지식 표상

 

인지학습과 문제해결 : Robert J. Sternberg 편, 김경옥.김선.김수동.김정원.이신동.임혜숙 공역, 상조사, 1997 (원서 : Thinking and Problem Solving - Handbook of Perception and Cognition, 2nd ed, 1994), Page 95~124

 

1. 지식 표상의 성질

  1. 심적 표상이란 무엇이고, 왜 필요한가?

  2. 지식 표상들이 구분될 수 있는가?

  3. 하나의 분류

2. 단순한 지식 표상

  1. 상사형 지식 표상

    1) 상사형 표상의 속성

    2) 심상의 신경해부학과 신경생리학

    3) 상사형 표상의 구조

    4) 상사형 표상의 기능

  2. 상징적 지식 표상

    1) 명제적 표상의 구조

    2) 명제적 표상의 증거

    3) 명제적 표상의 기능

  3. 절차적 지식 표상

    1) 단순 산출체제의 한 예

    2) 산출체제에 대한 중거

3. 복잡한 지식 표상

  1. 스키마타

  2. 인지도

  3. 심적 모형

4. 결합주의 모형

5. 요약과 전망

 

 

본 장의 목적은 지식의 기본적 구성요소들에 대해 상세히 검토하는 것이다. 여기서 대답하고자 하는 질문들은 다음과 같다. 세계에 대한 우리의 지식은 기억 속에서 어떻게 표상되는가? 어떤 형태로 지식표상이 이루어지고, 어떻게 그것이 사용되는가?

이런 질문들은 매우 다루기 어려울 것이라는 인상을 줄 수 있다. 결국, 사람들은 추상적이고 비양식적인 지식뿐만 아니라 시각적 형태와 대상, 소리, 냄새, 그리고 맛에 대한 느낌을 갖는다. 또한 사람들은 매우 어려운 기술들을 안다. 그 기술들을 보여주는 것 외에 그것을 어떤 방식으로든 타인에게 전달할 수는 있지만 사람들이 알 수 있는 모든 것을 범주화하는 것은 참으로 힘든 일이 될 것이다.

그러나, 지식표상들은 소수의 범주로 분류될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이런 예로서 다음 각각의 질문에 대답해 볼 수 있다.

전화의 어떤 면에 수신자 코드가 부착되어 있는가?
냉장고에서 가장 가까운 세면대까지 얼마나 먼가?
코끼리의 울음소리와 말의 울음소리 중 어느 것의 음이 더 높은가?
대통령 부시가 1992 년 대선에서 실패한 이유를 두 개 또는 세 개의 문장으로 설명하라.
당신의 위의 문장들을 이해할 때 일어나는 심적과정들을 기술하라.

이 질문들에 대한 대답은 세 가지 범주로 분류될 수 있다. 첫 번째 세 개의 질문은 시간적, 공간적 ,또는 청각적 심상을 일으킨다. 그 질문들에 대답하기 위하여 사용되는 지식은 표상되고 있는 대상의 속성들을 직접적 방식으로 표상하는 것 같다. 예를 들어, 코끼리 - 말 질문에 대답하기 위하여 코끼리의 울음소리와 말의 울음소리를 심상하고, 그들의 심상화된 음의 높이를 비교한다. 네 번째 질문에 대해서는 경험은 없지만 그 질문에 대답할 수는 있다. 그러나 다섯 번째 질문에는 대답할 수가 없다. 왜냐하면 언어를 이해하거나 산출할 때 발생하는 심적과정들에 대한 어떤 경험도 갖고있지 않기 때문이다. 단지 아이디어들이 머리속에 떠오를 뿐이다.

이럼 사례들을 통해 질적으로 상이한 세 가지 유형의 지식 표상간의 차이들에 대한 비형식적인 예들을 볼 수 있다.

첫 번째 유형의 지식표상은 직접적 방식으로 대상들의 지각적 속성들을 보존하는 것 같다.
두 번째 유형의 지식표상은 추상적이고 비양식적이며 대상들의 지각적 속성들을 보존하지 않지만 첫 번째 유형과 같은 성질을 갖는다.
세 번째 유형의 지식표상은 앞의 두 개와 근본적으로 다르고, 지각적•인지적 기술들의 기초가 되는 것 같다. 본 장은 이런 양태의 지적 표상의 속성들을 다룬다.

본장은 다음과 같은 순서로 진행된다.

첫째, 지적표상의 성격을 논의하며 이 부분에서 지식표상의 연구가 타당한 과학적 노력인지를 검증한다. 또한 세 가지 형태의 표상, 즉 상사형, 상징적 그리고 절차적 표상을 간단하게 논의한다.
둘째, 각각의 표상형태에 대한 속성들을 탐구한다.
셋째, 도식과 인지도 같은 복잡한 표상들을 검증하고,
넷째, 지식표상의 연구에서 결합주의 모형이 가지는 역할을 고려한다.
마지막으로 이 분야가 지향해야 하는 방향에 관하여 몇 가지 제안을 하면서 결론을 맺는다.

1. 지식 표상의 성질

1. 심적 표상이란 무엇이고, 왜 필요한가?

심적 표상의 개념은 힘과 물리학의 관계처럼 인지심리학에 있어 필수적이다. 심적 표상의 개념을 부정하는 구심리학과 (예, Skinner, 1957) 와 신심리학파 (예, Gilbdon) 가 있지만, 인지과학은 세계를 표상하는 마음이 있다는 것을 단언한다. 그러나 여기서 심적 표상에 관한 문제를 자세히 탐구하지는 않을 것이다. 왜냐하면 Fodor (1975), Pylyshyn (1984), Shepard (1975, 1981, 1984) 의 논의를 포함하는 탁월한 논의들을 다른 곳에서 발견할 수 있기 때문이다. 그대신 그 개념을 간단하게 정의하고, 심적 표상들이 제시된 이유를 증명하려고 한다. 이런 심적 표상은 상이한 관점에서 부엌을 심상하기, 기억으로부터 거리를 추정하기, 어둠 속에서 향해하기 등을 포함하는 많은 능력을 지원하고, 그 모든 능력은 공간적 표상에 작용하는 심적과정에 의존한다. 본 장의 중요한 관점중의 하나는 심적 표상들은 그들이 자연적으로 보존하는 정보의 유형에서 볼 때 그들에 대해서 자연적으로 정의된 과정이 서로 다르다는 것이다.

심적 표상의 존재를 주장하는 많은 이유가 있지만, 가장 중요한 이유는 유기체의 행동은 유기체가 스스로 세계를 표상하는 방식을 구체화시키지 않고서는 설명될 수 없다는 것이다. 이런 사상은 언어획득에 대한 행동주의자들의 설명에 대한 Chomsky (1959) 의 비판까지 거슬러 올라갈 수 있다 (Skinner, 1957).

심적 표상에 관한 문제는 유기체와 그의 정신적 표상 간의 관계, 인지를 설명하는데 있어 신경과학의 역할, 의식의 성질, 그리고 심지어 정신 - 육체의 문제를 포함하는 심적 표상에 대한 논의와 관련된다. 이런 문제들에 대한 개념적 분석은 인지 심리학의 기본 가정을 밝히고, 그것의 적절한 목표를 설명하는 데 도움을 줄 것이다. 그러나 그런 분석은 현재 직면하고 있는 중요한 문제들과는 거리가 멀다.

2. 지식 표상들이 구분될 수 있는가?

표상의 형태들이 구분될 수 있는 지식 표상에 대한 논의는 지식 표상들이 실험적으로 연구될 수 있는가의 여부에 대한 관심을 불러 일으켰다. 1970 년대와 1980 년대 초에, 심리학에서는 심적 표상의 성질에 관한 논쟁이 불붙었다 (Anderson),1978 등. 그 질문은 다양한 종류의 자극이 '상사형' 또는 '명제적' 형태로 심적으로 표상되었는가 여부였다. 상사형 표상의 정의는 주장자에 따라서 다르지만, 기본적 특징은 이런 표상들이 직접적인 그림과 유사한 방식으로 자극의 구조를 보존하는 것 같이 보였다 (그 논쟁은 거의 전적으로 시각 표상에 초점을 맞추었다). 반면에 명제들은 사상들을 추상적이고 비양식적으로 표상한 것이었다. 통찰적으로 더 분명하게 또는 실험적 연구를 하기 더 쉽게 차이점을 심상하기가 어렵다. 이런 특징들에도 불구하고 심적 심상같은 심리적 현상에 대한 상사적 • 명제적 설명들은 실험적으로 구분하기가 매우 어려운 것으로 판명되었다.

Anderson (1978) 은 행동적 데이터로는 대안적인 심적 표상이론들을 구분할 수 없기 때문에 표상이 상사형인지 명제형인지의 여부에는 신경쓰지 말라는 결론을 내렸다. Anderson 의 논증이 일반성에서 볼 때 상당히 제한적이고 심리학적으로는 사실적인 사례에서 타당하지 않을지 모르지만 (Pylyshyn, 1979) 많은 인지심리학자들은 여전히 이러한 믿음을 신봉한다. 그러나 특정자국이 어떤 형태 (상사적 형태 또는 명제적 형태) 로 표상되었는가와 같은 기본적인 것도 밝힐 수 없다면 기억과 지식표상이론에 대해 자세히 설명할 수 없을 것이다.

인지과제에서 행동은 사물들이 기억속에서 표상되고, 처리되는 방식에 대한 함수라는 것은 공리적이다. 이 사실은 지식 표상이론에 대한 검증은 실제로 표상 - 과정을 짝지어 검증하는 것을 의미한다 (Anderson, 1978). 한 예로 지도상에서 볼 수 있는 표시들의 공간적 관계에 관한 판단은 매우 부정확할 수 있다는 것은 잘 알려진 사실이다 (예, Stevens & Coupe, 1978 등), 예를 들어, 많은 사람은 California의 San Diego가 Nevada 주의 Reno 의 서쪽이라고 생각하지만, 사실을 그 반대이다 (Stevens & Coupe, 1978). 이런 현상은 상사형 공간적 표상에서의 혼란에서 기인하거나 불완전한 명제적 표상에 작용하는 추리적 과정 또는 어떤 다른 표상 - 과정 종합에 기인하는 것으로 설명될 수 있다. 다시 말해 우리는 그 과정들이 구체화되지 않으면 토대가 되는 표상에 관해서 학습할 수 없다는 것이다.

이런 어려움은 두 가지 방법론적 전략을 동시에 사용함으로써 해결할 수 있다.

첫째, 조작들은 한곳으로 끈질기게 집중시켜 적용하는 것이 필수적이다. 한곳에 집중하는 조작들을 많은 방식으로 사용될 수 있다 (예, Garner 등, 1956). 하나의 효과적인 방법으로 단일 실험에서 두 개 이상의 과제를 갖고 기억의 속성들을 검증하는 것이있다. 그 논리는 여러 과제에 대한 수행이 똑같이 하나의 변인에 의해서 영향을 받는다면, 이 효과들이 과제의 독특한 특장들에 의해서 야기될 가능성은 낮아진다는 것이다. 그리고 과제들의 유일한 공통특징이 수행을 지원해주는 가정된 심적 표상이라면 정보가 심적으로 표상되는 방식에 그 변인이 영향을 미쳤다는 것을 확실하게 결론내릴 수 있다. 다음 부분에서 볼 수 있듯이 이 전략은 인지과제에서 나온 결과들을 신경과학과 임상 신경심리학에서 나온 데이터와 결합시킴으로써 훨씬 더 효과적이 될 수 있다.

두 번째 전략은 이른바 자동화 준거를 만족시키는 방법들을 사용하는 것이다. 이 방법들은 수행요구를 최소화시키고, 빠르며, 비교적 노력을 요하지 않는 수행과 연합되고, 의식적으로 통제되지 않는다 (예, Posner & Snyder, 1975). 자동화 준거를 충족시키는 과제들의 예는 다양한 형태의 반복점화 (예, Cave & Squire, 1992 등) 뿐 아니라 재인에서의 연합점화 (예, Patcliff & McKoon, 1981a), 명명 (예, Seidenberg 등, 1984), - 적절한 환경에서 - 사전적 의사 결정 (예, McNamara & Altarriba, 1988) 을 포함한다. 이런 모든 과제가 점화의 형태라는 것이 특기할만 하다. 적절한 환경에서, 점화는 인출전략들과 분리된 기억의 속성들에 관하여 직접 정보를 제공해주는 것 같다. 자동화를 만족시키는 과제는 피험자의 신념에 의하여 영향 받지 않을 것이다. 따라서, 인지적으로 이해할 수 없는 것이다 (Pylyshyn, 1984). 물론, 자동화 준거를 충족시키지 못하는 것이 지식 표상의 연구에서 어떤 과제를 무용하게 만드는 것은 아니다. 요점은 과제에 대한 인지적 요구가 최소화될 때, 구조와 내용에 관한 추리들이 촉진된다는 것이다.

3. 하나의 분류

우리가 지식 표상의 분류를 고려하여 논의를 계속할 수 있을 것이다 (비슷한 분류를 위하여, Anderson, 1983 등을 참고하라). <그림 1> 은 분 장의 개념적 틀을 요약한 것이다.

 

<그림 1> 지식 표상의 분류

한 사람이 가지고 있는 지식은 두 가지 유형으로 분류할 수 있다. 첫 번째 유형은 선언적 지식이라 부르는데 이는 언어화 되고, 시각화 되고, 선언될 수 있기 때문이다. 두 번째 유형의 지식은 기술, 인지작용들, 일을 하는 방법에 대한 자식으로써 절차적 지식이라 부른다. 예를 들어 언제 태어났으며 오늘 아침 식사로 무엇을 먹었으며, 에펠탑의 모양이 어떻게 보이는가를 묻는다면, 당신은 그림을 그려서라도 대답할 수 있다. 그러나 자전거를 타는 방법, 혹은 본 장의 글을 이해하는 방법을 제공할 수 없을 뿐만 아니라 다른 사람들은 그 대답으로부터 거의 아무것도 배울 수 없을 것이다.

이러한 구분은 여러면에서 정확하지는 못하지만 (예, Anderson,1976 등), 이 구분을 뒷받침해주는 좋은 이유들이 있다. 즉, 다른 인지과정들로부터 기억 저장에 관련된 인지작용들을 구분해내는 것은 인지이론들에서 유용한 것으로 증명되었다 (예, Anderson, 1983). 이 구분은 또한 기억상실증에 대한 문헌에서 기본적인 것으로 판명되었다. 예를 들어, 뇌의 해마상 융기에 대한 손상은 새로운 사실들을 학습할 수 없게 만들지만 인지 기술들을 학습하는 능력은 보존하고 있다 (Square, 1992).

본 분류에서, 선언적 지식은 상사형 표상과 상징적 표상의 두 가지 방식으로 표상될 수 있다.

첫째 상사형 표상으로 이는 내적 방식으로 대상과 사건의 속성들을 보존하고 있다. 내적 표상은 표상체제가 표상되고 있는 체제와 똑 같은 고유한 제한조건을 갖는 표상이다 (Palmer, 1978). 여러 예들이 이러한 관점을 명료화하는데 도움을 줄 수 있다. Audubon Society 의 북미 조류사전에서 (Terres, 1980) 새들의 모양은 <그림 2> 에서의 것과 비슷한 도식적 그림자 그림에 의하여 표상된다. 이러한 표상들은 어떤 구체적 방식으로 새들의 시각적으로 두드러지고 특징적인 속성들을 보존하고 있다. 사실상, 새들의 공간적 속성들은 똑 같은 표상의 공간적 속성에서 보존된다. 예를 들어, 길고 가는 꼬리를 갖는 새들은 길고 가는 꼬리를 갖는 표상을 가질 것이다. 그러나 내적 표상은 그다지 구체적일 필요는 없다. 접시저울에서 대상들의 상대적인 무게가 실수의 상대적인 크기에 의하여 표상된다면, 이 행성같은 대상의 무게간의 관계들은 수들의 고유한 속성들에 의하여 보존된다. 인간기억 속의 상사형 표상이 그림자 그림처럼 구체적인지 또는 측정처럼 추상적인지 여부는 경험적 질문이다.

    <그림 2> 새의 묘사

Terres, J. K.(1980) 의 책에서 인용됨 북미지역의 새들에 대한 오듀번 주식 회사의 백과사전. 뉴욕: 챈티크리어 출판사의 허가를 얻음

두 번째 유형의 표상은 상징적인 것으로 이런 표상들은 외적으로 구조를 보존한다. 그러한 표상에서, 표상체제의 고유한 구조는 인위적이지만, 표상된 체제의 구조는 인위적이 아니다. 표상된 체재는 어떤 고유한 구조도 갖지않는 상대적 체제에 의해서 모형화된다. 즉, 모든 필요한 구조는 외현적인 체제로 된다 (Palmer, 1978). 한 예로서, 상징 'heavier (A, B)' 가 접시저울에서 경험적 관찰을 통해 대상 A 가 대상 B 보다 무겁다는 상대적 무게의 표상을 고려해보자. 대상들을 적절히 비교하여 우리는 A 가 B 보다 무겁고, B 가 C 보다 무겁다는 등의 관찰들을 모형화하는 일련의 진술, 예를 들어, 'heavier (A, B), heavier (B, C) heavier (C, D)' 를 구성할 수 있다. 이러한 표상체제에서 상대적 무게의 이행성의 보존을 보장해주는 것은 아무것도 없음을 알아야 한다. 이행성은 표상에 구조를 더함 [예를 들어, heavier (A, B) 와 heavier (B, C) 는 heavier (A, C) 를 의미한다] 으로써 또는 외적 제한조건을 제시함 (예를 들어, 정확하게 세계를 표상하는 모형) 으로써 만이 표상속에서 보존될 수 있다. 이 예가 분명하지 않다면 'heavier (A, B)' 를 A * B 와 같은 일련의 인위적인 상징을 대체하고 두 번째 예를 통하여 연구해 볼 수 있다. 이런 표상들이 본장의 뒷부분에서 자세히 검증될 명제적 표상들의 예들이다.

숫자적 표상과 명제적 표상들을 더 자세히 비교하는 것은 의미가 있다. 숫자적 표상에서, 대상은 숫자로 표상된다. 접시저울 위에 있는 대상들의 상대적 무게에 관해 알아야 할 모든 것이 숫자들의 상대적 크기로부터 직접 수집될 수 있다. 대조적으로, 명제적 표상에서 대상들은 인위적 이름 즉, A, B, C 등으로 표상된다. 대상들의 표상을 조사하는 것만으로는 대상들에 관하여 아무것도 학습할 수 없다. 상대적 무게에 관한 어떤 것을 학습하는 유일한 방법은 관계적 요소들 즉, 'heavier (X, Y)' 에서 포착된, 상대적 무게의 표상을 알아보는 것이다. 이체제들은 또한 그들의 내적 구조에서 매우 다르다. 숫자의 속성들은 1 이 2 보다 작고, 2 가 1 보다 작지 않다는 것을 말할 수 있도록 해준다. 이런 제한조건은 상대적 무게를 표상하는데 있어서 숫자의 역할 또는 그 문제에 관한 어떤 다른 것과 관계없이 존재한다. 그러나, 'heavier (A, B)' 또는 'heavier (B, A)' 는 명제적 표상에서 허용될 수 있다.

선언적 지식과 행동간의 격차는 산출에 의해서 연결된다 (예, Anderson, 1976 등). 산출체제를 통해 추론, 문제해결 그리고 언어 이해 등과 같은 인지기술들을 지원해주는 절차적 지식을 모형화하기 위한 일반적이고 강력한 형식주의를 제공받을 수 있다. 산출체제는 본 장의 뒷부분에서 깊이있게 탐색될 것이다. 현 시점에서, 저자는 산출체제의 중요한 속성들을 간단하게 논의하고자 한다.

산출은 조건 - 행동 규칙이다. 즉, 조건이 충족되면, 행동이 수행된다. 산출의 조건은 작동 또는 장기 기억에서 유지되어야만 하는 정보의 형식을 구체화한다. 형식의 존재한다면, 산출은 적용되고 행동은 수행된다. 하나의 행동은 정보를 작동기억에 첨가하는 것, 외적 행위를 집행하는 것, 또는 둘 다로 구성될 수 있다. 예를 들어, 능숙한 운전자들은 다음과 같은 형태의 산출을 이용할 수 있다.

교통신호등이 초록색으로 바뀌면, 운전을 다시 시작한다.

이 산출에서, "교통신호등이 초록색으로 바뀌면" 은 산출의 조건이고, "운전을 다시 시작한다" 행동이다. 그러나 이렇듯 단순한 활동이라도 그 토대가 되는 산출은 매우 복잡할 수 있음을 알 수 있다. 더 자세한 (완전하지는 않지만) '운전' 산출은 다음과 같을 수 있다.

목표는 운전을 다시 시작하는 것이고
한 사람이 붉은 신호등에 멈추어 서 있고
신호등이 초록색으로 바뀌고
교차로가 무질서하지 않고
응급차량이 접근하지 않는다면
운전을 다시 시작하라.

이 예는 인지적 조작들이 산출체제에서 모형화되기 위하여 구체화되어야 하는 것이 자세히 예시해준다. 자극 - 반응 연결의 또 다른 예로서 산출을 생각하는 것도 가능할 것 같다. 그러나 이런 해석은 정확하지 못한 것이다. 자극 - 반응 연결에서 자극은 관찰가능하거나 잠재적으로 관찰가능해야 한다. 그러나 산출의 조건들은 관찰가능한 자극 (작동기억 속에 표상된 것 처럼) 이 될 수 있고, 관찰할 수 없는 인지적 상태 (예, 사고) 가 될 수 있고, 심지어 추상적 실체 (예, 변인들) 가 될 수도 있다. 또한 자극 - 반응 연결은 요소들의 형식을 정의 내리기 어렵다. 반면에 산출의 조건들은 요소들의 특정형태가 존재하는 것을 구체화할 수 있다 (Anderson, 1976을 참고하라).

선언적 지식과 구별되는 산출, 그리고 일반적으로 절차식 지식의 특징은 융통성 (flexibility) 에 있다는 것이다. 산출의 조건들은 잘못된 상황에서 산출이 적용되는 것을 배제할 수 있도록 구체화되어야 한다. 그러나 이렇게 구체화된다고 해서 산출들이 새로운 상황에 일반화되지는 않는다. 심적 심상 또는 사실은 수없이 많은 상황과 맥락에서 사용될 수 있다. 

2. 단순한 지식 표상

이 절에서는 각 형태의 표상들 - 상사형, 상징적 그리고 절차적 - 이 자세히 탐색될 것이다. 이러한 표상들은 개념, 도식, 인지도 같은 더 복잡한 표상들의 구성요소라는 점에서 '단순' 하다.

1. 상사형 지식 표상

상사형 표상들은 아마도 모든 감각 양식을 위하여 존재할 것이다. 그러나, 본 장은 주로 시간적 - 공간적 표상에 초점을 맞출 것이다. 청각 (예, Reisberg, 1992) 과 운동 체제 (예, Smyth & Pendleton, 1989) 를 제외하고는 다른 감각 양식의 상사형 표상에 대하여 수행된 연구가 거의 없었을 뿐만아니라 수행되었던 연구들도 시각적 그리고 공간적 심상에 대한 연구와 똑같은 이야기를 말해 주는 것 같다. 시각적 상사형 표상의 구조는 그러한 표상에서 나타나는 몇 가지 심적 변환에 의해서 드러난다 (예, Kosslyn, 1980 등). 현재로서는 두 가지 변환을 논의하는 것이 타당하겠는데 그 변환은 심적 회전 (mental rotation, 1980) 과 심상 주사 (image scanning) 이다.

1) 상사형 표상의 속성

많은 인지 심리학자가 심적 심상에 대한 이해에 기여했지만, 가장 초기의 그리고 가장 영향력있는 몇가지의 연구는 Roger Shepard 와 그의 동료에 의해서 수행되었다 (Shepard & cooper,1982). Shepard 가 처음 발견한 것중의 하나는 삼차원 물체의 심상회전에 관한 것이다 (Shepard & Metzler, 1971). 이 실험은 전설적인 것으로서 모든 심리학 입문서에서 논의되겠지만 이 실험들이 심상회전 현상을 완전하게 예시해준다는 점에서 검토할 만한 가치가 있다.

Shepard 와 Metzler (1971) 의 실험은 피험자들에게 <그림 3> 과 비슷한 블록모양의 쌍들을 제시하였다.

 

실험의 각 시행에서, 한 피험자는 두 개의 블록모양을 찬찬히 보게 될 것이다. 피험자의 과제는 두 개의 모양이 같은지 (<그림 3 A 와 3 B>) 또는 다른지 (<그림 3 C>) 의 여부를 결정하는 것이었다. Shepard 와 Metzler 는 두 개의 변인을 조작했다. 즉 물체들이 평면으로 회전되어야 하는가 (<그림 3 A>) 혹은 깊이가 회전되어야 하는가 (<그림 3 B>)의 여부와 블록모양 간의 각도에 있어서의 변화를 조작했다. Shepard 와 Metzler 의 실험의 결과들은 <그림 4> 에 요약되어 있는데, 이것은 검사 블록모양 간의 각도 편차의 함수로서 산재된 평균반응시간을 포함하고 있다. <그림 4 A> 는 평면 회전의 결과들을 포함하고 있고, <그림 4 B> 는 깊이 회전의 결과들을 포함하고 있다.

 

이런 실험에서 발견할 수 있는 두 가지 중요한 사항은 다음과 같다. 첫째, 반응시간과 각도 차이 간의 관계는 거의 선형이었고, 둘째, 선형관계의 기울기는 평면회전 (19 ms/deg) 과 깊이회전 (17 ms / deg) 에 대하여 거의 비슷하다. Shepard 와 Metzler 는 이런 데이터로부터 심적 회전이 '상사형' 이라고 결론내렸다. 즉, 그들은 심상회전 동안 발생하는 심적 사건들이 실제회전을 지각하는 동안에 발생하는 심적 사건들과 매우 유사하다고 주장했다. Cooper 와 Shepard 의 후속 실험은 이 주장을 강하게 뒷받침해 주었다. 왜냐하면 그들은 심상화된 심적 회전의 과정이 실제 회전의 중간상태에 해당되는 증간상태를 실제로 통과한다는 것을 보여주었기 때문이다 (Shepard & Cooper, 1982).

상사형 표상의 부가적 속성들은 '심적' 주사에 관한 일련의 연구에서 볼 수 있다. Kosslyn 등 (1978) 의 실험에서 피험자들은 가상의 섬 (<그림 5>) 을 그린 지도를 학습했다. 피험자들이 그 섬을 기억하여, 눈을 감고도 그 섬을 시각화할 수 있게 된 다음에, 그들은 한 장소에서 다른 장소로 주사해야 하는 과제에 참여했다. 실험자는 출발위치 (예, 목초 오막살이) 를 정해준 다음에 종착지 (예, 나무) 를 지정했다. 피험자들의 과제는 출발위치에서 종착지로 움직이는 검은 점을 심상하고, 그 점이 종착지에 도착하자마자 반응버튼을 누르는 것이었다. 물론, 이 검사를 받는 동안 그 지도를 볼 수는 없었다. 피험자들은 그 지도의 심적 심상 위에서 움직이는 점을 심상했다.

 

주요 결과로는 반응시간 또는 주사시간이 거리의 선형함수로서 증가했다는 것이다 (<그림 6> 참고). 이 결과는 심상에서 사용된 표상과 과정이 지각에서 사용된 것들과 일치한다는 것을 지적한다. 심적 심상의 주사는 실제 대상, 지도 또는 장면을 주사하는 데 요구되는 것과 같거나 유사한 심적 과정들을 요하는 것 같다.

 

<그림 6> 유크리트 기하학적 거리의 함수로서 산재된 심상주사 기간

2) 심상의 신경해부학과 신경생리학

심적 심상에서 심적 회전, 심상주사 그리고 또 다른 작용들에 대한 실험적 연구들은 심상과 지각 간에 유사성이 많다는 것을 보여 주었다. (Finke, 1985). 이런 유사성들은 시각적 심상이 시각을 지원하는 것과 똑같은 어떤 뇌의 구조에 의존할 수 있음을 제안한다 (Farah, 1988). 그리고 사실상 최근의 연구들은 이런 주장을 지지한다.

Kosslyn과 피험자들 (Kosslyn 등, 1993) 이 심상과제와 지각과제에 몰두하고 있는 동안 양전자 방출 단층사진촬영기 (PET; positron emission tomography) 로 대뇌피질의 혈액흐름을 측정했다. 이런 종류의 연구에 있어서의 가정은 국부적 혈액흐름이 뇌 속의 처리 활동 지수라는 것이다. 그 결과들은 실험자에 따라서 약간 다르지만 시각적 심상은 지형학적으로 조직된 것으로 알려진 시각 피질의 영역들을 활성화시킨다는 한 가지 일반적 결과가 나타났다. 예를 들어, 실험 3에서 피험자들은 눈을 감고 매우 작은 문자 또는 매우 큰 문자들을 심상한다. 그리고 문자들에 관한 네 가지 가능한 판단 중의 하나를 한다 (예를 들어, 문자들이 수직측에 관하여 대칭적인지 여부). PET 측정을 통해 지형학적으로 조직된 시각 피질의 영역 (영역 17) 이 그 과제에 의하여 활성되었음이 나타났다. 특히 시각 피질의 뒷부분이 큰 문자를 심상할 때보다 큰 문자를 심상할 때 더 많이 활성화되었고, 앞 부분은 작은 문자를 심상할 때 보다 큰 문자를 심상 할 때 더 많이 활성화되었다. 이 활동은 우측 뇌반구와 관련된다. 사람들이 다양한 크기의 자극을 지각할 때도 이와 비슷한 결과가 나타난다 (예를 들어, Fox 등, 1986).

심상적 과정의 상사적 성격이 Georgopoulos 등 (1989) 의 실험에서 나타났다. 이전의 연구에서, Georgopoulos 와 그의 동료들 (1986) 은 훈련받은 원숭이들이 실제적이고 의도적인 팔운동 방향이 운동피질에서 뉴런 전체의 집합적 활동에 의해서 예상될 수 있었음을 보여주었다. 개별 뉴런들은 벨 - 모양의 조절 커브를 산출하면서, 운동의 특정 방향에 최대로 반응할 뿐만 아니라 넓은 범위의 방향에도 반응한다. 개별 뉴런들이 선호하는 방향에 의하여 정의된 벡터들의 선형 결합은 운동의 방향을 정해주는 전체 벡터를 산출한다. 이 관계는 자극의 방향으로 핸들을 움직이거나 (직접적 과제), 자극의 왼쪽 90° 방향으로 핸들을 움직이도록 (회전 과제) 원숭이들을 훈련시킨 Georgopoulos 등 (1989) 에 의해서 밝혀졌다. 중요한 발견사항은 회전과제에서의 운동의 주도에 앞서서, - 뉴런 전체의 방향적 경향성을 결합한 - 전체벡터가 자극의 방향을 확인하는 것에서부터 운동의 방향을 정하는 것에 이르기까지 끊임없이 '회전한다' 는 것이다.

이 연구들은 적어도 두 가지 이유 때문에 중요하다.

첫째, 그것들은 수렴하는 조작들의 산출을 극적으로 예시해 준다. 인지심리학의 실험적 연구는 문제들을 정의했고, 토대가 되는 기제에 대한 거부할 수 없는 증거를 제공했다. 인지신경과학에 대한 이후의 연구는 동물에게서 비슷한 결과들을 보여주었고, 그런 기제에 대한 신경해부학적, 신경생리적 모형들을 제공했다.

둘째, 그 실험들은 상사형 표상과 과정이 신경학적으로 실행될 수 있는 방식을 보여준다. 개별적 뉴런이 수준에서, 공간에서의 방향은 활동에서의 끊임없는 변화들이 선호하는 방향으로부터의 끊임없는 이탈과 연관되어 있는 것과 같은 점화율에 표상된다. 즉 세포가 전체적 조화를 이루는 수준에서, 방향은 개별 뉴런들의 점화율에 대하여 정의된 함수에 의해서 표상된다. 이 표상은 상사적이지만 추상적이다. 전체 벡터는 물리적 실체가 아니라 전체 뉴런활동의 형식적 분석의 수준에서만 존재한다.

3) 상사형 표상의 구조

상사 - 명제 논쟁에서 중요한 문제 중의 하나는 시각 심상들이 '머리 속의 그림들' 로서 생각되어야 하는가 여부이다. 운동체제에 대한 연구에서 Georgopoulos 는 '머리 속의 그림들'이 불완전한 개념이고 이와 같은 결론은 이미 개념적 분석과 행동적 실험을 통하여 나왔다고 제시하였다. 예를 들어, 상사형 표상은 '원' 감각 자료가 아니라 개념적으로 해석된 것이다 (Anderson & Bower, 1973). 상사형 표상은 매우 부정확할 수 있으며 (Nickerson & Adams, 1979) 특히 내적 구조를 갖는다. 심상들의 내적구조는 여러 연구에서 증명되었다. 예를 들어, Reed (1974) 는 심상화된 그림의 어떤 부분들은 다른 부분들보다 더 빨리 인식될 수 있음을 보여주었는데 이는 그림의 내적 표상의 위계적 구조를 가진다는 것을 가리킨다. 더 최근의 연구에서 문자와 문자와 비슷한 형태의 심적 심상들이 그런 형태들이 유도되는 방식과 상응하는 계열로 부분부분씩 생성됨을 보여주었다 (Kosslyn 등, 1988).

4) 상사형 표상의 기능

상사형 표상이 사용되는 모든 상황을 나열하는 것은 불가능할 것이다. 그것은 일상적 문제해결, 물리적 기술에 대한 정신적 연습 (예, Grouios, 1992), 어휘학습 (예, Atikinson & Raugh, 1975) 을 포함한다. 시각적 상사형 표상의 특히 중요한 기능은 시각적 대상 재인에서 그것의 역할일 것이다. 여러 대상 재인 이론들은 시각 투입이 기억 속의 묘사적 표상과 짝지워진다고 주장한다 (예, Lowe, 1987 등). 예를 들어, Ullman 의 모형에서 시각 대상 제인은 두가지 단계로 이루어진다. 즉, 정렬 단계에서 시각화된 대상은 그 대상의 가장자리의 굴곡과 끝, 두드러진 특징, 또는 지배적인 방향과 같은 단순한 낮은 - 수준의 속성들을 사용하는 기억속의 대상들에 대한 모형과 함께 정렬된다. 그 다음으로 짝짓기 단계는 시각대상에 가장 잘 짝지워지는 대상 모형을 선택한다. 대상 모형들은 대상의 그림과 유사한 복제이고 짝짓기 과정은 시각대상의 정렬된 심상과 대상모형 속의 상응하는 위치의 속성들을 비교하는 것으로 구성된다는 점에서 회화적이다.

상사형 표상의 또 다른 기능은 경험할 때 중요한 것으로 인식되지 않은 정보를 보존할 수 있다는 것이다. 간단히 말해서 상사형 표상은 세계가 이전에 경험된대로 그 세계를 재창조하는 마음의 시도를 포함한다.

2. 상징적 지식 표상

우리의 의식적 경험의 대부분이 심상으로 가득차 있지만, 우리는 분명히 '심상없이 사고할 수 있는' 능력을 갖고 있다. 지금까지 본장에서 읽은 내용에 대한 기억을 잠시 더듬어 다음 문장 중 어떤 것이 교재 속에 실제로 있었는가를 기억해 보라.

① 심상과 지각 간의 많은 병렬적 대응관계는 심적 심상에서 심적 회전, 심상주사, 그리고 또 다른 작용을 실험한 연구에서 나타났다.
② 심적 심상에서 심적 회전, 심상주사 그리고 또 다른 작용에 관한 실험적 연구들은 지각과 심상 간에 많은 병렬적 대응관계가 있음을 보여주었다.
③ 심적 심상에서 심적 회전, 심상주사 그리고 또 다른 작용에 관한 연구는 지각과 심상 간에 병렬적 대응관계가 있음을 거의 보여주지 않았다.

산문과 구어의 기억에 대한 30 년 연구에서 하나의 일관성있는 결과가 있었다면, 사람들이 글을 표현하기 위하여 사용된 언어의 속성들보다는 글의 요지를 훨씬 더 잘 기억한다는 것이다 (예, Anderson, 1976 등). 예를 들어, 앞에서 제시된 문장 중에서, 당신은 쉽게 기각할 수 있는 것으로 3 번 문장을 선택했을 것이다. 왜냐하면 그것은 교재의 기본내용에 어긋나기 때문이다. 다른 한편, 문장 1 과 2 는 형태에서만 다르기 때문에, 둘 중의 하나를 선택하기가 어렵다 (정답은 2 번이다). 물론, 사람들은 글의 정확한 쓰기형태를 기억할 수 있다. 그러나 요점은 정상적인 이해에서 구조에 대한 기억이 빈약하다는 것이다. 이런 관찰은 중요하다. 왜냐하면 의미를 약호화하기 위하여 어떤 표상형태가 사용되더라도, 그것은 자극의 자극적 속성들을 보존하는 것으로 보이는 상사형 표상과 분명히 다르다는 것을 말해주기 때문이다.

본 장의 이 절은 앞절과 다르게 조직되어 있다. 완전히 분명하지 않다는 이유 때문에, 상징적 표상의 존재가 상사형 표상의 존재처럼 논란이 된 적은 없었다. 이것은 놀라운 일이다. 왜냐하면 상징적 표상을 지원하는 논리적 주장의 어떤 것도 그것을 면밀히 검토해 보면 강제적이 아니기 때문이다 (Anderson, 1978). 상징적 표상 이론들은 또한 훨씬 더 체계적으로 개발되었다 (예, Anderson, 1976 등). 이러한 이유 때문에, 연구와 이론발달의 역사는 두 가지 영역에서 매우 다르다. 본 장의 이 절은 인지과학에서 지배적인 상징적 표상인 명제적 표상의 형식적 구조를 논의하는 것으로 시작한다. 그 다음에 경험적 증거를 살펴본다.

1) 명제적 표상의 구조

글의 요지는 잘 기억하지만 형식은 잘 기억하지 못하는 것은 명제에서 의미가 표상된다는 점을 고려하면 이해하기 쉽다. 명제는 하나의 주장이라고 볼 수 있는 지식의 최소단위이다. 즉, 진위가 가려질 수 있는 최소단위이다. 예를 들어, 다음 문장을 고려해 보라. "Bush 는 Saddam Hussein 이 영도하는, 석유가 - 풍부한 나라인 Iraq 에 대하여 전쟁을 선포했다." 이 문장은 세 개의 명제를 포함한다.

① Bush 는 Iraq 에 대하여 전쟁을 선포했다.
② Iraq 는 풍부한 석유를 갖고 있다.
③ Saddam Hussein 은 Iraq 의 지도자였다.

명제들은 단어들과 같다고 보기보다는 단어로 표현될 수 있는 아이디어로 생각하는 것이 가장 좋다. 예를 들어, 특정 테이블 위에 특정 책이 있다는 명제는 영어문장으로는 "The book is on the table" 로, 스페인어 문장으로는 "El libro está sobre la mesa," 로, 또는 심지어 테이블 위의 책의 그림으로 전달될 수 있다. 두 가지 문장 속의 단어는 다르고, 그 그림은 단어를 전혀 사용하지 않는다. 명제를 표현하기 위하여 사용된 단어로부터 명제들을 유리시키기 위하여, 명제를 나타내기 위한 특별한 인용부호를 사용하는 것이 관습적이다. 예를 들어, Kintsch (1974) 의 인용부호를 변경시켜서 Bush 문장 속의 세가지 명제를 다음과 같이 쓸 수 있다.

① (DECLARE - WAR, Bush, Iraq
② (OIL - RICH, Iarq)
③ (LEADER - OF, Saddam Hussein, Iraq)

각 명제의 첫 번째 단어는 '관계' 를 표현하며 다음의 한 두 단어는 명제의 '논증' 이라 부른다. 명제적 표상들은 종종 연결망으로 표현되며 그렇게 하기 위해서는 많은 틀 (schemes) 이 있다 (예, Anderson, 1976 등). <그림 7> 의 예는 이런 여러 가지 방법의 종합된 형태를 표상한다. 이 연결망에서, 원은 명제를 표상하고, 타원형은 관계와 논지를 표상하고, 선은 그들간의 연합을 표상한다. 원과 타원형은 관계와 논지를 표상하고, 선은 그들간의 연합을 표상한다. 원과 타원형은 보통 노드 (node) 라고 부르며 선은 링크 (link) 로 부른다. 연결망에서 중요한 유일한 공간적 관계는 지형적 연결관계이다.

 

명제적 연결망과 연합된 인출가능한 스키마가 많지만, 대부분의 스키마는 활성화 확산의 개념에 기초하고 있다 (예, Anderson, 1976, 1983 등). 익출 역동성을 가장 잘 설명해 주는 것으로 보이는 활성화 확산 과정 (McNamara, 1992a 등) 은 Anderson (1983) 이 제안한 일반인지 모형인 ACT (adaptive control of thought, 즉 사고의 적용적 통제) 를 형식적으로 발전시킨 것이다. 이러한 활성화 확산 모형에 따르면, 기억으로부터 하나의 항목을 인출하는 것은 그 항목의 내적 표상을 활성화시키는 것을 말한다. 노드의 활성화는 링크를 통하여 연결망의 다른 노드로 연결되고, 확산 속도는 매우 빠르다 (링크당 1,000분의 1초 또는 2초). 노드는 주의집중의 초점이 되는한, 활성화의 원천이지만, 주의집중이 이동할 때 활성화는 급속히 소멸한다. 활성화도 연결망 내의 거리에 따라서 수학지수적으로 소멸한다. 마지막으로, 기억흔적을 인출하기 위하여 요구되는 시간은 그것의 활성화 수준과 역관계가 있다. 즉, 더 능동적인 흔적들은 덜 능동적인 흔적들보다 더 빨리 인출된다.

2) 명제적 표상의 증거

이런 표상과 처리에 대한 가정들은 추상적이고 임의적인 것 같다. 여기서는 그 가정들과 관련한 증거들을 살펴본다.

Kintsch & Keenan (1973) 의 실험들로부터 그 증거를 찾을 수 있다. 이 실험에서 피험자는 단어 수는 같지만 명제 수가 다른 문장을 읽는다. 그 결과는 읽기시간이 명제 수에 따라서 선형으로 증가한다는 것을 보여주었다.

명제적 표상과 일치하는 또 다른 증거는 Ratcliff & McKoom (1978) 의 실험에서 볼 수 있다. 이 실험에서 피험자는 다음과 같은 일련의 문장을 학습했다.

주인은 칵테일을 만들었지만 손님은 커피를 원했다
그 운전자는 엉덩이를 치었고 보행자는 무릎을 다쳤다
돌풍은 우산을 엄습했고 비는 그 남자를 적시었다.

일련의 문장을 읽고, 피험자는 컴퓨터 화면에서 연속된 단어들을 보았고, 읽은 문장 속에 각 단어가 있었는지 여부를 판단해야 하는 제인검사를 받았다. Ratcliff & McKoon 은 이전 시행에서 어떤 항목 (예, 엉덩이 대 무릎) 의 출현에 따른 특정항목 (예, 보행자) 에 대한 반응속도에 관심을 두었다.

<그림 8> 은 위에 제시된 문장 중의 하나에 대한 명제적 구조의 연결망 표상을 포함한다. 이 연결망은 문장속에서 주요한 개념적 관계를 표상하지만 다이아그램을 단순하게 유지라기 위하여 세부내용을 생략한다. '&' 에 연결된 그 명제는 문장 속의 단순 명제들의 결합에 의해서 정의된 명제와 상응한다. 이 연결망에서 동일한 명제 속의 개념 간의 거리는 다른 명제 속의 개념 간의 거리보다 짧다는 것을 명심하라. 예를 들어, 연결망 속에서 '무릎' 과 '보행자' 는 '엉덩이' 와 '보행자' 보다 더 가깝다. 위에서 언급된 인출 가정에 따르면, '보행자' 가 '엉덩이' 에 의해서 점화될 때보다 '무릎' 에 의해서 점화될 때 '보행자' 에 더 많은 활성화가 축적될 것이다. 따라서, 문장들이 명제의 관점에서 심적으로 표상된다면, 표적단어가 상이한 명제 속의 단어에 의해서 점화될 때보다 같은 명제 속의 단어에 의해서 점화될 때 그것에 대한 반응이 더 빨라야 한다는 것이다.이런 촉진은 '연합적 점화 (associative priming)' 라고 불리워진다.

 

<그림 8> "그 운전자는 보행자의 엉덩이를 치었고, 보행자는 무릎을 다쳤다." 는 문장에 대한 명제적 연결망 표상

그 실험들은 점화가 명제적 관계에 의해서 결정되었음을 분명히 보여주었다. 평균 반응시간은 어떤 단어가 같은 명제의 단어에 의해서 점화될 때 550 ms 였지만, 다른 명제의 단어에 의해서 점화될 때는 595 ms 였다.유의할 점은, 같거나 상이한 명제 쌍은 같은 수의 단어를 갖는 문장들에서 구분되었다는 것이다. 이와 같은 실험의 또다른 중요한 결과는 문장의 표면 형태에서의 거리는 점화에 영향을 미치지 못했다는 것이다. 예를 들어, '엉덩이' 와 '무릎' 보다는 '엉덩이' 와 '보행자' 간에 어떤 더 많은 점화도 나타나지 않았다. 이 결과들은 심지어 단순한 문장의 심적 표상도 자극의 지각적 속성보다는 명제적 관계를 보존한다는 것을 강하게 주장한다.

이 예는 '삽화적' 기억 또는 특정 시간과 공간에서 획득된 정보의 기억에 대해 명제적 표상이 적용될 것을 예시했다. 그러나 명제적 표상은 원래 '의미적' 기억 또는 세계에 관한 일반적 지식이 기억에 적용되었다 (예, Collins & Loftus, 1975 등). 그러한 명제적 연결망의 예는  <그림 9> 에 제시되어 있다. 이 연결망은 개, 고양이, 생쥐에 대한 어떤 사람의 일반적 지식의 부분들을 기술하고, "개는 동물이다.", "고양이는 나무에 오른다." 그리고 "생쥐는 치즈를 먹는다." 와 같은 아이디어들을 표상한다.

 

<그림 9> 생성적 지식에 대한 명제적 연결망 표상

이런 종류의 명제모형에 대한 한 가지 중요한 예측은 기억점화가 연결망내의 거리에 의해 체계적으로 변해야 한다는 것이다. 어떤 개념의 활성화는 연결망을 통하여 확산될 것이고, 다른 개념들에 작용하는 활성화의 양은 그 개념들이 활성화의 원천에서 얼마나 떨어져 있는 가에 따라 달라진다. 이 과정들은 같은 문장 내에서 발생하는 개념들 (예, 생쥐 - 치즈) 은 두 개의 명제에 의해서 구분된 개념들 (예, 고양이 - 치즈) 보다 더 많이 서로를 점화해야 하고, 두 개의 명제에 의해서 구분된 개념들은 세 개의 명제에 의해서 구분된 개념들 (예, 개 - 치즈) 보다 서로 더 많이 점화해야 한다는 것 등을 의미한다. 이러한 예측에 대한 원 검사들에서는 애매한 결과 (Balota & Lorch, 1986 등) 가 나왔지만 더 최근의 연구들에서 이 예측이 확인되었다. (McKoon & Ratcliff, 1992 등).

이런 실험들의 첫 번째 단계는 기억 속의 개념들 간의 연합적 관계를 추정하는 것이었다. 이것은 자유 - 연합 과제에 대한 것이었다. 많은 대학생들에게 '개' 와 같은 단일 단어들을 주고 마음 속에 떠오르는 첫 번째 단어들을 적도록 요구했다. 이런 연합 목록들을 사용한 이유는 연속 쌍이 기억속에서 연합되었고, 비연속 쌍이 기억속에서 연합되지 않는, 개 - 고양이 - 생쥐와 같은 연합 연쇄들을 구성하기 위한 것이었다. 예를 들어, 고양이는 개의 연합으로서 자주 나타났지만, 생쥐와 치즈는 그렇지 않았다; 유사하게, 생쥐는 고양이의 연합으로서 기록되었지만 치즈는 그렇지 않았다, 그 가정은 두 개의 단어가 더 큰 자유 - 연합 반응의 표본 속에서 상호 연합된 것으로 나타나지 않았다면, 그 두 개의 단어는 기억 속에서 직접 연합되어 있지 않았으리라는 것이다.

이 실험들의 두 번째 단계는 다른 피험자들에게 다른 사전적 의사결정 과제를 제공하는 것이었다. 이 과제에서, 단어와 '비단어' (예, bit) 는 컴퓨터 화면상의 고정된 위치에 한 번에 하나씩 나타났다. 피험자들의 과제는 각 항목이 영어 단어이었는지 여부를 결정하는 것이었다. 이러한 실험들에서, 단서 단어와 표적 단어는 단일 명제 (예, 생쥐 - 치즈), 두 개의 명제 (예, 고양이 - 치즈), 세 개의 명제 (예, 개 - 치즈), 또는 알 수는 없지만 많은 수의 명제 (예, 유리창 - 치즈) 에 의하여 기억 속에서 구분될 수 있었다. 나중 조건은 다른 조건들이 비교되는 통제조건으로서 취급되었다.

Ratcliff & McKoon (1987) 의 재인실험에서처럼, 종속 변인은 반응시간이었다. <그림 10> 의 그래프는 단서 단어와 표적 단어 간의 명제적 거리의 함수로서 평균 점화효과를 보여준다. 점화 효과는 통제조건의 평균 반응시간에서 실험 조건의 평균 반응시간을 뺀 것으로 정의 될 수 있다. 이런 모든 효과는 그 이론에 의해서 예상된대로 명제적 거리에 따라서 대체로 하향한다. 원칙적으로, 4 또는 5 단계의 단서 효과를 살펴보는 것이 가능할 수 있다 (예, 짖다 - 치즈). 그러나 두가지 실제적인 문제가 있다. 첫째, 이 실험에서 3 - 단계 단서 효과는 불과 10ms 이고, 그것은 4 - 또는 5 - 단계 단서 효과가 극히 작을 것임을 의미한다. 두 번째 문제는 개념들이 멀리 떨어져 있을수록, 지름길이 있을 가능성을 배제하는 것이 더욱 더 어렵다는 것이다.

 

<그림 10> 점화단서와 표적간의 명제적 거리의 함수로서의 점화효과

요약하면 의미가 명제적 형태로 표상된다는 강한 증거가 있다. 명제들은 지식의 구성부분을 불연속적으로 표상한 것이고, 그것들은 기억 속에서 상호 연관되어 있는 것 같다. 이런 표상 형식은 불연속적이고 외면적이라기 보다는, 연속적이고 내면적으로 정보를 표상하는 상사형 표상과 크게 대비된다.

3) 명제적 표상의 기능

명제적 표상의 기능은 많은 연구자에 의해서 기록되었는데 특히 그 중에서 Anderson (1976) 과 Pylyshyn (1984) 의 연구를 들 수 있다. 명제적 표상의 중요한 세 가지 기능은 다음과 같다.

첫째, 명제들이 어떤 잘 구체화된 일련의 정보를 표상할 수 있다는 것은 명제적 표상이 인간 지식을 표상하기 위한 일반적 형식이라는 것을 의미한다. 명제적 표상의 힘은 대단히 커서 상사형 표상이 필요한지의 여부까지도 의심하는 사람들도 있다 (예, Anderson & Bower, 1973). 다른 한편, 이런 힘이 형식주의의 단점이라는 주장도 있다 (Kosslyn & Pomerantz, 1977 등). 본 장의 서두에서 제시된 표상에 대한 분석의 관점에서의 수정이라고 볼 수 있는 후자의 요점은 일반적으로 상징적 표상, 특히 명제적 표상이 어떠한 내적 제한조건도 갖지 않는다는 것이다. 모든 제한조건은 표상체제에 외적인 것이다. 이렇게 내적 제한조건이 없기 때문에 명제적 모형들이 잘못되었다는 것을 입증하기 어렵다. 주어진 일련의 데이터는 적절하게 구성된 모형에 의해서 거의 항상 설명될 수 있다.

명제적 표상의 두 번째 기능은 표면적 형태가 아니라 의미를 보존하는 것이다. 예를 들어, 어떤 아이디어가 능동적 문장으로 표현되었는가 혹은 수동적 문장으로 표현되었는가를 명제적 표상으로부터 알 수 있는 방법이 없다. 언어 기억에 관해서 알려진 것을 고려한다면 이런 특징은 매력적인 것이다.

종합해서, 명제적 표상들의 이러한 기능들을 통해 명제들이 자연스런 방식으로 추리를 형성하게 한다는 세 번째 기능을 도출할 수 있다. 명제적 표상은 강력하다. 그리고 적절한 추리적 도구와 결합될 때 거의 항상 인간의 인지를 설명해주는 충분한 계산력을 갖는다 (Anderson, 1976). 그러한 추리 규칙들은 단순하다. 왜냐하면 명제는 추리 능력을 방해할 수도 있는 세부사항을 보존하는 것이 아니라 의미를 보존하기 때문이다. 예를 들어, 명제적 표상에서, 능동문장과 수동문장을 다른 방식으로 추리할 필요가 없다. 왜냐하면 두 가지가 동일하게 표상되기 때문이다.

3. 절차적 지식 표상

추리는 사고와 행동 간의 중요한 연결이고, 절차적 지식의 중요한 기능이다.

절차적 지식의 형식적 표상은 오랜 역사를 갖지만, 종종 상이한 형식으로 연구되었다. 예를 들어, 자극 - 표본추출 이론 (Estes, 1959) 과 TOTE 위계 (test - operate - test - exit 즉, '검사 - 조작 - 검사 - 끝', Miller 등, 1960) 는 절차적 지식 모형으로 생각될 수 있다. 절차적 지식을 모형화하기 위한 현재 인지 심리학에서의 지배적인 형식은 산출 (Anderson, 1976, 1983, 1993 등) 로 그 특징은 다음과 같다. 첫째 산출체제는 정확하다. 이것은 인지가 대부분의 다른 형식으로는 짝지울 수 없는 세부 수준에서 모형화될 수 있다는 것을 의미한다. 둘째 산출체제는 계산적으로 강력하다. 이것은 산출체제가 인간인지의 복잡성을 설명해줄 수 있음을 보장해주는 것이다. 예를 들어, Anderson 의 ACT 모형 (1976, 1983, 1993) 안에는 추리와 문제해결 뿐만 아니라 재인이나 회상과 같은 기본기억 기능과 언어이해, 산출, 획득  등이 포함되어 있다. Anderson (1976) 은 ACT가 계산기의 계산력을 가지며 따라서 잘 구체화된 어떤 행동을 할 수 있음을 보여주었다. 그러나 실제로 ACT 는 인간처럼, 자원 - 제한적 수행을 산출할 것이다.

1) 단순 산출체제의 한 예

산출체제가 작용하는 방식을 이해할 수 있는 가장 좋은 방법은 Sternberg (1969) 의 기억추적과제와 같은, 단순 과제의 산출 - 체제 모형 (production-system model) 을 검증하는 것이다. 이런 과제의 각 시행에서, 피험자가 기억 속에 갖고 있어야 하는 일련의 항목들이 제시된다. 다음에, 탐지단서가 제시된다; 피험자의 과제는 그 탐지과제가 기억집합 속에 있는가의 여부를 결정하는 것이다. 전형적인 결과는 의사결정 시간이 기억집합 크기에 따라서 선형에 가깝게 증가하고, 함수의 기울기는 의사결정이 정적이든 부적이든 모두 같다는 것이다. 이 과제는 ACT 안에서 두 개의 산출에 대해 성취될 수 있다 (Anderson, 1983).

P1 : 탐지과제가 기억집합속에 있는가 여부를 결정하는 것이 목적이고, 그 단서가 존재하고, 그 단서가 기억 집합 속에 있다면, "예" 라고 반응하라.
P2 : 탐침과제가 기억집합 속에 있는가 여부를 결정하는 것이 목적이고, 그 단서가 존재하고, 그 단서가 기억 집합 속에 있지 않다면, "아니오" 라고 반응하라

이런 산출의 단순성은 그 모형의 복잡성을 부정하는 것이다. <그림 11> 은 특정 시행에서 작동기억의 내용과 산출에 대한 형태 - 짝짓기 연결망의 도식적 예증을 보여준다

 

<그림 11> 기억주사 실험의 시행에서 절차적 기억과 선언적 기억에 대한 도식적 예시

이 예에서, 탐지단서는 5 이고, 기억집합은 3, 5, 9 를 포함한다. 그 단서는 "단서가 5 이다" 라는 명제로 표상된다. 기억집합은 세 가지 명제 (예, "기억집합은 3을 포함한다") 로 표상된다. 기억집합은 하나의 단위로서 표상될 수 있고, 탐지단서나 기억집합은 상사형으로 표상될 수 있다. 이런 표상들은 상이한 산출을 요하지만, 전체적 모형은 비슷할 것이다. 작동기억 속의 이런 명제와 장기 - 기억 속의 다른 명제 간의 연결 (예, 3, 5, 9 는 홀수이다; 9 는 3 의 배수이다; 등) 은 그림을 단순화하기 위하여 생략되었다.

<그림 11> 의 윗 부분은 산출기억을 예시하는데, 여기에는 과제를 완수하기 위하여 필요한 산출과 산출조건을 선언적 기억 내용과 연결시키는 연결망이 있다. ACT 에서 형태 - 짝짓기 연결망 (pattern - matching network) 은 단어 제인 모형에서 McClelland & Rumelhart (1981) 가 사용한 상호작용적 연결망과 유사하다. 각 조건의 산출 (단순화를 위하여 생략된 목표조건을 제외하고) 에는 연결망의 아래 부분에서 대응하는 요소들이 있다. 이런 거점 (terminal) 노드들은 그들에게 짝지워지는 선언적 기억의 요소들을 발견하기 위하여 검사들을 수행한다. 예를 들어, '기억 집합 n' 노드는 기억 집합에서 숫자 'n' 을 찾는다. 이런 노드들은 위의 형태 노드에 그들이 출력한 것을 제공하는데, 이것은 거점 노드 속의 변인들이 똑같은 숫자를 갖는가 여부를 검증하여 준다. P1 은 두 개의 거점 노드로부터 투입을 받고, 탐침단서가 기억 집합에 있는가에 반응한다. 그러나, P2 탐지 단서로부터만 투입을 받고, 단서가 기억 집합에 없는가에 반응한다. 단서의 결핍에 대한 이런 검사는 상호 방해적인 P1 과 P2 간을 연결하고, 단서 노드와 P2 간을 연결시킴으로써 얻을 수 있는 이득을 증가시키는 것이다. 그 단서가 기억 집합 속에 있을 때, 활성화는 양쪽의 거점 노드에서 P1 으로 활성화 되었지만 P2 로 활성화된 것은 단서단어 뿐이었다. P1 에 대한 두 개의 긍정적 투입은 단서에서 P2 로 가는 데서 얻게되는 이득을 상쇄할 뿐 아니라, P1 은 P2 을 억제한다. 탐지단서가 기억 집합에 없을 때는, 탐지 단서만이 P1 과 P2 에 활성화를 보내지만, P2 에 대한 이득이 더 크기 때문에, P2 는 활성화를 더 많이 축적하고 P1 을 억제하는 것 같다.

이 모형은 Sternberg (1969) 의 과제에서 얻어진 두가지 주요 결과를 예측한다. 산출의 적용률은 형태 - 짝짓기 노드의 활성화 수준과 함수관계에 있으며 다시 선언적 기억에서 요소들의 활성화 수준과 함수관계가 있다. 기억 질합의 크기가 클수록, '부채 효과 (fan effect)' 를 낳으면서 기억 집합의 각 요소에 활성화가 덜 축적될 것이다. (예, Anderson,1976). 활성화 수준이 안정될 때 활성화 확산 체제가 선형이기 때문에, 반응 잠재성과 기억 집합 크기 간의 선형 관계가 도출된다. (Anderson, 1983)

2) 산출체제에 대한 중거

산출체제를 강력하게 뒷받침해 주는 것은 그것이 인간 인지를 모형화하는 데 성공했다는 점이다 (예, Anderson, 1976, 1983, 1993 등). 산출체제에 대하여 몇가지 실험적 검증이 있었지만, 이런 검증은 산출의 특정속성보다는 모형의 속성들이 다른 모형과 공유된다는 것을 검증했다. Anderson (1976) 은 산출의 병렬적 적용과 일치하는 두가지 연구 결과들, 즉 연습을 수반하는 산출의 강화, 그리고 절차적 지식과 선언적 지식의 구분을 보고했다. 그러나 Anderson 이 인정했듯이, 이런 결과는 많은 대안적 모형에 의해서 설명될 수 있었다. 산출체제모형과 일치하는 또 다른 증거는 Brown & Van Lehn (1980) 의 연구에서 볼 수 있다. 그들은 아동들의 뺄셈 실패가 산출의 결핍에 의해서 설명될 수 있음을 보여주었다.

3. 복잡한 지식 표상

심상, 명제 그리고 산출은 모두 그들이 개념, 스키마타, 인지도, 심적 심상과 같은 더 복잡한 표상과 표상 체제의 요소들이란 점에서 단순한 표상으로 생각될 수 있다. 스키마타, 인지도, 심적 심상을 간단히 살펴보자.

1. 스키마타

스키마의 개념은 보통 Bartlett (1932) 의 연구로 거슬러 올라간다. 그러나 현대적 개념화는 그의 개념화와 매우 다르다 (예, Bobrow & Winograd, 1977 등), 스키마는 대상과 사건의 규칙성을 포착하는 지식의 구조이다. 대부분의 이론에서, 스키마타는 대상 속성, 사건의 전형적 계열, 중개어 등이 구체화될 수 있는 '슬롯' 구조를 갖는다. 예를 들어, 거실에 대한 부분 스키마는 다음 정보를 포함할 수 있다.

스키마 : 거실.
범   주 : 집 속의 방.
부분들 : 벽, 마루, 천장.
내용들 : 가구, 정원수.
기   능 : 모임 방, 휴식장소, 공식행사
형   태 : 장방형.
크   기 : 100∼1000 제곱 피트.
모   양 : 거실의 이미지.

스키마의 슬롯은 대상이나 사건의 전형적 속성을 구체화하고, 디폴트값 (default values) 을 가질 수 있다. 사건 스키마 또는 대본에서 디폴트값은 특히 유용하다 (예, Schank & Abelson, 1977). 예를 들어, 레스토랑에 대한 스키마는 전형적으로 고객이 그들의 음식값을 지불한다고 명기할 것이다. 이 지식은 다음과 같은 이야기를 읽을 때 유용할 것이다.

Gwen은 McDonalds 가게로 가서, 샐러드의 내용에 관하여 점원에게 묻고, 그리고 밀크 쉐이크를 갖고 나왔다.

사람들이 음식값을 지불한다는 영 가설을 고려한다면, Gwen 이 도둑이라고 결론내리는 사람은 없을 것이다.

기억 속에 스키마타나 스키마타와 같은 지식표상의 존재와 일치하는 많은 데이터가 있다 (예, Alba & Hasher, 1983). 예를 들어, Bower, Black & Turner (1979) 는 공통 사건 (예, 의사의 사무실로 가는 것) 에 관한 이야기를 읽은 후에 사람들은 스키마타의 일부분이었지만 실제로 이야기 속에서 언급되지 않았던 사건들을 회상하는 경향이 있었음을 보여주었다. 다른 실험에서 그들은 사람들이 표준적 직선 계열 (예, 식사 후에 음식값을 지불하는 것) 에 따라 사건 스키마에서의 행동을 회상하는 경향이 있음을 보여 주었다. 심지어 사건들이 상이하고비전형적인 순서 (예, 식사를 하기 전에 음식값을 지불하는 것) 로 발생하고 있는 것으로 기술되었을 때 조차도 Brewer 와 Treyens (1981) 는 비슷한 결과를 증명했다. 그들의 실험에서, 피험지들은 35 초 동안 사무실에 앉아 있었고, 그 다음에 다른 방으로 가서 그 사무실의 내용을 회상하도록 요구받았다. 사실상 모든 피험자들은 사무실의 전형적인 물건 (예, 책상) 을 회상했고, 훨씬 적은 수가 비전형적인 물건 (예, 해골) 을 회상했는데, 피험자들은 종종 실제로 제시되지 않았던 전형적인 물건 (예, 책들) 을 회상했다.

2. 인지도

'인지도' 라는 용어는 대상 간 공간관계에 대한 기억들을 말한다. 공간 기억 모형은 지도와 비슷한 유크리트 기하학적 모형 (예, Thorndyke, 1981) 에서부터 추상적인 개념적 모형 (예, Stevens & Coupe, 1978) 에 까지 이른다. 그러나, 최근의 모형들은 상사형 요소와 상징적 요소 둘다를 강조했다 (예, Huttenlocher, 1991 등).

공간적 기억의 상사형 요소는 가장 쉽게 이해할 수 있다. 사람들은 종종 그들의 장면의 심상를 상상으로 그림으로써 공간적 문제를 해결한다고 보고한다. 예를 들어, Rieser (1989) 는 상대적 방향에 대한 판단에서 심적 - 회전과 - 유사한 효과를 확인했고, Kpsslyn (1980) 은 대상과 대상들의 모임에 대한 심상이 유사한 방식으로 주사된다는 것을 보여주었다.

공간적 기억은 또한 위계적 요소를 갖는다. 위계적 효과는 상대적 방향에 대한 판단에서 확인되었다 (예, McNamara,1986 등). 사람들은 또한 경계선들이 단순히 지각적인 것에 불과하더라도, 경계선으로 구분된 대상 간의 거리를 과대 추정했다 (예, McNamara, 1986 등). 공간적 점화효과는 또한 상이한 지역의 대상들 보다는 공간적 배열상 동일한 지역에서의 대상들에 대해서 더 크다. 거리 추정과 공간적 점화에서의 이런 효과들은 규범적 또는 외현적 경계선이 존재하지 않을 때 나타난다 (예, Hirtle & Jonides, 1985 등).

여러 연구 결과는 사람들이 공간적 배열을 학습할 때, 두 개의 심적 표상을 형성한다고 제안한다. 즉, 지점 간의 거리를 약호화하는 행렬적 구조와, 인접과 봉쇄와 같은 범주적 공간 관계들을 약호화하는 위계적 비행렬적 구조이다. McNamara 등 (1992) 에 의해서 수행된 실험의 결과는 이런 분류를 지지하고, 또한 일시적인 - 순서의 정보가 행렬적 표상으로 약호화된다고 제안한다 (Kosslyn 등, 1988). 후자의 결과는 놀라운 것으로 보일지 모르지만, 한 대상이 특정 위치에 있을 때 (같은 장소가 상이한 시간에 상이한 대상으로 점유될 수 있기 때문에) 공간적 기억이 약호화되어야 하고, 환경 속의 길들 (routes) 이 일시적으로 순서화된 장면의 계열로 정의될 수 있다는 것을 고려할 때 그것은 일리가 있는 것이다.

3. 심적 모형

읽기 이해에 관한 여러 이론에 따르면, 산문의 이해는 교재 속에 기술된 사건이나 상황에 대한 심적 표상에 의해서 영향을 받는다. 이런 표상들은 심적 모형 또는 상황 모형으로 불리워졌다. Kintsch (1988 등) 의 이론에 따르면, 심적 모형은 복잡한 명제들이다.

심적 모형의 틀과 일치하는 많은 증거가 있다. 예를 들어, Glenberg, Meyer, & Lindem (1987) 의 실험에서 피험자들은 공간적으로 연결되어 있거나 (예, "John은 자기의 단추구멍에 마지막 꽃을 꽂고, 야채를 사기 위하여 집을 떠났다."), 연결되어 있지 않은 것 (예,"John은 마지막 꽃을 화병에 꽂고, 야채를 사기 위하여 집을 떠났다."), 으로서 등장인물과 대상을 기술하는 교재를 읽었다. 나중에 그 산문에 관하여, 피험자들은 재인검사를 받았다. 표적 대상 (예, 꽃) 에 대한 반응은 연합되지 않은 교재 내용보다는 연합된 교재 내용에 대해서 더 빨랐다. 이것은 이런 대상들에 대한 표상이 피험자의 심적 모형 속에 유지되어 있음을 의미한다. 교재의 단순한 명제적 표상은 연합조건과 비연합조건에서 비슷한 반응 시간을 예측한다. 왜냐하면 두 가지 경우에서, 주어와 대상이 공통명제의 논지이기 때문이다 (예, "John은 단추구멍에 꽃을 꽂았다." vs, "John은 화병에 꽃을 꽂았다.").

Glenberg, Kruley & Langston 은 이러한 결과들을 모의실험할 수 있는 계산 모형을 제안했다. 이 모의실험에서, 교재는 우선 명제로서 표상된다. 이 명제들은 Baddelly (1990) 의 시각적 / 공간적 윤곽판에 상응하는 삼 - 차원적 공간매개물에서 심적 모형을 구성하기 위하여 사용된다. 이런 매개물의 차원은 보통 공간적이지만, 시간, 질량 등과 같은 비공간적 차원에도 대응할 수 있다. 공간적 매개에서의 대상들은 명제적 표상 속의 노드에 해당하는 지점이다. 그 모의실험은 '알아차림 (noticing)' 으로 불리우는 과정을 사용하여 심적 모형으로부터 학습한다. 알아차림은 심적 모형이 어떤 방식으로 변화되거나 조작될 때 발생한다. 그 체제는 방금 조작된 지점과 가까운 지점을 찾고, 지점간의 관계를 기술하는 명제을 생성한다. 이 명제들은 기억 속에 저장된다. 알아차림 과정은 교재에서 외현적으로 언급되지 않은 정보를 모의실험이 학습하도록 해준다. 예를 들어, 어떤 교재가, 대상 A 는 B 에 가깝고, B 는 C 에 가깝다는 것을 기술한다면, A 는 공간적 심적 모형에서 적어도 C 에 가까울 것이다. 적절한 상황에서, 알아차림 과정은 이런 공간적 관계를 인식할 수 있고, 기억 속에 "A 는 C 에 가깝다" 는 명제를 저장한다. Glenberg 등은 그러한 모의실험이 교재 이해에서 심적 심상의 사용에 대한 많은 결과를 설명해줄 수 있음을 보여주었다.

4. 결합주의 모형

본 장의 관점은 인간 인지가 심적 표상의 해석, 조작, 그리고 변형으로 구성된다는 가정에 기초하고 있다. 마음에 대한 계산 이론들은 많은 예증을 갖는데, 그 예증은 마음에 대한 컴퓨터 은유에 엄격하게 기초하고 있는 것 (예, Pylyshyn, 1984) 에서부터 방향면에서 더 생물학적인 것 (예, Shepard, 1984) 에 이른다. 최근에 많은 인지 과학자는 특히 컴퓨터 은유가 인지과학의 유용한 발견법인지 여부를 의심하기 시작했다. 대신에 이런 연구자들은 인간 인지가 수많은 단순 뉴론 같은 요소들 간의 상호작용의 산물로 생각되는 '뇌 은유' 를 제시했다. 소위 말하는 이러한 '연결주의' 모형들이 존재하지만 (예, Grossberg. 1980 등), 그들은 다음의 특징을 공유하고 있다.

첫째, 단순하고, 뉴론 같은 요소 또는 단위들의 커다란 집합이며,

둘째, 그 단위들은 촉진적 연합과 억제적 연합을 가지면서 밀도있게 상호연결되어 있다.

셋째, 학습은 이런 상호결합의 강도 또는 무게를 조정함으로써 이루어진다.

넷째, 지식은 체제를 통하여 배분된다. 특히, 무게의 형태는 연결망이 '아는' 것을 포함한다.

결합주의 모형의 장은 다면적이다.

첫째, 연결주의 모형은 구조적으로 기능적으로 뇌의 신경체제와 유사한 것으로 보인다. 그리고 종종 '신경 망' 으로 불리워진다.

둘째, 그들은 예를 통하여 학습하는 능력, 전형적인 특징을 추출해내는 능력과 같은 인간인지의 많은 특징을 나타내 준다.

셋째, 그들은 강건하다. 그리고 그들은 비교적 프로그램하기 쉬운 경향이 있다. 결합주의 모형의 문제도 다면적이다. 첫째, 대부분의 결합주의 모형과 신경체제 간의 유사성은 가식적이다 (예, 대부분의 공통학습 알고리즘, 순행확산은 실제 신경체제에서 발생하지 않는다). 둘째, 결합주의 모형에 의해서 점유된 분석 수준 - 신경체제와 정보처리 체제 사이에서 - 이 탐구하기에 유용한 분석수준인지 여부를 고려해보아야 한다. 셋째, 많은 모형이 파괴적인 역행간섭에 종속된다 (예, 최근에 학습된 자료는 이전 기억을 완전히 지워 버릴  수 있다. Ratcliff, 1990).

결합주의 모형에 대해 이것이 지식표상 모형을 대신해주는 혁명적 발전인지 (예 , Rumelhart & McClelland, 1986) 또는 허망한 것인지 (예, Fodor & Pylyshyn, 1988) 여부에 대한 상당한 논쟁이 있었다. 그러나 현명한 연구자는 양 극단을 회피해야 한다. 인간 인지에 대한 이해의 향상은 신경학 쪽으로 지향적 모형, 더 전통적인 정보처리 모형, 그리고 무엇보다도 체계적 실험을 통해 향상되어야 한다. 현재 우리는 정보처리와 결합주의 요소들을 통합하는 모형의 생성을 기대하기 시작했다 (예, Holyoak & Thagard, 1989). 게다가, 인지 연구와 신경생리적 연구가 똑같은 문제에 초점을 맞추는 경우에, 그 결과는 고무적이었다. 예를 들어, Georgopoulos와 그의 동료들 (1989) 은 인지적인 심적 회전 과정이 운동 대뇌피질 속의 뉴론의 활동에서 어떻게 실행될 수 있는지를 보여주었다. 우리는 뇌 그 자체보다 더 그럴 듯한 신경망을 발견할 수 없다. 그러나 인지적 데이터와 신경생리적 데이트는 완벽한 조화 속에서 공존한다.

5. 요약과 전망

본 장에서 저자는 다음 두 가지 질문에 답하려고 한다.

첫째, 세계에 대한 우리의 지식이 기억 속에서 어떻게 표상되는가?

둘째, 어떤 형태로 지식 표상이 이루어지고, 그들의 어떻게 사용되는가? 두 가지 질문에 대하여 적어도 부분적인 대답이 얻을 수 있었다.

세계에 대한 우리의 지식은 두 가지 넓은 범주, 즉 선언적 지식 또는 사실에 대한 지식과 절차적 지식 또는 기술에 대한 지식으로 구분될 수 있다. 선언적 지식은 의사소통이 가능하고, 신속하게 획득될 수 있고, 융통성이 있다. 선언적 지식 표상은 상사형 표상과 상징적 표상으로 세분될 수 있다. 상사형 표상은 내적으로 정보를 보존하고 , 특정 감각 양식에 연결되어 있고, 많은 과제 특히 과제들의 해결책이 이전 경험의 재활용을 필요로 하는 과제에서 중요한 역할을 한다. 상징적 표상은 정보를 외적으로 보존하고, 추상적이고 비구체적이며, 논리적 추리의 중요한 기초를 형성한다. 선언적 지식과 대조적으로, 절차적 지식은 의사소통하기가 어렵거나 불가능하며, 점진적으로 학습되고 폭넓은 연습을 필요로 하는 경향이 있으며, 협소하고, 잘 - 정의된 상황에서 사용된다. 인지적 기술에서 사용된 절차적 지식은 형식적으로 산출로서 표상될 수 있다. 이러한 조건 - 행동 규칙은 사고와 행동 간의 결합을 포함한다. 종합적으로, 이러한 표상 형태는 우리 자신과 환경에 대한 우리의 자식이 토대를 두고 있는 벽돌과 회반죽 (재료) 이다.

지식 표상에 대한 지식이 지난 20년 동안 극적으로 증가했지만, 아직도 배워야 할 것이 많다. 두드러지게 중요한 문제가 무엇인지에 대한 의견이 다를 것이지만, 다음 세 가지를 공통적으로 들 수 있다.

첫째, 산출체제 모형에 대한 강제적인 검중과 대안적인 절차적 지식 모형에 대해 연구할 필요성이 있다. 산출체제는 그 자체가 인지 기술들을 모형화하는 강력한 수단이 되는 것으로 증명되었지만, 대안들에 대한 체계적 연구가 거의 없었기 때문에 산출체제의 성공은 평가하기 어렵다.

둘째, 지식 표상의 신경적 실행과 지식 표상에 작용하는 심적 과정들을 탐구할 필요가 있다. 인지 이론들은 사전적 (ad hoc) 이기 때문에 이론적인 결함이 있음을 증명하기가 어렵다. 이 이론들은 현존하는 증거들을 설명하기 위해서 설계되었고, 자연 법칙이나 알려진 생물학적 기제에 근거하지 않고 있다. 혼란스런 데이터는 보통 그 이론에 기제들을 추가하거나 또는 한 두 개의 공리를 변경시킴으로서 보통 조절될 수 있다. 이러한 수정의 대가가 단순성, 우아성, 그리고 발견적 가치에 대한 행렬에서 측정될 수 있지만, 확립된 자연 원리에 어긋나는 경우는 거의 없다. 주어진 분석 수준에서 수렴하는 조작을 사용하는 것은 이론이 이용할 수 있는 자유도를 감소시키는데 도움을 주고, 여러 분석 수준에 걸쳐서 수렴적 조작을 사용하는 것은 인지적 모형들의 고유한 능력을 훨씬 많이 제한할 것이다.

셋째, 심적 표상의 신경적 토대에 대한 이해를 통해 제공된 원자적 견해는 지적 행동에서 이러한 표상에 의해서 수행된 역할에 대한 분자적 견해를 수반해야 한다. 지적 표상에 대해 Anderson (1983, p. 45) 은 다음과 같이 언급했다. "내가 표상에 관해서 좋은 또는 나쁜 것을 관찰했을 때, 중요한 것은 표상의 형태나 표기법이 아니라는 것을 발견했다... 오히려, 중요한 문제는 표상으로 어떤 일을 쉽게 할 수 있고, 어떤 일을 쉽게 할 수 없는가 이었다." Anderson 은 또한 기하학 증명과 같은 단일문제가 가지는 다양한 측면은 상이한 방식으로 표상되어야 하는데, 그 이유는 그것들이 해결책에서 상이한 기능을 갖기 때문이라고 언급했다. 그러나, 동시에 표상들은 그것들에 대해서 할 수 있는 것으로 정의된다. 예를 들어, 명제적 표상에서 개념 간의 링크는 과정들이 그 정보를 사용하기 위하여 존재할 경우에만 연합적 관계들에 대한 정보를 운반한다. 표상과 과정 간의 이러한 깊은 상보성은 다음과 같은 점을 암시하고 있다. 즉 언어, 문제 해결, 그리고 추론에서 지식 표상의 기능에 대한 분류는 잠재적 행동에서 행동으로 이해의 연속선을 완성하면서, 지식 표상의 내용과 구조 모형들을 더 제한할 것이라는 점이다.