Основы психологии познания | Часть №1
Основы психологии познания | Часть №2
Основы психологии познания | Часть №3
✔️ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОДХОДОВ
Главным достижением когнитивной психологии стало то, что она полностью восстановила прерванное бихевиоризмом почти на полвека изучение познания. После появления вычислительных машин анализ внутренних психических процессов и состояний внезапно перестал казаться чем-то сомнительным.
Решающее значение для появления когнитивной психологии имела кибернетическая революция в науке и технике, истоки которой, в свою очередь, связаны с развитием формальной и математической логики.
Английский логик Алан Тьюринг проанализировал проблему эффективности процедур вычисления. Идея эффективности близка лейбницевской идее алгоритма — последовательности операций, ведущих через определенное (конечное) число шагов к решению.
Тьюринг показал, что любая эффективная процедура может быть реализована с помощью простого абстрактного автомата, получившего название «машины Тьюринга». Состояния и изменения состояний этой «машины» могут быть описаны с помощью четырех или пяти элементарных логических операций, считывающих и записывающих двоичные числа в ячейки передвигаемой вперед и назад бесконечной ленты. Эта работа сделала возможной очень наглядное теоретическое обоснование функционирования вычислительной техники, так как с формальной точки зрения всякое цифровое вычислительное устройство является ничем иным, как физическим воплощением «машины Тьюринга».
«Кибернетика» американского математика и физика Норберта Винера, вышедшая в свет в 1948 году зафиксировала начало новой научно-технической революции, основанной на теории управления и сервомеханизмов, статистической теории связи и применении программируемых вычислительных устройств.
Смысл этого подхода состоит в том, чтобы выделить в них стороны, связанные с управлением и переработкой информации...
Так была реабилитирована одна из характерных особенностей того, что Курт Левин и неопозитивисты называли «аристотелевским способом образования понятий».
У Аристотеля можно найти прекрасный образ управления кораблем, который может вестись к цели различными способами: капитаном по звездам, местным лоцманом по береговым ориентирам и т.д.
Важно отметить, что в случае систем с обратной связью, особенно если эти системы включают несколько уровней организации, теряет свою объяснительную силу столь важное в механике и в науках о неживой природе понятие линейных причинно-следственных связей.
На место этого понятия выдвигается представление о круговой причинности.
Статистическая теория связи (Shannon & Weaver, 1949). Эта теория — она стала известна потом как теория информации — предлагала простой формальный аппарат для оценки количества информации, содержащейся в том или ином сообщении.
Количество информации Н, передаваемое сообщением о реализации одного из N равновероятных событии, определяется по формуле:
Количество информации измеряется, таким образом, в двоичных логарифмических единицах, или битах. Передача количества информации, равного одному биту, позволяет уменьшить неопределенность ситуации вдвое, двух битов — вчетверо и т.д. Множество всех возможных событий, естественно, заранее должно быть известно на принимающей стороне. Приведенная выше формула описывает максимально возможное количество информации, достигаемое в случае, когда система событий совершенно случайна. Если система событий структурированна, так что разные события возникают с различной вероятностью, то среднее количество информации для множества из N событий определяется несколько более сложной формулой:
Именно эта информация при продолжительном предъявлении сигналов определяет нагрузку на канал связи. Разница между максимально возможным и фактическим количеством информации определяет далее так называемую избыточность системы событий.
Избыточность является ничем иным, как мерой организации такой системы, степени ее отличия от совершенно случайного, хаотичного состояния.
Важным источником избыточности в канале связи являются, наряду с абсолютной вероятностью возникновения событий, условные вероятности следования события друг за другом.
Первой претеоретической метафорой будущей когнитивной психологии стало, таким образом, понимание человека как канала связи с ограниченной пропускной способностью.
Вернемся к ситуации, в которой оказались исследования познавательных процессов в 1950-е годы. Основные экспериментальные работы этого периода имели прикладной характер и были направлены на возможно более точное описание ограничений информационной пропускной способности человека.
К числу основных феноменов, иллюстрирующих такие ограничения, обычно относят следующие:
- Время реакции выбора — замедление времени реакции с увеличением числа альтернатив.
- Избирательность (селективность) внимания — невозможность одновременно и в равной степени следить за содержанием двух раз личных сообщений.
- Колебание внимания — невозможность в течение сколько-нибудь продолжительного времени с одинаковой «бдительностью» (vigilance) следить, скажем, за экраном радиолокатора.
- Объем непосредственной памяти — невозможность запомнить после однократного предъявления более чем 5—7 не связанных между собой объектов или символов.
- Психологический рефрактерный период — задержка реакции на втором из двух следующих друг за другом с достаточно малым интервалом (менее 150 мс) стимулов.
В рамках инженерно-психологических исследований ограничений избирательного внимания и непосредственной памяти Дональд Брод-бент опубликовал в 1954 году статью под названием «Механическая модель внимания и непосредственной памяти человека», где впервые описал внимание как фильтр, осуществляющий отбор релевантной с точки зрения задачи сенсорной информации.
Этот фильтр расположен на входе в непосредственную память — «центральный информационный канал с ограниченной пропускной способностью» — и осуществляет отбор релевантной информации по принципу «все или ничего».
В 1956 году Джордж Миллер опубликовал ставшую классической работу «Магическое число семь, плюс или минус два». Он показал, что ограниченность объема кратковременной памяти определяется совсем не количеством объективно измеренной в битах информации, а относительно небольшим количеством (порядка 7) «единиц», или «кусков» («чонков» от англ. chunks) субъективной организации материала.
В качестве подобных единиц организации материала в непосредственной памяти могут выступать буквы или цифры, слова или, например, короткие предложения. Количество информации будет во всех этих случаях совершенно различным. Размеры этих единиц, меняются в процессе обучения.
Важную роль в создании методологического климата, сделавшего возможным переход к когнитивной психологии, сыграл принцип конвергирующих операций Гарнера, Хэйка и Эриксена (Garner, Hake & Eriksen, 1956).
Основная мысль состояла в том, что изучать можно и то, что не является непосредственно наблюдаемым. Границы подобного, «скрытого за поверхностью» регистрируемых событий предмета исследований, лучше всего могут быть намечены при движении по различным, но сходящимся (конвергирующим) направлениям. Авторы попытались в первую очередь разделить сенсорные аспекты восприятия и чисто моторные реакции, заменив радикальное операционалистское утверждение: «восприятие = определенный способ реагирования на сенсорную стимуляцию» на более осторожное: «восприятие = некоторое внутреннее событие, которое может проявляться в моторных реакциях, но принципиально от них отлично».
В 1894 году ученик Гельм-гольца Генрих Герц писал: «Отношение динамической модели к системе, моделью которой она считается, это в точности отношение образов вещей, которые создает наш разум, к самим вещам... Согласованность между разумом и природой может быть, таким образом, приравнена согласованности двух систем, являющихся моделями друг друга; мы даже могли бы объяснить эту согласованность, предположив, что наш разум способен создавать динамические модели вещей и работать с ними».
Через полстолетия эту мысль развил Кеннет Крэйк: «Если организм несет в голове мелкомасштабную модель внешнего окружения и своих возможных действий, он способен проверять различные альтернативы, определять наилучшие из них, реагировать на будущее развитие ситуации и вообще во всех отношениях вести себя более полноценно, безопасно и компетентно, попадая в сложные условия».
Элегантную формулировку сути когнитивного подхода в нейрофизиологии несколько позже предложил H.A. Бернштейн: «Мозговое отражение (или отражения) мира строится по типу моделей Мозг не запечатлевает поэлементно и пассивно вещественный инвентарь внешнего мира.., но налагает на него те операторы, которые моделируют этот мир, отливая модель в последовательно уточняемые и углубляемые формы».
Анализируя «внутренние модели» пространственного окружения, мы сразу же обнаруживаем, что они имеют «матрешечную» организацию, то есть обычно состоят из нескольких рекурсивно вложенных друг в друга репрезентаций.
Рекурсивный характер имеют наши представления о других людях и их знаниях о нас. Наконец, рекурсивность типична для нашего языка, что подчеркивалось в теории порождающей грамматики Хомского.
Используя эту теорию, можно было сделать следующий шаг — объявить различия всех этих форм репрезентации поверхностными и постулировать единый абстрактный формат представления знаний на уровне глубинных структур, допускающих алгоритмическое описание.
Вот почему в начале 1960-х годов процессы познания стали трактоваться по аналогии с процессами вычислений в компьютере. Понимание того, что человек активно «перерабатывает информацию», строя внутренние модели (репрезентации) окружения, означало переход от информационного подхода в узком смысле слова к когнитивной психологии.
Эта компьютерная метафора когнитивной психологии открыла принципиально новые теоретические возможности, заменив характерное для психологии 19-го — первой половины 20-го веков представление об энергетическом обмене организма со средой на представление о значительно более быстром и гибком информационном обмене.
Практически в течение одного 1960 года появилось несколько работ, в которых ставился вопрос о характере объяснения активности познавательных процессов.
Эти работы содержат предположение, что проблема бесконечного регресса к гомункулусам, поставленная ранее в споре между Толменом и Газри (она известна также как проблема Юма), может быть обойдена, если предположить, что процессы переработки информации организованы в иерархические, все более абстрактные структуры, а сам гомункулус выполнен из нейроноподобных элементов.
Если на более ранних уровнях переработки информации будут выполняться некоторые функции гомункулуса, то в конечном счете для моделирования познавательной активности во всей ее сложности потребуется система с конечным числом уровней.
Блок-схема переработки информации человеком, центральное место в которой занимает гомункулус (блок Н):
Модель переработки информации человеком:
P — перцептивная система,
A — аффективно-оценочная система,
H — гомункулус,
M — моторная система
Блок H является местом конвергенции сенсорной и аффективно-оценочной информации; его выход представляет собой произвольное поведение, в то время как рефлексы и автоматизированные навыки реализуются другими структурами.
Его активность необходима для осознания, а также для всякого сколько-нибудь продолжительного запоминания информации.
Эттнив легко включает в свою модель данные об ограниченности внимания и непосредственной памяти, считая, что вход в блок H ограничен 7+2 единицами предварительно организованного перцептивной системой (блок Р) материала.
Сдвиг от необихевиоризма к неоментализму когнитивной психологии был зафиксирован и в известной книге Дж. Миллера, Н. Галантера и К. Прибрама «Планы и структуры поведения». Авторы описали элементарную структуру действия, включив в нее операцию когнитивной оценки, TEST.
Эта структурная ячейка действия получила название TOTE {TEST-OPERATE—TEST—EXIT). Этими же авторами также еще раз была выдвинута задача изучения «центральных процессов», с помощью которых можно заполнить «пропасть между стимулами и реакциями».
Образы были уподоблены планам, или компьютерным программам, иерархическая организация которых допускает возможность «самопрограммирования» и позволяет, по мнению авторов, обойтись без гомункулуса.
Джордж Сперлинг (Sperling, 1960), а несколько позднее и другие авторы, использовав методику частичного отчета (инструкция, определяющая характер воспроизведения материала, предъявляется в этой методике уже после окончания предъявления самой информационной матрицы), пришли к выводу, что сразу после кратковременного предъявления зрительная информация примерно в течение трети секунды сохраняется в виде относительного полного сенсорного образа, после чего она исчезает или переводится в какую-то другую, вероятнее всего, вербальную форму. Предположение об обязательном участии вербального повторения в переводе информации в долговременную память, то есть во всяком, сколько-нибудь продолжительном запоминании материала (включая абстрактные фигуры), получило название гипотезы вербальной петли.
Для объяснения этих данных сначала Н.Во и Д.Норман (Waugh & Norman, 1965), а затем Р.Аткинсон и Р.Шиффрин предложили модель, в которой выделили три блока переработки информации в памяти человека:
- сенсорные регистры (например, «ультракороткая зрительная память» из работ Сперлинга),
- первичную память (кратковременная память с ограниченным объемом и вербальным повторением в качестве способа сохранения информации)
- вторичную память (долговременная семантическая память с очень большим объемом пассивно сохраняемой информации).
Первичной памятью называли непрерывное сохранение представления в пределах поля сознания, вторичной — повторное возвращение представления в сознание, после того как оно его покинуло.
Первичная (кратковременная) память оказывается, таким образом, удивительным образованием, одновременно имеющим сходство с сознанием, гомункулусом, каналом связи и микропроцессором компьютера!
К числу других проблем этих ранних исследований относились вопросы о локализации и модусе работы селективных фильтров (внимания), осуществляющих отбор релевантной и подавление иррелевантной информации, последовательной или параллельной организации процессов в задачах поиска, характера взаимодействия восприятия и памяти при распознавании конфигураций.
Так, ученица Бродбента Энн Трисман предположила, что перцептивные процессы разворачиваются последовательно на нескольких уровнях обработки информации, начиная с анализа сенсорных признаков материала и кончая анализом семантических.
/Величковский Б. | "Когнитивная наука: Основы психологии познания"/
Продолжение следует.
Journal information