Тема в когнитивной психологии

Абстрагирование речевых высказы­ваний

Решение задач Человеческий интеллект

Языковое / моторное поведение

Долговременная память

Языковая переработка Семантическая память Забывание и интерференция

Приведенные положения можно объединить в более крупную систему, или когнитивную модель. Модель, которой обычно пользуются когнитив­ные психологи, называется МОДЕЛЬЮ ПЕРЕРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ.

С самого начала нашего изучения когнитивных моделей важно понять их ограничения. Когнитивные модели, опирающиеся на модель переработ­ки информации,— это эвристические построения, используемые для орга­низации существующего объема литературы, стимуляции дальнейших ис­следований, координации исследовательских усилий и облегчения комму­никаций между учеными. Существует тенденция приписывать моделям большую структурную незыблемость, чем это может быть подтверждено эмпирическими данными.

Модель переработки информации полезна для вышеперечисленных задач; однако, чтобы лучше отразить достижения когнитивной психоло­гии, были разработаны и другие модели. С такими альтернативными моде­лями я буду знакомить вас по мере необходимости. Модель переработки информации предполагает, что процесс познания можно разложить на ряд этапов, каждый из которых представляет собой некую гипотетическую единицу, включающую набор уникальных операций, выполняемых над вход­ной информацией. Предполагается, что реакция на событие (например, ответ: "А, да, я знаю, где эта выставка") является результатом серии таких этапов и операций (например, восприятие, кодирование информа­ции, воспроизведение информации из памяти, формирование понятий, суж­дение и формирование высказывания). На каждый этап поступает инфор-

BeedeHL 3

мация от предыдущего этапа, и затем над ней выполняются свойственные для данного этапа операции. Поскольку все компоненты модели перера­ботки информации так или иначе связаны с другими компонентами, труд­но точно определить начальный этап; но для удобства мы можем считать, что вся эта последовательность начинается с поступления внешних сти­мулов¹.

Эти стимулы — признаки окружения в нашем примере — не представ­лены непосредственно в голове полицейского, но они преобразуются в значимые символы, в то, что некоторые когнитологи называют "внутрен­ними репрезентациями". На самом нижнем уровне энергия света (или звука), исходящая от воспринимаемого стимула, преобразуется в нервную энергию, которая в свою очередь обрабатывается на вышеописанных гипо­тетических этапах с тем^ чтобы сформировать "внутреннюю репрезента­цию" воспринимаемого объекта. Полицейский понимает эту внутреннюю репрезентацию, которая в сочетании с другой контекстуальной информа­цией дает основу для ответа на вопрос.

Модель переработки информации породила два важных вопроса, выз­вавших значительные споры среди когнитивных психологов: какие этапы проходит информация при обработке? и в каком виде информация представлена в уме человека? Хотя на эти вопросы нет легкого ответа, данная книга по большей части посвящена им обоим, так что их полезно не упустить из виду. Среди прочего когнитивные психологи пытались от­ветить на эти вопросы путем включения в свои исследования методов и теорий из конкретных психологических дисциплин; некоторые их них опи­саны ниже.

Сфера когнитивной психологии

Современная когнитивная психология заимствует теории и методы из 10 основных областей исследований (Рис. 1.1): восприятие, распознавание образов, внимание, память, воображение, языковые функции, психология развития, мышление и решение задач, человеческий интеллект и искусст­венный интеллект; каждую из них мы рассмотрим отдельно.

Введение 32

Описание, данное полицейским в приведенной уличной сцене, значи­тельно зависит от его способности "видеть" существенные признаки окру­жения. "Видение", однако,— это непростая вещь. Чтобы воспринимались

'Можно, конечно, утверждать, что эта последовательность преобразований начинается со знаний субъекта о мире, которые позволяют ему избирательно направлять внимание на отдельные аспекты зрительных стимулов и игнориро­вать другие аспекты. Так, в приведенном примере полицейский описывает водителю дорогу, останавливаясь преимущественно на том, где водителю при­дется проезжать, и не обращает внимания (по крайней мере активного) на другие признаки: дома, пешеходов, солнце, другие ориентиры.

Когнитивная психология



Рис. 1.1 Оснс ные направлен исследований когнитивной пс хологии.

сенсорные стимулы — в нашем случае они преимущественно зритель­ные,— надо, чтобы они имели определенную величину: если водителю предстоит выполнить описанный маневр, эти признаки должны иметь оп­ределенную интенсивность. Кроме того, сама сцена постоянно изменяет­ся. По мере изменения положения водителя, появляются новые признаки. Отдельные признаки получают в перцептивном процессе преимуществен­ную важность. Указательные знаки различаются по цвету, положению, форме и т.д. Многие изображения при движении постоянно меняются, и чтобы превратить их указания в действия, водитель должен быстро кор­ректировать свое поведение.

Экспериментальные исследования восприятия помогли идентифициро­вать многие из элементов этого процесса; с некоторыми из них мы встре­тимся в следующей главе. Но исследование восприятия само по себе не может адекватно объяснить ожидаемые действия; здесь участвуют и дру­гие когнитивные системы, такие как распознавание образов, внимание и память.

Стимулы внешней среды не воспринимаются как единичные сенсорные события; чаще всего они воспринимаются как часть более значительного паттерна. То, что мы ощущаем (видим, слышим, обоняем или чувствуем вкус), почти всегда есть часть сложного паттерна, состоящего из сенсор­ных стимулов. Так, когда полицейский говорит водителю "проехать через железнодорожный переезд мимо озера... рядом со старой фабрикой", его слова описывают сложные объекты (переезд, озеро, старая фабрика). В какой-то момент полицейский описывает плакат и предполагает при этом, что водитель грамотный. Но задумаемся над проблемой чтения. Чтение — это сложное волевое усилие, при котором от читающего требуется пост­роить осмысленный образ из набора линий и кривых, которые сами по себе не имеют смысла. Организуя эти стимулы так, чтобы получились буквы и слова, читающий может затем извлечь из своей памяти значение. Весь этот процесс, выполняемый ежедневно миллиардами людей, занима­ет долю секунды, и он просто поразителен, если учесть, сколько в нем участвует нейроанатомических и когнитивных систем. '

Введен, i

Полицейский и водитель сталкиваются с несметным количеством призна­ков окружения. Если бы водитель уделял внимание им всем (или почти всем), он точно никогда бы не добрался до хозяйственного магазина. Хотя люди — это существа, собирающие информацию, очевидно, что при нор­мальных условиях мы очень тщательно отбираем количество и вид инфор­мации, которую стоит принимать в расчет. Наша способность к переработ­ке информации очевидно ограничена на двух уровнях —сенсорном и ког­нитивном. Если нам одновременно навязывают слишком много сенсорных признаков, у нас может возникнуть "перегрузка"; и если мы пытаемся обработать слишком много событий в памяти, тоже возникает перегрузка. Последствием этого может оказаться сбой в работе.

В нашем примере полицейский, интуитивно понимая, что если он пе­регрузит систему, то пострадает результат, игнорирует множество тех признаков, которые водитель конечно бы заметил. И если иллюстрация, приведенная рядом с текстом диалога, является точной репрезентацией когнитивной карты водителя, то последний действительно безнадежно за­путался.

С другой стороны, значительная часть содержания ответов полицейс­кого получена из его долговременной памяти (ДВП). Наиболее очевидная часть здесь — знание им языка. Он не называет озеро лимонным деревом, место выставок — автопокрышкой, а улицу — баскетболом; он извлекает слова из своей ДВП и использует их более-менее правильно. Есть и дру­гие признаки, указывающие на то, что ДВП участвовала в его описании: "...помните, у них была выставка Экспо-84." Он смог за долю секунды воспроизвести информацию о событии, происшедшем несколько лет на­зад. Эта информация не поступала из непосредственного перцептивного опыта; она хранилась в ДВП вместе с огромным количеством других фактов.

Значит, информация, которой владеет полицейский, получена им из восприятия, КВП и ДВП. Кроме того, мы можем сделать вывод, что он был мыслящим человеком, поскольку вся эта информация была им представ­лена в виде некоторой схемы, которая "имела смысл".

Для того, чтобы ответить на вопрос, полицейский построил мысленный образ окружения. Этот мысленный образ имел форму когнитивной карты: т.е. своего рода мысленной репрезентации для множества зданий, улиц, дорожных знаков, светофоров и т.п. Он был способен извлечь из этой когнитивной карты значимые признаки, расположить их в осмысленной последовательности и преобразовать эти образы в языковую информацию, которая позволила бы водителю^ построить сходную когнитивную карту. Затем эта повторно выстроенная когнитивная карта дала бы водителю вразумительную картину города, которая могла бы потом быть преобразо­вана в акт вождения автомобиля по определенному маршруту.

Хотя экспериментальные исследования мысленных образов — вещь относительно новая в психологии, недавно появились некоторые важные результаты; их мы рассмотрим в Главе 9.

Чтобы правильно ответить на вопрос, полицейскому нужны были обшир­ные знания языка. Это подразумевает знание правильных названий для ориентиров и, что тоже важно, знание синтаксиса языка — т.е. правил расположения слов и связей между ними. Здесь важно признать, что при­веденные словесные последовательности могут не удовлетворить педан­тичного профессора филологии, но вместе с тем они передают некоторое сообщение. Почти в каждом предложении присутствуют существенные грамматические правила. Полицейский не сказал: "них ну это хозяйствен­ном в у"; он сказал: "Ну, это у них в хозяйственном",—и мы все можем понять, что имеется в виду. Кроме построения грамматически правильных предложений и подбора соответствующих слов из своего лексикона, поли­цейский должен был координировать сложные моторные реакции, необхо­димые для произнесения своего сообщения.

Это еще одна область когнитивной психологии, которая весьма интенсив­но изучалась. Недавно опубликованные теории и⁴ эксперименты по когни­тивной психологии развития значительно расширили наше понимание того, как развиваются когнитивные структуры. В нашем случае мы можем толь­ко заключить, что говорящих объединяет такой опыт развития, который позволяет им (более или менее) понимать друг друга. Когнитивному раз­витию посвящена 12 Глава.

На протяжении всего нашего эпизода полицейский и водитель проявляют способность к мышлению и формированию понятий. Когда полицейского спросили, как попасть в "Плати-Пакуй", он ответил после некоторых про­межуточных шагов; вопрос полицейского "Вы знаете, где цирк?" показы­вает, что если бы водитель знал этот ориентир, то его легко можно было бы направить в "Плати-Пакуй". Но раз он не знал, полицейский вырабо-

Воображег

Язык

Психология развития

Мышление t формировал понятий

Введен

И полицейский, и водитель имели некоторые предположения об интеллек­те друг друга. Эти предположения включали — но не ограничивались этим — способность понимать обычный язык, следовать инструкциям, пре­образовывать вербальные описания в действия и вести себя соответствен­но законам своей культуры. В Главе 14 мы детально рассмотрим некото­рые последние когнитивные теории человеческого интеллекта.

В нашем примере нет непосредственной связи с компьютерными науками; однако специальная сфера компьютерных наук, именуемая "Искусствен­ный интеллект" (ИИ) и нацеленная на моделирование познавательных процессов человека, оказала огромное влияние на развитие когнитивной науки — особенно с тех пор, как для компьютерных программ искусствен­ного интеллекта потребовались знания о том, как мы обрабатываем ин­формацию. Соответствующая и весьма захватывающая тема (рассмотрен­ная детально в Главе 15) затрагивает вопрос о том, может ли "совершен­ный робот" имитировать человеческое поведение. Вообразим, например, эдакого сверхробота, овладевшего всеми способностями человека, связан­ными с восприятием, памятью, мышлением и языком. Как бы он ответил на вопрос водителя? Если бы робот был идентичен человеку, то и ответы его были бы идентичны, но представьте себе трудности разработки про­граммы, которая бы ошиблась — так же, как это сделал полицейский ("вы поворачиваете налево"),— и затем, заметив эту ошибку, исправила бы ее ("нет, направо").

Как мы узнали, значительная часть когнитивной психологии занимается вопросом о том, как знания представлены в уме человека. Самая актуаль­ная проблема репрезентации знаний — то, что некоторые когнитивные психологи называют "внутренними репрезентациями" или "кодами",— порождала одни и те же фундаментальные вопросы на протяжении столе­тий: Каким образом приобретаются, лртнятся, передаются и используют­ся знания? Что есть мысль? Какова природа восприятия и памяти? и Как развиваются все эти способности? В этих вопросах отражена суть пробле­мы репрезентации знаний: Как хранятся и схематизируются в уме идеи, события и объекты?

протяжении веков,— это структура и преобразование или "переработка" знаний.

Живой интерес к вопросам знания прослеживается до самых древних ру­кописей. Древние мыслители пытались выяснить, где помещаются память и мысль. Как свидетельствуют иероглифические записи из древнего Егип­та, их авторы полагали, что знания находятся в сердце — этот взгляд разделял греческий философ Аристотель; но вот Платон считал, что имен­но мозг есть средоточие мысли.

Вопрос о мысленных репрезентациях обсуждался также греческими философами в контексте проблемы, которую мы сейчас определяем как структура и процесс. Спор о структуре и процессе по большей части пре­обладал до 17-го века, и с годами симпатии ученых постоянно переходили от одного к другому. Хотя современные психологи все еще пытаются под­черкнуть роль одного или другого, они все больше осознают, что психоло­гия мысли определенно охватывает совместную работу того и другого. Чтобы лучше понять их различие и взаимодействие, можно представить себе, что структуры —это что-то вроде пчелиных сот, а процессы — это то, что происходит внутри этих сот. Строение, или архитектура сот фор­мируются пчелами и как правило фиксированы (например, их размеры, форма, расположение и вместимость относительно неизменны), тогда как деятельность, или процессы — такие как сбор, переработка и хранение меда — постоянно изменяются, хотя и сопряжены со структурой. Боль­шое оживление в когнитивной психологии вызывает открытие новых струк­тур и связанных с ними процессов, а также осознание того, что и структу­ры, и процессы вносят свой вклад в наше понимание познавательной при­роды человеческого разума.

Термин "процесс" относится к наборам операций или функций, кото­рые так или иначе анализируют, преобразовывают или изменяют мыслен­ные события. "Процесс" является активным — в отличие от относительно статичной "структуры". Мы встретимся с процессами, когда будем рас­сматривать мышление,,забывание, кодирование в памяти, формирование понятий и пр.

Над переработкой информации структура и процесс работают совмес­тно, и каждый из них отчасти есть следствие другого. Некоторые структу­ры образуются по мере переработки информации, а процессы некоторым образом управляются структурами. Поскольку структура и процесс рабо­тают вместе, когнитивно-психологический анализ не всегда позволяет раз­делить их функции, а при окончательном анализе процессы и структуры должны быть объединены в целостную когнитивную систему.

Репрезента ция знаний, древний период

презента-я знаний: эдневеко-й период

Согласно Платону, мышление основывается на стимуляции, получае­мой от каждого из видов чувствительности. И каждое из чувств выполня­ет особую функцию — обнаружение световой энергии, звуковой и т.д. — так что, согласно представлениям Платона, восприятие человека и его представления о конкретных аспектах окружения имеют своего антипода в физическом мире. Взгляды Платона на структуру знаний разделяли не все. Среди тех, кто с ним не соглашался, был и Аристотель, который полагал, что разум человека воздействует на восприятие объектов. Так, осознание объекта, скажем стола, основывается на способности мысленно выделять понятие "стол" из представлений многих отдельных столов. Кро­ме представления о способности разума к активному абстрагированию Аристотель развил еще две идеи, оказавшие значительное влияние на тра­диционную психологию: (1) принцип ассоцианизма, утверждающий, что идеи связываются по принципу смежности, сходства или контраста, и (2) законы логики, согласно которым истина выводится путем индуктивных или дедуктивных рассуждений. Идеи Аристотеля, особенно при сопостав­лении их с идеями Платона, напоминают наше понятие "процесс", тогда как взгляды Платона ближе к представлениям о "структуре".

Философы и теологи эпохи ренессанса в общем были согласны в том, что знания находятся в головном мозге, причем некоторые даже предложили схему их строения и расположения (Рис. 1.2). На этой картинке показано, что знания приобретаются через физические органы чувств (Mundus sensi-bilis — осязание, вкус, обоняние, зрение и слух), а также через боже­ственные источники (Mundus intellectualis-Deus). В 18 веке, когда фило­софская психология была привнесена туда, где по идее было место для научной психологии, британские эмпирики Беркли, Юм, а позже Джеймс Милль и его сын Джон Стюарт Милль предположили, что есть три типа внутренних репрезентаций: (1) непосредственные сенсорные события (Esse est percipi = восприятие есть реальность³); (2) бледные копии перцеп-тов — то, что хранится в памяти; и (3) преобразования этих бледных копий — т.е. ассоциативное мышление. Юм в 1748 году писал о возмож­ностях внутренних репрезентаций: "Порождать монстров и соединять не­совместимые формы и явления для воображения не труднее, чем пости­гать наиболее естественные и знакомые вещи." Из подобного представле­ния о внутренней репрезентации и преобразованиях отнюдь не следует, что внутренние репрезентации формируются по определенным правилам, или что такое формирование и преобразование требует времени и уси­лий — положения, лежащие в основе современной когнитивной психоло­гии. (Последнее положение — это основа новейших исследований в ког­нитивной психологии, в которых время реакции испытуемого считается мерой времени и усилий, требуемых для построения внутренней репре­зентации и выполнения преобразований) В XIX веке психологи начали предпринимать попытки вырваться из философии и сформировать отдель­ную дисциплину, основанную на эмпирических данных, а не на спекуля­тивных рассуждениях. Заметную роль в этом деле сыграли первые психо­логи: Фехнер, Брентано, Гельмгольц, Вундт, Мюллер, Кюльпе, Эббингауз, Гальтон, Титченер и Джеймс. Ко второй половине XIX века теории, объяс-

ение

няющие представление знаний, отчетливо разделились на две группы: пред­ставители первой группы и среди них Вильям Вундт в Германии и Эдвард Титченер в Америке настаивали на важности структуры мысленных реп­резентаций, а представители другой группы, возглавляемой Францем Брен­тано⁴, настаивали на особой важности процессов" или действий. Брентано рассматривал внутренние репрезентации как статические элементы, пред­ставляющие небольшую ценность для психологии. Он полагал, что под­линный предмет психологии — это исследование когнитивных действий: сравнения, суждения и чувствования. Противоположная сторона занима­лась множеством тех же самых вопросов, что обсуждались за 2000 лет до этого Платоном и Аристотелем. Однако, в отличие от прежних чисто фи­лософских рассуждений оба вида теорий теперь подлежали эксперимен­тальной проверке.

Примерно в это же самое время в Америке Вильям Джеймс критичес­ки анализировал новую психологию, развивавшуюся в Германии. Он орга­низовал первую психологическую лабораторию в Америке⁵, в 1889 году

⁴См. более подробно: Boring. A History of Experimental Psychology (1950). ⁵И Джеймс, и Вундт основали лаборатории в 1875 году.

написал выдающийся труд по психологии ("Принципы психологии") и раз­работал достаточно основательную модель разума. Джеймс считал, что предметом психологии должны быть наши представления о внешних пред­метах. Возможно наиболее прямая связь Джеймса с современной когни­тивной психологией заключается в его подходе к памяти, т.к. он полагал, что и структура, и процесс играют важную роль. (Эти идеи и их современ­ные варианты рассматриваются в Главе 5). Дондерс и Кеттел — современ­ники Джеймса — проводили эксперименты по восприятию предъявляе­мых на короткое время изображений; они пытались определить время, требуемое для выполнения мысленных операций. В их статьях часто опи­сываются эксперименты, которые мы сегодня относим к сфере когнитив­ной психологии. Методы, использованные этими учеными, предмет их ис­следований, процедуры и даже интерпретация результатов за полвека пред­восхитили появление этой дисциплины.