Contrôle adaptatif de la pensée

Le contrôle adaptatif de la pensée (ACT) est une théorie sur la cognition et la mémoire. Au fil des ans, elle a évolué et sa version la plus récente est appelée ACT-R, la lettre ajoutée signifiant "rationnel". Selon la théorie ACT, nous pouvons créer un modèle du cerveau humain qui nous permet d'analyser et de prédire le comportement humain, en nous basant plus récemment sur l'idée que les gens agissent de manière rationnelle. ACT-R est donc une architecture cognitive qui décrit les fonctions de nos processus cognitifs supérieurs afin de démontrer comment les gen^s traitent l'information et agissent en conséquence.1

L'ACT postule que de multiples processus cognitifs supérieurs ont le même système sous-jacent ; toutes nos pensées, quel qu'en soit le type, résultent de la même fonction cérébrale. L'un de ses principes fondamentaux est que la connaissance se divise en deux types : la connaissance déclarative et la connaissance ^procédurale.2

Connaissance déclarative : La connaissance déclarative (également connue sous le nom de connaissance descriptive) est la connaissance dont nous sommes conscients et que nous pouvons verbaliser. Il s'agit d'informations que nous encodons dⁱrectement à partir de l'environnement et qui ne nécessitent pas beaucoup de synthèse.3 Elles mettent l'accent sur ce qu'il faut faire pour résoudre un problème plutôt que sur la manière de le résoudre. Parmi les exemples de connaissances déclaratives, on peut citer les faits, l'histoire du monde ou les règles permettant de résoudre des équations mathématiques.4 Par essence, il s'agit d'un contenu qui peut être récité ou mémorisé.

Connaissances procédurales : Les connaissances procédurales (également connues sous le nom de connaissances impératives) sont les connaissances que vous utilisez lors de l'exécution d'une tâche, mais que vous n'êtes peut-être pas en mesure de verbaliser. Il s'agit ^d'informations encodées à partir de la synthèse et de l'observation des transformations de l'environnement (comportements).3 Les connaissances procédurales concernent la manière dont nous faisons quelque chose. Les connaissances procédurales concernent la manière dont nous faisons quelque chose. Parmi les exemples de connaissances procédurales, on peut citer les comportements que nous avons l'habitude d'adopter, comme faire du vélo ou conduire une voiture.

Traitement de l'information humaine : Les connaissances sur la façon dont les gens reçoivent, stockent, intègrent, récupèrent et appliquent l'information ; en d'autres termes, la façon dont les geⁿs apprennent. L'ACT est une théorie du traitement de l'information humaine.5

Traitement en série : Le traitement sériel suggère qu'un seul élément d'information peut être traité à la fois et que nous encodons l'information un objet après l'aut^re.6

Traitement parallèle : Le traitement parallèle suggère que plusieurs éléments d'information peuvent être traités en même temps et que nous encodons des obj^ets simultanément.6

L'analyse rationnelle : L'analyse rationnelle part du principe que les individus réagissent rationnellement à leur environnement. L'économie traditionnelle utilise l'analyse rationⁿelle pour prédire le comportement des consommateurs.7

Le psychologue canadien John Anderson a mené de nombreuses recherches et développé son modèle de contrôle adaptatif de la pensée (Adaptive Control of Thought). Son hypothèse sous-jacente est que la connaissance peut être réduite à une théorie ou à un modèle, et donc qu'un système peut êtr^e créé pour effectuer des tâches cognitives humaines.8 Cette hypothèse repose sur la conviction, exprimée par Anderson dans son livre de 1990, que "nous pouvons comprendre beaucoup de choses sur la cognition humaine sans considérer en détail ce qui se trouve à l'intérieur de la tête de l'homme. Nous pouvons plutôt examiner en détail ce qui se trouve à l'extérieur de la tête hum^aine et essayer de déterminer quel serait le comportement optimal compte tenu de la structure de l'environnement et des objectifs de l'homme" (3)1. Ces systèmes fonctionnent sur la base de règles telles que "Si x, alors y".

Dans le but de créer un modèle pour représenter la connaissance humaine, Anderson a développé le modèle de la mémoire associative humaine (HAM) avec le psychologue cognitif Gordon Bower en 1973. Ce modèle compile les théories mathématiques de la cognition humaine qui prévalaient dans les années 1950 et 1960. Toutefois, ce modèle ne tenait compte que de la mémoire humaine et n'accomplissait pas la mission d'Anderson, qui était de montrer que tous les processus cognitifs supérieurs (mémoire, langage, résolution de problèmes, imagerie, déduction et induction) reposaient sur le même système sous-jacent. Remplaçant le modèle HAM, Anderson a développé en 1976 le modèle ACT, capable de rendre compte de ces processus cognitifs supérieurs.9

En 1990, Anderson a développé une autre version de l'ACT qu'il a appelée ACT*. Son hypothèse était que l'ACT*, comme l'ACT, montrait que l'esprit est unitaire (toutes les pensées et facultés mentales peuvent être expliquées par le même système sous-jacent) et que nos expériences sont stockées dans différentes installations (linguistiques, géométriques, ^etc.) en fonction de leur sujet.10 L'information passe par un "tampon", connu sous le nom de mémoire de travail, qui détermine si l'information doit être stockée sous forme déclarative et récupérée plus tard, ou sous forme de connaissance procédurale et exécutée dans ^l'instant pour correspondre à l'activité en cours. Le modèle se présente comme suit:2

Le modèle ACT original ne prenait en compte qu'un type d'"unité cognitive" que l'esprit traitait, également connu sous le nom de "chunks". Ces unités étaient des mots et des énoncés tels que "haine" ou "ma mère est gentille". Anderson a supposé que la mémoire de travail était capable de traiter environ cinq morceaux à la fois avant d'être submergée.

Cependant, dans le modèle ACT*, l'information peut se présenter sous la forme d'images spatiales et de chaînes temporelles ainsi que de ^propositions abstraites.10 Ce qui compte comme unité cognitive a été élargi. Les chaînes temporelles codent l'ordre d'un ensemble d'éléments ; les images spatiales codent la configuration spatiale d'une unité cognitive ; les propositions abstraites codent le sens. Un autre élément clé de l'ACT* était sa suggestion que toutes les informations commencent par être dé^claratives et se combinent avec l'apprentissage de méthodes pour produire des connaissances procédurales.11

En outre, ACT suggère que les informations sont traitées en série, alors qu'ACT* suggère que les informations peuvent être traitées simultanément (traitement parallèle). La dernière différence notable est que la théorie ACT* a ajouté une composante "sub-symbolique" : une caractéristique qui pourrait déterminer quelle signification est activée lorsque nous rencontrons une unité cognitive avec de nombreuses possibilités. Par exemple, si nous rencontrons la phrase "Le voleur a pris de l'argent à la banque", le mot "banque" a deux significations : une institution financière ou un terrain en pente à côté d'une étendue d'eau. La composante sub-symbolique d'ACT* active le sens de l'institution finan^cière parce qu'elle sait que ce sens est traité en relation avec l'argent ou le vol.10

Quelques années plus tard, Anderson, avec ses collègues de l'université Carnegie Mellon, a développé le modèle le plus récent de l'ACT en combinant le modèle original avec une analyse rationnelle. Ce modèle est connu sous le nom d'ACT-R et prédit le comportement en se basant sur l'idée que les humains agissent de manière "optimale" (voir : rationnelle). L'ACT-R est essentiellement un système de production, comme une machine, qui fonctionne selon l'ACT*. La théorie a été transférée dans un programme informatique, sur lequel les chercheurs peuvent télécharger le c^ode ACT-R, entrer des informations sur une tâche spécifique et analyser les performances prédites des personnes.12

La théorie du contrôle adaptatif de la pensée, dans toutes ses itérations et modèles, repose sur la croyance en une théorie unitaire de l'esprit. Cette théorie de l'esprit suggère que nous acquérons des compétences complexes grâce à un système "humain" sous-jacent qui nous différencie des autres créatures. Au lieu de suggérer que nous avons évolué vers des facultés cérébrales spécialisées, la théorie unitaire de l'esprit suggère que nous avons une composante neurologique innée qui nous permet d'acquérir avec succès davantage de compétences au fur et à mesure que nous grandissons et que nous acquérons de l'expérience. Dans cette optique, devenir un "expert" dans un domaine n'est pas dû à une caractéristique particulière propre à un individu, mais plutôt à la capacité de notre cerveau à manœuvrer efficacement son système sous-jacent. Ce qui rend l'^homme si impressionnant et unique, c'est la plasticité (flexibilité) de ce système, que nous pouvons appliquer à différents types de compétences.10

L'ACT fournit donc des preuves de compétences acquises par l'homme qui n'ont pas grand-chose à voir avec l'évolution. Par exemple, de nombreux individus doués pour la technologie sont d'excellents programmeurs. La programmation informatique n'est pas une compétence anticipée dans le processus d'évolution, car elle n'assure pas notre survie, et il n'y a donc pas de faculté spéciale qui nous permette d'acquérir cette compétence. La théorie ACT s'applique plutôt, car elle suggère que la capacité cérébrale requise pour la programmation informatique utilise les mêmes processus sous-jacents que ceux que nous utilisons pour d'autres compétences, et que nous devons simplement apprendre à appliquer notre cerveau au nouveau contexte.

La théorie ACT soutient également l'idée que tout comportement est une réponse à un stimulus, comme le propose la perspective comportementale. Cette école de pensée suggère que tout comportement est appris par conditionnement, ce qui signifie qu'il doit y avoir un système cognitif sous-jacent capable d'apprendre comment répondre à différents stimuli (ou unités cognitives) dans notre environnement.

Il semble étrange que tous nos processus cognitifs puissent être réduits à un simple programme ou code mathématique. La théorie ACT suggère que toutes les compétences que nous acquérons sont dues à un système sous-jacent de traitement de l'information, mais il n'est pas clair si ce système est influencé par les émotions, les biais cognitifs ou d'autres événements internes.

D'autres modèles de processus cognitifs suggèrent que nos zones cérébrales spécifiques sont en fait activées à des fins différentes, ce qui contredit la théorie unitaire de l'esprit. Par exemple, le lobe frontal serait responsable du mouvement, de la parole et du raisonnement, tandis que le lobe temporal serait activé pour la mémoire, la reconnaissance des obje^ts et la compréhension du langage.13 En particulier, la capacité de l'homme à acquérir le langage, qui nous différencie des autres créatures, est largement considérée comme étant due à l'existence de zones spécifiques du "langage" dans le cerveau. Cette recherche suggère que nous possédons effectivement des facultés spéciales responsables de comportements différents. Cependant, on pourrait affirmer que le système sous-jacent proposé par ACT implique toutes ces différentes parties du cerveau.

Si la théorie ACT explique différents processus cognitifs supérieurs, elle n'explique pas pourquoi certaines personnes sont "expertes" et d'autres non, dans des domaines particuliers. En outre, bien qu'elle nous informe sur le système de base qui sous-tend la mémoire, elle n'explique pas en détail pourquoi certaines unités cognitives sont mieux mémorisées que d'autres. D'autres théories, comme l'effet des niveaux de traitement, expliquent mieux comment nous utilisons les niveaux pour encoder l'information.

Enfin, l'ACT-R suggère que les gens agissent toujours de manière rationnelle. Cependant, selon de nombreux spécialistes du comportement, les gens agissent en fait selon une rationalité limitée. La rationalité limitée suggère que notre capacité à agir rationnellement est entravée par nos capacités cognitives limitées, notre temps et les informations disponibles, autant d'éléments qui ne sont pas pris en compte dans la théorie ACT. En d'autres termes, bien que nous agissions idéalement de manière rationnelle, nous le faisons rarement dans la pratique.

La théorie ACT suggère que nous traitons l'information en unités cognitives dans notre mémoire de travail, qui fait la distinction entre les connaissances déclaratives et procédurales. La théorie suggère également que notre mémoire de travail ne peut traiter qu'un certain nombre d'unités cognitives (5) à la fois avant d'être surchargée. Cette information peut être importante pour les enseignants, afin qu'ils puissent diviser leur matériel en morceaux de connais^sances que les enfants peuvent traiter plus facilement.2

Étant donné que le modèle divise également les connaissances en deux types distincts, il peut informer les enseignants que la meilleure façon de s'assurer que les informations sont encodées et faciles à retrouver est de les rendre à la fois déclaratives et procédurales. Les élèves devraient être encouragés à combiner leurs connaissances avec des actions. Par exemple, en associant une action ou une activité à un fait appris, l'information sera encodée comme les deux types de connaissances et le niveau d'apprentissage s'en trouvera approfondi.2

Algorithmes pour une prise de décision plus simple : Le cas des prothèses cognitives

ACT-R transforme fondamentalement nos processus cognitifs en un algorithme qui peut être utilisé pour prédire le comportement humain. Dans cet article, l'auteur Jason Burton examine l'évolution croissante de la société vers des processus décisionnels algorithmiques et l'externalisation de nos processus cognitifs vers les ordinateurs.

Unitasking : Comment faire plus en moins de temps

Le modèle ACT-R suggère que la mémoire de travail tampon par laquelle nous traitons les informations peut être submergée d'unités cognitives et donc inhiber nos performances. Cette constatation pourrait plaider en faveur de l'exécution de tâches unitaires plutôt que multitâches, car l'exécution de tâches unitaires limite la quantité d'informations que notre mémoire de travail doit traiter en même temps. Dans cet article, notre rédactrice Ipsitaa Khullar présente un champ de recherche de plus en plus vaste qui suggère que le traitement en mode unitaire est plus efficace que le traitement en mode multitâche.

1. Poyhonen, S. (2016). Que, quand et comment les modèles d'analyse rationnelle expliquent-ils ? [Contributing Paper]. http://philsci-archive.pitt.edu/12568/1/what,when_and_how_do_rational_analysis_models_explain.pdf
2. Heick, T. (2021, 22 mars). Théories de l'apprentissage : Contrôle adaptatif de la pensée. Enseigner la pensée. https://www.teachthought.com/learning/theory-cognitive-architecture/
3. Yengin, I. et Ince, I. F. (2014). Application du contrôle adaptatif de la théorie de la pensée-rationnelle dans la conception d'applications mobiles d'exemples travaillés. International Journal of Robots, Education and Art, 4(2), 21-28. https://doi.org/10.5281/zenodo.836350
4. Craft, K. (2018, 26 avril). Qu'est-ce que la connaissance procédurale et comment l'utiliser. Tettra. https://tettra.com/article/what-procedural-knowledge-is-and-how-to-use-it
5. Traitement de l'information humaine. (n.d.). EduTech Wiki. Consulté le 30 mars 2021, à l'adresse suivante : https://edutechwiki.unige.ch/en/Human_information_processing
6. Li, K., Kadohisa, M., Kusunoki, M., Duncan, J., Bundesen, C. et Ditlevsen, S. (2020). Distinguer entre le traitement parallèle et sériel dans l'attention visuelle à partir de données neurobiologiques. Royal Society Open Science, 7(1), 191553. https://doi.org/10.1098/rsos.191553
7. Anderson, J. R. (1991). The adaptive nature of human categorization. Psychological Review, 98(3), 409-429. https://doi.org/10.1037/0033-295x.98.3.409
8. ACT-R Home. (n.d.). Université Carnegie Mellon. Consulté le 30 mars 2021, à l'adresse suivante : https://act-r.psy.cmu.edu/
9. Anderson, J. R. et Lebiere, C. J. (2014). Les composants atomiques de la pensée. Psychology Press.
10. Anderson, J. R. (1996). The Architecture of Cognition (1ère éd.). Psychology Press. https://doi-org.ezproxy.library.ubc.ca/10.4324/9781315799438
11. Théorie du contrôle adaptatif de la pensée. (n.d.). EduTech Wiki. Consulté le 30 mars 2021, à l'adresse suivante : https://edutechwiki.unige.ch/en/Adaptive_control_of_thought_theory
12. ACT-R. (n.d.). Psychology Wiki. Consulté le 30 mars 2021, à l'adresse suivante : https://psychology.wikia.org/wiki/ACT-R
13. Stroke Education Manual | Barrow Neurological Institute. (n.d.). Pinterest. Consulté le 30 mars 2021 à l'adresse suivante : https://www.pinterest.com/pin/268738302743161234/