Теория связи и теория информсщ j

Теория информации, на которую мы будем часто ссылаться в этой книге, значительно повлияла на многие области когнитивной теории и непосред­ственно определила наши представления о процессе идентификации слов. Основной вклад в развитие теории информации принадлежит Клоду Шен­нону, который в результате изучения криптоаналитической техники в пе­риод Второй мировой войны разработал математическую модель универ­сальной системы коммуникаций, способную репрезентировать любые виды коммуникаций. Чтение и опознавание букв — это виды коммуникаций. Эту систему можно проиллюстрировать на примере телекоммуникаций, но другие формы коммуникаций (например, разговор двух людей) также можно описать с помощью этой модели.

При электрической или электронной передаче сообщений все, кроме "сигнала"— т.е. самого сообщения, — именуется "шумом". Следователь­но, шум есть любая помеха, возникшая при передаче сообщения. Чем

Обнаружение сенсорных сигна.

больше интенсивность сигнала, тем больше вероятность, что оно будет недвусмысленно воспринято. В 80-х годах многие любители музыки запла­тили кучу денег за то, чтобы их Hi-Fi⁵ техника имела возможно лучшее отношение сигнал/шум.

Другой важный вопрос развития когнитивной психологии касается количества и вида информации, которую человек может обработать. К этой теме мы сейчас и обратимся.

При попытке определить объем восприятия человека произошло боль­шое недоразумение, вызванное неумением различить две гипотетические структуры — доперцептивное хранилище информации и кратковремен- . ную память. Ниже приводится часто цитируемое высказывание Вильяма Гамильтона об этой проблеме, в котором он не делает различия между двумя системами хранения:

"Сколько различных объектов можно одновременно представить себе мысленно — пусть не особенно отчетливо, но все же без полной путаницы? Я заметил, что разные философы ставят этот вопрос и отвечают на него по-разному, причем явно не зная друг друга. По мнению Чарльза Бонне, в сознании может содержаться четкое представление о шести объектах одновременно; Абрахам Такер ограничивает это число до четырех, а Дестут-Трейси снова увеличивает его до шести. Мнение первого и последнего из этих философов кажется мне правильным. Вы легко можете сами проделать этот эксперимент, но при этом вы не должны объединять объекты в классы. Если вы бросите на пол горсть гравия, вам будет трудно увидеть одновременно более шести или максимум — семи камешков без их смешивания. Но если вы сгруппируете их по два, три или пять, вы сможете охватить столько же групп, сколько и отдельных единиц, поскольку в, сознании группа рассматривается как одна единица."

Если у нас есть время сосчитать камни, мы почти всегда получим вер­ный результат, но, как полагает Гамильтон, при кратковременных экспо­зициях способность к быстрым решениям основывается на сенсорном хра­нении. Это представление согласуется со здравым смыслом. Закрыв.глаза, мы продолжаем "видеть" мир; когда кончается музыкальная пьеса, мы все еще "слышим" ее; убирая руку с рельефной поверхности, мы все еще продолжаем ее "чувствовать". Однако, все эти сенсорные следы быстро угасают и большей частью скоро забываются. Каковы границы этих пере­ходных впечатлений? Как долго они длятся? Как много можно воспринять за короткое время и насколько оно коротко?

Сокращенное high-fidelity — высокодостоверный.!— Прим.ред. обнаружение и интерпретация сенсорных сигналов 4

Оценить объем быстротечных зрительных впечатлений помогли два важных технических достижения. Во-первых, это новые разработки в хро-нографии с использованием таймеров, которые позволяли очень точно измерять временные интервалы при проведении наблюдений. Во-вторых, это появление нового прибора, названного "тахистоскоп"; с ним связано большое методологическое достижение в деле разделения этапов сенсор­ной и кратковременной памяти в процессе обработки информации. Тахис­тоскоп — это прибор, который может предъявлять стимулы в течение точно устанавливаемого периода времени. Первые тахистоскопы представ­ляли собой простые механизмы, состоявшие из окна и движущейся за ним рамки. В современных моделях стимулы предъявляются при помощи зер­кал и подсветок. А наиболее сложные из них управляются компьютером и предъявляют стимулы на экране электронно-лучевой трубки — почти та­кой же, как в телевизоре.

Эти решающие эксперименты двояко повлияли на когнитивную психо­логию. Во-первых, значительно изменилось представление о величине объе­ма восприятия; и во-вторых, обработка информации стала рассматривать­ся как состоящая из последовательных этапов, каждый из которых проте­кает по своим законам. Последнее должно было подкрепить метафору "ящи­ков в голове" как способа репрезентации гипотетических когнитивных структур. Мы встретимся с этой метафорой в последующих главах. А теперь рассмотрим, что известно в настоящее время о зрительных стиму­лах, предъявляемых на короткое время.

Обнаружение сенсорных сигнале

Иконическое хранение

Сохранность зрительных впечатлений и их кратковременную доступность для дальнейшей обработки Найссер (Neisser, 1967) назвал иконической памятью. Возникает вопрос, правильно ли применять к этому сенсорному явлению термин "память"? Для большинства когнитивных психологов "память" означает кодирование и хранение информации с участием высших когнитивных процессов. Верно, что иконическая память включает определенную форму хранения, но некоторые результаты показывают что она не зависит от процессов высшего уровня, таких как внимание (Подробнее см. в Schneider and Shiffrin, 1977; и Shiffrin and Schneider,

Многие исследователи обнаруживали, что входная информация точно представлена в иконической памяти, но она быстро исчезает, если не пе­редается для дальнейшей обработки. Возникает вопрос, не теряет ли ис­пытуемый некоторое количество информации в то время, когда он дает вербальный отчет,— т.е. когда он "считывает" зрительную информацию с быстро угасающего сенсорного следа? Если бы это имело место то это означало бы, что количество информации, которое, как полагали, содер­жится в перцептивном объеме, в действительности есть то количество которое можно успеть пересказать, прежде чем оно угаснет,— другими словами, совместной функцией иконического угасания и времени, требуе­мого для пересказа зрительной информации.

Сперлинг (Sperling, 1960) предположил, что применявшаяся раннее методика, в которой испытуемых просили сказать обо всех элементах, которые они могут запомнить, в действительности была тестом на то, что' испытуемые помнят из виденного, а это может отличаться от того, что они первоначально восприняли. Икона — зрительный отпечаток - может со­держать больше, чем мы можем запомнить. Чтобы решить эту проблему Сперлинг разработал методику "частичного отчета" (Рис.2.8), в которой испытуемому в течение 50мсек предъявлялся такого рода набор букв:

R G С

L X N S В J

'бнаружение и интерпретация сенсорных сигналов

ДИКИ ПОЛНОГО С

СТИЧНОГО ОТЧ&

(внизу), примет шиеся в экспес ментах с hkof-ческой помятые

удерживать как минимум 9 элементов. Другая особенность эксперимен­тов Сперлинга состояла в том, что он изменял время между предъявлени­ем букв и подачей звука; этим создавалась возможность измерять дли­тельность иконического хранения: при задержке звука более одной секун­ды, количество воспроизводимых букв падало до уровня, характерного для экспериментов по методике полного отчета (Рис.2.9).

Обнаружение сенсорных сиена.

А В r

Ральф Норман Хэйбер

Икона, родившаяся в лаборатории немно­гим более 20 лет назад, обладала крепким здоровьем, она получила почти всеобщее признание как необходимый элемент вся­кой теории зрительного восприятия, пре­тендующей на полноту.

Я попытаюсь показать, что это призна­ние было ошибочно, и что иконе как тео­ретическому понятию вовсе нет места на ранней стадии репрезентации зрительной информации. Опираясь на блестящие и важные работы по инерции зрения, нам внушили мысль, что такая инерция могла бы пригодиться в качестве механизма хранения информации. Внимательный анализ той информации, которая со­храняется как часть нашей обычной перцептивной деятельности, показывает, что похожие механизмы, подобные инер­ционным, никак не связаны с нормаль­ным восприятием и даже противостоят ему. Я не отрицаю, что инерция может иметь место. Кратковременные вспышки вызы­вают зрительное последействие. Но нор­мальное восприятие не состоит из таких дискретных вспышек — одиночных или в каком-либо сочетании. Инерция и, следо­вательно, иконы здесь ни причем. Этот ар­гумент остается независимым от какого угодно конкретного взгляда на восприя­тие или от его теории. Он также не свя­зан с конечным результатом исследования локализации иконы или ее отношением к инерции зрения.*

Джеффри Р.Лофтус

Центральный аргумент Хэйбера состоит в том, что икона бесполезна для нор­мального восприятия и, следовательно, не может быть объектом научного исследо­вания. У меня есть на это три возраже-

ния. Во-первых, Хэйбер сосредоточил свои возражения на инерционности ико­ны, но он проигнорировал роль иконы как буфера хранения информации, обладаю­щего большой емкостью. Во-вторых, Хэй­бер в основном стоит на позиции "эко­логической валидности", которая, как я считаю, является внутренне слабой по­зицией. В-третьих, вопреки утверждению Хэйбера, что инерция несущественна для нормального восприятия, есть масса каж­додневных ситуаций, значительно более рядовых, чем грозовая буря, в которых инерция играет важную роль.

Для выполнения своей повседневной деятельности людям нужно приобретать определенную информацию обо всем ок­ружении и игнорировать остальную, воз­действующую на органы чувств. Логичный способ удовлетворить эти требования — иметь буфер с большой емкостью для хра­нения "сырой", необработанной ин­формации, сопряженный с селективным фильтром, способным извлекать из этого буфера существенную информацию. Дей­ствительно, трудно вообразить, как могло бы быть иначе, а Хэйбер, конечно, не при­водит никаких альтернатив. Во всяком случае, икона совместно с механизмом се­лективного внимания предназначена имен­но для этого.

*Взято из: The Behavioral and Brain Sciences (1983) 1.

⁹B данном контексте имеются в виду как те, кто борется против икон, так и те, кто борется за них. (Прим, ред.)

Обнаружение сенсорных сигнал

Теперь можно сделать несколько предварительных выводов о природе иконической памяти. Она является скоротечной и длится всего несколько сот миллисекунд; она точна (некоторые утверждают, что она обладает фотографической четкостью); она обладает способностью к "суммирова­нию" информации; она, видимо, не поддается контролю со стороны субъекта; ее емкость составляет как минимум девять элементов, и весьма вероятно, что гораздо больше.¹⁰

Немногие теории в когнитивной психологии пользовались такой быстро пришедшей и долговременной популярностью, как иконическое "откры­тие" Сперлинга, сделанное в 1960 году. Однако, некоторые когнитивные психологи подвергли сомнению экологическую важность этого понятия. Хэйбер (Haber, 1983, 1985а, 1985Ь) утверждает, что "понятие иконы как кратковременного хранилища информации, сохраняющейся после прекра­щения действия стимула, едва ли полезно для обычных задач по обработ­ке зрительной информации, за исключением чтения при грозовой буре". Этот аргумент против иконической памяти основывается на том, что в человеческом восприятии обычно нет кратковременных фиксаций и что наша голова и глаза редко пребывают в неподвижности. Хэйбер не отри­цает существования внушительных данных, относящихся к тому, что он называет "зрительной инерцией", но уверяет, что нормальное зрение не состоит из дискретных вспышек.

Сторонники икон (см. Coltheart, 1983) утверждают, что существова­ние икон невозможно отрицать и что они (иконы) создаются в течение первых десятков миллисекунд фиксации, после чего воспринимается уже не стимул, а икона.

^|0Параметры иконической памяти и интерпретация результатов ее изучения остается живой темой в современной когнитивной психологии. Обсуждение ее можно найти в Holding (1975а, 1975Ь) и у Coltheart (1975). По поводу возможных ретинальных характеристик иконической памяти см. Sakitt (1976) и Sakitt and Long (1979).

Обнаружение и интерпретация сенсорных сигналов 'О

Если мы можем "видеть" после того, как прекратилась внешняя физичес­кая стимуляция, то не можем ли мы "слышать" после прекращения звука? Видимо, можем. Найссер (Neisser, 1967) назвал сенсорную слуховую па­мять "эхоической памятью".¹¹ Эхоическое хранение похоже на иконичес­кое в том смысле, что необработанная сенсорная информация сохраняет­ся в ней с высокой верностью (с тем, чтобы можно было выделить суще­ственные черты и подвергнуть их дальнейшему анализу) в течение очень короткого времени. Подобно иконе, дающей нам дополнительное время, чтобы разглядеть быстро исчезающие стимулы, эхоическая память дает нам дополнительное время, чтобы расслышать слуховое сообщение. Если мы рассмотрим сложный процесс понимания обычной речи, нам станет очевидна роль эхоической памяти. Звуковые колебания, составляющие речь, распространяются с течением времени. Информация, содержащаяся в каждой частичке речи, музыки, или другого звука, не имеет смысла, если не находится в контексте других звуков. Эхоическое хранение, со­храняя на короткое время слуховую информацию, обеспечивает нас не­посредственными контекстуальными признаками, необходимыми для по­нимания слуховой информации.

Хотя полное описание кратковременной памяти (КП) будет приведено в другой главе, важно провести различение между ним и эхоическим хра­нением. Время хранения в эхоической памяти очень мало (от 250мсек до 4 сек), а в КП оно значительно больше и составляет 10-ЗОсек. Слуховая информация точно хранится в обеих системах, но в КП, видимо, менее достоверно. Оба вида памяти имеют ограниченный объем, но обеспечива­ют нас необходимыми для понимания контекстуальными признаками. Не­сколько замечательных экспериментов продемонстрировали характерис­тики эхоической памяти. Вслед за лидерами Сперлингом (Sperling, 1960) и Авербахом и Корайлем (Averbach and Coriell, 1961), экспериментаторы разработали приемы, в которых специальные сигналы позволяли испытуе­мому сообщать только о некоторой части сложного звукового стимула. Как и при изучении зрения, эти приемы позволили выяснить емкость и длительность хранения.

С помощью стерео- и квадрофонического оборудования генерировалась матрица сигналов, аналогичных сигналам в зрительных экспериментах Сперлинга и др. Одними из первых свойства эхоической памяти продемон­стрировали Морей, Бейтс и Барнетт (Могеу, Çates and Barnett, 1965) в статье "Эксперименты с четырехухим человеком". Испытуемого (всего лишь с двумя ушами) помещали среди четырех громкоговорителей или надева­ли на него квадрофонические наушники (Рис.2.11); эти устройства позво­ляли предъявлять четыре сообщения одновременно — совсем как это бывает на вечеринке или если сесть в центре струнного квартета, исполняющего Бетховена. Во всех этих случаях человек может прислушиваться либо к одному голосу (или сигналу), либо к другому. В эксперименте Морея со-

"Этот термин закрепился, несмотря на то, что на самом деле Найссер мог относить к нему и другие системы. Некоторые исследователи (напр., Baddele-у, 1976; Massaro, 1972) употребляют термин "перцептивная слуховая память" как слуховой эквивалент иконической памяти, а термин "кратковременная слуховая память" — для последующих этапов обработки слуховой информа­ции.

Обнаружение сенсорных сиен