Интеллектуальные развлечения. Интересные иллюзии, логические игры и загадки.

LEARNING AND MEMORY
Donad A. Norman
University of Caifornia at San Diego
W. H. Freeman and Company San Francisco
Д. НОРМАН
Память и научение
Перевод с английского канд. биол. наук Н. Ю. Алексеенко
под редакцией чл.-корр. АН СССР П. В. Симонова
МОСКВА «МИР» 1985
ББК 88
Н83 УДКг612 + 57?гЗ —
Предисловие редактора перевода
ББК 88 15
Норман Д.
Память и научение: Пер. с англ. —М.: Мир, 1985.—160 с, ил.
Автор - американский психолог — уже известен советским читателям по книге Линдсей П.. Норман Д. Переработка информации у человека М.: Мир, 1974. В настоящей монографии кратко и доступно но на высоком профессиональном уровне изложены основы функционирования систем памяти в процессах переработки и преобразования информации у человека при выработке тех или иных навыков в
УМеИДл'я нейрофизиологов, психологов, врачей, а также для читателей, интересующихся функциями мозга.
Н 2007020000-П6 , ц ,
041(01)—85
Редакция литературы по биологии
Я предвижу известное недоумение, которое эта книга вызовет у части ее читателей. Научение и память — эти термины на обложке научной книги вызывают привычные ассоциации с описанием мозговых механизмов (в той мере, в какой они нам известны) выработки условных рефлексов, формирования новых навыков, фиксации мозгом вновь полученной информации. Ни о чем подобном даже не упоминается в книге Доналда Нормана. Скорее она производит впечатление набора забавных примеров из популярного очерка занимательной психологии, написанного для школьников-старшеклассников. И тогда возникает законный вопрос: стоило ли ее издавать на русском языке?
Я убежден, что стоило, и вот почему. В аннотаций к книге сказано, что книгу можно рассматривать в качестве «введения в современные концепции когнитивной психологии» — направления, сравнительно недавно возникшего в западной психологической науке. Это направление некоторые наиболее активные его сторонники с энтузиазмом объявили «когнитивной революцией», что вполне соответствует духу нашего времени, привычного ко всевозможным «революциям» в науке (научно-технической, «зеленой» и т. п.) — действительным и мнимым.
Появление когнитивной психологии имеет свои вполне объективные причины: она порождена насущными нуждами ряда областей человеческой практики, к числу которых можно отнести развитие вычислительной техники, робототехники, проблему искусственного .интеллекта, задачи инженерной психологии. Конструктору «думающих и помнящих» машин подчас не важно знать физиологические Механизмы работы мозга — все равно он не будет воспроизводить ?то строение из технических деталей. Зато ему чрезвычайно важно рнание правил, следуя которым живой мозг воспринимает, обрабатывает, ^фиксирует и использует вновь полученную информацию. 'В равной мере инженерный психолог, разрабатывающий рекомендации для конструирования пультов управления атомной электростанцией или оборудования кабины для пилотов реактивного лайнера, должен знать возможности человеческой психики, чтобы обеспечить оптимальное соответствие этих возможностей предстоящей деятельности оператора.
Сведения о таких правилах, выявленных в эксперименте, и поставляет когнитивная психология. Поясним сказанное примером, выявление законов наследственности позволило людям создавать
6 Предисловие редактора перевода
новые сорта сельскохозяйственных культур и новые породы домашних животных задолго до того, как были открыты механизмы кодирования генетической информации, двойная спираль ДНК и хромосомные основы наследственных болезней.
А вот с «когнитивной революцией» дело обстоит сложнее. Ее приверженцы любят говорить о беспомощности бихевиоризма, к которому они легко причисляют и физиологию высшей нервной деятельности. Действительно, стремясь приблизиться к пониманию механизмов работы мозга, психофизиолог (и тем более нейрофизиолог) вынужден брать для анализа максимально простые модели научения" и памяти, которые, как правило, трудно сопоставимы со сложнейшими проявлениями высшей нервной (психической) деятельности человека в сфере его педагогической, производственной и т. п. практики. Но решение практических задач не может быть отложено на завтра. Вот почему описание твердо установленных, экспериментально доказанных закономерностей научения и памяти должно не противопоставляться изучению механизмов работы человеческого мозга, а дополнять это изучение. Приступая к анализу какого-либо явления, — говорил И. П. Павлов, — «прежде всего важно понять психологически, а потом уже переводить на физиологический язык» '.
Впрочем, прогресс науки каждый раз измеряется сокращением разрыва между познанием закономерностей и пониманием механизмов. Выводить полезные породы животных можно было, и не зная о существовании ДНК, но только великие открытия молекулярной биологии 20-го века привели к рождению генной инженерии, обещающей коренным образом изменить власть человека над живой природой. И не случайно мысль наиболее дальновидных творцов робототехники, так же как и наиболее дальновидных психологов, все чаще обращается не только к закономерностям, но и к механизмам реального живого мозга, сколь бы ни была сложна задача его изучения, сколь бы ни была велика гора непознанного по сравнению с крупицами уже добытых знаний (Павлов). Именно там, на путях раскрытия механизмов, зреют грядущие революции в человековедении.
Важным достоинством небольшой книги Д. Нормана служит ее доступность самым широким кругам читателей, а рекомендации дополнительной литературы, помещенные в конце, помогут всем интересующимся более обстоятельно познакомиться с современным состоянием вопросов, затронутых в ходе изложения.
Я не сомневаюсь, что каждый, кто знаком с оригиналом книги, отдаст должное эрудиции кандидата биологических наук Н. Ю. Алек-сеенко, взявшей на себя нелегкий труд перевода. Популярное изложение сложных специальных вопросов «на стыке» разных областей знания — весьма непростая задача и для ученого, пишущего на родном языке. Перевод книг такого рода требует особых усилий и особого искусства.
П. В. Симонов
1 Павлов И. П. Павловские клинические среды, т. I. M.—Л., 1954, с. 275.
Эта книга для Синтии и Майкла
Предисловие
Когда-то в полузабытом прошлом меня посетил Эдмунд Иммергат— как мне сказали, химик. Я удивился: что могло ему от меня понадобиться? Книга, объяснил он, простая, небольшая книжка о научении и памяти для «неприобщенного» читателя, книжка, которая могла бы приобщить также и студентов, изучающих познавательные вопросы, научение и искусственный интеллект. В ней надо бы было рассмотреть память, переработку информации, семантические сети, схемы — и все это в форме, доступной для читателей с самыми различными интересами и подготовкой.
Я не ожидал, что писать эту «простую» книгу придется так долго. В то время мы были заняты очень интенсивными исследованиями, и вопросы, о которых я собирался писать, заслонялись более общими проблемами, лучшей оценкой активности человека, все растущим осознанием пробелов в наших представлениях. Наши находки были чрезвычайно интересными, они вели к новым осмыслениям и более широкому пониманию структур психической деятельности. Но как рассказывать о быстро развивающемся исследовании, и притом рассказать на уровне, подходящем для предполагаемого читателя?
В конце концов мне все-таки пришлось отложить все остальное и взяться за книгу. Результатом явился диктуемый личными интересами выбор некбторых областей психологического исследования, которые могли бы подвести к более широким проблемам. Я постарался дать читателю возможность проникнуть в устремления психологов, а также познакомить его с некоторыми из их стандартных методов и повседневных забот. Кроме того, поскольку психология не сводится к лабораторным экспеI8 - Предисловие
риментам, я показываю связь между психологическими концепциями и нашим обычным жизненным опытом.
Многое опущено. Я не рассматриваю.внимание, один из главных предметов моих исследований. Я не затрагиваю также природы управляющих структур у человека и новых, очень интересных данных о возможном существовании механизмов, основанных на полуавтоматических активных перерабатывающих структурах — «демонах». Мои работы последнего времени касаются природы человеческих действий, того, как мы совершаем сложные двигательные акты, какого рода ошибки мы допускаем в обыденной жизни и какие психические структуры могли бы лежать в их основе. Ничего этого в книжке тоже нет.
Однако в последней главе кое-что все-таки сказано о направлении моей теперешней работы. Фактически эта глава побудила меня изменить мои исследовательские усилия. Я начинаю все больше думать о невнимании к потребностям пользователя при конструировании технологических устройств. Это невнимание приводит к серьезным последствиям. Одно из них состоит в отчуждении современной технологии от человека, другое — во все растущей возможности ошибок при использовании технических устройств, будь то бытовые приборы, часы с цифровым отсчетом или же электростанции и самолеты.
Перед нами выбор — использовать технологию для улучшения нашей жизни или же позволить ей привести нас к деградации. Если мы выберем улучшение, то нужны будут конструкторы, которые учитывали бы человеческие потребности, функции и способности. Если же мы не изберем этот путь, тогда не машина станет нашим слугой, а мы — ее рабами.
Многие помогали мне при написании этой книги. Я признателен Эду Иммергату, который подсказал мне саму идею и постоянно поддерживал и ободрял меня. Благодаря придирчивому, но конструктивному руководству весьма внимательного редактора Пэта Лоубера рукопись прошла два этапа серьезной переделки, после того как я «закончил» ее в первый раз. Джули Ластиг была моим личным редакционным консультантом, неутомимо перечитывала мой материал, исправляла и видоизПредисловие 9
меняла его, превращая мою неудобочитаемую машинопись в чистую рукопись. А моя семья терпеливо сносила мои трудные рабочие привычки.
Большая доля описываемой мною работы отражает мои контакты с коллегами и студентами Калифорнийского университета в Сан-Диего. Я за многое им благодарен. Постоянными участниками моей работы были Дэйв Ру-мелхарт и Дон Гентнер. Росс Ботт, Айлин Конуэй, Грег Хэрр, Серж Ларошель, Мэтью Льюис, Боб Нечес, Эл Стивене, Пегги Стоуэлл и Майкл Д. Уильяме внесли свой вклад в идеи и исследования, о которых идет речь в книге. Хотя все остальные члены исследовательской группы прямо и не участвовали в моей работе, они во многом значительно способствовали общему духу и философии, которые направляли меня.
Описываемую здесь работу финансировали главным образом Persona and Training Research Program of the Office of Nava Research и Cybernetics Technoogy Office of the Advanced4 Research Projects Agency: Маршалл Фарр, Джо Янг и Генри Холф умело осуществляли руководство первой из этих программ, а Гарри О'Нейлл — второй. Развитие науки невозможно без чуткой и гибкой финансовой поддержки. Я признателен за то, что у нас была такая поддержка.
Март 1982 г. Доналд Э. Норман
I. Как мы обучаемся? Как запоминаем?
Как мы научаемся чему-нибудь? «Упражняйтесь,— скажет учитель музыки, — упражняйтесь по три часа ежедневно, и за четыре-пять лет вы сделаете большие успехи». «Изучайте», — скажет преподаватель истории. «Тренируйтесь», — скажет инструктор по теннису или тренер по бегу. Упражнение, изучение, тренировка. Если задача сколько-нибудь сложна, то в любой области, будь то игра на рояле, теннис или жонглирование, выполнение фокусов, требующих ловкости рук, шахматы, го, математика или история 17-го века, — процедура везде одна и та же: изучение, упражнение. Чтобы чему-то научиться, надо затратить много времени, много усилий.
Подумайте, сколько времени нужно, чтобы освоить язык. Дети все еще учат грамматику родного языка, когда им намного больше десяти лет. Запас слов пополняется в течение всей жизни. Взрослый человек иногда так и не может осилить все тонкости второго языка.
Сколько времени уходит на то, чтобы чем-нибудь овладеть? Определенного ответа нет, так как есть вещи, которым можно учиться до бесконечности. В течение ряда лет я наблюдал за многими мастерами своего дела. Я спрашивал их, сколько времени они упражняются ежедневно и сколько лет ушло у них на обучение. Я наблюдал за самим собой, когда учился жонглировать, ездить (хотя бы плохо) на одноколесном велосипеде, пользоваться новыми компьютерными системами. Чтобы овладеть такими вещами, видимо, нужны как минимум пять тысяч часов. Кажется, что это очень много. Но на деле это не так. Пять тысяч часов соответствуют двум с половиной годам обучения по восемь часов в день, пять дней в неделю, 50 недель в год. Мои наблюдения над опытными
1. Как мы обучаемся? Как запоминаем? 11
игроками в настольный теннис, бейсбол и шахматы, над жонглерами, фокусниками, психологами и программистами дали примерно такой же ответ. Очевидно, почти во •всякой деятельности, достаточно трудной для того, чтобы в ней были мастера или профессионалы, для достижения высокого уровня нужны годы — тысячи часов — обучения и практики.
В умственной деятельности одна из трудностей связана просто с объемом задачи. Как осваивают сложный интеллектуальный материал? По отдельности лишь немногие идеи кажутся трудными. Однако приходится сидеть над изучаемым предметом, стараться изо всех сил. Задача не проста. Затруднение создают, по-видимому, взаимосвязи между идеями, которыми надо овладеть. Времени и умственных усилий требует предмет в целом.
В спорте и исполнительской художественной деятельности есть еще одна сторона: необходимо с большой точностью управлять своими движениями. Для этого требуется моторное научение — процесс, в некоторых отношениях сходный с выработкой мыслительных навыков и вместе с тем отличный от нее. Двигательные навыки можно развить до высокой степени совершенства. Фортепьянная пьеса Шопена может длиться 20 минут, и за это время надо проиграть 10 000 нот. При исполнении некоторых вещей пианист должен в течение многих минут играть до 25 нот в секунду. Рассказывают, что один русский циркач балансировал одновременно четырьмя палками (одной на голове, по одной на каждой ладони и одной на подъеме ступни) с мячом на кончике каждой из них и одновременно ездил на высоком одноколесном велосипеде. Упражнение, упражнение и еще раз упражнение. Такого совершенства двигательной координации можно достичь только непрерывной длительной тренировкой.
Как мы запоминаем? Иногда это происходит очень легко. Вероятно, вы не старались запомнить, что вы в последний раз ели, но если я спрошу вас об этом, то вам наверняка нетрудно будет ответить. Я не прилагаю никаких усилий, чтобы запомнить случайные разговоры, прочитанные книги или же странички юмора в газете. И тем не менее я помню их, во всяком случае какое-то
12 /. Как мы обучаемся? Как запоминаем?
время. Когда на другой день я перечту те же 20 юмористических кусочков, я автоматически вспомню нить каждой истории, хотя все они разные и каждая из них — это отдельный отрывок.
Иногда вспомнить удается только с трудом. Запоминание чьего-нибудь имени, номера телефона или слов чужого языка может идти мучительно и с большим усилием — или совсем не идти. Почему одни вещи заучить легко, а другие трудно? Почему некоторые школьники легко помнят результаты спортивных состязаний, но не в состоянии заучить (запомнить), казалось бы, более простые сведения, получаемые в классе? Может быть, все дело в мотивации? Не всегда. Иногда с трудом усваиваемый материал важнее и интереснее того, который запоминается без всяких усилий.
Помнить — это значит успешно справиться с тремя задачами: усвоением, сохранением и повторным извлечением информации. Не помнить — значит не справиться с одной из этих задач.
Если мы сохраняем в памяти некоторые аспекты всего, что мы делаем, то у нас накапливается много информации, достаточно много для того, чтобы решающее значение приобрела ее организация. При наилучших способах организации запоминаемый материал укладывается в систему связей, естественным образом направляющую извлечение его из памяти. Это требует «понимания», требует такого овладения материалом, чтобы он легко находил себе место в существующей системе знаний. Когда новый материал понят и поставлен на место, его уже нетрудно и запомнить, и извлечь из памяти.
Научение и запоминание тесно связаны между собой. Но научение — это не просто запоминание, это также выработка навыка, умения выполнять какую-то задачу. В этой книге я пользуюсь термином «научение» (earning), имея в виду намеренное усвоение определенного материала — такое, чтобы этот материал мог быть при желании извлечен из памяти и эффективно использован. Научение связано с целенаправленным припоминанием и умелыми действиями.
На последующих страницах будет рассмотрен весьма субъективно отобранный круг проблем в области науче-/. Как мы обучаемся? Как^запоминаем? 13
ния и памяти, проблем, на решение которых уже много лет направлены мои собственные усилия. Я психолог, интересующийся раскрытием механизмов психической деятельности. Я описываю эти механизмы на психологическом уровне — описываю их функции и свойства. Я рассматриваю возможные структуры и функции памяти, репрезентацию и использование знания и то, каким образом психические процессы, взаимодействуя с уже имеющимся знанием, определяют поведение человека, его мнения и понимание.
Научение и память человека можно рассматривать во многих аспектах. Психологические механизмы, разумеется, имеют своей основой структуру мозга. Поведение человека тоже протекает не в вакууме. Оно целенаправленно, и при этом человек обычно взаимодействует с окружающей средой, с другими людьми, с культурой и обществом. Человеческие существа — это в биологическом плане животные, приспособившиеся к определенным условиям за миллионы лет эволюции. Значительная часть нашего поведения — так же как и большая часть функций нашего тела — направлена на регуляцию протекающих в организме процессов и поддержание жизни. Чтобы воссоздать полную картину человеческого поведения, требуется анализ его в аспекте биологии, нейрофизиологии, антропологии, социологии, философии и лингвистики.
Биологов интересует то, что человек унаследовал от своих предков-животных. Нейрофизиологи могут изучать влияние различных веществ на научение и память или же анализировать записи электрической активности с целью проследить нервные цепи. Социологи и антропологи рассматривают роль отдельного человека в обществе, окружающей среде и культуре. Научение и память помогают передавать достижения культуры от поколения к поколению. Кроме того, само использование человеческой памяти резко изменилось, когда технические приспособления расширили возможности нашего разума. Изобретение бумаги позволило легко записывать мысли, идеи и разговоры, сделав таким образом ненужными искусные приемы запоминания. Печатный станок, пишущая машинка и магнитофон, а теперь и компьютер еще
14 /. Как мы обучаемся? Как запоминаем?
больше изменили то, как и чему мы обучаемся, как и что запоминаем и даже, может быть, как мыслим.
Каждому аспекту обычно соответствует свой уровень рассмотрения процессов. Нейрофизиологи имеют дело с деталями биохимии и электрическими потенциалами. Другие ученые описывают в более общих понятиях поведение или состояние отдельного человека и взаимодействия между людьми. Я работаю на промежуточном уровне и говорю о таких функциональных механизмах, как «восприятие» или «зрительная кратковременная память». Мой подход ближе всего к тому, который принят в науке об искусственном интеллекте, причем главное различие состоит в отдаленной цели. Я хочу понять человеческие существа и проверяю гипотезы о механизмах психики с помощью экспериментов и наблюдений. Для многих исследователей в области искусственного интеллекта цель состоит в создании разумных машин, механизмы действия которых могут и отличаться от человеческих. Я считаю, что это очень нужная работа, так как, поняв, как действуют разумные машины, мы сможем лучше понять наши собственные мыслительные механизмы. Но в этой книге акцент сделан на человеческой активности, человеческих способностях, изучении особенностей человеческого ума.
Все мы изучаем познавательные функции (cognition), каждый из нас со своей точки зрения, на своем уровне описания. Науке о познании нужны мы все вместе, и каждый трудится над своей частью проблемы. Наука о познавательных (когнитивных) процессах — это новая дисциплина, созданная пересекающимися интересами философов, нейробиологов, социологов, антропологов, лингвистов, психологов и исследователей в области искусственного интеллекта. Наша книга посвящена лишь небольшой части этой науки, и написана она с точки зрения психолога.
2. Сенсорная память 15
2. Сенсорная память
Махните рукой перед своим лицом. Слабый видимый след, оставшийся после того, как вы опустили руку, след только что происшедшего события — это зримое свидетельство работы сенсорной памяти. Сожмите руку в кулак, быстро выпрямите два пальца и как можно быстрее снова сожмите кулак. Если вы будете смотреть внимательно, то увидите след от ваших пальцев, который длится достаточно, чтобы их можно было сосчитать. Перемещая руки параллельно, но в противоположных направлениях, быстро махните ими один раз перед глазами. Вы заметите легкое, не поддающееся описанию чувство движения, связанное с каждым из двух слабых следов. Чувство это реально. Предположим, в эксперименте перед вами мелькнет сложное изображение, состоящее из многих предметов; некоторые из них движутся маленькими кругами в одном направлении, другие — в обратном направлении. Изображение исчезнет, и появится стрелка, указывающая какую-то точку в области исчезнувшего изображения. Вы сможете сказать, в каком направлении двигался предмет в данной точке: след длится несколько сотен миллисекунд после исчезновения физического объекта.
Угасающий след краткого предъявления зрительного сигнала давно интересует психологов. В середине 19-го века вопрос ставился так: сколько предметов человек может воспринять одновременно? (Современный психолог спрашивает: является ли называемое число увиденных предметов результатом непосредственного восприятия или же результатом извлечения информации из затухающего следа памяти?) Ответ на этот вопрос пытались получить разными способами, начиная просто с того, что бросали на пол пригоршню мелких предметов и отмечали, сколько из них можно было отчетливо увидеть в тот момент, когда их падение мгновенно останавливалось при ударе об пол. «Вы легко можете сами проделать этот опыт, — сказал сэр Уильям Гамильтон в середине прошлого века, — но остерегайтесь группировать предметы. Если вы бросите на пол пригоршню шариков, то
16 2. Сенсорная память
вам будет трудно отчетливо увидеть сразу больше шести, максимум семи; но если вы сгруппируете их в пары, тройки или пятерки, то сможете охватить столько же групп, потому что мы воспринимаем эти группы как единицы».
Опыт примитивен, однако более современные, более тонкие опыты приводят к тем же выводам. Рассмотрим очень важное указание на «группировку». Объединение в группы, или организация — превращение того, что иначе было бы множеством независимых единиц, в меньшее число организованных групп, — составляет одну из характерных особенностей восприятия и памяти человека. Эти особенности служат главным предметом современных исследований.
Понадобилось изобретение тахистоскопа (80-е годы прошлого века), чтобы стал возможным надлежащий контроль условий в опытах с «угасающими следами». Та-хистоскоп — это прибор, который предъявляет наблюдателю одно из нескольких полей зрения в течение строго определенного времени и позволяет точно регулировать положение, освещенность тл контрастность изображений. Первые тахистоскопы были механическими; ныне в них могут применяться полупосеребренные зеркала, а в качестве источников света — газоразрядные лампы с электронным управлением. Самые, сложные — это тахистоскопы с телевизионными и осциллоскопическими дисплеями (где предъявлением изображений управляет компьютер); однако ими пользуются меньше, чем можно было бы думать, так как часто они менее точно контролируют освещенность, чем электрооптико-механические приборы, и уступают им в разнообразии зрительного материала, который может предъявляться.
Без сомнения, увидеть одновременно можно больше, чем сообщить об увиденном. Угасающий след зрительного изображения позволяет вести переработку поступившей информации дольше, чем длится само изображение. Поэтому экспериментатор может проверить восприятие изображения испытуемым, спрашивая его об отдельных частях изображения, выделяемых указателем, который появляется в определенный момент до, вовремя или после предъявления изображения. Это дает возможность вывести некоторые заключения о природе сл_еда сенсорной
2. Сенсорная память 17
Зрительная сенсорная память
Возьмите карманный фонарик, направьте его себе в лицо, включите и двигайте по кругу (перед глазами). Вы увидите, что световой след как будто тянется за фонариком. Вращайте руку точно с наименьшей скоростью, при которой тянущийся за фонариком свет еще образует полный круг. Теперь попросите кого-нибудь отмечать вре,мя. Сохраняйте скорость вращения и сосчитайте число кругов, производимых вами за десять секунд. Разделите полученное число на 10, возьмите обратную величину, и вы получите число секунд, в течение которых сохраняется и может быть использован след светового сигнала. Таков простой (но поразительно точный) способ оценки длительности зрительной сенсорной памяти.
Повторите тот же опыт с ярким и слабым источником света, в хорошо освещенной комнате, в темноте, а также при следующих условиях:
в темноте при темноадаптированных глазах (после 30 минут пребывания в темноте);
с использованием центрального зрения, т. е. глядя прямо на свет, чтобы видеть его цветочувстзи-тельной областью глаза (колбочками в центральной ямке);
глядя в сторону, смотря на свет уголком глаза, чтобы пользоваться только той частью сетчатки, которая нечувствительна к цвету (палочками на периферии).
Результаты получатся разными.
Общеизвестно, что сенсорные следы используются в кино и в телевидении, где отдельные мелькающие изображения воспринимаются слитно. Сенсорные следы играют важную роль при чтении и вообще при восприятии. Они полезны, например, при ходьбе ночью по темной дороге; быстро размахивая фонариком, можно осветить участок "j'fPP i™"-^———"**
18
2. Сенсорная память
света; ваше зрительное сенсорное восприятие сохраняет образ освещенного участка, пока вы делаете еще один или два шага.
Художники-любители и карикатуристы часто передают быстрое движение с помощью «хвоста» из изображений позади движущегося предмета. Что это — лишь абстрактная условность или же здесь основой служит угасающий след в сенсорной системе? За быстро движущимися предметами мы действительно видим тянущийся след. Путь метеора — это полоса света; след брошенного мяча живет дольше, чем происходит само его движение.


памяти.) След можно описать как затухающую экспоненту; ясность следа памяти падает с постоянной времени от 100 до 150 миллисекунд/(см. рис. 2-1). (Постоянная времени 100 миллисекунд означает, что за каждые 100 миллисекунд ясность образа снижается примерно на одну треть своей предшествующей величины.)
Убедительные >' данные говорят о существовании зрительной сенсорной памяти, сохраняющей довольно подробною информацию в течение нескольких секунд. Эта относительно большая длительность обусловлена феноменальным, динамическим диапазоном зрительной системы: самый интенсивный сигнал, -который не вызывает
2. Сенсорная память 19


Рис. 2-1. В этом эксперименте (Spering, 1960) испытуемый должен был смотреть в тахистоскоп на слабо освещенный «фиксационный крест». Когда человек был готов, он нажимал кнопку, и через полсекунды ему предъявлялась в течение 50 миллисекунд (показано на графике утолщенной линией) таблица из 9 или 12 согласных букв, расположенных в случайном порядке. Пример такой таблицы представлен слева. Испытуемый называл буквы одного из рядов по звуковому сигналу: высокий тон означал верхний ряд букв, тон средней высоты — средний ряд, а низкий — нижний ряд. Звук предъявлялся в разное время: за 50 миллисекунд до таблицы, одновременно с нею и через 150, 300, 500 и 1000 миллисекунд после нее. Поскольку люди справляются с этой задачей примерно одинаково в каждом ряду, мы предполагаем, что число букв, о которых они в данный момент располагают информацией, в три раза больше той их доли, которую, правильно называет испытуемый в ряду, указанном с помощью тона. (С заданием назвать буквы всей таблицы испытуемые не справляются отчасти потому, что извлечение из памяти первых нескольких букв мешает извлечь остальные. Описанная здесь методика сводит помехи к минимуму.)
боли и воспринимается без значительного искажения, примерно в 10!0 раз сильнее самого слабого сигнала, который еще может быть обнаружен. Нужно около 25 постоянных времени, т. е. 2—3 секунды, чтобы уровень воспринимаемого сигнала упал ниже этого предела.
Зачем нам такая система? Возможны несколько объяснений. Эта система позволяет зрительному образу сохраняться во время мигания. Память может быть нужна для опознания образа, так как она позволяет зрительным сигналам продлиться 'некоторое дополнительное время. Возможно также, что мы обладаем этой системой «случайно» — благодаря определенной конструкции органа зрения: она могла бы быть побочным продуктом
20 3. Этапы переработки информации
каких-то механизмов глаза, например следов фотохимических реакций в сетчатке. Я не разделяю этой последней точки зрения. Весь организм устроен удивительно тонко, и вряд ли он обладает свойствами, не имеющими функционального значения. Я полагаю, что зрительная сенсорная память обслуживает поздние стадии переработки информации, сохраняя образ в течение периода, достаточного для того, чтобы эти стадии завершились. Полных данных по этому вопросу еще нет, так что окончательный ответ пока невозможен.
В действительности дело обстоит гораздо сложнее, чем позволяет думать это краткое изложение. О механизмах зрительной сенсорной памяти еще идет оживленная дискуссия; что касается других органов чувств, то ряд опытов показал, что подобные же системы памяти существуют в слуховой и тактильной системах. Но для наших целей достаточно знать, что такие системы вообще существуют, и знать кое-что об их природе.
Сенсорная память — естественный исходный пункт для нашего рассказа о научении и памяти. Наша цель — раскрыть все формы памяти, их использования и функции, а также формы хранимого в них знания. Изучение зрительной сенсорной системы дает некоторое представление о методах, полезных в начале исследования, а также о проблемах, которые могут встретиться. Теперь нам пора пойти вперед по следу и углубиться в различные стадии переработки информации человеком.
3. Этапы переработки информации
Назовите громко цифры 1, 7, 4, 2, 8. Затем не глядя повторите их. Если не выйдет, попробуйте еще раз, может быть закрыв глаза, чтобы лучше «слышать> свой голос, который еще звучит для вас мысленно. Попросите кого-нибудь прочесть вам случайную фразу. Какие это были слова? Воспоминание о только что происшедшем возникает сразу же, ясное и полное, без видимого умственного усилия.
Что у вас было на обед три дня тому назад? Здесь
3. Этапы переработки информации 21
ощущение будет иным. Для ответа понадобится время, и он не будет таким четким и полным, как воспоминание о только что бывшем; вероятно, потребуется значительное умственное усилие. Извлечение прошлого из памяти отлично от извлечения только что происшедшего. Нужно большее усилие, и результат получается не такой ясный. Причем это прошлое не обязательно давнее. Не глядя на первую строку этого раздела, скажите, какие там были цифры? Некоторым людям для этого нужны усилие и время.
Разница между наличием памяти о только что бывшем и вспоминанием прошлого настолько поразила американского философа и психолога Уильяма Джеймса, что в 1890 году он предположил здесь действие двух разных механизмов. Первый механизм, позволяющий без усилий восстанавливать в памяти происшедшее сейчас, он назвал первичной памятью, а второй, который требует усилий и поиска, — вторичной памятью. Различие этих видов памяти до сих пор остается полезным.
Психологическое настоящее протяженно, а не мгновенно. Последние слова произнесенной фразы, последние •несколько звуков тикающих часов, ход какого-то короткого события (например, когда мы бросаем мяч об стену и смотрим, как он отскакивает) — таково содержание нашего непосредственного восприятия. Если кто-нибудь заговорит с вами, когда вы поглощены чтением или мыслями, то вы скорее всего спросите: «Что вы сказали?». Но часто еще до того, как этот человек успеет Ответить, вы сами извлечете его слова из первичной памяти, которая держала их наготове.
Но попробуйте вспомнить фразу, произнесенную несколько минут или часов тому назад, и процесс извлечения из памяти будет иным. Восстановление событий прошлого (если оно вообще осуществимо) требует значительного труда — поиска, воссоздания, усилий — и даже тогда, после затраты значительного времени и умственной энергии, возможно, вспомнится только сущность того, что произошло. Как выяснилось при экспериментальном изучении показаний свидетелей, воспоминаниям о прошлом нельзя доверять; видимая яркость и полнота оживающей в памяти картины несчастного случая или
22
3. Этапы переработки информации
преступления могут быть обманчивы. Совсем иной характер носит картина того, что случилось только что: здесь уже много сенсорных подробностей, восстановление бывает полным и достаточно точным. Кроме того, информация легко доступна — она тут, прямо перед нашим внутренним взором, никакого поиска не нужно.
Сенсорная память лежит на периферии перерабатывающей системы; это один из первых этапов, через которые проходит информация. Мы не в состоянии существенно влиять на ее переработку, происходящую в сенсорной памяти., Мы можем закрыть глаза или повернуть голову, но сигналы, воздействующие на наши глаза и уши, поступают в соответствующие им отделы памяти независимо от наших мыслей и желаний. Вскоре после этого происходит первичная классификация сигналов — определяется их смысл, который становится доступным осознанию в первичной и вторичной памяти. Именно в первичной памяти мы впервые осуществляем сознательный контроль над переработкой информации. Этот начальный контроль незначителен: мы можем выбрать, как поступить с материалом первичной памяти, но не можем контролировать, что туда поступает. Тем не менее именно на этой стадии умственная стратегия начинает играть важную роль в переработке. Мы можем отобрать какую-то часть материала, находящегося в первичной памяти, просмотреть ее, оценить ее значение для нас, соотнести с информацией, которую можно извлечь из вторичной памяти. Иногда такую информацию приходится там разыскивать, и этот поиск связан с многими механизмами и процессами управления, придающими использованию памяти гибкость и силу.
Глубже в системе памяти проследить за происходящим становится труднее. Стратегические приемы и процессы переработки взаимодействуют с накопленными знаниями. Вы знаете, чему равно произведение 3X4? Вероятно, оно хранится в вашей памяти. Ну, а как обстоит дело с произведением 479x3648? Ответ не лежит у вас на кончике языка, но вы знаете, как его получить. Память хранит не все. Иногда мы выводим то, что хотим знать; знание может быть заменено мыслью. Структура памяти становится менее важной, чем то, что можно еде3. Этапы переработки информации 23
дать при помощи знания в смысле организации, истолкования, уточнения и понимания.
На рис. 3-1 отображено то, что можно назвать «общепринятым представлением» о последовательных этапах переработки сенсорной информации. В настоящее время это представление оспаривается, причем разные авторитеты (в том числе я) утверждают, что эти простые последовательности не годятся для выполнения назначенной им задачи: на самом деле должно существовать такое множество взаимосвязей и перекрестных связей, что концепция отдельных этапов — каждый в своем аккуратно обозначенном ящичке — теряет смысл. И все же выделение таких этапов служит хорошим первым приближением при общем обзоре системы памяти.
Многие восприятия не подчинены сознательному контролю. Обычно, когда перед нашими открытыми глазами стоит дерево, мы не можем не увидеть его, если его изображение упало на сетчатку. Конечно, можно отрицать, что перед нами дерево, но, когда сигналы проходят от сетчатки через психологические механизмы распознавания образов, мы не в состоянии контролировать их переработку. В необычных случаях — в гипнозе, при галлюцинациях или при подавлении по Фрейду — человек может отрицать, что видит дерево, но на самом деле он его все-таки видит, даже если действительно не сознаёт этого.
Психология представляется самоочевидной наукой, потому что все мы знаем, что происходит у нас в уме и в душе, — но знаем ли? Я смотрю на мир вокруг себя и вижу то, что меня окружает. Я вспоминаю о каком-то прошлом событии и воссоздаю его в своих мыслях. Но кто этот «я», который видит или вспоминает? Взгляните еще раз на схему этапов переработки информации. Где находится это центральное «я», которое осознаёт свое существование? Феномен сознания еще недостаточно понят. Его только начинают исследовать научно. Сознание не служит темой этой книги, но оно будет парить над нами как важная, хотя прямо и не обсуждаемая, часть интересующей нас загадки памяти.
То, что известно каждому из нас через посредство сознания, — это лишь часть того, что в действительности
24 3. Этапы переработки информации


3. Этапы переработки информации 25
происходит в нашем мозгу. Иногда наши осознаваемые впечатления просто неполны, а иногда совершенно ошибочны. Подсознательные механизмы имеют первостепенное значение. И подобно тому, как служащие ограждают высшее начальство, подсознательные механизмы могут блокировать доступ к сознанию (как, например, при вызванной гипнозом неспособности «видеть» дерево или яри искаженном восприятии действительности душевнобольными^.
Во всех аспектах восприятия (включая зрение и слух), памяти, мысли, эмоций и действия осознание бывает лишь частичным. Это можно показать на простом примере. Вы можете считать, что управляете своими действиями, но на самом деле вы управляете ими только на высшем уровне намерения. Вы не можете контролировать и не контролируете каждую отдельную мышцу. Сожмите кисть в кулак так, чтобы большой палец лежал поверх остальных пальцев, — вы не осознаете управления мышцами, вы осознаете только намерение и результат. Когда вы складываете пальцы в кулак, начинает ли большой палец сгибаться до или после остальных пальцев? Вероятно, вы сможете ответить на этот вопрос только в том случае, если вы наблюдали за своими действиями. Заметьте, как автоматически движутся части тела. Если большой палец мешает сжать кулак, он плавно отклоняется, дает другим пальцам согнуться, а затем ложится поверх них, и все это без нужды в сознательном управлении или даже осознании.
Сознательный контроль начинается где-то в первичной памяти, где можно по желанию учитывать или игноРис. 3-1. В приведенной здесь схеме этапов переработки информации человеком комбинируются традиционные и новейшие представления. Ради простоты входные и выходные процессы разделены, хотя хорошо известно, что они связаны между собой. На схеме вход и выход взаимодействуют через систему памяти, что опять-таки является упрощением. Взаимное расположение шести «облаков», парящих над памятью, несущественно. Их назначение — показать, что все эти процессы и функции относятся к высшей психической деятельности, но механизмы их неизвестны. Эту схему лучше всего рассматривать просто как напоминание о различного рода функциях и взаимодействиях при переработке информации, а не как истинную блок-схему. (Из D. A. Norman, ed., Perspectives in Cognitive Science, 1981.)
26
3. Этапы переработки информации
рировать поступившую информацию. Мысленное повторение материала, находящегося в первичной памяти,— это сознательный управляющий механизм, который позволяет материалу дольше сохраняться здесь. В первичной памяти производится намеренная переработка информации, помогающая запоминать ее и интерпретировать, а также выводить из нее дальнейшие заключения.
Мы повторяем мысленно фразу, которую только что услышали или же собираемся произнести. Мы повторяем имя человека, которое впервые слышим. Мы мысленно «репетируем» предстоящие движения, собираясь метнуть дротик или произвести какое-нибудь сложное действие. Мы мысленно повторяем движения, только что совершенные при трудной пробежке на лыжах. Такое воспроизведение движений в уме может даже сопровождаться некоторой стимуляцией соответствующих мышц. Если человек мысленно повторяет какие-то слова в условиях сильного шума, можно увидеть, как он шевелит губами. Музыканты иногда слегка двигают пальцами. Лыжники совершают легкие движения туловищем. В этих случаях грань между мыслью и действием частично стирается.
В первичной памяти мы можем выбирать, как мы хотим поступить с информацией. Мы можем обратить на нее внимание или игнорировать ее, направить от нее свои мысли в ту или другую сторону. Очень важно, что мы в состоянии по собственному выбору привлечь какой-то прошлый опыт и связать то, что происходит сейчас, с тем, что было раньше. Мы можем попытаться предсказать будущие события, игнорировать одно из них, чтобы сосредоточиться на другом. То, что мы делаем с информацией в первичной памяти, сильно влияет на нашу способность вернуться к ней позже и использовать ее с какой-либо другой целью. Решающее значение при этом имеют глубина и тип переработки информации в первичной памяти.
Даже эти ранние этапы переработки далеко не просты. Не все происходит так, как нам кажется. Между нашим знанием о настоящем и знанием о прошлом существует четкое концептуальное различие. Настоящее мы осознаём, а прошлое должны искать. Наше осознание
3. Этапы переработки информации 27
О «субъекте» в нашей голове Когда мы описываем использование процессов памяти, у читателя может создаться своеобразное впечатление: получается так, будто система памяти — это нечто вроде друга, которому мы можем задать вопрос и который может днями работать без нашего ведома и удивить нас полученными результатами. Что это значит, когда мы говорим, что система памяти сообщает о чем-нибудь нам,} Кому она, собственно, сообщает?
Когда я говорю, что знаю, что я что-то знаю, то кто это знающее «я» и как оно может быть отдельным от той моей части, которая обладает знанием? И что может означать такая цитата: «...процесс, который, как нам казалось, мы закончили, продолжает идти и внезапно сообщает о каком-то результате, отвлекая наше внимание...»? Сообщает о результате? Кому? Кто? Разве все это не происходит в одном и том же человеке, в одной и той же голове, в одном и том же уме?
Я намеренно воспользовался словами, наводящими на мысль о такой организации психики, в которой «я», или ego, отождествляется с сознательным контролем и осознанием, а охват таким контролем и осознанием ограничен. Основное положение состоит здесь в том, что в психике есть разные уровни активности и что лишь некоторые из них находятся под прямым произвольным контролем; только некоторые приводят к ясно осознаваемым результатам.
Таким образом, система памяти рассматривается как нечто отдельное от системы сознания, такое, что может быть использовано, но требует активного поиска и рассмотрения своего содержимого для нахождения полезных участков. Важную роль играет как сознательная, так и подсознательная переработка информации. Психология сознания еще не вышла из детского возраста, и мало что известно
28 3. Этапы переработки информации
о природе систем, обладающих сознанием. Для меня эта тема представляет особый интерес, и хотя в этой книге я не вхожу глубоко в ее обсуждение, но я намеренно избрал язык, который отражает разделение процессов. Например, когда я говорю: «начинать поиск в памяти», то начинает его сознательная система. Когда я говорю, что меня удивила какая-то мысль, я хочу сказать, что подсознательные процессы шли своим путем рассуждения по следам в системе памяти и достигли результата, о котором узнаёт система сознания. Система сознания вполне может вообще не подозревать, что развивается какая-то мысль, и удивить может как природа сообщаемой информации, так и то, что информация появилась именно в данное время.
настоящего происходит непосредственно и сразу, но его ясность — в существенной мере результат значительной' переработки и «обогащения» сенсорных сигналов.
Посмотрите вокруг себя — все представляется ясным,; четким, красочным. Но ваш мозг создает такую картину" из обрывочной, неполной информации. Единственная* действительно четкая область вашего поля зрения с пол-; ной информацией о цвете — это область, воспринимаемая центральной ямкой в середине сетчатки. Она невелика — около восьми угловых градусов в поперечнике; в ней помещаются три буквы текста этой книги, если смотреть на него с нормального для чтения расстояния. Информация с остальной сетчатки иного качества. Сетчатка обладает нейронной организацией, которая трансформирует изображение, усиливает его контуры; она чувствительна к движению и преобразует сигналы от цветовых рецептороз трех типов в пары противоположных процессов: «красный/зеленый», «синий/желтый» и «светлый/темный». От центра к периферии сетчатки эта организация меняется, так как вне центральной ямки цветовых рецепторов немного. Кроме того, поле зрения резко разделено по вертикали: вся информация от правых половинок обоих глаз;
1
3. Этапы переработки информации 29
поступает в правую половину мозга, а вся информация от левых половинок обоих глаз — в левую половину мозга. Я долго искал какой-нибудь знак этой границы в моем восприятии. Нет ли в нем вертикальной линии? Может быть, цвета в левой половине не совсем точно соответствуют цветам справа? Но в моем зрительном восприятии нет ничего, что отражало бы эту особенность передачи информации от сетчатки к мозгу. Весь мир-представляется ясным, отчетливым, окрашенным. А при движении моих глаз или всего тела видимый мир остается неподвижным. (Но если я надавлю пальцем на глазное яблоко, то окружающий мир как бы сдвинется; это указывает на то, что мою внутреннюю модель мира корректируют сложные механизмы, которые должны определять, чем обусловлено смещение изображения на сетчатке— перемещением предмета в окружающем мире или движением самих глаз. А что, если движутся и предметы, и глаза? Такого рода вопросы интересуют психолога.)
Для полной интерпретации и понимания входных сенсорных сигналов недостаточно того, что содержится в самих сигналах. Часто входная информация бывает неполной или неоднозначной. Сенсорный образ должен быть облечен плотью в результате его истолкования, которое возможно лишь на основе внутренних структур, создаваемых для этой цели когнитивной системой. Ту часть анализа, которая исходит от высших концептуальных уровней, называют «концептуально направляемой переработкой информации», а иногда «нисходящей переработкой» (top-down processing), а ту его часть, которая начинается с сенсорных данных, извлекает их существенные свойства и объединяет в информативную единицу, — «переработкой, направляемой данными» или иногда «восходящей переработкой» (bottom-up processing). Для полного анализа сигналов нужны процессы того и другого-Рода.
Для концептуально направляемой переработки, по-видимому, необходимо использование тех ограниченных средств из сферы сознания, которые в данный момент имеются. Кроме того, такая переработка управляема и подчиняется нашим намерениям и желаниям. Переработ30
4. Первичная память
ка, запускаемая сенсорными данными, очевидно, более автоматична, меньше подчинена какому-либо активному контролю и, вероятно, не требует использования никаких средств, участвующих в общей когнитивной деятельности. Важно то, что для полного анализа и понимания нужно сочетание множества процессов, как автоматических, так и неавтоматических. Осознаваемый опыт — это интерпретированный опыт. Некоторая часть информации никогда не доходит до сознания, что ограждает нас от огромного количества сенсорных сигналов, передаваемых нашими рецепторами. Некоторая информация производится специально для сознания, как, например, в тех случаях, когда прошлый опыт воссоздается системой памяти не всегда в соответствии с оригиналом. А какая-то информация подавляется, возможно, чтобы защитить нас от таких сведений, которые одна часть нашего «я» считает опасными или неприятными для других его частей.
Будучи психологом, я хочу знать, как работает человеческий ум. Каковы его мехнизмы, приемы, структуры знания? Но передо мной встает проблема: у меня нет прямого доступа к уму другого человека, и я научился не доверять всему, что кажется доступным моему самонаблюдению. Поэтому мне требуются тщательное наблюдение, дедукция, теоретизирование и эксперимент. В эксперименте я могу наблюдать, как люди реагируют, что они могут запомнить и как они чему-то научаются. При помощи соответствующих теорий я могу точно формулировать свои вопросы, планировать эксперименты и истолковывать наблюдения.
4. Первичная память
Произнесите фразу и попросите кого-нибудь повторить ее вслух. По тому, что запомнилось, можно до некоторой степени судить о структуре памяти. Этот простой опыт дает нам основную парадигму для экспериментальных исследований. Но, если опыт так прост, почему же лсихологи поднимают вокруг этого столько шума?
4. Первичная память 31
Прежде всего, в таком опыте есть слабое место. Вот я сижу здесь и высказываю свои личные суждения о том, каковы наши системы памяти, но эти личные суждения— результат многолетних наблюдений над собственными действиями и способностями — могут быть ошибочными. Чтобы установить, как работают системы памяти, нужна некоторая объективность. Но к вашей памя&heip;