すべてが有益というわけではありません。学習の重要な部分の一つは、一般化すべきでない時を知ることであり、これは弁別学習と呼ばれます。弁別学習がなければ、人間も動物もさまざまな状況に正しく対応することが困難になるでしょう。[ 15 ]例えば、犬は笛の音を聞くと飼い主のところに来るように訓練されるかもしれません。犬がこの訓練を一般化すると、笛の音と他の刺激を区別できなくなるため、どんな高い音を聞いても飼い主のところに走って来てしまうでしょう。
恐怖一般化という特定のタイプの一般化は、人が古典的条件付けによって過去に学習した恐怖を、現在の類似した状況、出来事、人、物と関連付けるときに起こります。これは生物の生存にとって重要です。人間や動物は、嫌悪的な状況を評価し、過去の経験から得た一般化に基づいて適切に反応できる必要があります。[ 16 ]
恐怖の一般化が不適応になると、多くの不安障害と関連します。[ 17 ]この不適応はしばしば恐怖の過剰一般化と呼ばれ、心的外傷後ストレス障害の発症にもつながります。[ 18 ]過剰一般化は仮説上、「前頭前野-扁桃体-海馬回路の調節不全」に起因するとされています（Banichら、2010年、p.21 ）。[ 2 ]
人間の恐怖の一般化に関する初期の研究の 1 つは、ワトソンとレイナー (1920) によって行われたリトル アルバート実験です。この研究では、リトル アルバートと呼ばれる乳児が、数種類の動物を含むさまざまな視覚刺激にさらされましたが、リトル アルバートはどれも恐怖反応を示しませんでした。しかし、白い実験用ラットとハンマーが鉄棒にぶつかる音 (恐怖反応を引き起こす音) を 7 回組み合わせた後、11 ヶ月の子供は大きな音がなくても泣き始め、白いラットから逃げようとしました。数か月後、追加の試行により、リトル アルバートは犬、ウサギ、毛皮のコートなど、白いラットに似たものに対して恐怖反応を一般化していることが示されました。[ 2 ]
恐怖の一般化に関与する脳領域には、扁桃体と海馬が含まれます。[ 2 ]海馬は、刺激恐怖の一般化（リトル・アルバートが白い毛皮の物体に対する恐怖反応を獲得するなど）よりも、文脈恐怖の一般化（特定の環境に対する一般化された恐怖の発達）の発達に関与しているようです。あらゆる種類の感情反応に関連する扁桃体は、刺激または刺激が存在する文脈のいずれかに対する古典的条件付けによる恐怖反応の発達に不可欠です。[ 2 ]
様々な学習アルゴリズムの汎化能力を特徴づけることは、特に深層学習アルゴリズムにおいて、現在活発に研究されているテーマである。