Интеллектуальные развлечения. Интересные иллюзии, логические игры и загадки.

FOUNDATIONS OF HUMAN SCIENCES SERIES
Boris M. Veichkovsky
COGNITIVE SCIENCE:
FOUNDATIONS OF EPISTEMIC PSYCHOLOGY
Voume 2
The monograph describes in detais methods and resuts of interdiscipinary studies of cognitive processes in humans. The emphasis is on the processes of perception and action, attention and consciousness, memory, and knowedge representation, communication and thinking, interaction of affect and inteect as we as on phiosophica, methodoogica and appied probems that are centra for contemporary cognitive science. The monograph is of major interests for a broad readership from discipines ranging from psychoogy, inguistics and phiosophy to neurosciences, artificia inteigence and human factors engineering. It can be recommended as an advance textbook for undergraduate and graduate students in a these areas.
Boris M. Veichkovsky, Ph.D., Dr. habi., Professor and Head of the Institute for Work, Organizationa and Socia Psychoogy, Facuty of Mathematics and Natura Sciences, Dresden University of Technoogy. Past President of the Division of Cognitive Psychoogy, Internationa Association of Appied Psychoogy. Interim President of the Association for Cognitive Studies. Member of the European Steering Committee for Cognitive Science. Leading expert of the EU Commission (Program NEST: New and Emerging Sciences and Technoogies).
Борис M. ВЕЛИЧКОВСКИЙ
КОГНИТИВНАЯ НАУКА
ОСНОВЫ ПСИХОЛОГИИ ПОЗНАНИЯ
Том 2
Рекомендовано Советом психологии УМО
по классическому университетскому образованию
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению и специальностям психологии
.^^^^ Москва
2006 смысл
ACADEm'a
УДК 159.947.5(075.8) ББК 88.3я73 В276
Серия «Основы современного человекознания»
Охраняется законодательством РФ об авторском праве.
Воспроизведение всей книги или какой-либо ее части
без письменного разрешения издательства воспрещается
Рецензенты:
доктор биологических наук К.В.Анохин,
доктор психологических наук В. А. Иванников,
доктор филологических наук А.Е.Кибрик
Величковский Б.М.
В276 Когнитивная наука : Основы психологии познания : в 2 т. — Т. 2 / Борис М. Величковский. — М. : Смысл : Издательский центр «Академия», 2006. — 432 с.
ISBN 5-89357-218-1 («Смысл», т. 2)
ISBN 5-7695-2985-7 (Изд. центр «Академия», т. 2)
В первой на русском языке книге по когнитивной науке изложены результаты междисциплинарных исследований познавательных процессов у человека. Подробно рассмотрены восприятие и действие, внимание и сознание, речевое общение и мышление, память и представление знаний, взаимодействие интеллекта и аффекта, а также философские и прикладные проблемы, стоящие перед когнитивной наукой.
Для психологов, лингвистов, информатиков, физиологов, философов и всех специалистов, работа которых связана с учетом познавательных возможностей человека, а также студентов и аспирантов соответствующих специальностей, углубленно изучающих эту область.
УДК 159.947.5(075.8) ББК 88.3я73
ISBN 5-89357-218-1 («Смысл», т. 2)
ISBN 5-7695-2985-7 (Изд. центр «Академия», т. 2)
ISBN 5-89357-216-5 («Смысл») © Величковский Б.М., 2006
ISBN 5-7695-2983-0 (Изд. центр «Академия») О Издательство «Смысл», 2006
СОДЕРЖАНИЕ
ТОМ 2
ГЛАВА 6. КАТЕГОРИЗАЦИЯ
И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗНАНИЙ 10
6.1 Формальные и эмпирические подходы 13
Логика и проблема имплицитного знания 13
Психологические методы исследования 22
Нейропсихологические исследования 27
6.2 Категориальная организация знаний 31
Семантические сети и пространства 31
Понятия базового уровня 34
Роль примеров и ситуативных факторов 38
6.3 Межкатегориальная организация 44
Онтологии, схемы и образы 44
Репрезентация пространственного окружения 57
Сценарии и грамматики историй 62
6.4 От представления знаний к мышлению 69
Глобальные когнитивные модели 69
Теория перцептивных символьных систем 76
Наивная физика и психология обыденного сознания ... 82
ГЛАВА 7. КОММУНИКАЦИЯ
И РЕЧЕВАЯ АКТИВНОСТЬ 92
7.1 Восприятие и порождение речи 95
Фонологическое восприятие 95
Развитие языка и речевых действий 101
Нейропсихологические синдромы и моделипорождения 110
7.2 Анализ процессов чтения 117
Развитие навыков чтения 117
Модели и нейропсихология чтения 123
7.2.3 Движения глаз при чтении 127
7.3 Когнитивные исследования грамматики 131
Проверка трансформационной модели 131
От глубинной семантики к когнитивной
грамматике 139
7.3.3 Современные модели и данные
нейролингвистики 149
7.4 Прагматика коммуникативных ситуаций 154
Принцип кооперативности и понимание 154
Несовпадение значения и смысла 161
Технологические применения прагматики 169
ГЛАВА 8. МЫШЛЕНИЕ И МЕТАПОЗНАНИЕ.'. 176
8.1 Высшие познавательные функции 179
Разнообразие подходов и моделей 179
Мышление и речь — мышление для речи 188
Метапознание и творческое воображение 196
8.2 Процессы и модели умозаключений 206
Индукция, аналогия и прогноз 206
Дедуктивные умозаключения 215
Специализация и прагматика умозаключений 221
8.3 Процессы решения задач 229
Решение малых мыслительных задач 229
Сложные проблемы, творчество и открытие 235
Решение задач экспертами 244
8.4. Принятие решений и структура интеллекта 250
Эвристики и принятие решений 250
Новые веяния в исследованиях решений 257
Функциональная структура интеллекта 268
ГЛАВА 9. ПЕРСПЕКТИВЫ КОГНИТИВНОЙ НАУКИ 280
9.1 От дуализма Декарта к новой монадологии 283
Третий кризис научной психологии 283
Произвольность формальных моделей 289
Нейрокогнитивизм и теория идентичности 294
9.2 Перспектива методологического солипсизма 301
Искусственный интеллект и человеческий разум 301
Философия искусственного интеллекта 307
Виртуальные формы жизни 314
9.3 Перспектива прямого реализма 319
Экологический подход: вклад Джи Джи Гибсона 319
Исследования ситуативного действия 325
Телесная заземленность познания 330
9.4 Перспектива методологического плюрализма 335
9.4.1 Разнообразие подходов и моделей 335
Вертикальная интеграция и парадигмы развития 344
Когнитивно-аффективная наука 355
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 372
ЛИТЕРАТУРА 380
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 410
СОДЕРЖАНИЕ ПЕРВОГО ТОМА
ОТ АВТОРА 10
ВВЕДЕНИЕ 14
ГЛАВА 1. ИСТОКИ КОГНИТИВНОЙ НАУКИ 24
1.1 Основные философские традиции 27
Культ механического естествознания 27
Эмпиризм и рационализм 31
Критика самонаблюдения и чистого разума 36
1.2 Ранняя экспериментальная психология 40
Первые методические подходы 40
Вильгельм Вундт и основание психологии 42
Первый кризис научной психологии 46
1.3 Поведенческие и физикалистские направления 53
Психология как наука о поведении и физическихгештальтах 53
Опыт галилеевской перестройки психологии 57
Второй кризис научной психологии 61
1.4 Европейский идеал романтической науки 69
Романтизм как антитезис позитивизму 69
От натурфилософии к нейропсихологии 76
Вклад физиологии и психологии деятельности 81
ГЛАВА 2. ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОДХОДОВ 90
2.1 Информационный подход 93
2.1.1 Кибернетика и статистическая теория связи 93
Инженерная психология и ее эволюция 97
Поиски ограничений пропускной способности 103
2.2 Компьютерная метафора 108
Ментальные модели и аналогия с компьютером 108
«Когнитивная психология» Улрика Найссера 116
Принципы символьного подхода 118
2.3 Модулярность познания и коннекционизм 126
Идея специализации обработки 126
Гипотеза модулярности: вклад Джерри Фодора 129
Нейронные сети в психологии 135
2.4 Усиливающееся влияние нейронаук 141
Интерес к нейропсихологаческим данным 141
Новые методы и старые проблемы 146
Нейробиологические модели познания 153
ГЛАВА 3. СЕНСОРНО-ПЕРЦЕПТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ 162
3.1 Пространство и время восприятия 165
Зрительная пространственная локализация 165
Восприятие движения и времени 174
Перцептивные взаимодействия и маскировка 187
3.2 Взлет и падение «иконы» 194
Иконическая память 194
Эхоическая память 199
Микрогенез как альтернатива 202
3.3 Распознавание конфигураций 208
Традиционные психологические подходы 208
Влияние нейронаук и информатики 216
Роль предметности и семантический контекст 222
3.4. Восприятие и действие 233
3.4.1 Сенсомоторные основы восприятия
(и наоборот) 233
Уровни восприятия 241
Развитие и специализация восприятия 249
ГЛАВА 4. СОЗНАНИЕ И КОНТРОЛЬ ДЕЙСТВИЯ 256
4.1 Селективность восприятия и структурные модели 259
Определение понятий и ранние модели 259
Где расположен фильтр? 264
Зрительное селективное внимание 271
4.2 «Творческий синтез» как альтернатива 280
Позитивная трактовка внимания 280
Внимание как умственное усилие
и ресурсные модели 285
4.2.3 Проблема интеграции признаков 291
4.3 Автоматические и контролируемые процессы 299
Внимание как внутренний контроль 299
Критерии выделения автоматизмов 305
Двухуровневые модели, их критика
и альтернативы 309
4.4 Сознание и внимание в структуре деятельности 319
Непроизвольное (экзогенное) внимание 319
Произвольное внимание и контроль действия 327
Нейрофилософия и нейропсихология сознания 334
ГЛАВА 5. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ПАМЯТИ 346
5.1 Основные подходы и феномены 349
Анализ ошибок: узнавание и воспроизведение 349
Анализ времени реакции: поиск в памяти 356
Непрямые методы: имплицитная память 361
5.2 Теории непосредственного запоминания 367
Трехкомпонентные модели 367
Теория уровней обработки 375
Эволюция модели рабочей памяти 382
5.3 Системы и уровни памяти 391
Теория двойного кодирования 391
Системы памяти: модель 2000+ 399
От уровней памяти к стратификации познания 408
5.4 Память в повседневном контексте 414
Амнезии обыденной жизни 414
Обучение и формирование навыков 424
Развитие, старение и распад 436
6
КАТЕГОРИЗАЦИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗНАНИЙ
i
Структура главы:
6.1 Формальные и эмпирические подходы
Логика и проблема имплицитного знания
Психологические методы исследования6.2.4 Нейропсихологические исследования
6.2 Категориальная организация знаний
Семантические сети и пространства
Понятия базового уровня
6.2.2 Роль примеров и ситуативных факторов
6.3 Межкатегориальная организация
Онтологии, схемы и образы
Репрезентация пространственного окружения
Сценарии и грамматики историй
6.4 От представления знаний к мышлению
Глобальные когнитивные модели
Теория перцептивных символьных систем
Наивная физика и психология обыденногосознания
12
Уже первые попытки применения статистической теории связи в психологии показали, что человек активно перерабатывает информацию, структурируя ее осмысленным для себя образом. Информация стала рассматриваться с точки зрения ее значения и организации, постепенно превратившись в знание. Именно организация знаний, а не скорость переработки, предельно низкая с точки зрения технических систем, дает ключ к пониманию, по крайней мере, части наших познавательных способностей. Для описания понятийной (или концептуальной) организации первоначально использовались модели признаков, которые мыслились как необходимые (в отдельности) и достаточные (вместе) для определения категории. Теоретической основой при этом была теория категоризации Дж. Брунера. Познавательные процессы трактуются им как накладывание категорий на объекты, события и людей: «Категоризация означает приписывание явно различающимся вещам эквивалентности, группировку предметов, событий и людей в нашем окружении в классы и реагирование на них в зависимости от принадлежности к разным классам, а не от их своеобразия» (Брунер, 1977, с. 37). Как процесс, категоризация состоит из ряда актов принятия решений о присутствии в объекте критических признаков.
С постановкой вопроса о функциях понятий, таких как обучение, понимание, объяснение, ориентация в окружении, были описаны разновидности знания, которые не могли быть сведены к подобным классическим формам категориальных репрезентаций. Например, были выявлены понятия, не имеющие фиксированного набора различительных признаков или базирующиеся на отдельных конкретных примерах. Как в лингвистике, так и в психологии семантическим категориям стали противопоставлять формы организации знания, используемые для навигации или для описания целостных ситуаций и событий. Сегодня концептуальные структуры все чаще описываются как особый уровень когнитивной организации, который фиксирует индивидуальный вариант «модели мира», ориентирующей деятельность в типичных условиях. Собственно функции памяти, а равно процессы категоризации при таком рассмотрении отодвигаются на задний план, уступая место содержательному анализу культурно-исторических корней наших знаний и их нейрофизиологических механизмов.
6.1 Формальные и эмпирические подходы
6.1.1 Логика и проблема имплицитного знания
Исследование «содержаний» семантической памяти имеет отношение к ряду междисциплинарных проблем, центральной из которых является проблема значения. Объекты различной природы обычно относятся к отдельным понятиям и к более широким семантическим категориям на основании их значения, а не физического облика. В философии и лингвистике (особенно в семиотике — учении о знаках, созданном американским философом Чарльзом Пирсом) рассматриваются различные варианты значений. Простейшим вариантом является референтное значение, а именно отношение между знаком (как правило, словом) и тем объектом, событием или ситуацией, которые стоят за этим знаком. По средневековому выражению, знак в данном случае замещает нечто отличное от себя — stat aiquid pro aiquo. Акт референции настолько фундаментален, что возможен даже тогда, когда у нас нет знания о референте. Так, попав в малознакомую страну и впервые услышав слов «молл», мы можем задать вопрос «Что такое "молл"?» и тем самым сослаться на соответствующий референт, не имея о нем никакого оформленного представления.
Классическая вариация на тему референтного значения состоит в том, что иногда между знаком и референтом существует определенное перцептивное сходство, в связи с чем говорят об иконических знаках1. Примером может быть слово «зигзаг», утвердившееся в огромном числе языков именно благодаря тому, что его фонетический рисунок непосредственно похож на то, что этим словом обозначается. В последние десятилетия, кстати, неизменно возрастает роль зрительных иконических знаков — в связи с их широким использованием для невербальной коммуникации (прежде всего в спортивных и выставочных комплексах, международных аэропортах, при составлении технических инструкций и создании компьютерных интерфейсов). Расширением референтного определения понятия служит так называемое экстенсиональное определение, связанное с перечислением всех или, по крайней мере, основных из числа входящих в сферу действия понятия предметных референтов.
Значения, однако, могут определяться и вне зависимости от референтов. При интенсиональном определении понятие описывается через
1 В психологических и логико-философских исследованиях одни и те же термины нередко употребляются в разных значениях. Термин иконические знаки (иконические репрезентации) не следует путать с используемым при изучении зрения понятием «икони-ческая память» (см. 3.2.1). Разные значения вкладываются и в понятие «символ». Иногдатак, вслед за швейцарским лингвистом Фердинандом де Соссюром (1857—1913), называют знаки, сохраняющие образное — непосредственно перцептивное (иконическое) илиметафорическое — сходство с референтами. В современных когнитивных иссследовани-ях термин «символ», как правило, используется просто в значении «знак», не предполагающем какого-либо сходства с обозначаемым объектом или процессом (см. 2.2.3). 13
его отношение к другим понятиям. Так, все мы имеем представление о крылатом коне Пегасе, хотя его экстенция — количество реальных референтов — представляет собой пустое множество. Развитие логики и лингвистики было связано с критикой референтной теории значения немецким логиком Готлобом Фреге (1848—1925). Фреге ввел критерии истинности, понимаемые как соответствие композиции суждения пра-' вилам формального манипулирования символами. Выражения «вечерняя звезда» и «утренняя звезда» обозначают один и тот же объект — планету Венера. Следовательно, они имеют одно и то же референтное значение (нем. die Bedeutung). Но суждения «Вечерняя звезда — это утренняя звезда» и «Вечерняя звезда — это вечерняя звезда» принципиально различны: первое вполне информативно, тогда как второе (как и другие выражения, построенные по данному образцу) — тавтологично2. Иными словами, выражения «вечерняя звезда» и «утренняя звезда», при равенстве их значения, отличаются в некотором существенном отношении, которое Фреге предложил называть смыслом (нем. der Sinn)3. Выявление смысла возможно лишь при сопоставлении знаков между собой. Для логического анализа, по мнению Фреге, интересны прежде всего отношения между знаками, а не между знаками и их референтами. Логический подход к природе значений особенно сильно повлиял на исследование процессов репрезентации знания в когнитивной психологии. Теоретическим основанием данного направления долгое время была компьютерная метафора, которая предполагает существование единого, формального в своей основе «языка мысли», аналогичного машинному коду вычислительных устройств. Неудивительно, что общим знаменателем для ряда концепций выступает представление о репрезентации значения в форме комбинации дискретных символов — логических суждений, или пропозиций (см. 2.2.3 и 5.3.1). Возможность построения пропозициональных описаний является важнейшим требованием по отношению к любой теории репрезентации знания, так как без пропозиций невозможны ни запоминание, ни интерпретация ситуаций (см. 6.4.2).
Одна из соответствующих линий рассуждения представлена работами Н. Хомского, Дж. Катца и Дж. Фодора. Она восходит к теории абстракции Дж. Локка и связана с выделением атомарных семантических
2 В процессах коммуникации (см. 7.4.1), казалось бы, тавтологичные утверждения могутприобретать вполне осмысленный характер (например, «Закон есть закон»). Причины,по которым построенные таким образом высказывания иногда имеют, а иногда не имеютсмысла, являются предметом оживленных дискуссий в лингвистике, логике и других разделах когнитивной науки (см., например, Апресян, 1995).
3 Очевидно, в этом случае имеет место несовпадение психологического (принятого втеории деятельности А.Н. Леонтьева — см. 1.4.3) и логического понятий «смысл». Хотяобе трактовки подчеркивают ситуативный характер этого понятия, в психологическойинтерпретации на первый план выдвигается роль субъективного, личностного отношения
14 к некоторому знанию или положению дел в мире.
признаков, посредством которых описывается значение слов и определяется истинность их комбинаций (см. 2.2.3). Переход от высказывания «Багира — это пантера» к высказыванию «Багира — это живое существо» возможен благодаря тому, что значение понятия ПАНТЕРА представлено в некотором «ментальном словаре» набором признаков, среди которых есть признаки, описывающие также значение более абстрактного понятия ЖИВОЕ СУЩЕСТВО. Если разные части предложения, напротив, содержат понятия с противоречивыми свойствами, то оно объявляется ошибочным. Следует заметить, однако, что несовпадение элементарных семантических признаков — обычный случай в метафорических конструкциях, таких как «Человек — это компьютер». Из-за этого метафорические конструкции не только не теряют своего значения, но иногда даже приобретают особую выразительность (см. 7.4.2 и 8.1.3). Более того, как в случае с компьютерной метафорой когнитивной психологии, они могут служить основой для успешной работы большого количества исследователей.
В случае другого ориентированного на логику подхода речь идет о так называемых постулатах значений, впервые описанных крупнейшим представителем неопозитивизма Р. Карнапом (см. 1.3.2). С их помощью задаются теоретико-множественные отношения между значениями слов, например: «Для всякого ? если ? — это пантера, то ? — это живое существо». Постулаты значения вводятся в модели языка, чтобы показать, какие из логически правильно построенных комбинаций символов семантически правильны, а какие семантически ошибочны (то есть комбинации, для которых не выполняются постулаты значений). Подобные правила были затем перенесены У. Кинчем (Kintsch, 1974) и Дж. Фодо-ром (Fodor, 1978) из формальной семантики в психологию и психолингвистику. Согласно этим авторам, значения слов естественного языка репрезентируются пропозиционально — в терминах предикатов некоторого гипотетического «языка мысли» («ментального языка» — Mentaese), а постулаты значения, выраженные в том же «языке», используются для оценки истинности комбинации этих пропозиций и для осуществления на их основе семантически возможных умозаключений (см. 9.2.1).
Таким образом, в современной философии и лингвистике рассматриваются разные классы понятий — как те, которые индуктивно «вырастают» из непосредственного восприятия и сенсомоторного опыта, так и те, которые вводятся путем теоретических объяснений. Этот общий подход соответствует традиционному для философии Нового времени разграничению эмпирического и логического знания (см. 1.1.2). Данное разграничение, впрочем, не является исчерпывающим. В рационализме, особенно в работах Канта, как известно, постулировалось существование априорных категорий. В 20-м веке кантианская точка зрения разделялась гештальтпсихологами и «школой Бюлера» — Конрадом Лоренцем и Карлом Поппером. Вопрос о существовании доопытного, не требующего логического вывода знания перестал сегодня быть предметом одних лишь умозрительных построений. Исследования, рассмотренные в одной из предыдущих глав (см. 3.4.3), показывают, что эта 15
кантианская точка зрения, похоже, действительно находит подтверждение в отношении некоторых самых общих аспектов наших знаний о мире, таких как представления о постоянстве существования предметов и трехмерности пространства.
Согласно другой популярной классификации, знания можно разделить на эксплицитные (то есть осознаваемые и коммуницируемые) и имплицитные. Особый интерес при этом, конечно, вызывают феномены имплицитного знания. Наряду с относительно простыми прайминг-эф-фектами, рассмотренными в предыдущей главе (см. 5.1.3), имплицитными, как правило, являются многие из числа наиболее фундаментальных представлений человека о действительности. Это знание, относительно которого часто существует интуитивное понимание, достаточное для решения практических задач, но недостаточное для подробного словесного определения и пояснения. Трудности эксплицитного описания возникают, например, в связи с пространственным знанием — известно, как сложно бывает объяснить другому человеку, казалось бы, очевидную информацию о местоположении объектов в пространстве и путях к ним (рис. 6.1 — см. подробнее 6.3.2). Еще более серьезные проблемы возникают с понятием времени, которое мы обычно пытаемся интепретиро-вать по аналогии с одномерным пространственным вектором (7.4.2). Как проницательно заметил Августин: «Пока вы не спрашиваете меня, что такое время, я знаю. Если вы спрашиваете меня — я не знаю».
Можно было бы предположить, что имплицитные знания постепенно «эксплицируются» по мере увеличения опыта, становясь доступными



16
Рис. 6.1. Знаменитая карикатура, впервые опубликованная журналом New-Yorker, иллюстрирует трудности экспликации пространственного знания.
для интроспекции и речевого отчета. Однако это предположение не вполне верно: значительная часть специальных практических знаний экспертов в соответствующих предметных областях имеет интуитивный характер (см. 8.3.3). В информатике и работах по искусственному интеллекту интуитивное знание считается процедурным (знание «как?»), а структурированное и коммуницируемое — декларативным (знание «что?»). Как мы видели в предыдущей главе, это различение повлияло на современные нейропсихологические модели систем памяти, причем семантическая память была отнесена к категории механизмов сохранения декларативного знания. В силу того, что наши знания в значительной степени имплицитны и включены в процессы активного взаимодействия с окружением, этот уровень когнитивной организации (выше мы назвали его уровнем концептуальных структур, или уровнем ? — см. 5.3.3) следовало бы описывать не только в декларативных, но и в процедурных терминах.
На самом деле, некоторые авторы в когнитивной науке уже давно предлагают трактовать семантические компоненты, образующие значение понятий, как перцептивные и когнитивные операции (процедуры), позволяющие соотносить данное понятие с референтными ситуациями и использовать его в некотором контексте. Одним из первых такое предложение выдвинул немецкий лингвист Манфред Бирвиш (Bierwisch, 1970). Оно развивалось в 1970-х годах в рамках так называемой процедурной семантики, представленной работами Т. Винограда, Ф. Джон-сон-Лэйрда, Дж. Миллера и ряда других исследователей. Близкая трактовка внутреннего лексикона — долговременной памяти на отдельные слова, корневые морфемы и устойчивые, имеющие самостоятельное значение словосочетания (типа пословиц и поговорок) — дается и в современных лингвистических теориях понимания и порождения речи (см. 6.1.3 и 7.3.2).
Преимущество процедурного подхода к значению состоит прежде всего в том, что он позволяет учитывать контекст использования знания. Самые первые работы этого направления доказали возможность установления четкого соответствия между феноменами восприятия и использованием тех или иных языковых конструкций. Например, ситуации возникновения явлений феноменальной причинности, изученные в первой половине 20-го века бельгийским гештальтпсихологом Альбером Ми-шоттом4, могут быть, как показали в своей фундаментальной работе
4 Классические исследования Мишотта были направленные на проверку теории причинности Локка и Юма, отрицавшей возможность непосредственного восприятия причинной связи двух событий (см. 1.1.2). Эксперименты Мишотта доказывают обратное, а именно описывают условия, при которых чисто оптическое сближение и «соприкосновение»двух зрительных объектов на экране уверенно воспринимается наблюдателями как «толчок» и «передача импульса» движения. Для восприятия подобной феноменальной причинности необходимо, чтобы не позднее чем через 100 мс после момента соприкосновения,произошло бы характерное изменение скорости движения этих объектов (см. 3.1.2). 17
«Язык и восприятие» Джордж Миллер и Филипп Джонсон-Лэйрд (Mier & Johnson-Laird, 1976), систематически соотнесены с глаголами, описывающими различные формы механических взаимодействий объектов.
Другим достоинством процедурной семантики является то, что понятия трактуются здесь не только как конъюнктивные, но и как дизъюнктивные сочетания исходов перцептивных и когнитивных операций. Данный подход может быть распространен на понятия, отдельные представители которых не имеют инвариантного — необходимого и достаточного — набора признаков. Классическим примером служит понятие «игра», включающее «детские игры», «Олимпийские игры», «карточные игры», «игры животных», «игры в мяч» и т.д. (этот пример предложен знаменитым австрийским логиком, философом и лингвистом Л. Витгенштейном — см. 6.2.2). Любопытно, что усилия и реальные достижения процедурной семантики фактически связаны с разработкой референтной теории значения, под знаком критики которой сто лет назад создавалась современная формальная логика. Дальнейшее развитие этого подхода могло бы помочь распространить процедурные описания, используемые главным образом при изучении восприятия и сенсомотор-ных координации, на семантическую память. В конце этого раздела мы рассмотрим некоторые новые нейропсихологические данные, которые говорят о возможности такого обобщенного использования процедурной интерпретации.
Имплицитное знание представляет собой серьезную проблему с точки зрения более традиционных семантических подходов, ориентирующихся на формальную логику. Дело в том, что в логической семантике критерии выделения понятий («семантические компоненты», «постулаты значения» и т.д.) обычно задаются в явном, эксплицитном виде. В последние годы в когнитивных исследованиях возникли и, отчасти, уже получили значительное распространение новые междисциплинарных подходы, ведущие к построению математических моделей, в которых имплицитное знание неожиданно получает достаточно естественную интерпретацию.
Первый тип современных моделей, возникший в 1980-е годы в нейроинформатике и части когнитивных наук, основан на использовании различных вариантов неоднократно упоминавшихся выше искусственных нейронных сетей. Они отличаются от семантических сетей, используемых в традиционной когнитивной психологии и в работах по искусственному интеллекту, гомогенностью связей между узлами и, самое главное, способностью к простым формам обучения (рис. 6.2). Путем целенаправленного обучения сети (например, с помощью метода обратного распространения ошибки — см. 2.3.3) часто удается добиться довольно полного соответствия предсказаний этих моделей данным психологических экспериментов и нейропсихологических наблюдений. Нейронные сети демонстрируют категоризацию стимульных ситуаций, способность правильно «узнавать» слегка измененные варианты вы-18 ученных ранее понятий, а также разнообразные ассоциативные эффек

добрый большой живой
С1 зеленый красный желтый
ISA есть может
имеет
живое существо
растение
животное
дерево
цветок
птица
рыба
сосна
дуб
роза
астра
дятел
канарейка
карась
лосось
живое существо
растение
животное
дерево
цветок
птица
рыба
растет
движется
плавает
летает
поет
лай
ветки
лепестки
крылья
перья
размеры
жабры
листья
корни
кожа
Рис. 6.2. Нейронная сеть, репрезентирующая понятия в семантической памяти (по: McCeand, 2000).
ты типа семантического прайминга. Знание представлено в моделях нейронных сетей в неявном, «субсимвольном» виде, а именно как совокупность градуально меняющихся в ходе обучения порогов активации отдельных формальных нейронов и всей сети в целом.
Другой подход, представленный латентным семантическим анализом (LSA — Latent Semantic Anaysis) и гиперпространственным аналогом языка (HAL — Hyperspace Anaogue to Language), возник в вычислительной лингвистике и разделе информатики, занимающемся базами данных. Этот подход имеет эмпирический характер, хотя он и не был связан первоначально с психологическими исследованиями. Исходным материалом при подобном анализе становятся разнообразные тексты. Модели значения слов строятся на базе компьютерной обработки огромных массивов текстов (подборок газет, энциклопедий, протоколов парламентских слушаний), обычно включающих не менее десятка миллионов слов. При этой обработке изначально учитывается только близость слов друг другу в линейной развертке текста (Landauer & Dumais, 1997). По сути дела, речь идет о построении базы данных ассоциативных связей
19
слов с учетом их непосредственного словесного окружения. Матрицы близости слов обрабатываются с помощью факторного анализа, после чего значение слова описывается как вектор в пространстве нескольких сотен (как правило, порядка 300) далее неспецифируемых, то есть в известном смысле имплицитных измерений.
Без всякой подгонки параметров, характерной для нейронных сетей, эти более или менее «вслепую» построенные модели демонстрируют интересные результаты, такие как предсказание величины прайминг-эф-фектов, а также успешности метафорического сравнения понятий (метафорические сравнения, например, «Наш начальник — акула», особенно проблематичны для моделей дискретных семантических маркеров — см. 7.4.2).
Следует отметить, что эти многомерные пространственные модели выявляют не только общее семантическое сходство разных слов (например, «улица», «дорога» и «путь»), но и близость грамматических форм одного и того же слова между собой («путь», «пути», «путем» и т.д.), хотя, как легко понять, такие грамматические формы практически никогда не встречаются рядом внутри одного предложения5. Причина этого последнего эффекта состоит в том, что оценка сходства слов при латентном семантическом анализе осуществляется посредством вычисления глобального сходства контекстов во всем массиве текстов, Если эти новые данные получат подтверждение в дальнейших исследованиях, то это может означать необходимость возвращения к дискуссиям, сопровождавшим возникновение когнитивного подхода (см. 1.3.3 и 7.3.1), поскольку возможность выделения грамматических форм и правил на базе информации о линейной близости слов в предложении изначально отрицалась генеративной грамматикой.
Еще один, совсем новый, но, судя по всему, перспективный подход основан на использовании для представления знаний геометрических моделей, восходящих к работам великого русского математика Николая Ивановича Лобачевского (1792—1856). Отказавшись от 5-го постулата Евклида («Через точку, лежащую вне прямой, можно провести одну и только одну параллельную ей линию»), он открыл возможность рассмотрения геометрии на поверхности стягивающихся в точку или, например, гиперболически расширяющихся тел. Если в начале 20-го века была обнаружена полезность этих моделей для описания связанных с теорией относительности космогенических представлений, то начало 21-го века демонстрирует их применимость в области когнитивных исследований, а именно при моделировании концептуальных структур. Иллюстративный пример приведен на рис. 6.3, где плотность упаковки и количество объектов возрастает на периферии пространства. Не так ли работает и
5 Для количественной оценки сходства значений двух слов в латентном семантическом анализе вычисляется косинус угла, образованного соответствующими векторами. Подобно обычным коэффициентам корреляции, он варьирует в диапазоне от 1 (полное совпадение) до 0 (ортогональное положение векторов). Значение словосочетания (фразы,предложения) вычисляется путем определения векторной суммы значений составляю-20 щих слов (см. 7.3.2).


Рис. 6.3. «Граница круга IV» Морициуса Эшера как художественная иллюстрация нового подхода к представлению знаний в пространствах с неевклидовой геометрией.
наш мысленный взор, отчетливо выделяя один-два объекта и оставляя невообразимо сложную паутину потенциально доступных связей и отношений на периферии сознания?
Именно эти свойства неевклидовых моделей были использованы недавно немецким нейроинформатиком Хельгой Риттером (Ritter, 2004) для моделирования функций внимания, способного контекстуально связывать выделяемую сознательно единицу опыта с ее имплицитным концептуальным окружением. Предложенный им инструментарий называется гиперболическими самоорганизующимися картами (Hyperboic Sef-Organizing Maps). Элементы искусственных нейронных сетей осуществляют здесь дискретизацию гиперболического пространства, особенностью которого является экспоненциальный рост объема при увеличении дистанции от начальной точки. Это увеличение объема используется для размещения дополнительных репрезентаций, а также для увеличения размерности их связей. Самоорганизующиеся карты моделируют далее эффекты сдвига фокуса внимания, ограничивая детальность и размерность выделяемого в данный момент фрагмента. Емкость упаковки может, таким образом, сочетаться с относительной легкостью навигации (browsing) и поиска данных (data mining), основанных на сдвигах внимания. Гибкая настройка семантических связей в этом подходе должна обеспечить в будущем интуитивно понятный и технологичный формат представления исключительно больших массивов знаний (см. 7.4.3).
21
6.1.2 Психологические методы исследования
Существуют две основные линии собственно психологических исследований семантической памяти и организации знания. Первая линия представлена классическими экспериментами по категоризации — выявлению и заучиванию правил сочетания признаков объектов, положенных экспериментаторами в основу их классификации. Простейшие из числа подобных обучающих экспериментов были начаты еще представителями Вюрцбургской школы психологии мышления, продолжены Кларком Халлом и Л.С. Выготским и, наконец, перенесены в когнитивную психологию Джеромом Брунером (см. 2.1.3). Обычно для этих экспериментов характерны произвольный выбор признаков, использование их условных комбинаций в сочетании с бессмысленными названиями соответствующих категорий. Несмотря на явную искусственность, эти работы выявили некоторые интересные особенности онтогенетического развития обучения и категоризации, а также сравнительную трудность работы с различными формами комбинации признаков. В частности, заучивание и применение дизъюнктивных правил оказалось значительно более сложным, чем конъюнктивных.
Важной модификацией этого подхода в последние 10—20 лет стало изучение так называемого имплицитного обучения, когда испытуемый должен выполнять некоторую, обычно сенсомоторную работу, не подозревая, что вариативная последовательность событий подчиняется определенному правилу (см. 5.4.1). Вопрос состоит в том, возможно ли выделение этого скрытого правила и его эффективное использование в деятельности без отчетливого, эксплицитного осознания. Результаты различных экспериментов не всегда совпадают, что связано с большим количеством переменных, влияющих на решение подобных задач. В целом имеющиеся данные позволяют положительно ответить на поставленный выше вопрос, но с одним существенным уточнением. Для имплицитного приобретения процедурных знаний осознание действительно не обязательно, но, похоже, обязательно участие внимания: любые дополнительные задачи, отвлекающие внимание испытуемых, делают имплицитное научение невозможным независимо от числа повторений6. Кстати, как отмечалось в предыдущей главе (см. 5.1.3), имплицитное научение может наблюдаться и у пациентов с амнестическим синдромом.
Вторая линия исследований семантической памяти связана с анализом разнообразных эффектов семантической близости слов и понятий. К
6 Этот факт нельзя использовать как аргумент в пользу моделей ранней селекции (см.4.1.2), поскольку при имплицитном обучении речь идет о выявлении регулярности последовательностей и критической является возможность сравнения между собой событий,разделенных относительно продолжительными интервалами времени. Вполне возможно, что при отвлечении внимания переработка изолированных событий сохраняется (тоесть имеет место поздняя селекция), а нарушается только интеграция этих событий во вре-22 мени (Craik, 2002).
их числу относятся, например, ассоциативные прайминг-эффекты: предъявление слова «вилка» или реальной вилки ускоряют узнавание слова «ложка». Самый существенный результат исследований влияния преднастроики на процессы категоризации и понимания заключается в выявлении двух фаз обработки семантической информации при чтении: 1) быстрой параллельной активации нескольких возможных значений слова; 2) селективного подавления тех интерпретаций, которые не соответствуют общему контексту предложения (см. 4.3.2 и 7.2.3). Как ни важны данные эффекты для понимания механизмов функционирования семантической памяти, часто они связаны лишь с относительно «точечными» воздействиями, которые не позволяют сами по себе описать глобальную организацию знания. С целью реконструкции отношений между отдельными понятиями и построения метрических (семантические пространства) или топологических (семантические сети и деревья) моделей семантической памяти широко используются процедуры многомерной статистики.
Инициированные Чарльзом Осгудом исследования семантических пространств значений слов (см. 2.2.1) были продолжены в последующие годы, превратившись в одно из основных направлений когнитивной психологии — удачно названное В.Ф. Петренко (1983) психосемантикой. Основой для многих исследований послужило применение таких статистических процедур, как многомерное шкалирование и иерархический кластерный анализ. Наряду с факторным анализом они используются для построения метрических и топологических моделей систем семантических признаков, понимаемых как «факторы», «маркеры» или «измерения» этих конструкций. Главная проблема здесь часто состоит не в отсутствии средств статистической обработки, а в их избыточности и трудностях последующей интерпретации результатов. Так, одним из приемов изучения организации семантической памяти является анализ группировки понятий при полном воспроизведении списков слов. На основании протоколов воспроизведения строятся матрицы попарной близости отдельных слов, а затем используется одна из методик многомерного анализа, позволяющая «реконструировать» структуру соответствующего участка семантической памяти. Выбор определенной методики шкалирования (для этих целей сейчас используется свыше десяти методик) отчасти предопределяет и тип модели (рис. 6.4).
Процедуры многомерного шкалирования позволяют устанавливать метрические отношения между объектами, используя порядковые оценки, сведенные в матрицы близости/ сходства7. Р. Шепард (Shepard, 1962),
7 Одна из трудностей применения многомерного шкалирования в психологии связанас тем, что этот метод предполагает обратимость оценок сходства (близости) сравниваемых объектов, тогда как в действительности они часто необратимы. По этой причине мы,например, легко соглашаемся с утверждением, что «Эллипс — это примерно круг», тогдакак утверждение «Круг — это примерно эллипс» вызывает у нас чувство протеста. Подобные эффекты характерны для любого структурированного множества, имеющего «фокальные», или «прототипические», элементы (см. 6.2.2). 23
Протоколы воспроизведения
Матрицы близости

кошкатигрлевкошкасобакалевтигрсобакасобакакошкакозелкошкасобакабаранбаранлевкозёлтигржирафжираф1 2

цепочки
структурные модели семантической памяти
Рис. 6.4. Разновидности структурных моделей семантической памяти, создаваемых на основе анализа матриц близости/сходства.
24
в частности, показал, что если существует матрица порядковых оценок близости 20 городов, то применение многомерного шкалирования позволяет выявить имплицитно содержащуюся в этой матрице метрическую информацию о расстояниях между этими городами и даже об их взаимном положении. Действительно ли существуют подобные когнитивные карты, и если существуют, то в какой форме — это уже другой вопрос, интенсивно обсуждаемый по сегодняшний день (см. ниже 6.3.2). Пространственные аспекты таких моделей сами по себе не могут приниматься буквально, свидетельством чему служит тот факт, что всякую точку и-мерного семантического пространства можно заменить без потери


Рис. 6.5. Иерархический кластерный анализ. А — пример обработки и соответствующая кластерная структура для условного набора из пяти объектов: Б — результаты оценки сходства 8 животных (б — бабочка, к — комар, кр — крокодил, крыс — крыса, крол — кролик, л — лебедь, лм — летучая мышь, ч — черепаха) девочкой четырех лет и взрослым образованным мужчиной (Michon, 1972).
общности представления вектором из ? упорядоченных величин. Значение при этом оказывается пучком семантических признаков, как оно и понималось обычно в компонентных теориях значения, например, в теории Катца и Фодора (см. 2.2.1 и 6.1.1). Многомерное шкалирование применялось для описания различных семантических областей: названий оттенков цвета, терминов родства, местоимений, эмоций и черт личности, глаголов обладания и оценки, профессий и т.д.
Иногда преимущество отдается процедурам иерархического кластерного анализа, являющимся простейшим способом описания категориальных структур. В одной из ранних работ были, например, показаны возрастные различия субъективной категоризации видов животных (Michon, 1972). При этом использовались изображения и названия восьми животных: бабочка, комар, черепаха, крыса, летучая мышь, крокодил, лебедь и кролик. Для каждой случайно выбранной из этого набора тройки животных нужно было определить двух самых похожих и двух самых непохожих. Через несколько дней эксперимент был повторен. Данные 2x56 проб были сведены для каждого испытуемого в матрицу сходства, причем каждой похожей паре приписывалось два балла, а нейтральной — один. Затем был проведен иерархический кластерный анализ (см. рис. 6.5А). Эта процедура отчетливо выявила возрастные различия классификационных схем: для ребенка существенными были аффективные атрибуты «хороший» и «кусается», а для взрос25
лого — формальная принадлежность к различным биологическим типам и классам (рис. 6.5Б)8.
Далеко не все авторы удовлетворены таким подходом к изучению категориальной структуры семантической памяти. Как пишут Эва и Герберт Кларк, «есть изрядная доля иронии в том, что как раз объективность этих методов составляет их главный недостаток. Когда людей заставляют проецировать их знание семантических отношений на пяти-или десятибалльную шкалу сходства, они начинают игнорировать тонкие различия в значениях слов. А усреднение результатов множества таких оценок лишь затемняет оттенки значения. Еще более серьезные трудности связаны с тем, что люди неизбежно меняют свои критерии "семантического сходства", когда переходят от одной пары слов к другой» (Cark & Cark, 1977). Эти авторы отмечают и другие недостатки пространственных моделей, в частности, невозможность учета качественной специфики семантических отношений между различными понятиями, а также трудности определения значения предложений на основании одних только глобальных оценок семантического сходства входящих в него понятий.
Распространенным подходом к изучению семантической памяти является анализ хронометрических данных по верификации некоторых простых утверждений. При этом было получено огромное количество данных (см. 6.2.1). Так, оказалось, что за время порядка одной секунды, испытуемые могут установить правильность предложения «Дятел — это птица» или найти растение, название которого начинается с буквы «п». Столь небольшое время было бы невозможным, если бы не высокая эффективность доступа к лексическому знанию. Еще более удивительно, что мы способны примерно за то же самое время определить отсутствие слова «мантинас» среди 105 известных нам слов родного языка9. Ведь если память понимается как некоторая емкость для размещения репрезентаций, то использование ее содержаний предполагает проs Следует отметить, что, согласно современным исследованиям познавательного развития, дети очень рано (3—4 года) и без специального обучения оказываются способны к пониманию родовидового принципа классификации биологических объектов. В этой специфической предметной области можно, следовательно, констатировать известное сходство принципов организации развивающихся спонтанно наивных понятий и научных понятий, формирующихся несколько позже и под целенаправленным контролем взрослых (см. 6.4.3).
9 Речь идет здесь о задаче лексического решения. В большинстве психолингвистическихмоделей внутренний лексикон, фиксирующий характеристики слов, а также некоторыхболее дробных (например, корневые морфемы и суффиксы) и более крупных (идиомы)единиц языка, описывается как сетевая структура, каждый узел которой связан по крайней мере с одним узлом семантической памяти. Близость узлов лексической сети определяется сходством звучания и/или визуального облика соответствующих слов (см. 7.1.2).В когнитивной лингвистике внутренний лексикон часто наделяется также функциями26 грамматического структурирования высказывания (см. 7.3.2).
цессы поиска, и вопрос состоит в том, как такой поиск может быть в данном случае остановлен на раннем этапе (см. 6.2.1). Нам также удается очень быстро определить, что мы чего-то не знаем — например, название центральной площади Сиены, столицы Тосканы, или атомный вес химического элемента рутения. Мы переходим к анализу относительно новых исследований, которые позволяют разрешить некоторые из этих парадоксов.
6.1.3 Нейропсихологические исследования
Как и все другие разделы когнитивной психологии, исследования семантической памяти испытывают сегодня особенно сильное влияние со стороны нейрофизиологических и нейропсихологических подходов. Эти новые данные не заменяют результаты собственно психологических работ, но позволяют в ряде случаев скорректировать устоявшиеся представления. Один из относительно стабильных нейропсихологических результатов, многократно подтверждавшийся в исследованиях пациентов со старческой двменцией и болезнью Альцгеймера, состоит в том, что нарушения в работе мозга (они затрагивают в данном случае главным образом ассоциативные области коры — см. 5.4.3) могут проявляться в ухудшении точности семантической категоризации при сравнительной сохранности собственно речи и чтения. Пациенты делают ошибки в назывании даже таких типичных объектов, как ложка или яблоко. Эти ошибки, однако, имеют характер парасемантического смешения, отражая таким образом правильное угадывание общей категориальной принадлежности предметов: ложка вполне может быть названа «вилкой», а зубная щетка — «расческой»10.
Относительная сохранность общих семантических категорий проявляется и в том, что иногда пациенты с болезнью Альцгеймера как бы упрощают себе задачу, например называя чайку «птицей», а березу «деревом». Складывается впечатление, что селективно страдает именно конкретное знание, хотя этот вывод должен быть еще проверен в экспериментах с семантическим праймингом — такие эксперименты могли бы исключить возможность имплицитного сохранения сведений о конкретных понятиях. По мере развития заболевания затруднительной становится и глобальная категоризация, так что в конце ко&heip;