Место памяти в когнитивной сфер

Хотя структура памяти остается пока неясной, полезно рассмотреть ее гипотетические элементы в рамках более общей концептуальной схемы. В настоящем разделе представлена общая когнитивная схема, охватываю­щая всю структуру памяти.

Как мы узнали из Главы 2, наши органы чувств могут обнаруживать огромное количество информации, несмотря на то, что их чувствитель­ность ограничена. Большая часть этой информации для нас неинтересна или просто превосходит нашу способность к обработке. Только небольшое количество информации обрабатывается до уровня КВП, и при соответ­ствующей обработке (известной нам далеко не полностью) эта информа­ция может со временем быть отложена в ДВП.

Сенсорная "память" (иконическая и т.д.) не хранит ничего, если не считать нескольких сотен миллисекунд нервной активности; КВП способ­на удержать немного информации; а ДВП имеет практически неограни­ченный объем хранения. Длительность памяти в этих трех структурах отражает их способность к хранению. Некоторые характеристики этих

³Если представить вертикаль кодирования как колодец, на дне которого нахо­дится смысловое содержание информации, то "глубина" кодирования будет тем больше, чем ближе кодовые признаки находятся к значениям и смыс­лам.— Прим. ред.

Модели памя* 1

бл. 5.1. Характеристики компонентов когнитивных систем хранения

горное Сенсорные анение" признаки

12-20

элементов

максимум

250 мсек -4 сек

Полное

Маскировка или затухание

	Акустическое, зрительное,	Полное, каж-
тковре-	семрнтическое	Около 12 сек; дый элемент	Вытеснение,
ная	опознанные и	7± 2 элемента при повторе- воспроизводит-	интерференция,
ять	названные	нии - дольше ся каждые	затухание
	сенсорные	35 мсек
	признаки
говре-ная	Семантическое; зрительные представления, абстракции,	Конкретная и ~., общая инфор-Огромныи,.. пеопределен- мация при не­видимо не но долго личии соответ-	Интерферен­ция, органичес­кие нарушения
1ТЬ		оограничен	неадекватные
	значения,	ствующеи ин-
	образы	струкции	инструкции

Как представлена информация; Ориентировочно;

При наличии соответствующей инструкции.

гипотетических компонентов памяти отражены в Табл.5.1, которую мож­но считать общим путеводителем по системам памяти.

Разрабатывая ту или иную когнитивную систему, мы делаем множе­ство предположений. Несмотря на то, что системы, описанные в этом разделе, явились результатом множества тщательно проведенных экспе­риментов, в них все же содержится некий интеллектуальный скачок от наблюдаемого к сущности основополагающих структур. Многие когнитив­ные психологи невольно совершают подобные скачки от эмпирических данных к гипотетическим построениям, а некоторые, совершая такие скачки по доброй воле, делают из имеющихся данных различные выводы (отсюда и появляются самые разнообразные модели).

Цели памяти

В этом разделе мы рассмотрим несколько наиболее устоявшихся теорий памяти.

Ель Во

Первая современная поведенческая модель, способная проникнуть вглубь памяти, модель, в которой первичная память послужила отправной точкой для многих современных теорий, была разработана Во и Норманом (Waugh

ть

and Norman, 1965). Лежащая в ее основе концепция дуалистична: первич­ная память, или система кратковременного хранения, представлена как независимая от вторичной памяти, или системы более длительного хране­ния. Здесь деление памяти на первичную и вторичную было с некоторыми вольностями позаимствовано у Вильяма Джеймса; и модель, показанная в виде схемы на Рис.5.2, спровоцировала появление метафоры "ящиков в голове", которая быстро распространилась в литературе по когнитивной психологии.

Во и Норман сделали то, чего так и не попытался сделать Джеймс: они дали количественную оценку свойствам первичной памяти (ПП). По их мнению, система краткого хранения обладает весьма ограниченным объе­мом, и информация в ней теряется не просто в зависимости от времени, но и за счет вытеснения "старых'^ элементов новыми. ПП можно предста­вить в виде хранилища с вертикальной картотекой, в ячейках которой размещается информация, а если все ячейки уже заняты, то она вытесня­ет какой-нибудь элемент и занимает его ячейку.

Во и Норман проследили судьбу элементов ПП при помощи списков из шестнадцати цифр, которые зачитывали испытуемому со скоростью одна цифра в секунду или четыре цифры в секунду. Шестнадцатая (или "проб­ная") цифра была повторной, т.е. она уже появлялась на позиции 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13 или 14. Пробная цифра сопровождалась звуковым сигна­лом; этот сигнал был командой испытуемому воспроизвести ту цифру, которая следовала за пробной, когда пробная называлась в первый раз. Типичная последовательность цифр выглядела так:

7951293804637602 (звуковой сигнал)

В приведенном случае правильный ответ будет "9" (цифра, следующая за первым предъявлением цифры "2"). Десять остальных цифр вмешиваются между первым и пробным предъявлением этой цифры. Поскольку испыту­емые не знали, какая из цифр станет пробной, они не могли просто сосре­доточиться на какой-то одной и повторять ее. Предъявление с интервалом 1сек и 1/4 сек имело целью определить, является ли забывание функцией затухания (т.е. происходит ли оно с течением времени) или функцией интерференции внутри ПП. Если бы забывание определялось затуханием, то можно было бы ожидать, что при меньшем темпе предъявления пра­вильных ответов будет меньше; если же забывание —результат интерфе­ренции, то качество ответов не будет зависеть от темпа предъявления. Одно и то же количество информации предъявлялось в разном темпе, т.к. Во и Норман полагали, что процесс затухания идет с одинаковой скорос­тью. Можно было бы возразить, что даже темп один элемент в секунду достаточен, чтобы дополнительная экспериментальная информация посту­пила в ПП испытуемых, но в последующих экспериментах (Norman, 1966), где скорость предъявления менялась от одной до десяти цифр за заданный период, были получены данные о скорости забывания, совпадающие с пред­сказаниями первоначальной модели. Как можно видеть из Рис.5.4, ско­рость забывания была примерно одинаковой при обоих темпах предъявле­ния. Отсюда следует вывод, что в ПП интерференция играет в забывании большую роль, чем затухание.

Модель Во и Нормана выглядит вполне разумной. ПП удерживает вер­бальную информацию и позволяет осуществлять дословное воспроизведе-

Модели памят, 15J

ne. 5.4. Резуль-1ты эксперимен-1 с пробной циф-ж Адаптирова-) из: Waugh and эгтап (1965].

'{Количества

' '' 9л "i, 1-1 ё^

ние, что очевидно, например, при обычном разговоре. Мы способны абсо­лютно точно вспомнить последнюю часть только что услышанного предло­жения, даже если мы едва обратили внимание на сказанное. Однако не­возможно воспроизвести ту же самую информацию некоторое время спу­стя, если мы не повторили ее и тем самым не обеспечили доступ к ней через КВП.

В последующие годы эта модель претерпела некоторые изменения, критики набросились на нее за неадекватное объяснение очевидной слож­ности кратковременной памяти, но она послужила разумной основой для разработки других моделей.

>дель кинсона и 1фрина

Объяснения человеческой памяти в терминах "ящиков в голове" уже дос­таточно широко распространились, когда Аткинсон и Шифрин (Atkinson and Shiffrin, 1968) представили новую систему⁴, разработанную в рамках представления о памяти, имеющей фиксированную структуру и меняющи­еся процессы управления. Они разделяли концепцию двойственной памя­ти, описанную Во и Норманом, но ввели в состав КВП и ДВП гораздо больше подсистем. Это как если бы Во и Норман открыли такие элементы как земля, огонь, воздух и вода, а Аткинсон и Шифрин описали элементы, составляющие периодическую таблицу; это более поздние представления, более сложные и они более полно описывают широкий круг явлений. Ат­кинсон и Шифрин заметили, что упрощенное понимание памяти не позво-

.ять

⁴Основы своей теории Аткинсон и Шифрин разработали в 1965 году, описав в техническом отчете математические модели памяти и научения.

ляет объяснить такие сложные явления как внимание, сравнение, управ­ление воспроизведением, передача информации из КВП в ДВП, образы, кодирование в сенсорной памяти и т.д. Единственным выходом было "раз­делять и властвовать", т.е. формулировать свойства памяти и разрабаты­вать эмпирические правила их различения.

Модель Аткинсона и Шифрина предусматривает три хранилища ин­формации: (Осенсорный регистр, (2)кратковременное хранилище (КВХ) и (З)долговременное хранилище (ДВХ). Здесь входной стимул непосредствен­но регистрируется в соответствующей сенсорной модальности и либо те­ряется, либо передается дальше в обработку. Зрительная система — это подотдел сенсорного регистра; ей соответствует иконическое хранение, детально рассмотренное в Главе 2. Ее свойства достаточно хорошо извес­тны: это большие информационные возможности и быстрое затухание. Когда Аткинсон и Шифрин развивали свою модель, системы других сен­сорных модальностей были не так хорошо изучены, как сегодня (хотя они все еще хранят много секретов), но в модели предусмотрено место и для них — в предвидении будущих исследований, которые раскроют неизвес­тные пока свойства.

Аткинсон и Шифрин ввели важное разграничение между понятием памяти и понятием о хранилищах памяти. Термином "память" они обозна­чали данные, подлежащие сохранению, а термином "хранилище"—струк­турный элемент, в котором эти данные хранятся. Просто указать, как долго сохраняется элемент — это не значит определить, где именно в структуре памяти он расположен. Так, согласно их системе, информация может быть допущена в ДВХ вскоре после ее предъявления, а может несколько минут удерживаться в КВХ, но так никогда и не войти в ДВХ.

Кратковременное хранилище рассматривалось ими как рабочая систе­ма, в которой входная информация затухает и быстро исчезает (но не так быстро, как из сенсорного регистра). Форма представления информации в КВХ может отличаться от первоначальной сенсорной формы (например, слово, предъявленное визуально, в кратковременном хранилище может быть представлено в слуховых кодах).

В первоначальной системе затухание информации в КВХ было трудно точно определить, но Аткинсон и Шифрин полагали, что оно происходит в течение от 15 до 30 секунд. Однако, если элемент помещен в "буфер повторения", он может поддерживаться дольше, и чем дольше он там удер­живается, тем больше шансов, что он будет пе_чредан в долговременное хранилище, и, согласно теории вероятностей, тем больше возможность, что его вытеснит из этого буфера новая входная информация.

Информация, содержащаяся в третьей системе, т.е. в долговременном хранилище, рассматривалась авторами как относительно постоянная, не­смотря на то, что она может быть недоступна вследствие интерференции с входной информацией. Функция ДВХ — отслеживать стимулы во вход­ном регистре (контролировать стимулы, поступающие в КВХ) и обеспечи­вать место для хранения информации, приходящей из КВХ.

Переход информации из одного хранилища в другое контролируется преимущественно самим человеком. Информация, удерживаемая кратков­ременно в сенсорном регистре, сканируется, и отобранная ее часть вво­дится в КВХ. Авторы модели считают, что процесс передачи информации из КВХ может длиться столько же времени, сколько она здесь удержива­лась. Аткинсон и Шифрин также постулировали, что информация может

Модели памяг \\

"' Выход,

^реакций* чЯШ*!««-,*:!»?;-?,.? -,		Генератор ответа		^.<tH»vVV -	Долговременное хранилище	|| - ч •"•л ш '% ¥: ?'• -..
Входные стимулы^
, 1 F -	^	&б& '"'	i	t
л!УМ> - '
CeHcof ный регист	5-Р
! Буфер |
		1 повторения		Банк самоадресующейся памяти, не подверженный затуханию
Кратковременное хранилище
-;r*-jft! .." t -Л i •, \ -
Банк памяти с быстрым затуханием

Управляющие процессы

* Программы анализа стимулов

» Настройка сенсорных каналов

»Активация механизма повторения

» Регуляция потока информации от СР к КВХ

» Кодирование и передача информации

из КВХ в ДВХ

»Запуск или изменение поиска ДВХ» Эвристические операции над хранящейся

информацией

»Установка критериев решений»Запуск генератора ответа

Рис. 5.5. Модель системы памяти с расширенным составом управляющих процессов. Сплошные стрелки — пути переноса информации; пунктирные стрелки — связи, обеспечивающие сравнение информации о различных областях знаний, а также потенциальные пути сигналов, активирующих пе­редачу данных, механизм повторения и т.д. "Долговременное хранилище" хранит информацию постоянно, "Кратковременное"— не более ЗОсек (без повторений), и "Сенсорный регистр" (СР)— несколько сот миллисекунд. Адап­тировано из: Shiffrin and Atkinson (1969).

поступать в долговременное хранилище непосредственно из сенсорного регистра.

Центральным в теории Аткинсона-Шифрина является представление, что человек может осуществлять некоторый контроль за информацией, поступающей в КВХ и из него. Именно это различение структуры и управ­ления наиболее четко отличает модель Аткинсона и Шифрина от других теорий памяти. Управление системами памяти может осуществляться по-разному, но наиболее очевиден сознательный или бессознательный конт­роль за кратковременным буфером. Именно этот участок может контроли­роваться человеком в наибольшей степени. Мы можем заполнить этот буфер множеством элементов, оставив очень мало "места" для работы (или обработки), или перевести свое внимание на новые элементы и та­ким образом устранить из буфера старые за счет их неповторения. В этой модели есть еще один важный управляющий процесс — это кодирование,

т.е. классификация входной информации в соответствии с данными, имею­щимися в долговременном хранилище. Пример кодирования — использо­вание мнемонических приемов, связанных с воображением.

Модель Аткинсона и Шифрина не является закрытой; она очень обоб­щенная, в ней есть известная неполнота. В более поздней публикации они (Shiffrin and Atkinson, 1969) расширили представление о тех управляю­щих процессах (Рис.5.5), которые человек может привлекать по своему усмотрению. Какие конкретно управляющие факторы будут активирова­ны, зависит от содержания решаемой задачи и непосредственных инструк­ций. Управляющий процесс — это ответственный исполнитель всей сис­темы; его роль сходна с ролью компьютерной программы, управляющей потоком информации из одного хранилища в другое, причем каждое хра­нилище работает с информацией по-своему. В этой модели входные сти­мулы от рецепторов проходят в сенсорный регистр (СР) — очень кратков­ременное хранилище, удерживающее информацию несколько сот милли­секунд (помните иконы?). Информация, переданная в КВХ, если не проис­ходит повторение, затухает и теряется примерно через 30 секунд. При помощи повторения управляющие процессы могут поддерживать инфор­мацию в КВХ довольно долго. Некоторая часть информации из КВХ пере­дается в ДВХ, являющееся постоянным хранилищем знаний. Предполага­ется, что из ДВХ информация извлекается посредством самоадресации, т.е. местоположение информации в системе памяти определяется на осно­ве содержания этой информации. Шифрин и Аткинсон приводят интерес­ную аналогию с библиотечным поиском:

"Самоадресующуюся память можно сравнить с системой библиотечных полок, на которых расположение книг зависит от их содержания. Например, книга по "методам законопачивания морских судов, применявшимся в 12 веке в Греции" будет располагаться на конкретной полке в Греческом зале и т.п. Если пользователю нужна эта книга, он может ее отыскать при помощи того же самого плана хранения книг, который был использован ранее, чтобы положить туда эту книгу. Мы полагаем, что ДВХ действует преимущественно по принципу само-адресующейся памяти."

Место хранения информации в ДВХ определяется содержанием самих ком­понентов памяти.

Модель Аткинсона и Шифрина не избежала критики. Например, Туль-винг и Мадиган (Tulving and Madigan, 1970), хотя и отмечают, что досто­инства "'превосходят недостатки", выражают неудовольствие недостаточ­ным объяснением того, как информация теряется из КВХ:

"Куда девается "потерянная" информация?...Мы также чувствуем, что само понятие "потерянных элементов" нарушает первый закон термодинамики. Скорее нам нравится идея, выраженная Гербартом более 100 лет назад,— что информация в любом хранилище остается там в том или ином виде, но иногда просто не может быть использована для желаемых целей. Мы можем только надеяться, что тайна указывающих вниз стрелок в этой системе со временем откроется."

Модели памяг?

Система, предложенная Аткинсоном и Шифриным, была пересмотрена в свете результатов последующих исследований и сердитого замечания Тульвинга и Мадигана.

Теперь мы можем еще раз взглянуть на две теории двойственной памя­ти с той мудростью, что так часто приходит со временем и с новыми экспериментами. Ранняя модель Во и Нормана дала нам общую анатомию памяти, а более поздняя модель Агкинсона и Шифрина дала нам представ­ление о системе памяти человека, способной прослеживать путь входной информации и осуществлять определенное управление своей ограничен­ной пропускной способностью по обработке информации. Это неполная система, но она остается достаточно гибкой, чтобы приспособиться к но­вым результатам исследований, которые могут скорее обогатить ее, чем переплавить.

Уровень воспроизве­дения (УВ)

В работе, не слишком хорошо известной на Западе, русский психолог П.И.Зинченко поставил вопрос о том, как человек взаимодействует с изу­чаемым и запоминаемым материалом. Основная идея, предлагаемая Зин-ченко (П.И.Зинченко, 1962, 1981), состоит в том, что слова, кодируемые более значащими средствами, будут сохраняться в непроизвольной памя­ти лучше, чем слова, кодируемые другими, более поверхностными сред­ствами. Так, запоминаемость слов сильно зависит от цели, которая стоит перед испытуемым во время предъявления материала. Предполагается, что различные цели активируют различные системы связей, поскольку люди имеют разное отношение к материалу.

Этот тезис был проверен в эксперименте, в котором испытуемым дава­ли 10 наборов по 4 слова. Первое слово они должны были связать с одним из других слов, но инструкции для каждой из трех групп испытуемых

Рис. 5.6. Воспроизведение слов при трех различных ин­струкциях. Данные из: П.И.Зинченко (1962, 1981).

<§

о.В

Без Конкретная Логическая смысла связь связь

Память 160

были разные. Пример такого набора: ДОМ-ОКНО-ЗДАНИЕ-РЫБА. В од­ной группе испытуемых просили установить "логическую" связь между первым словом и одним из трех других слов (например, ДОМ-ЗДАНИЕ). В другой группе испытуемых просили установить конкретную связь меж­ду первым словом и одним из остальных слов (например, ДОМ-ОКНО). В третьей группе испытуемых просили назвать слово, значение которого отличается от значения первого слова (ДОМ-РЫБА). Используя различ­ные инструкции, Зинченко полагал, что у испытуемых будут не только разные целевые установки по отношению к материалу, но что им также потребуется изучить значение каждого слова. После краткой прерываю­щей задачи испытуемых просили воспроизвести предъявленные слова. Ре­зультаты показаны на Рис.5.6. В группе, где испытуемые формировали логические связи между первым и еще одним словом, целевое слово вос­производилось с большей частотой, чем в других группах; воспроизведе­ние слов при конкретных связях слов было лучше, чем при установлении связей не по смыслу.

Таким образом, "уровень воспроизведения", как назвал его Зинченко, определяется целью действия. Из приведенного эксперимента мы можем видеть, что когда испытуемым дается установка заучивания или инструк­ция обрабатывать материал на том или ином уровне, это очень сильно влияет на воспроизведение. Поскольку оригинал статьи был опубликован на русском языке и не получил широкого распространения, он не был включен в общую разработку моделей памяти. И все же, как мы увидим ниже, изложенный Зинченко эксперимент имел важное теоретическое значение для обоснования понятия "уровней обработки", оказавшего боль­шое влияние на когнитивную психологию и наши представления о памяти человека.

Похоже, что на ранних этапах научного развития успех достигается боль­ше благодаря реакции и контрреакции, чем благодаря открытию великих и непреложных истин. Модель "уровня обработки" (УО), предложенная Крэйком и Локхартом (Craik and Lockhart, 1972) была реакцией на пред­ставление о строении памяти в виде "ящиков в голове". Эти авторы при­держивались мнения, что все имеющиеся данные удобнее описывать, если концепция памяти будет построена на основе понятия "уровней обработ­ки". Общая идея здесь состоит в том, что входные стимулы подвергаются ряду аналитических процедур, начиная с поверхностного сенсорного ана­лиза и далее — к более глубокому, более сложному, абстрактному и се­мантическому анализу. Обрабатывается ли стимул поверхностно или глу­боко — это зависит от природы стимула и от времени, отпущенного его обработку. У элемента, обработанного на глубоком уровне, меньше шан­сов быть забытым, чем у того, что обрабатывался на поверхностном уров­не. На самом раннем уровне входные стимулы подвергаются сенсорному и подетальному анализу. На более глубоком уровне элемент может быть опознан посредством механизмов распознавания паттернов и выделения значения; а на еще более глубоком уровне этот элемент может вызывать у субъекта долговременные ассоциации. С углублением обработки увели­чивается доля семантического или когнитивного анализа. Возьмем, напри­мер, распознавание слов: на предварительных стадиях зрительный пат­терн анализируется по его чисто физическим или сенсорным деталям,

Уровни обработки

(УО)

Модели памяпг 16

таким как линии и углы. На более поздних стадиях эти стимулы сопостав­ляются с хранимой информацией,—например, когда одна из букв соответ­ствует паттерну, идентифицированному как "А". На самом высоком уров­не⁵ опознаваемый паттерн может "вызывать ассоциации, образы или сю­жеты в зависимости от прошлого опыта употребления данного слова" (Craik and Lockhart, 1972, p.675).

Такие же уровни обработки существуют и для других сенсорных мо­дальностей; предполагается, что стимулы каждой модальности проходят через одни и те же уровни: сенсорного анализа, распознавания паттерна и семантико-ассоциативную стадию обогащения стимула.

Согласно теории "уровней обработки", память является в сущности побочным продуктом обработки информации, и сохранение ее следов прямо зависит от глубины обработки. Глубокий анализ, порождающий бо­гатые ассоциации, приводит к возникновению долгоживущих и прочных следов памяти. Кто-то может подумать, что уровни обработки — это еще один симпатичный "ящичек в голове", но Крэйк и Локхарт строго предуп­реждают:

"Нет ничего проще, чем заключить в прямоугольник ранний этап анализа и назвать это сенсорной памятью, а потом нарисовать еще один прямоугольник для промежуточного этапа анализа и назвать его кратковременной памятью; но подобные действия лишь чрезмерно упрощают суть дела и уводят нас от наиболее важных вопросов" (р.675).

Важная проблема, по мнению Крэйка и Локхарта, состоит в том, что нам удается воспринимать информацию на уровне значений ДО проведения ее анализа на более элементарном уровне. Таким образом, уровни обработки — это скорее "расширенная" обработка, когда хорошо знакомые и значимые стимулы обрабатываются на более глубоком уровне с большей вероятно­стью, чем менее значимые.

То, что мы можем воспринимать информацию на более глубоком уров­не, не проанализировав ее сперва на поверхностном уровне, наводит тень сомнения на первоначальную формулировку идеи об уровнях обработки. Возможно, мы просто имеем дело с различными видами обработки, кото­рые не выстроены в строгую последовательность. Если все виды обработ­ки равно доступны для входных стимулов, тогда понятие уровней можно заменить системой, опирающейся не на понятие "уровня" или "глубины", а на некоторые из идей Крэйка и Локхарта о повторении и об образовании следов в памяти. Модель, сходная с их первоначальной идеей, но не содер­жащая "ящиков", показана на Рис.5.7. Эти фигуры изображают актива­цию памяти в процессе чтения отрывка текста в двух случаях: с целью уловить суть прочитанного и с целью корректировки самого текста. Чте­ние с пониманием сути — попытка уловить существенные моменты —

⁵Термины "высший" и "нижний" обычно употребляются для обозначения уров­ней обработки (или какой-либо иерархической структуры); термины "поверх­ностный" и "глубокий" относятся к качеству анализа чего-либо (стимула, события и т.п.). Автор не всегда выдерживает такое разделение, что может вызвать путаницу у наивного читателя. Более глубокий анализ соответствует высшему уровню обработки.— Прим. ред.