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ロジャー・ニューランド・シェパード（1929年1月30日 - 2022年5月30日[ 1 ]）は、アメリカの認知科学者であり、「普遍的一般化法則」（1987年発表）の提唱者です。彼は空間関係研究の父とみなされています。彼は心的回転を研究し、非計量多次元尺度構成法（非計量多次元尺度構成法）の発明者でもありました。これは、ある種の統計データを人間が理解できるグラフ形式で表現する方法です。シェパード表と呼ばれる錯視や、シェパード音と呼ばれる聴覚錯視は、彼にちなんで名付けられました。
シェパードは1929年1月30日、カリフォルニア州パロアルトで生まれた。彼の父親はスタンフォード大学の材料科学の教授だった。[ 2 ]子供の頃から10代の頃にかけて、彼は古い時計仕掛けをいじったり、ロボットを作ったり、正多面体の模型を作ったりすることを楽しんでいた。[ 3 ]
彼は学部生としてスタンフォード大学に通い、最終的に心理学を専攻し[ 3 ]、1951年に卒業した[ 4 ]。
シェパードは1955年にイェール大学でカール・ホブランドのもとで心理学の博士号を取得し[ 5 ]、ハーバード大学でジョージ・アーミテージ・ミラーのもとで博士研究員としての研修を修了した[ 6 ]。
その後、シェパードはベル研究所に勤務し、ハーバード大学の教授を経てスタンフォード大学の教員となった。シェパードはスタンフォード大学のレイ・ライマン・ウィルバー 社会科学名誉教授であった。[ 7 ]
彼の教え子には、リン・クーパー、レダ・コスミデス、ロブ・フィッシュ、ジェニファー・フレイド、ジョージ・ファーナス、キャロル・L・クルムハンスル、ダニエル・レビティン、マイケル・マクベス、ジェフリー・ミラーなどがいる。[ 8 ]
1997年、シェパードはキラ研究所の創設者の一人となった。[ 9 ]
シェパードはイェール大学の大学院生だった頃から一般化のメカニズムの研究を始めた。[ 3 ]
私は今、学習理論が直面する最も根本的な問題として、一般化の問題を挙げざるを得なかった。全く同じ状況に二度遭遇することは決してないため、ある状況で学んだことが別の状況にどのように一般化されるかを規定する法則がなければ、いかなる学習理論も完全なものにはなり得ない。
シェパードと共同研究者は、刺激Aに対する反応を人や生物が一般化して刺激Bにも同じ反応を示す可能性の順位を使用して、刺激の大きなセットを「マッピング」しました。シェパードが1987年に発表した「一般化の普遍法則」を例に挙げると、鳥は以前に食べられると分かった虫と少し違う虫でも食べられると「一般化」するでしょうか？[ 10 ]
シェパードは、幾何学的および空間的なメタファーを使用して心理空間をマッピングし、異なる刺激間の「距離」は、刺激の類似性が高いか低いかに応じて、それぞれ大きくなったり小さくなったりしました。[ 11 ]これらの仮想的な距離は、数学的な推論を可能にするため興味深いものです。距離に基づく刺激に対する反応の「指数関数的減衰」は、人間や他の生物を用いた幅広い実験で有効です。[ 12 ]
1958年、シェパードはベル研究所に就職し、同研究所のコンピュータ設備のおかげで、以前の一般化に関する研究を拡張することができた。彼は次のように報告している。「これにより、現在非計量多次元尺度構成法として知られる手法が開発された。最初は私（シェパード、1962a、1962b）によって、その後、ベル研究所の数学の同僚であるジョセフ・クラスカル（1964a、1964b）によって改良された。」[ 3 ]
アメリカ心理学会によれば、「非計量多次元尺度構成法は、類似性に関する順序データから計量構造を明らかにするための非常に強力なツールを社会科学にもたらしてきた。」[ 13 ]
2006年に シェパードにルーメルハート賞を授与した認知科学協会は、非計量多次元尺度構成法を「非常に影響力のある初期の貢献」と呼び、次のように説明しました。[ 7 ]
この方法は、類似性の質的尺度から心的表象の内部構造を復元する新たな手段を提供した。これは、データの絶対的な量的妥当性についていかなる仮定も置かず、類似性判断の再現可能な順序付けという仮定のみに基づいて達成された。
空間内で回転する三次元物体の夢に触発されたシェパードは、1968年に心的回転を測定するための実験[ 3 ]の設計を開始した。（心的回転とは、「2次元または3次元の物体が元の直立位置から回転した場合、どのように見えるかを想像すること」である[ 14 ]）。
初期の実験では、ジャクリーン・メッツラーとの共同作業で、非常に抽象的な物体の透視図が使用されました。1971年の論文（この研究の最初の報告）によると、「10個の固体の立方体が面と面を合わせて取り付けられ、正確に3つの直角の『肘』を持つ硬い腕のような構造を形成している」とのことです。[ 15 ]
シェパードとメッツラーは、被験者がこれらの複雑な物体を回転させることを想像できる速度を測定することができた。シェパードとリン・A・クーパーによるその後の研究は、心的回転のプロセスをさらに明らかにした。[ 16 ]シェパードとクーパーはまた、心的回転やその他の心的イメージの変換に関する過去の研究をまとめた1982年の書籍（1986年改訂）で共同研究を行った。[ 17 ]
1983年にその研究をレビューしたマイケル・クボヴィは、その重要性を評価した。[ 18 ]
1968年のその日（シェパードが物体が回転する夢を見た日）までは、精神的な変容は、他のいわゆる個人的な経験と同様に、心理学的実験の対象とはなり得なかった。シェパードは、魅力的で身近な経験を、正解と不正解が存在する問題課題に組み込むことで、実験的に扱いやすい問題へと変容させた。
1990年、シェパードは自身のドローイング集『Mind Sights: Original visual illusions, ambiguities, and other anomalies, with a commentary on the play of mind in perception and art』を出版した。[ 19 ]これらの錯視の一つ（「Turning the tables」、p. 48）は、「シェパードのテーブルトップ錯視」または「シェパードのテーブル 」として広く議論され、研究されてきた。彼が「 L'egs-istential quandary」（p. 79）と呼ぶ、図と地が混同する象など、他の錯視も広く知られている。[ 20 ]
シェパードは、シェパードトーンとして知られる音楽的錯覚の発明者としても知られています。彼はベル研究所に在籍していた頃、同僚のマックス・マシューズがコンピュータによる音楽合成の実験を行っていた際に、聴覚錯覚の研究を始めました（Mind Sights 、30ページ）。シェパードトーンは、ピッチが絶えず上昇しているような錯覚を与えます。[ 21 ]音楽家や音響効果デザイナーは、特殊効果を作成するためにシェパードトーンを使用します。[ 22 ] [ 23 ]
『一般心理学レビュー』は、シェパードを「20世紀で最も著名な心理学者」の一人に挙げた（2002年に発表された99人のリストの中で55位）。[ 24 ]このリストの順位は、学術誌の引用、初等教科書での言及、アメリカ心理学会の会員による推薦に基づいて決定された。[ 25 ]
シェパードは1977年に米国科学アカデミー[ 26 ]、1999年に米国哲学協会[ 27 ]に選出された。1995年には国家科学賞を受賞した[ 7 ]。表彰状には次のように記されている[ 28 ]。
「人間の心が物理世界をどのように認識するのか、そしてなぜ人間の心が物体をそのように表現するように進化してきたのかを解明した理論的・実験的研究、そして認知科学という分野に意義を与え、多くの科学分野の知見を科学的問題解決に活用することの価値を示した功績に対して。」
ロジャー・シェパードはカリフォルニア州パロアルトで生まれた。スタンフォード大学の材料科学教授だった彼の父親は、息子の科学への興味を大いに励まし、刺激した。
「私は今、一般化の問題が学習理論が直面する最も根本的な問題であると確信しました。全く同じ状況に二度遭遇することは決してないので、ある状況で学んだことが別の状況にどのように一般化されるかを支配する法則がなければ、学習理論は完全とは言えません。」
シェパードは1951年にスタンフォード大学を卒業し、イェール大学で博士号を取得した。その後、ベル研究所とハーバード大学で職を得てからスタンフォード大学に移り、30年以上にわたり同大学の教員を務めている。
ロジャー・N・シェパードは、米国科学振興協会および米国芸術科学アカデミーのフェローであり、米国心理学会のウィリアム・ジェームズ・フェローである。1977年に米国科学アカデミーに選出された。1995年に米国最高の科学賞である国家科学勲章を受賞した。
これにより、任意の刺激に対して学習された反応が他の任意の刺激に一般化される確率は、それらの間の距離の不変単調関数となる。この一般化の確率は、(i) この距離とともに指数関数的に減少し、(ii) 刺激が変化する次元間の関係に応じて、2つの尺度のいずれかに従って減少する。
Shepard (1957, 1987) の類似性と一般化に関する影響力のあるモデルでは、刺激は多次元デカルト空間 x = (x1, . . . , xm) で表現され、類似性はその空間における距離の指数関数であるとされています。
脳が新しい刺激が過去の経験とどれだけ似ているかに基づいて知覚的な決定を下すことを示しています。具体的には、この法則は、過去の経験を新しい刺激に拡張する確率は2つの経験の類似性に依存し、類似性が低下するにつれて確率が指数関数的に減少すると述べています。この経験的なパターンは、人間、ハト、さらにはミツバチを含む種を超えた数百の実験で正しいことが証明されています。
ように記されている。「認知構造に関する先駆的な研究、特に非計量多次元尺度構成法の発明により、社会科学は類似性に関する順序データから計量構造を明らかにするための非常に強力なツールを手に入れた。さらに、認識記憶と音高知覚に関する斬新な研究、そして、おそらく私たちの読解力や物体認識能力の根底にあるであろう精神回転に関する最新の革新的な研究は、いずれも認知プロセスの理解に大きく貢献している。彼の研究スタイルは、深みと簡潔さの美しい組み合わせを示している。」
メンタルローテーション (MR) は、2 次元または 3 次元の物体が元の直立位置から回転した場合にどのように見えるかを想像するプロセスを含む、特定の視空間能力です (Shepard & Metzler, 1971)。クーパーとシェパード（1973）の古典的なパラダイムでは、2つの刺激がスクリーン上に同時に並べて提示され、参加者は、特定の回転角度で提示された右側の刺激が、左側の刺激（いわゆる比較図形）と同じか、鏡像反転した画像であるかを、できるだけ速く正確に判断しなければならない。
各物体は、10個の固体立方体を面と面を合わせて接続し、正確に3つの直角の「肘」を持つ硬い腕のような構造を形成していた。
メンタルローテーションの初期の研究は、(a) ロジャー・シェパードとジャクリーン・メッツラーによる、3次元オブジェクトの透視図を使用し、同時に提示された2つのオブジェクトが、向きは異なっていても、同じ3次元形状であるかどうかを判断するのにかかる時間を測定した研究(J. Metzler. 1973; J. Metzler & R. Shepard, 1974; R. Shepard & J. Metzler, 1971)と、(b) リン・クーパーとその同僚(R. シェパードを含む)による、2次元形状(英数字またはランダムな多角形)を使用し、単一のオブジェクトが、以前に学習したオブジェクトとは向きが異なっていても、以前に学習したオブジェクトと同じ固有の形状を持っているかどうかを判断するのにかかる時間を測定した研究(Cooper, 1975, 1976; Cooper & Podgorny, 1976; Cooper & R. Shepard, 1973)の2種類に分けられます。
1968年のその日まで、精神的変容は、いわゆる他の私的経験と同様に、心理学的実験の対象とはなり得なかった。シェパードは、説得力があり馴染みのある経験を、正解と不正解がある問題課題に組み込むことで、実験的に扱いやすい問題へと変容させた（この問題については、Pomerantz & Kubovy, 1981, pp. 426-427で詳しく論じられている）。この方法論的洞察に先例がなかったと主張するつもりはないが、この場合、その応用が認知心理学の範囲に広範な影響を与えたことを言いたい。
私たちが最も深く根付いた、直接的な外部現実の解釈を覆すことで、私たちの心の奥底にある、言葉では言い表せないレベルにまで訴えかけるのだ。
有名な不可能な画像には、ペンローズ階段と、著名な認知科学者であり、『
マインド・サイト』
の著者であるロジャー・ニューランド・シェパード氏提供のこの小さな美しい画像があります。シェパード氏はいつものように気の利いたジョークで、この錯視に「L'egs-istential Quandary（足の存在の難問）」というタイトルを付けました。象の足を背景から分離することは不可能です。
どうやら私はシェパードトーン、つまり音程が上昇し続ける錯覚について考えていたようです。
認知科学者ロジャー・シェパードにちなんで名付けられたこの音は、1 オクターブ離れた複数のトーンが重ね合わされて構成されています。最も低いベース音がフェードインし始めると、より高いトレブル音がフェードアウトします。ベース音が完全にフェードインし、トレブル音が完全にフェードアウトすると、シーケンスが再びループします。常に少なくとも 2 つのトーンが同時にピッチを上げているのが聞こえるため、脳は音が常にピッチを上げていると錯覚します。これは不気味で不安を誘発する音です。
音のピッチが連続的に上昇するように見せるために、シェパードトーンの概念を使用しました。基本的なアイデアは、異なるオクターブで明確なピッチ（この場合は大型交流モーター）の音をわずかに重ね合わせることです。キーボードで演奏すると、速度がどんどん上がっていくような錯覚を与え、ポッドは止められないように見えます。
ランキングは、ジャーナル引用、入門心理学教科書引用、アンケート回答の3つの変数の頻度に基づいて作成された。アメリカ心理学会の会員1,725人にアンケートが送られ、20世紀のトップ心理学者を挙げるよう求められた。
選挙年：1977年
彼は、ジェームズ・マッキーン・キャッテル基金賞、実験心理学会のハワード・クロスビー・ウォーレン・メダル、ニューヨーク科学アカデミーの行動科学賞、アメリカ心理学会の卓越した科学貢献賞、アメリカ心理学財団の心理学科学における生涯功績に対する金メダル賞、イェール大学大学院同窓会のウィルバー・ルーシャス・クロス・メダル、認知科学におけるルーメルハート賞、および国家科学メダルを受賞している。また、ハーバード大学、ラトガース大学、アリゾナ大学から名誉学位を授与されている。
人間の心が物理世界をどのように認識するか、そしてなぜ人間の心が物体をそのように表現するように進化してきたのかを解明する理論的および実験的研究、認知科学の分野に目的を与え、多くの科学分野の知見を科学的問題解決に活用することの価値を示したことに対して。