Ментальные модели и аналогия с компьютером

Новый подход к анализу психических процессов, возникший в начале 1960-х годов, имел длительную предысторию. 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» (Hertz, 1894, S. 177). Через полстолетия эту мысль развил сотрудник Бартлетта и один из создателей инженерной психологии 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» (Craik, 1943, р. 61 )6.

Анализируя «внутренние модели» пространственного окружения, мы сразу же обнаруживаем, что они имеют «матрешечную» организацию, то есть обычно состоят из нескольких рекурсивно вложенных друг в

6 Элегантную формулировку сути когнитивного подхода в нейрофизиологии (не используя, впрочем, термина «когнитивный») 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» (1966, с. 287).

друга репрезентаций. Например, мы можем представить себе карту северо-востока России, так что Санкт-Петербург будет при этом представлен чем-то вроде точки, а затем развернуть эту «точку» в полномасштабное пространственное представление и т.д. (см. 6.3.2). Рекурсивный характер имеют наши представления о других людях и их знаниях о нас (см. 7.4.1). Наконец, рекурсивность типична для нашего языка, что подчеркивалось в теории порождающей грамматики Хомского (см. 1.3.3 и 8.4.3). 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. Так, Вундт и его современники полагали, что только что открытый закон сохранения энергии требует признания строгого психофизического параллелизма, то есть признания — в полном согласии с картезианской философской традицией (см. 1.1.1 и 9.1.3) — полной независимости (в смысле причин и следствий) телесных и ментальных событий. Но вычислительное устройство, потребляя весьма незначительное количество энергии, может управлять огромными механизмами. Поэтому требование психофизического параллелизма перестало вдруг казаться строго обязательным. Далее, хотя трудно сказать, какие процессы лежат в основе некоторой чисто психической работы, например, восприятия картины Рембрандта, можно легко представить компьютер или специализированный электронный прибор, осуществляющий переработку информации, которая заканчивается адекватным ситуации ответом.

Первыми работами нового направления можно считать исследования процессов образования искусственных понятий Джеромом Бруне-ром и сотрудниками, а также работы Ньюэлла, Саймона и Шоу, создавших ряд машинных моделей мышления, в том числе «Логик—теоретик» и «Универсальный решатель задач». Общими чертами этих работ являются не только массивное использование формально-логического анализа (например, используемый в монографии Брунера теоретический аппарат совпадает с правилами индукции Дж.С. Милля), но и восстановление авторитета более ранних, «добихевиористских» исследований познания. В случае Ньюэлла и его коллег это были Отто Зельц и геш-тальтпсихология, а в случае Брунера — вюрцбургская школа и диссер-

ПО

тационная работа Кларка Халла 1920 года по формированию понятий, выполненная на материале китайских иероглифов. Отдавая должное другим влияниям, Брунер писал позднее, что на него произвело в эти годы глубокое впечатление знакомство с традицией изучения познания в советской психологии. Действительно, в его работах отчетливо выступает интерес к анализу развития познавательных процессов, которые он вслед за Бартлеттом, Леонтьевым, Гальпериным и Пиаже связывает с формированием внешней деятельности. При этом, впрочем, он, как и Выготский, подчеркивает моменты символьного взаимодействия ребенка с другими людьми, а не чисто сенсомоторные компоненты.

Использование «менталистской» терминологии в когнитивной психологии было обусловлено вначале эвристическими соображениями; она оказалась необходимой потому, что сложность рассматриваемых феноменов не позволяла дать их осмысленную интерпретацию в других терминах. Переход к неоментализму сопровождался попыткой осмысления философских проблем, которые он за собой влечет. 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 — см. 1.1.1 и 1.3.3), может быть обойдена, если предположить, что процессы переработки информации организованы в иерархические, все более абстрактные структуры, а сам гомункулус выполнен из нейроноподобных элементов.

В статье под названием «В защиту гомункулусов» Фрэд Эттнив (Attneave, 1961) отмечает, что 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), показана на рис. 2.4. 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. Совершенно очевидно, что Эттнив вкладывает в уже имевшиеся к тому времени информационные модели познавательных процессов традиционное для психологии сознания содержание. Статья завершается призывом пересмотреть вопрос о научной респектабельности гомункулуса (см. 4.4.2 и 5.2.3).

Проприоцепция

4. Модель переработки информации человеком по Эттниву (Attneave, 1961). ?

4. Модель переработки информации человеком по Эттниву (Attneave, 1961). ?

— перцептивная система, А — аффективно-оценочная система, ? — гомункулус, M — моторная система

Сдвиг от необихевиоризма к неоментализму когнитивной психологии был зафиксирован и в известной книге Дж. Миллера, Н. Галантера и К. Прибрама «Планы и структуры поведения» (русский перевод — Миллер, Галантер, Прибрам, 1964). 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. Наряду с другими аналогичными призывами к изучению «центральных процессов», это был не просто субъективный бихевиоризм, но уже когнитивная психология, в ее специфической форме, подчеркивающей аналогию между внутренними репрезентациями и программами вычислений.

Значительная часть развернувшихся с конца 1950-х годов исследований склонялась к другой версии компьютерной метафоры, связанной с выявлением и анализом возможных структурных блоков переработки информации и принципов их объединения в единую функциональную архитектуру. Не случайно большинство этих работ было направлено на

выделение процессов и видов памяти, аналогичных процессам преобразования и блокам хранения информации вычислительных устройств. Благодаря экспериментам англичанина Брауна и американцев Питерсо-нов, здесь, прежде всего, удалось установить критическую роль активного повторения для всякого продолжительного сохранения информации: если после показа некоторого материала (цифры, слоги и т.д.) для запоминания испытуемый должен выполнять какую-либо интерферирующую активность (например, отнимать тройки от некоторого достаточно большого числа), то уже через 10—20 секунд вероятность правильного воспроизведения приближается к нулевой отметке7.

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 (см.

3.2.1). 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 (см. 5.2.1).

Для объяснения этих данных сначала Н. Во и Д. Норман (Waugh & Norman, 1965), а затем Р. Аткинсон и Р. Шиффрин (русский перевод — Аткинсон, 1980) 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) и вторичную память (долговременная семантическая память с очень большим объемом пассивно сохраняемой информации). Легко видеть, что эта модель в общих чертах описывает архитектуру универсальной цифровой вычислительной машины (см 5.2.1 ). Вместе с тем, она вполне тради-ционна. Так, различение первичной и вторичной памяти можно найти уже у Джеймса или еще раньше у немецкого физиолога Экснера. Первичной памятью они 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

7 Полученные этими авторами результаты совпали с данными исследования А Дани-елса (Daniels, 1895), выполненного в конце 19-го века Его интересовала продолжитель-112 ность сохранения впечатления в «поле сознания»

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. Такие работы представляли не только абстрактный научный интерес. Одной из практических проблем, изучению которой были посвящены в середине 20-го века десятки экспериментов, стала проблема вечеринки {cocktail party problem) — механизмы выделения релевантного речевого сообщения на фоне множества других одновременно ведущихся разговоров. Исследования показали, что отбор осуществляется преимущественно на основании элементарных сенсорных признаков, таких как определенное пространственное положение источника или специфический тембр голоса8. Было установлено, что семантическая связность сообщения также способствует лучшей настройке на релевантный канал (см. 4.1.2).

Значительное число работ 1960-х годов было посвящено описанию организации семантической информации в памяти. Одна из методик состояла в анализе группировки (кластеризации) словесного материала по семантическим категориям в задаче полного воспроизведения. Устойчивые ассоциативные связи между словами изучались с помощью методики свободных ассоциаций (см. 6.1.2). Еще один подход был связан с анализом феномена «на кончике языка», описанного Джеймсом, а также, в литературной форме, А.П. Чеховым (в рассказе «Лошадиная фамилия»). Браун и Макнил давали испытуемым словарные определения редких слов. В тех случаях, когда испытуемые не могли назвать слово, но утверждали, что знают его и вот-вот вспомнят, их просили угадать число слогов, примерное звучание, положение ударения, отдельные буквы и т.д.

8 Несмотря на легкомысленное название, «проблема вечеринки» возникла в серьезном контексте ведения воздушного боя, когда пилоты общались на одной радиоволне и нужно было научиться выделять в хоре голосов релевантное сообщение В разгар «холодной войны» данные о селективности внимания использовались в СССР при глушении западных радиостанций Поскольку женские и мужские голоса существенно отличаются базовой частотой, для глушения передач в какой-то момент стал применяться акустический «салат» из одновременно звучащих мужских и женских голосов Возникающая при этом маскировка была более полной, чем при использовании так называемого белого шума, в равной степени включавшего разные акустические частоты В настоящее время наблюдается новый всплеск интереса к этим механизмам, поскольку технические системы распознавания речи оказались неспособными к решению «проблемы вечеринки» и пытаются одновременно обрабатывать все, что произносится в их окружении (см 7 4 3)

Оказалось, что часто они оказывались в состоянии воспроизвести эту фрагментарную информацию об отдельных признаках слова (см. 7.1.3). Внутренняя репрезентация значений слов стала описываться как многомерный вектор свойств. В одной из первых теорий значения когнитивной психологии Катц и Фодор описали значение в терминах атомарных, иерархически организованных признаков, или предикатов: «быть мужчиной», «быть человеком», «быть живым существом» и т.д.

Так, например, понятие ХОЛОСТЯК задается, согласно теории Кат-ца и Фодора, сочетанием всего лишь трех дихотомических признаков: «быть мужчиной (+)», «быть взрослым (+)», «быть женатым (—)». Данный подход, казалось бы, наконец-то открывал путь к чисто автоматическому, машинному вычислению истинности понятий и составленных из них логических высказываний, пропозиций (см. 2.2.3). Вместе с тем, подобная абстракция исключала из рассмотрения многие пограничные или особые случаи, определяемые такими факторами, как социокультурные традиции и предписания. Можно ли, в самом деле, считать «холостяками» иерархов римской католической церкви, хотя в их случае выполняется приведенное выше требование сочетания элементарных семантических признаков? Точно так же, можно ли считать «холостяками» лиц нетрадиционной сексуальной ориентации или же членов формально незарегистрированных гетеросексуальных пар, которые длительное время живут вместе со своими партнерами? Очевидно, при определении даже такого простого понятия перечисление признаков оказывается недостаточным и приходится учитывать более широкий контекст — специфические особенности социокультурного института женитьбы/замужества (см. 6.3.1).

Близость этих когнитивных теорий значения структуралистским представлениям создателей экспериментальной психологии и философии 18—19-го веков неоспорима. Уже для Вундта, впрочем, всякое воспоминание было интегрировано в системе координат его трехмерной теории эмоций: «удовольствие — неудовольствие», «напряжение — расслабление», «возбуждение — успокоение». Ее более современным аналогом может служить трехмерное семантическое пространство конно-тативных (то есть аффективных) значений, построенное в 1950-е годы с помощью статистической процедуры факторного анализа Чарльзом Осгудом и его сотрудниками (Osgood, Suci & Tannenbaum, 1957). Эта модель имеет очень похожие на вундтовские координаты: «хороший — плохой» (шкала оценки), «сильный — слабый» (шкала силы), «активный — пассивный» (шкала активности). На базе модели была создана методика семантического дифференциала, в которой значение слов оценивалось всего лишь по трем отмеченным шкалам — оценки, силы и активности. Использовав данную методику, Осгуд и его коллеги продемонстрировали, например, каким образом меняется отношение к словам, имеющим аффективное значение, у пациентки с синдромом раз- двоения личности (рис. 2.5).

5. Изменения в оценке коннотативного (аффективного) значения группы

5. Изменения в оценке коннотативного (аффективного) значения группы

понятий у пациентки с раздвоением личности до (А), во время (Б) и после (В) кратковременного обострения состояния (по• Osgood, Suci & Tannenbaum, 1957).

Надо сказать, что сам Осгуд, несмотря на его активное участие в первых междисциплинарных конференциях когнитивистов и значительный фактический вклад в когнитивную науку, представлял необихевиористское направление психолингвистики. Поэтому он трактовал значение как осуществляющийся на основе ассоциативных связей внутренний медиаторный ответ (rj на внешний стимул. То, что Осгуд и другие психолингвисты середины 20-го века описывал как изменение отношения к понятиям, для представителей только что возникшей когнитивной психологии означало изменение внутренней структуры репрезентации понятий в семантической памяти. Это различие еще раз оттеняет специфику когнитивного подхода, с его общей неоменталистской ориентацией, отрицающей исследование моторики и поведения в целом. Современные психологические, а также и нейрофизиологические исследования различных форм представления знания будут подробно рассмотрены нами в следующих главах. Для новых работ становится характерным известный плюрализм — объединение этих и ряда других, первоначально противопоставлявшихся друг другу точек зрения и методических подходов (см. 6.1.3 и 9.4.1).

Январь 24, 2019 Психология труда, инженерная психология, эргономика
Еще по теме
5. Аналогия свойств сознания и квантовых компьютеров.
ТЕОРИИ РАЗВИТИЯ МОДЕЛИ МЕНТАЛЬНОСТИ (THEORY OF MIND)
А.Н. Борков ЭМПИРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ЛГУЩЕГО СОБЕСЕДНИКА
Преимущество компьютера.
Сознание и квантовые компьютеры
Фантастическая аналогия
4. Свойства квантовых компьютеров.
11. Компьютер в деятельности психолога
Прямая аналогия
Символическая аналогия
МЕТОДИКА «СЛОЖНЫЕ АНАЛОГИИ»
VII. НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО «ПО АНАЛОГИИ» И «ПО КОНТРАСТУ»
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО АНАЛОГИИ
Личная аналогия
6.9. Психологические особенности системы "человек - компьютер"
Добавить комментарий