Error Management in Learning and Generalisation: The Domain of Food

Abstract

Whilst many societies today rely on industrially processed foods, this is atypical compared to other societies across the world and across history. Acquiring food through means of hunting or gathering poses risks that an individual must balance with a dependence on these means for survival. One strategy to help minimise these risks is to learn about the threats in one’s environment, and it appears learning systems are specialised for this, with certain information being more learnable than others. Past research has shown that infants appear to possess learning biases relating to edibility for plants, and more broadly studies have demonstrated children and adults to be biased towards learning information pertinent to survival (e.g. danger, threat).One explanation for the emergence of such biases is Error Management Theory, which argues that in instances where certain mistakes are more costly than others, cognitive biases emerge to minimise the more costly errors. The present dissertation reasons that this logic may also apply to generalisation processes, and looks to examine whether different kinds of information are generalised differently, and how this differs across the lifecourse, whilst also further investigating learning biases towards certain types of information.

Chapter 2 (Rioux, Russell & Wertz, 2022) investigates whether generalisation systems are biased in regards to certain types of information, testing whether generalisation of edibility and toxicity information reflects the relative costs of generalisation errors for these kinds of information in adults and in children. We find this to be the case, with adults generalising toxicity more and edibility information less. Interestingly, it is observed that this appears to only be the case under the highest level of uncertainty, and the effect is not observed in children Moreover, we find evidence that there does appear to be an overall negativity effect on generalisation, but that this cannot fully account for the differences in generalisation for edibility and toxicity information. These results offer the first indication that human generalisation is biased to reflect the relative costs of possible generalisation mistakes and support the notion of a generalisation system shaped to minimise costly generalisation errors.

In Chapter 3 we investigate the effects of information type on generalisation further using a different method, look deeper at the role of uncertainty, and examine the role played by individual differences, specifically anxiety, on generalisation. We also looked to build upon existing work demonstrating learning is biased towards certain kinds of information (e.g., threat, danger) by examining learning biases towards danger and edibility information in the domain of food. We find a limited effect of information type on generalisation for adults, but unlike in Chapter 1, did not observe this effect to be greater under uncertainty. Moreover, whilst we did not find the predicted effect of information type on recall accuracy observed in previous research, it was found that information type influenced the kinds of mistakes made, with participants making more false positive errors compared to the more costly false negative for toxicity information. Finally, we present evidence that, contrary to predictions, individual differences do not increase risk minimising behaviour, rather in certain circumstances greater anxiety may lead to risk increasing behaviours.

In Chapter 4 we looked to replicate a finding from Wertz & Wynn (2014), who observed 18-month-old infants would selectively associate plants with edibility over a control artifact. We were not able to replicate this finding. Following this non-replication we tested the effect using an alternative method to examine possible methodological reasons for our results and again did not observe an effect.

Taken in concert the results presented in this dissertation provide evidence that generalisation, but not learning, appears to be sensitive to the type of information being generalised. Consistent with the predictions of Error Management Theory, generalisation systems seem to be biased towards reducing the more costly mistakes, yet only under certain circumstances. This calls for further research to elucidate the moderating factors on the generalisation of potentially costly information, and further replications in the study of learning biases.

Während viele Gesellschaften sich heute auf industriell verarbeitete Nahrung verlassen, ist dies im Vergleich zu anderen Gesellschaften in der Welt und in der Geschichte untypisch. Die Beschaffung von Nahrung durch Jagen oder Sammeln birgt Risiken, die eine Person gegen die Abhängigkeit von diesen Mitteln zum Überleben abwägen muss. Eine Strategie zur Minimierung dieser Risiken besteht darin, sich über die Bedrohungen in seiner Umgebung zu informieren, und es scheint, dass die Lernsysteme darauf spezialisiert sind, wobei bestimmte Informationen leichter erlernt werden können als andere. Frühere Untersuchungen deuten darauf hin, dass Säuglinge in Bezug auf die Essbarkeit von Pflanzen selektiv lernen, und allgemein haben Studien gezeigt, dass Kinder und Erwachsene dazu neigen, überlebenswichtige Informationen bevorzugt zu lernen (z. B. Gefahr, Bedrohung). Eine Erklärung für die Entstehung solcher Präferenzen („biases“) ist die Fehlermanagement-Theorie (Error Management Theory), die besagt, dass in Fällen, in denen bestimmte Fehler kostspieliger sind als andere, kognitive Präfenzen („biases“) entstehen, um die kostspieligeren Fehler zu minimieren. Die vorliegende Dissertation argumentiert, dass diese Logik auch auf Generalisierungsprozesse angewendet werden kann, und untersucht, inwiefern verschiedene Arten von Informationen unterschiedlich verallgemeinert werden und wie sich dies über den Lebensverlauf hinweg unterscheidet. Außerdem wird selektives Lernen („learning biases“) gegenüber bestimmten Arten von Informationen weiter untersucht.

In Kapitel 2 (Rioux, Russell & Wertz, 2022) wird untersucht, ob Generalisierungssysteme in Bezug auf bestimmte Arten von Informationen voreingenommen sind, indem geprüft wird, ob die Generalisierung von Informationen durch Erwachsene und Kinder über Genießbarkeit und Toxizität die relativen Kosten von Generalisierungsfehlern für diese Arten von Informationen widerspiegelt. Wir stellen fest, dass dies der Fall ist: Erwachsene verallgemeinern Informationen zur Toxizität stärker und Informationen zur Genießbarkeit weniger. Interessanterweise scheint dies nur bei dem höchsten Maß an Unsicherheit der Fall zu sein, und der Effekt wird bei Kindern nicht beobachtet. Darüber hinaus finden wir Hinweise darauf, dass es einen allgemeinen Negativitätseffekt auf die Generalisierung zu geben scheint, der jedoch die Unterschiede bei der Generalisierung von Informationen über Genießbarkeit und Toxizität nicht vollständig erklären kann. Diese Ergebnisse liefern den ersten Hinweis darauf, dass bei Menschen die Generalisierung die relativen Kosten möglicher Generalisierungsfehler widerspiegelt, und unterstützen die Auffassung eines Generalisierungssystems, das so gestaltet ist, dass kostspielige Generalisierungsfehler minimiert werden.

In Kapitel 3 untersuchen wir die Auswirkungen der Art der Information auf die Generalisierung mit einer anderen Methode, gehen näher auf die Rolle von Unsicherheit ein und untersuchen die Rolle, die individuelle Unterschiede, insbesondere Angst, bei der Generalisierung spielen. Wir haben auch versucht, auf bestehenden Arbeiten aufzubauen, die zeigen, dass das Lernen für bestimmte Arten von Informationen (z. B. Bedrohung, Gefahr) spezialisiert ist, indem wir selektives Lernen („learning biases“) in Bezug auf Informationen über Gefahr und Genießbarkeit im Bereich der Nahrung untersucht haben. Wir fanden eine begrenzte Auswirkung der Art der Information auf die Generalisierung bei Erwachsenen, konnten aber im Gegensatz zu Kapitel 1 nicht feststellen, dass dieser Effekt bei Unsicherheit größer ist. Darüber hinaus fanden wir zwar nicht den vorhergesagten Effekt des Informationstyps auf die Erinnerungsgenauigkeit, der in früheren Untersuchungen beobachtet wurde, aber es wurde festgestellt, dass der Informationstyp die Art der gemachten Fehler beeinflusste, wobei die Teilnehmer mehr falsch-positive Fehler im Vergleich zu den kostspieligeren falsch-negativen Fehlern bei Toxizitätsinformationen machten. Schließlich konnten wir nachweisen, dass entgegen den Vorhersagen individuelle Unterschiede nicht zu risikominimierendem Verhalten führen, sondern dass unter bestimmten Umständen größere Angst zu risikoerhöhendem Verhalten führen kann.

In Kapitel 4 versuchten wir, ein Ergebnis von Wertz & Wynn (2014) zu replizieren, die beobachteten, dass 18 Monate alte Säuglinge Pflanzen selektiv mit Essbarkeit assoziierten und nicht mit einem Kontroll-Artefakt. Wir konnten diesen Befund nicht replizieren. Daraufhin testeten wir den Effekt mit einer alternativen Methode, um mögliche methodische Gründe für unsere Ergebnisse zu untersuchen, und konnten erneut keinen Effekt beobachten.

Insgesamt belegen die in dieser Dissertation vorgestellten Ergebnisse, dass die Generalisierung, nicht aber das Lernen, von der Art der verallgemeinerten Informationen abhängig zu sein scheint. In Übereinstimmung mit den Vorhersagen der Fehlermanagement-Theorie (Error Management Theory) scheinen Generalisierungssysteme darauf ausgerichtet zu sein, die kostspieligeren Fehler zu reduzieren, allerdings nur unter bestimmten Umständen. Dies erfordert weitere Untersuchungen, um die moderierenden Faktoren für die Generalisierung potenziell kostspieliger Informationen zu klären, sowie weitere Replikationen bei der Untersuchung von selektiven Lernprozessen.