Функцио­нальная эквивалент­ность

и Шепард (Podgorny and Shepard, 1978) изучали образы при помощи сет­ки из 5x5 ячеек, в которой определенные квадраты были затенены так, чтобы образовалась буква, как показано на Рис.9.6А. (В других экспери­ментальных условиях испытуемые запоминали такие же квадраты или пред­ставляли себе некоторые квадраты затененными.) Затем испытуемым по­казывали соответствующую сетку, в которой был отмечен только один квадрат (Рис.9.6В), и они должны были указать, попадает ли "точка-зонд" на ранее предъявленную (или воображенную) фигуру. (Поскольку точка-зонд могла наложиться на физически присутствующий стимул или на пу­стое поле, на котором воображался стимул, Подгорный и Шепард могли непосредственно сравнивать, как испытуемый реагирует на физически предъявленный стимул по сравнению с воображенным стимулом.)

Их результаты (Рис.9.6С) показывают, что время реакции было мень­ше: (Окогда точка-зонд попадала на фигуру, чем когда она не попадала на фигуру; (2)для более простых фигур (например, для буквы I оно было меньше, чем для F); (З)когда точка-зонд попадала на пустое поле, более удаленное от фигуры; и (4)когда точка-зонд попадала на пересечение го­ризонтальной и вертикальной линий фигуры. Испытуемые из групп, в ко­торых нужно было воображать фигуру, сообщали что они ее "видели". Эта способность "видеть" фигуру очевидно служит основой для принятия решений и отражается на времени реакции. Для нашего обсуждения свя­зи между воображаемыми и воспринимаемыми объектами главный резуль­тат здесь — это почти полная идентичность паттернов времен реакций в условиях с воображением и в условиях с восприятием. Данные этих и других экспериментов считаются основным подтверждением идеи Шепар-да о том, что мысленные образы (и воспроизведенные, и мысленно генери­руемые) функционально эквивалентны "реальным" перцептивным обра­зам.

Шепард полагает (1977), что связь между мысленным образом и вне­шним объектом, вызвавшим этот образ, аналогична отношению между замком и ключом. Физически замок и ключ различны, но на функциональ-

ном уровне между ними существует взаимнооднозначное соответствие: только подлинный ключ откроет конкретный замок. Аналогично, нервные процессы, образующие мысленный образ, могут не походить на внешний объект, представленный в образе. Функция этого объекта (как и ключа в замке) — активировать нервный процесс. Более того, другие ключи, если они сходны по критическим характеристикам, могут открыть замок, и бо­лее чем один стимул может вызывать одинаковые перцептивные реакции.

Для обозначения отношений между внешними объектами и их внут­ренними репрезентациями, не относящихся к разряду взаимноонозначных (изоморфных), Шепард и Чипман (Shepard, 1968; Shepard and Chipman, 1970) ввели термин "изоморфизм второго порядка". Он означает, что если между объектами в памяти существует такое же отношение, что и отно­шение между этими объектами в реальном мире, тогда эти события изо­морфны по второму роду. Различие между изоморфизмом первого и второ­го рода тонкое, но важное: во втором случае объекты представлены в мозгу не непосредственно или структурно, но организация внутренних связей находится в близком подобии с организацией внешних связей.

Вышеупомянутые эксперименты группы Шепарда по мысленному вра­щению поддерживают концепцию изоморфизма второго порядка, посколь­ку в них наблюдалась определенная степень соответствия между внутрен­ними и внешними событиями. Для дальнейшей демонстрации концепции изоморфизма второго рода, особенно в его связи с темой образов, Шепард и Чипман (1970) просили испытуемых сравнивать очертания географичес­ких контуров штатов США. Похож ли Орегон по форме на Колорадо боль­ше, чем Небраска на Айдахо? Шепард и Чипман выбрали 15 контуров штатов и 15 названий штатов, из которых было составлено 105 возмож­ных пар. Испытуемые изучали карточки, на каждой из которых была или геометрическая форма штата, или его название. Оценки, соответствую­щие формам, и оценки, соответствующие названиям, были близки. Напри­мер, Колорадо и Орегон считались наиболее похожими штатами даже ког­да они сравнивались по названиям, тогда как Орегон и Западная Вирджи­ния считались непохожими ни по форме, ни по названию⁷.

Из этих результатов Шепард и Чипман заключили, что внутренняя зрительная информация вторично изоморфна внешней зрительной инфор­мации и что действительно мысленные образы отражают образы реально­го мира в том смысле, что отношения между объектами в уме аналогичны отношениям между зрительными образами. Они резюмировали свою пози­цию в следующем высказывании:

"Когда кто-то говорит "я представляю себе зеленый квадрат", это не значат, что что-нибудь зеленое или квадратное действительно имеется у него в голове. На самом деле он говорит нам, что происходящее сейчас в его уме функционально близко тому, что обычно происходит в нем, когда он встречается с такого рода внешним объектом, с каким обычно ассоциируются слова "зеленый" и "квадратный".

результате встречи с этим внешним объектом. Отсюда, согласно данной точке зрения, следует, что в словах обобщаются функционально близкие внутренние события, которые мы называем "образом" зеленого квадрата, который не присутствует физически, а только вспоминается или вооб-ражается" (Shepard and Chipman, 1970, p. 16).

Результаты исследований, проведенных группой Шепарда, представля­ют собой очень серьезный аргумент в пользу существования умственных образов, которые если не идентичны структурно реальному объекту, то как минимум связаны с ним функционально.

Радикальная

теория

образов

Крайним выражением образных теорий является концепция, вгкоторой утверждается, что определенная информация представлена в уме исклю­чительно в виде образов. Одним из защитников радикально-образной по­зиции является Бугельски. Его взгляды, изложенные ниже, контрастиру­ют с вышеупомянутыми взглядами Андерсона и Бауэра:

"Я все больше u больше убеждаюсь в том, что все слова абстрактны u конкретны одновременно,.. Они... конкретны в том смысле, что вызывают определенную активность в наших, нервных, механизмах,, которая уже возникала однажды в прошлом, когда мы что-то видели или слышали, и одновременно с этим использовались слова. Оживление этих, прошлых, сенсорно-перцептивных, и эмоциональных, реакций, видимо, и является значением тех. слов, которые их, вызывали. Эти значения могут как-то перекликаться со значениями, возникшими у других, людей при сходных, обстоятельствах, но во всяком случае они никогда не будут идентичными. Мы все против "загрязнения окружающей среды", но я представляю его как сточную канаву возле моего дома. А как его представляете вы?"

В известной степени представления Бугельски об образах интуитивно привлекательны; наша интроспекция действительно говорит нам о том, что сенсорные стимулы часто превращаются в образы. Однако, нелегко найти этой идее эмпирическую поддержку. Шепард и его ученики провели ряд экспериментов, в которых они показали, что зрительные стимулы бо­лее или менее непосредственно представлены в памяти. Мы обсуждали это исследование в контексте мысленного вращения (см. Глава 6) и зри­тельных кодов КВП (см. Глава 6). На этот раз мы сделаем только краткий обзор этих тем, уделив основное внимание образам в ДВП.

Если образы и перцепты функционально связаны, то можно ли сфор­мировать абстрактные репрезентации из воображаемых стимулов, как это имеет место при обычных зрительных стимулах? Солсо и Рейнис (1979) обратились к этому вопросу в эксперименте по формированию прототипа, в котором они предлагали испытуемым вообразить геометрические фигу­ры. В первой части эксперимента эти исследователи выбрали геометри­ческую фигуру из трех линий и затем разработали математическую мо­дель, которая описывала подобие других геометрических фигур первона-

Обнаружение и интерпретация сенсорных, сигналов 292



Рис. 9.7. Степень уверен­ности при идентификации воображаемых фигур. *Г\*— прототип. Взято из: So/so and Raynis (1979).

чальной фигуре. Затем испытуемых с завязанными глазами просили вооб­разить подобные геометрические фигуры (например, "представьте себе, что темнота — это большой квадратный экран, на котором вы пишете при помощи светового луча. Этот луч будет оставлять после себя белую ли­нию..., так что вы сможете видеть ее на темном фоне"). После того как испытуемые воображали ряд геометрических фигур, их просили предста­вить себе некоторые новые фигуры, некоторые старые фигуры и фигуру-прототип, от которой происходил первый ряд фигур. Их спрашивали, была ли воображаемая фигура новой или старой и просили оценить свою уве­ренность в ответе по 5-балльной шкале. Результаты показаны на Рис.9.7, где видно, что фигура-прототип, которой не было среди первоначально воображаемых фигур, неверно идентифицировалась как "старый" элемент; степень уверенности в таком ответе в среднем была равна уверенности при идентификации действительно старых элементов и значительно пре­вышала уверенность при идентификации других новых фигур. Оказывает­ся, что воображаемые фигуры не только подобны зрительным перцептам, но и что процесс абстрагирования, являющийся главной компонентой че­ловеческой памяти, протекает одинаково и тогда, когда испытуемые име­ют дело с воображаемыми фигурами, и когда они имеют дело с фигурами, предъявленными в других модальностях (см. также: Solso and Raynis, 1982).

Психологов давно интересовали навигационные паттерны у животных, и еще в ранних работах Толмэна появилось понятие "когнитивного карти­рования", означающее общее знание пространства, проявляемое крысами в лабиринте. Выдающийся натуралист Фон Фриш (Von Frisch, 1967) опуб­ликовал исследование о медоносных пчелах, в котором описал, как они сообщают друг другу о местонахождении источника пыльцы.

В результате проведенного эксперимента Тордайк и Хайес-Рот (Thorndyke and Hayes-Roth, 1982) пришли к выводу, что при ориентировании люди используют два типа информации — знание маршрута и топографическое знание. Знание маршрута касается конкретных путей перемещения из одного места в другое. Если бы посторонний человек в нашем университе­те спросил меня, как найти медицинскую школу, я бы сказал что-нибудь вроде: "Пойдете по улице Вирджинии до Колизея, затем направо, подни­маетесь на холм и слева от вас увидите большое плоское здание",— т.е. я дал бы описание маршрута. Топологическая информация относится к бо­лее глобальным отношениям между элементами среды. Я мог бы ответить на вопрос незнакомца так: "Это вон там, идите в этом направлении". Дру­гой, более прямой способ сформировать топографическое знание — это изучить карту. Исследование Торндайка и Хайес-Рота проходило в боль­шом офисном комплексе, где они работали. Они просили испытуемых, участвующих в эксперименте, изучить карту и обнаружили, что всего че­рез 20 минут ознакомления с картой эти испытуемые могли судить о рас­стояниях и расположениях не хуже, чем группа секретарей, которые про­работали в этом здании два года.

Карта Соединенных Штатов в представлении жителя Техаса. Штат, изображенный размером во всю Америку -Техас. Названия других штатов написано пародийно: штат Миссу­ри назван Мизери (нищета), Аризона - Арид Зоун (сухая зона), Иллинойс -Илл Ноиз (вредный шум), Кентуки - Кзннед Теки (консервированная индейка) и т.п. - прим. перев.

'V



Обнаружение и интерпретация сенсорных сигналов 294



i НЕВАДА *

\*Рено \

•' Франциска

\

\

Лос-Анжелес

\

\

В примерно аналогичном исследовании Б.Тверски (B.Tversky, 1981) изучала искажения памяти на географические положения. В своей инте­ресной работе она предположила, что эти искажения могут возникать из-за того, что для запоминания географической информации люди использу­ют концептуальные стратегии. Как мы уже видели, когда испытуемым дают задание вообразить простые геометрические фигуры, у них формируются прототипы, и возможно, что в процесс когнитивного картирования чело­век создает даже более сложные формы или абстрактную информацию.

Следуя этой мысли, можно предположить, что географическая инфор­мация структурирована в памяти в виде абстрактных обобщений, а не в виде конкретных образов. Такая аргументация позволяет обойти трудный вопрос о том, как нам удается хранить так много информации в зритель­ной памяти: ведь ее содержимое сжато в более крупные единицы. Ваш дом, например, является частью квартала, который является частью горо­да, который является частью района, находящегося в некотором регионе штата и т.д. Когда вы передвигаетесь из одного места в другое, скажем, внутри вашего города, знания, которыми вы при этом пользуетесь, могут иметь вид абстрактной репрезентации ориентиров, а не ряда дискретных зрительных образов. Но иногда эти более высокие структуры интерфери­руют с решениями, которые принимаются на местном уровне. Например, когда вас спрашивают, какой город расположен дальше на запад — Рено или Лос-Анжелес (см. Рис.9.8), есть вероятность, что вы скажете Лос-Анжелес (см. Stevens and Coupe, 1978). Почему? Потому что мы знаем, что Лос-Анжелес находится в Калифорнии, а Рено — в Неваде, который лежит в востоку от Калифорнии. В подобных случаях мы полагаемся на "стратегическую", а не на "тактическую" информацию — и ошибаемся.

Картирование есть форма символьной репрезентации; считается, что когнитивные карты точно описывают физический а иногда и концептуаль-

ный мир. Большая часть нашей внутренней деятельности связана с ис­пользованием символов (букв, слов, рассказов, картинок, графиков, фото­графий, цифр, формул, статистики и карт и пр.) и манипулированием ими. В своей прекрасно иллюстрированной книге Тафт (Tufte, 1983) приводит примеры символьной репрезентации понятий. Один из примеров —это классическая иллюстрация на историческую тему, выполненная француз­ским инженером Шарлем Минаром; его график, наглядно совместивший пространство и время, показывает, что случилось с армией Наполеона во время неудачно завершенной кампании 1812 года. На Рис.9.9 ясно пока­зан путь, пройденный армией, как на этом пути менялась ее величина: от 422000 до 100000 человек по пути к Москве, и от 100000 до 10000 чело­век — на обратном пути. Эта графическая иллюстрация исторического события богата по содержанию, статистике и дизайну. Картограф ухватил сложную идею и передал ее ясно, точно и эффективно, сумев создать у наблюдателя такое ощущение реальности, которое было бы трудно пере­дать одними только словами. По мнению Тафта, превосходство графики в том, что она дает наибольшую информацию за кратчайшее время, "с наи­меньшим количеством чернил в наименьшем пространстве" (см. Рис.9.10). В ряде остроумных экспериментов Коселин и его коллеги (Kosslyn, 1973, 1975, 197ба, 1977, 1980, 1981; Kosslyn and Pomerantz, 1977) иссле­довали пространственные характеристики образов. Их главная мысль зак­лючалась в том, что умственный образ аналогичен восприятию реального объекта. Большинство экспериментов Косслина основаны на предположе­нии, что образ обладает пространственными свойствами, что его можно сканировать и что чем больше сканируемое расстояние, тем больше вре­мени на это требуется. В одном из экспериментов (1973) Косслин просил испытуемых запомнить набор рисунков и затем представлять их мысленно по одному. В какой-то момент он просил испытуемых сосредоточиться на одном конце воображенного ими объекта (например, если этим объектом был катер, их просили "посмотреть" на корму). Затем называлась какая-нибудь деталь первоначальной картины, и испытуемого просили ответить, имелась ли она в оригинале. Результаты показали, что когда сканируемые свойства располагались на большом расстоянии, для ответа требовалось больше времени (например, если нужно было просканировать от кормы до носа (Рис.9.11), чем при сканировании от иллюминатора до носа). У испы­туемых, которых просили мысленно сосредоточиться на всем образе сра­зу, различий во времени идентификации деталей, находящихся в разных местах, не наблюдалось. Отсюда можно заключить, что мысленные обра­зы можно сканировать и для сканирования образов требуется примерно

то же время, что и для сканирования реальных картин. Сходные результа­ты получили Косслин и др. (Kosslyn, Ball, and Reiser, 1980); их мы обсу-^дим далее.

Если образы в чем-то сходны с восприятием реальных объектов (на­пример, во времени сканирования), то нет ли у образов и перцептов дру­гих общих черт? Воспользовавшись тем, что небольшие объекты обычно видны менее четко, чем большие, Кослин продемонстрировал, что общее у них есть. В нескольких экспериментах (1974, 1975) он предлагал испыту­емым вообразить животное (например, кролика) рядом с маленьким или большим существом (мухой или слоном). По отчетам испытуемых, кролик рядом со слоном был меньше, чем такой же кролик, но рядом с мухой (Рис.9.12).

Когда испытуемых просили определить принадлежность определенно­го свойства (например, ушей) данному животному, на оценку животного в паре со слоном у них уходило в среднем на 211 мсек больше, чем в паре с мухой.

Чтобы проверить, не объясняются ли такие результаты просто бо'ль-шим интересом к слонам, чем к мухам, Косслин помещал животных рядом со слоноподобной мухой и крошечным слоном. Но и при таких условиях оценка животного в паре с гигантской мухой занимала больше времени, чем в паре с крошечным слоном.

В еще одном эксперименте Косслин (1975) просил испытуемых вооб­разить четыре квадрата, каждый из которых был по размерам в-шесть раз больше соседнего, и все они назывались по своим цветам. После того как испытуемые научались определять величину квадрата по его цвету, им давали цвет и название животного, например, "зеленый медведь" или "ро­зовый тигр" и просили подогнать образ требуемого животного под величи­ну квадрата, соответствующего данному цвету (Рис.9.13). После этого им предъявлялось какое-нибудь свойство этого животного. Время, необходи­мое для того, чтобы решить, что это свойство принадлежит данному жи­вотному, было гораздо больше для животных в малых квадратах, чем для животных в больших квадратах (Рис.9.14).

Взятые вместе, эксперименты Косслина и Шепарда показывают, что зрительные образы, по-видимому, отражают внутренние репрезентации, функционирующие аналогично восприятию физических объектов. С дру­гой стороны, были исследованы далеко не все или хотя бы значительное число характеристик образов.

По этому поводу Пилишин (1973, 1981) утверждает, что знание по сути своей является концептуальным и пропозициональным, а не сенсор­ным или картинным. В его контексте пропозиции определяются как абст­рактные когнитивные структуры, используемые для выражения отноше­ния между элементами и событиями. Например, отношения между Лени­ным и Троцким можно представить высказыванием "Ленин уважал Троц­кого"; отношение между вином и бутылкой — фразой "старое вино в новой бутылке"; и т.д. "Лежащая в основе" реальность между Лениным и Троцким, вином и бутылкой выражена здесь в абстрактной пропозиции; форма пропозиции аналогична форме "поверхностной структуры" предло­жения (см. Глава 11), тогда как сама пропозиция — это аналог "глубокой структуры".

Аргументация Пилишина против мысленных образов имеет два аспек­та: во-первых, он выступает против гипотезы "картинок в голове", утвер­ждая, что обработка и хранение информации в образном виде превысила бы емкость мозга; во-вторых, он выступает за пропозициональное знание, поскольку хранение информации в зрительной форме не может объяснить наше знание отношений между несопоставимыми понятиями. Вот суть его аргументов.

"...неизбежно возникает необходимость постулировать более абстрактную репрезентацию — ту, что не похожа ни на картины, ни на слова и не доступна субъективному опыту. Пока мы признаем, что люди могут переходить от мысленных картин к мысленным словам и наоборот, мы вынуждены заключить, что должна существовать репрезентация (более абстрактная и не представленная в сознании), которая обслуживает и то, и другое. Иными словами, должен существовать некоторый общий формат или язык общения. Эта проблема усугубляется, если мы упорствуем в использовании распространенной, но совершенно ошибочной метафоры "мысленного взора", ибо тогда нам приходится объяснять форму репрезентаций в^(<разуме мысленного взора", который очевидно не доступен интроспекции."

Косслин и Померанц (Kosslyn and Pomerantz, 1977; Kosslyn, 1981) высказались в том плане, что первый вопрос Пилишина (о гипотезе "кар­тин в голове") на самом деле не вопрос, поскольку ни один ученый, изуча-

Обнаружение и интерпретация сенсорных сигналов 300

ющий образы всерьез, не подпишется под таким взглядом, полагая, что огромная масса ощущений сводится к более простым и более организован­ным формам. Касательно второго аспекта критики (что пропозициональ­ная форма знания необходимая для объясниения отношений в мире) они отвечают, что знания можно представлять в пропозициональной форме, но есть также и другие способы их представления. Так что эта критика не относится к основной теме.

Следует отметить, что в результате интереса к обсуждаемой проблеме были не просто открыты некоторые законы мысленных образов, но бро­шен весьма серьезный вызов сторонникам пропозиционального объясне­ния структуры памяти.

Дебаты по образам продолжаются и два их наиболее активных пред­ставителя Зенон Пилишин и Стефен Кослин определили свои позиции в этом конфликте в журнале Psychological Review (1981). Этот источник рекомендуется всем, кто хочет понять эти вопросы более детально, чем мы смогли представить их здесь.