2.1.3 Поиски ограничений пропускной способности

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:

1. 
   Время реакции выбора — замедление времени реакции с увеличени­ем числа альтернатив.
   
2. 
   Избирательность (селективность) внимания — невозможность од­новременно и в равной степени следить за содержанием двух раз­личных сообщений.
   
3. 
   Колебание внимания — невозможность в течение сколько-нибудь продолжительного времени с одинаковой «бдительностью» следить, скажем, за экраном радиолокатора.
   
4. 
   Объем непосредственной памяти — невозможность запомнить после однократного предъявления более чем 5—7 не связанных между со­бой объектов или символов.
   
5. 
   Психологический рефрактерный период — задержка реакции на вто­ром из двух следующих друг за другом с достаточно малым интер­валом (менее 150 мс) стимулов.
   

В последующих главах эти феномены будут рассмотрены нами в контексте современных представлений о возможных ограничениях по­знавательных процессов. Мы остановимся здесь подробно на самом первом в списке этих феноменов. Еще в 1885 году один из учеников Вундта Меркель установил, что время реакции выбора («В-реакция» Дондерса: п стимулов и п реакций) линейно зависит от логарифма чис­ла стимулов. Этот же результат был получен почти 70 лет спустя амери­канцами Хиком и Хэйменом, которые объяснили его как следствие за­висимости времени реакции от количества средней информации. <…>

В рамках инженерно-психологических исследований ограничений избирательного внимания и непосредственной памяти Дональд Брод-бент (ученик Бартлетта и бывший военный летчик, участвовавший в воздушной битве за Англию) 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» (рис. 2.3). Близкие идеи легли в основу монографии Бродбента «Восприятие и коммуникация», вышедшей в свет в 1958 году. В этой работе был обобщен гигантский объем данных, полученный в рамках информационного подхода. Это развитие целиком соответство­вало неопозитивистским канонам — как и в необихевиоризме автором проводился формальный анализ наблюдаемых переменных, а человек трактовался как относительно закрытый «черный ящик». Очерки пси­хологии с точки зрения статистической теории связи появились в конце 1950 — начале 1960-х годов. Однако это было время, когда информаци­онный подход стал подвергаться серьезной критике. <…>

В 1956 году видный американский психолингвист и последователь Хомского Джордж Миллер опубликовал ставшую классической работу «Магическое число семь, плюс или минус два» (см. Миллер, 1964). 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. сhunks) 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, как пока­зал Миллер в опытах на себе, меняются в процессе обучения. Так, для человека, совершенно незнакомого с вычислительной техникой, слово «IВМ» представляет собой последовательность трех единиц, тогда как для всех лиц, знающих, что это название крупнейшей компьютерной фирмы, — всего лишь одну единицу. <…>

2.2 Компьютерная метафора

2.2.1 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» (Неггг, 1894, 8. 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» (Сraik, 1943, р. 61)⁶.

Анализируя «внутренние модели» пространственного окружения, мы сразу же обнаруживаем, что они имеют «матрешечную» организа­цию, то есть обычно состоят из нескольких вложенных друг в 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 диссертационная работа Кларка Халла 1920 года по формированию понятий, выполненная на материале китайских иероглифов. <…>

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 когнитивную 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 Питерсонов, 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).

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.

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 Катца и Фодора, сочетанием всего лишь трех дихотомических признаков: «быть мужчиной (+)», «быть взрослым (+)», «быть женатым (—)».