Quantitative Estimation from Multiple Cues:
Test and Application of a New Cognitive Model

Dissertation

zur Erlangung des akademischen Grades
Dr. rer. nat. im Fach Psychologie

eingereicht an der
Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät II
der Humboldt-Universität zu Berlin

von

Dipl. Psych . Bettina   von Helversen ,

geboren am 27.12.1977 in Freiburg im Breisgau

Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin
Prof. Dr. Christoph Markschies

Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät II
Prof. Dr. Wolfgang Coy

Gutachter:
1. Prof. Gerd Gigerenzer
2. Prof. Peter Frensch
3. Prof. Peter Juslin

Tag der Verteidigung: 18.01.2008

English Summary

How do people make quantitative estimations, such as estimating a car’s selling price? Often people rely on cues, information that is probabilistically related to the quantity they are estimating. For instance, to estimate the selling price of a car they could use information, such as the car’s manufacturer, age, mileage, or general condition. Traditionally, linear regression type models have been employed to capture the estimation process. These models assume that people weight and integrate all information available to estimate a criterion. In my dissertation, I propose an alternative cognitive theory for quantitative estimation: The mapping model, inspired by the work of Brown and Siegler (1993) on metrics and mappings, offers a heuristic approach to decision making. In the first part of my dissertation, I laid the theoretical foundation for the mapping model, and tested this against established alternative models of estimation, namely, linear regression, an exemplar model, and a simple estimation heuristic. The mapping model provided a valid account of people’s estimates outperforming the other models in a variety of conditions. Consistent with the “adaptive toolbox” approach on decision making (Gigerenzer and Todd, 1999), which model was best in predicting participants’ estimations was a function of the task environment. In the second part of my dissertation, I further investigated how task characteristics influence the models’ ability to predict participants’ estimations by focusing on the assumptions the models make about the estimation process: While the exemplar model relies on the establishment of an exemplar memory base, the mapping model requires the abstraction of knowledge. I examined how different task features affect these assumptions and thus explain shifts in processing contingent on the task structure. My results indicate that explicit knowledge about the cues is decisive. When knowledge about the cues was available, the mapping model was the best model; however, if knowledge about the task was difficult to abstract, participants’ estimations were best described by the exemplar model. In the third part of my dissertation, I applied the mapping model in the field of legal decision making. In an analysis of fining and incarceration decisions, I showed that the prosecutions’ sentence recommendations were better captured by the mapping model than by legal policy modeled with a linear regression. These results indicated that the mapping model is a valid model which can be applied to model actual estimation processes outside of the laboratory. Furthermore, they suggest that deviations from legal policy can be explained by considering the cognitive processes of the decision maker

Deutsche Zusammenfassung

Wie schätzen Menschen quantitative Größen wie zum Beispiel den Verkaufspreis eines Autos? Oft benutzen Menschen zur Lösung von Schätzproblemen sogenannte Cues, Informationen, die probabilistisch mit dem zu schätzenden Kriterium verknüpft sind. Um den Verkaufspreis eines Autos zu schätzen, könnte man zum Beispiel Informationen über das Baujahr, die Automarke, oder den Kilometerstand des Autos verwenden. Um menschliche Schätzprozesse zu beschreiben, werden häufig linear additive Modelle herangezogen. Diese Modelle nehmen an, dass Menschen alle Informationen, die sie zur Verfügung haben, gewichten und dann zu einer Schätzung integrieren, indem sie die gewichteten Informationen addieren. In meiner Dissertation schlage ich ein alternatives Modell zur Schätzung quantitativer Größen vor. Das Mapping-Modell präsentiert einen heuristischen Ansatz auf der theoretischen Grundlage von Brown und Sieglers (1993) Arbeit zu metrics und mappings. Im ersten Kapitel meiner Dissertation lege ich die theoretische Basis des Mapping-Modells dar und teste es gegen weitere, in der Literatur etablierte, Schätzmodelle wie zum Beispiel eine lineare Regression, ein Exemplar-Modell und eine Schätzheuristik. Es zeigte sich, dass das Mapping-Modell unter unterschiedlichen Bedingungen in der Lage war, die Schätzungen der Untersuchungsteilnehmer akkurat vorherzusagen. Allerdings bestimmte die Struktur der Aufgabe ― im Einklang mit dem Ansatz der „adaptiven Werkzeugkiste“(Gigerenzer and Todd, 1999) ― im großen Maße, welches Modell am besten geeignet war, die Schätzungen zu erfassen. Im zweiten Kapitel meiner Dissertation greife ich diesen Ansatz auf und untersuche, in wie weit das Zusammenspiel von Aufgabenstruktur und den Annahmen, die die Modelle zum Schätzprozess machen, bestimmt, welches Modell die Schätzprozesse am Besten beschreibt. Das Exemplar-Modell setzt die Speicherung von Exemplaren im Gedächtnis voraus, während das Mapping-Modell die Abstraktion von explizitem Wissen über die Aufgabe postuliert. Meine Ergebnisse zeigten, dass die Struktur der Aufgabe beeinflusste, welches Modell die kognitiven Prozesse am Besten beschrieb. Das Mapping-Modell war am Besten dazu geeignet die Schätzungen der Versuchsteilnehmer zu beschreiben, wenn explizites Wissen über die Aufgabe vorhanden war, während das Exemplar-Modell den Schätzprozess erfasste, wenn die Abstraktion von Wissen schwierig war. Im dritten Kapitel meiner Dissertation, wende ich das Mapping-Modell auf juristische Entscheidungen an. Eine Analyse von Strafakten ergab, dass das Mapping-Modell Strafzumessungsvorschläge von Staatsanwälten besser vorhersagte als eine lineare Regression. Dies zeigt, dass das Mapping-Modell auch außerhalb von Forschungslaboratorien dazu geeignet ist menschliche Schätzprozesse zu beschreiben. Weiter weisen die Ergebnisse darauf hin, dass Abweichungen von gesetzlichen Regelungen auf die kognitiven Prozesse der Entscheidungsträger zurückgeführt werden können.

Inhaltsverzeichnis

Tabellen

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der Humboldt-Universität zu Berlin
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07.02.2008