高速マッピング
認知心理学で使用される用語

認知心理学において、高速マッピングとは、与えられた情報単位への最小限の曝露（例えば、指示対象が存在する情報文脈における単語への1回の曝露）のみに基づいて、新しい概念が学習される（または新しい仮説が形成される）という仮説上の精神プロセスを指す用語です。高速マッピングは、一部の研究者によって幼児の言語習得において特に重要であると考えられており、（少なくとも部分的には）子供の語彙獲得の驚異的な速度を説明するのに役立つ可能性があります。高速マッピングプロセスを効果的に活用するためには、子供は新しい単語の「指示対象選択」と「指示対象保持」を行う能力を備えている必要があります。これは、最小限の時間で複数の妨害要因があるという制約下でも、2歳児でも実行可能であるという証拠があります。[1]高速マッピングに関する過去の研究では、子供は初めて学習した単語を初めて提示された後、かなり長い時間保持できることも示されています（Carey and Bartlett, 1978）。マークソンとブルーム（1997）によるさらなる研究では、子供たちは新しい単語を一度だけ提示されただけでも、1週間後には覚えていることが示されました。子供たちは新しい事実など、他の種類の情報についても同様の想起能力を示していますが、情報を拡張する能力は新しい単語に特有であるようです。これは、高速マッピングが単語学習における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年にスーザン・キャリーとエルサ・バートレットによって初めて正式に定義され、「高速マッピング」という用語が造られました。[3]

反証

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、時間の経過とともに発達する物体と音の間の確率的かつ予測的な関係性を学ぶことを示唆する証拠があります。例えば、子どもが色を表す言葉を理解するのに苦労する様子が、この証拠となります。乳児は基本的な色のカテゴリーを区別できますが[4] 、多くの晴眼の子どもは4歳になるまで、視覚障害のある子どもと同じように色を表す言葉を使います[5] 。典型的には、「青」や「黄」といった言葉が語彙に現れ、適切な場面で発話しますが、個々の色を表す言葉の適用は場当たり的で、互換性があります。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「赤」と「青」と答える可能性が高いようです。こうした困難は、何百回もの明示的な訓練を経ても、4歳頃まで続きます[6]。子どもが色を理解できないのは、全体的物体制約という認知プロセスに起因します。全体的物体制約とは、子どもは新しい言葉がその物体全体を表していることを理解するという考えです。その後、子どもがさらに新しい単語を提示されると、推測に基づいてその物体に意味を付与します。しかし、色は物体自体について最も説明力が低いため、最後に考慮される属性です。子どもたちの行動は、これらの単語に関する知識を持っていることを明らかに示していますが、その知識は完全ではなく、むしろ「全か無か」ではなく、予測的なものであるように思われます。

代替理論

幼児が言語習得過程において新たに学習した単語の意味を推論する別の理論として、ジョン・ロックの「連合提案理論」が挙げられます。「意図的提案理論」と比較すると、連合提案理論は、新しい対象を環境刺激と比較することで意味を推論する理論です。Yu & Ballard (2007) による研究では、ロックの理論に基づく手法である「交差状況学習」[7]が紹介されました。交差状況学習理論とは、子供が様々な文脈で複数回単語に触れることで単語の意味を学習し、その単語の真の意味に関する不確実性を排除しようとするメカニズムです。[8]

一方、より最近の研究[9]は、ある程度の高速マッピングが実際に行われていることを示唆しており、確率学習が実際に起こることを示そうとした過去の実験室研究の妥当性に疑問を投げかけています。高速マッピング理論に対する批判は、子どもがたった一度の接触だけで、どのようにして新しい単語の意味と新しい単語を結び付けることができるのか、という点にあります。例えば、子どもに青いボールを見せて「青い」と言うとき、子どもは「青い」という言葉がボールの色を表しているのであって、大きさや形を表しているのではないことをどのようにして理解するのでしょうか。子どもが高速マッピングによって単語を学習する場合、新しい単語に関連する意味を理解するには帰納的推論を用いる必要があります。この帰納的推論を説明する一般的な理論は、子どもが新しい単語が提示される状況に単語学習の制約を当てはめるというものです。この理由については様々な推測がなされており、MarkmanとWachtel (1988)は、高速マッピングの根底にある可能性のある原理を説明するのに役立つ研究を行いました。彼らは、子供たちは、新しいラベルは、その部分や色、物質、その他の特性ではなく、その物体全体を指していると仮定する「全体対象バイアス」と、各物体には1つのラベルしか当てはまらないと仮定する「相互排他性バイアス」の理論に固執していると主張している。 [10]彼らの実験では、子供たちは、慣れ親しんだ物体、または物体全体の用語が提示された物体を提示された。マークマンとウォッチルは、慣れ親しんだ用語と新しい用語を単に並置するだけで、部分用語の習得に役立つ可能性があると結論付けた。言い換えれば、子供たちは自分に制約を設け、新しい用語は物体の部分ではなく、視界にある物体全体を指していると想定するのだ。[11]子供が新しい単語を学習するための6つの語彙制約（参照、拡張性、物体スコープ、範疇スコープ、新しい名前、慣習性）が提案されている。[11]新しい単語を学ぶとき、子供たちはこれらの制約を適用する。しかし、この意図された制約方法は完璧ではない。子供たちがこれらの制約を使用すると、動作、属性、部品など、子供が決して習得しない単語が数多く存在する。研究によると、幼児も大人も物体を大きさや色よりも形で分類する傾向があることが分かっています。[12]

状況横断的学習と提案と検証

高速マッピング理論における次の疑問は、新語の意味はどのようにして学習されるのか、ということです。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、研究者たちは高速マッピングがクロスシチュエーション学習によって起こるのか、それとも別の方法である「提案するが検証する」によって起こるのかを検証しようとしました。クロスシチュエーション学習では、聞き手は新語を聞き、その状況的文脈に基づいて、その語の意味について複数の推測を記憶します。そして、複数回の提示を経て、聞き手は推測を排除することで、その語の意味を特定することができます。一方、「提案するが検証する」方法では、学習者は文脈の中でその語が使われているのを聞いた後、その語の意味について単一の推測を立てます。そして、学習者はその推測を推論し、その語が再び使われた際に、一貫性を保つために再評価・修正を行います。この実験結果は、「提案するが検証する」方法が学習者が新しい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]

批判

高速マッピングによって学習した単語が記憶されるか忘却されるかについても議論があります。これまでの研究では、一般的に、子どもは新しく学習した単語を学習後、一定期間記憶することが分かっています。前述のCareyとBartlettの研究（1978年）では、「chromium」という単語を学習した子どもが、新しい語彙をワーキングメモリに数日間保持することが示されました。これは、「拡張マッピング」と呼ばれる、語彙の漸進的な整合過程を示しています。[13] MarksonとBloom（1997年）による別の研究では、子どもたちは研究実施後最大1ヶ月まで単語を覚えていたことが示されました。しかし、より最近の研究では、高速マッピングによって学習した単語は時間の経過とともに忘却される傾向があることが示されています。VlachとSandhofer（2012年）による研究では、以前の研究で含まれていた記憶支援が除去されました。この除去によって、単語の記憶が時間の経過とともに低下したようです。これは、以前の研究で高速マッピングによって学習した単語の記憶が高いことが示されている理由の説明として考えられます。[14] : 46 

一部の研究者は、高速マッピングをテストする実験が人工的な環境で行われていることに懸念を抱いています。彼らは、高速マッピングはより現実世界の自然な状況ではそれほど頻繁には起こらないと感じています。高速マッピングのテストは、単語の単なる再現ではなく、単語の実際の理解に重点を置くべきだと考えています。一部の研究者は、子供が新しい単語を異なる状況で使用できるかどうかをテストすることこそが、単に新しい単語を識別することではなく、単語の真の知識を構成すると考えています。[11]

個人の高速マッピング能力に影響を与える変数

バイリンガル

新しい単語を学ぶ際に、複数の言語体系に早期に触れることは、後の人生における新しい単語の習得を促進すると考えられています。この効果は、KaushanskayaとMarian（2009）によってバイリンガルアドバンテージと呼ばれています。[15]ただし、バイリンガルの人の高速マッピング能力は、生涯を通じて大きく変化する可能性があります。

言語習得の過程で、子供はモノリンガル話者の子供よりも正しい指示対象を特定するのに時間がかかることがあります。[16]バイリンガルの子供は、学齢期になると、モノリンガルの子供と比較して、命名タスクで同等の成績を上げます。[17]成人期までに、バイリンガルの人は、高速マッピングタスクに役立つと考えられている単語学習戦略を習得しています。[18]一例として、スピーチ練習があります。これは、参加者が単語を聞いて再現することで、記憶を助け、忘れる可能性を減らす戦略です。[19] バイリンガリズムは、個人の認知能力を高め、非母語を使用している場合でも、高速単語マッピングの成功に貢献します。[19]

社会経済的地位

社会経済的地位の低い環境で育った子供は、社会経済的地位の高い環境で育った子供よりも注目されにくい。その結果、これらの子供は触れる言葉が少なくなり、言語発達に悪影響が出る可能性がある。[20]規範参照語彙テストでは、社会経済的地位の低い家庭の子供は、社会経済的地位の高い環境の同年齢の子供よりも得点が低い傾向がある。しかし、彼らの高速マッピング能力を調べたところ、新語を学習・記憶する能力に有意な差は見られなかった。[21]低SES家庭の子供は、新語を高速マッピングするために複数の情報源を使用することができた。低SES家庭の子供と取り組む際に、意味を付与する単語の文脈を提供することは、子供の語彙知識の発達に役立つ言語戦略である。[22]

対面での交流

単語の素早いマッピングに役立つことが証明されている3つの学習支援は、顕著性、反復、そして情報の生成です。[14]子どもが親と対面で交流する量は、新しい単語を素早くマッピングする能力に影響を与えます。親との交流は、様々な文脈における単語への露出を増やし、それが言語習得を促進します。対面での交流は教育番組で代替することはできません。なぜなら、反復は用いられますが、子どもたちはただ見ているだけでは同レベルの訂正や試行錯誤を経験できないからです。[23]子どもに単語を生成するように指示すると、長期記憶への移行がより促進されます。[24]

他の動物における高速マッピングの証拠

高速マッピングは人間に限らず、犬でも起こり得るようです。

犬における高速マッピングの最初の例は2004年に発表されました。この研究では、リコという名の犬が200種類以上の様々な物体のラベルを学習することができました。また、彼は排他学習によって新しい物体を識別することもできました。排他学習とは、同じグループに属する他の物体の名前を既に知っているため、新しい物体の名前を学習する学習です。この実験を行った研究者たちは、人間特有の言語獲得装置が高速マッピングを制御していない可能性を指摘しています。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ます。[25]

2010年に2つ目の例が発表されました。今回は、チェイサーという名の犬が、制御された研究環境下で1000以上の物の名前を学習したことを実証しました。また、高速マッピング推論によって、これらの物を名前付きカテゴリーに関連付けることも実証しました。[26]発表時点でも、チェイサーは以前と同じペースで物の名前を学習していたことに注目すべきです。したがって、彼女の1000語、つまり語彙数は上限ではなく、ベンチマークと見なすべきです。この研究で実証されなかった言語の要素は数多くありますが、1000語という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で、1000語の語彙数と、話し言葉の理解度のおよそ75%との相関関係が示されているからです。[27] [28] [29]

チェイサーに関する別の研究が2013年に発表されました。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、様々な文脈で構文が変更され、チェイサーが単にフレーズ全体を暗記しただけではない、あるいは評価者のジェスチャーから期待を推測しただけではないことが証明されました。[30]犬にこの能力が見出されたこと自体注目に値しますが、動詞の意味は構文を通じて迅速にマッピングできます。[31]これまでの研究は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のかという疑問が生じます。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年のScience誌に掲載された研究に照らし合わせると、犬の迅速なマッピング能力に関するさらなる疑問を生み出します。[32]つまり、犬はトーンと単語の意味の両方に反応するということです。[33]

しかし、犬の高速マッピング能力への期待は抑えるべきです。人間を対象とした研究では、環境が豊かでない状況では、高速マッピング能力と語彙数は相関関係にないことが示されています。また、言語への露出だけでは、高速マッピングを通して語彙を発達させるのに十分ではないことが研究で明らかになっています。学習者は、高速マッピング能力を語彙に変換するために、積極的にコミュニケーションに参加する必要があります。[21] [22] [23]

犬、あるいは霊長類以外の動物は非言語であるため、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ありません。[34] [35]そのため、チェイサーの語彙力と文章理解力はピリー博士の厳格な方法論によるものです 。 [30]

聴覚障害者人口

Lederbergらによる研究では、聴覚障害のある子どもが新しい単語を高速マッピングで学習できるかどうかが調べられました。この研究では、新しい単語が紹介された際に、その単語を音声と手話の両方で示しました。その後、子どもたちは指示対象を特定し、さらに新しい単語を拡張して類似の対象を特定するよう指示されました。研究の結果、聴覚障害のある子どもは新しい単語を学習する際に高速マッピングを行うことが示されました。しかし、健聴の子ども（幼児から5歳児）と比較すると、聴覚障害のある子どもは高速マッピングをそれほど正確かつ成功させられませんでした。結果にはわずかな遅延が見られましたが、子どもが最大5歳になるとこの遅延は消失しました。この研究から得られた結論は、高速マッピング能力は語彙のサイズと関係があるということです。健聴の子どもは語彙が大きく、そのため語彙が大きくない聴覚障害のある子どもと比較して、より正確な高速マッピングを行うことができました。聴覚障害のある子どもは、5歳頃になると、健聴の5歳児と同程度の語彙数を持つようになります。この証拠は、素早い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（既知の単語の数）が多ければ多いほど、子どもが新しい単語の正確な意味を推論しやすくなることを示しています。[36]

人工内耳（CI）の分野では、人工内耳が子供の「速いマッピング」能力の向上に影響を与えるかどうかについて、様々な意見があります。2000年にカーク、ミオモトらが行った研究では、人工内耳の装着年齢と語彙力（例えば、速いマッピングやその他の語彙力向上スキル）の向上との間に一般的な相関関係があることが示されました。彼らは、2歳までにインプラントを装着した子供は、5歳から7歳の年長児よりも成功率が高いと考えていました。しかしながら、アイオワ大学の研究者たちは、この一般化を修正したいと考えています。2013年にエリザベス・ウォーカーらが発表した「人工内耳装着児の語彙学習プロセス」では、人工内耳装着者にはある程度の語彙獲得の向上が見られるものの、インプラント装着後の多くは、一般的に語彙の発達が遅いことが示されました。ウォーカーの主張は、2007年の別の研究（トンブリンら）に基づいています。この研究の目的の一つは、聴覚障害児が新しい単語を関連する指示対象と共に理解し、記憶する能力を調べることでした。聴覚障害のない子どもと比較すると、聴覚障害児は記憶の成功スコアが低かったのです。この結果は、テストで得られたスコアに基づいています。0から6（0が最低、6が最高）の点数で、聴覚障害児の平均スコアは約2.0であるのに対し、聴覚障害のない子どもはより高いスコア（約3.86）を示しました。[37]

ADHDの患者の場合

通常の言語能力を持つ成人、話し言葉・書き言葉の障害（hDSWL）、そしてhDSWLとADHDを併発する成人を対象に、高速マッピングを評価する実験が行われた。実験の結果、ADHDの成人は「意味的特徴のマッピング」の正確性が最も低く、「語彙ラベルへの反応が遅い」ことが明らかになった。論文では、高速マッピングの課題には高い注意力が必要となるため、「注意力の低下は新しい情報のエンコーディング能力の低下につながる可能性がある」と論じている。[38]

言語障害のある人の場合

失語症患者の高速マッピングは、話す、聞く、読む、書く機能に効果があることから研究の注目を集めている。ブルームスタインによる研究では、物理的な発話に制限があるブローカ失語症患者と、単語と意味を結び付けることができないウェルニッケ失語症患者との重要な違いが明らかにされている。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レベルの成績を示したのに対し、ブローカ失語症患者は、音声開始時間が短縮された刺激を受けた後の単語提示に対する反応時間が遅いことをブルームスタインは発見した。[39] つまり、刺激が音響的に変化した場合、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が困難だった。ブルームスタインの研究結果は、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の間にある重要な違いを補強するものである。ウェルニッケ失語症の患者は意味理解能力に限界があるため、被験者の新奇刺激想起能力に影響がないのは当然です。一方、ブローカ失語症の患者は発話能力を欠いており、結果として新奇刺激を想起する能力が阻害されます。ブローカ失語症の患者は発話能力に限界がありますが、単に身体言語を形成できないだけなのか、それとも実際に刺激を処理できていないのかは明らかではありません。

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る。Dollaghan によるある研究では、正常な言語能力を持つ子どもと、単純化された発話を特徴とする特定の言語障害の一種である表出統語障害を持つ子どもを比較した。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付ける能力や、一回の曝露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った。唯一の違いは、言語障害のある子どもは新しい単語の産出に成功しなかったということだ。[40]これは、表出言語障害が、一回の曝露後に単語と指示対象を結び付ける能力とは無関係であることを意味している。これらの障害を持つ子どもにとっての問題は、その心的表象を言語による発話に変換しようとする際にのみ生じる。

知的障害のある人の場合

数人の研究者が、自閉症スペクトラム障害（ASD）（自閉症スペクトラムとも呼ばれる）の男児と脆弱X症候群（FXS）の男児の高速マッピング能力を調べた。実験手順は、2つの物体が提示される提示段階から構成され、そのうちの1つは意味のない単語の名前が付けられた新奇な物体であった。その後、理解度テスト段階では、男児が新奇な物体を記憶し、正しく選択する能力を評価した。研究に参加したすべてのグループが偶然レベルを上回る高速マッピング能力を示したにもかかわらず、典型的な発達を示す男児と比較して、ASDおよびFXSの男児は新奇な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およびASDの男児では阻害されていると結論付けた。[41]

計算モデル

人工知能と機械学習における研究では、この能力を計算的に再現する手法が研究されており、これはワンショット学習と呼ばれます。強化学習などの他のモデルでは、学習に数千回もの状況への曝露が必要となるため、ワンショット学習は学習曲線を短縮するために追求されています。

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