Современные воззрения на КП и ДП

Идея существования двух типов памяти получила второе дыхание после возникновения кибернетики. Н. Винер в 1948 г. разделил память на текущую и постоянную. Эта дихотомия была подхвачена психологами в 50-60 гг. и зафиксирована в понятиях КП и ДП. Примерно в то же время появились понятия оперативной и рабо-

3. ПОЗНАНИЕ И ОБЩЕНИЕ

чей памяти, каталожных ящиков, регистров и буфера.

В 1958 г. Д. Бродбент в статье «Перцепция и коммуникация» предложил модель когнитивной переработки, согласно которой перцептивная информация параллельно поступает в сенсорные регистры, соответствующие различным модальностям сигнала. Там она хранится очень короткое время (несколько сот миллисекунд) и затем передается в следующий блок, где уже подвергается последовательной переработке и перекодированию в вербальную форму. Этот блок переработки имеет ограничения, но информация может там храниться значительно дольше (порядка нескольких секунд). Этот блок соответствует кратковременной памяти. Вероятность перехода информации из КП в ДП зависит от глубины и качества ее переработки.

Одна из первых моделей, почти дословно воспроизводящая идею Джемса, была предложена Н. Во и Д. Норманом. В 1965 г. (см. приложение). Авторы полагали, что информация из первичной памяти теряется не просто потому, что постепенно там затухает, а потому, что она вытесняется вновь поступающей информацией, т. е. из-за интерференции. Экспериментально изучалось, как изменяется объем информации, хранящейся в первичной памяти, в зависимости от числа интерферирующих элементов.

Испытуемым зачитывали список из 16 цифр со скоростью 1 или 4 цифры в секунду. Последняя цифра была тестовой и повторялась дважды: в одной из позиций в ходе серии (от 1 до 15), в начале серии и ее конце. Испытуемый должен был назвать (вспомнить) цифру, которая следовала непосредственно за тестовой, когда она впервые предъявлялась в серии. Ясно, что чем раньше появлялась тестовая цифра в серии, тем она подвергалась большему числу интерференции. Если верна идея о том, что информация исчезает из первичной памяти из-за интерференции, то результат воспроизведения должен быть функцией от числа интерференции. Авторы получили кривую, монотонно убывающую в зависимости от числа интерференции.

Р. Аткинсон и Р. Шифрин (1968) (см. приложение) разработали множественную модель памяти, введя дополнительные элементы: не только структурные, но и динамические. Согласно их модели, информация не просто «перекачивается» из одного блока в другой, а копируется путем переведения в другие коды. Сначала информация поступает на многочисленные сенсорные регистры, где каждый стимул характеризуется набором первичных признаков. Далее информация поступает в кратковременное хранилище (КВХ), «где она сохраняется в течение некоторого периода времени, длительность которого обычно зависит от индивида» [1, с. 29]. Для поддержания информации в КВХ испытуемый «создает своего рода буферную емкость для повторения», способную удерживать небольшое количество элементов (7-9 цифр) в течение примерно 30 с. Авторы выделили в КВХ особую «слуховую вербально-языковую систему», которая обеспечивает повторение информации в КВХ. «Каждый из элементов, поступающих в буфер, вытесняет один из элементов, уже находящихся там» [там же, с. 37]. Поступление элементов в буфер может контролироваться. Поэтому КВХ «можно считать оперативной памятью» [там же, с. 31]. КВХ связано с ДВХ (долговременное хранилище), откуда могут поступать «вербальные ассоциации» и необходимая для выполнения текущих задач информация. Извлечение информации из ДВХ требует соответствующего выбора стратегии. Одной из операций управления над потоком информации является ее повторение в КВХ. Информация из КВХ поступает в ДВХ в результате перекодирования в особый концептуальный код, который структурирует информацию, обеспечивая тем самым ее долговременное хранение.

Несмотря на успешное развитие моделей памяти, использующих компьютерные метафоры, стало понятно, что аналогия между переработкой информации у человека и компьютера не является удовлетворительной. Прежде всего исследователи столкнулись с фактом непостоянного участия таких переменных, как мотивация, интенция, интерес, внимание и осмыслен-

3.4. Психология памяти: процессы, формы, виды, типы и механизмы

ность материала на результативность мне-мической системы.

В эволюции компьютерной идеологии можно выделить три периода. Сначала были выделены две формы хранения: кратковременная и долговременная. Затем постулировалось различие между сенсорным регистром и собственно кратковременной памятью. И наконец, внутри КП были выделены структурные и функциональные компоненты (КВХ и буфер повторения).

Сенсорная и оперативная память Сенсорная (сверхкратковременная) память

Впервые понятие сенсорной памяти как отличной от КП было введено Аткин-соном под названием сенсорного регистра. Предполагалось, что для каждой модальности существует свой, строго специфичный, регистр, где информация хранится непродолжительное время (от нескольких сот миллисекунд до нескольких секунд в зависимости от модальности). Далее информация пассивно «перекачивается» в КВХ.

Исследованию сверхкратковременной памяти были посвящены работы В.П. Зин-ченко и его коллег в 70—80-е гг. по микро-генезу восприятия.

Оперативная память

Понятие оперативной памяти было введено Аткинсоном и Шифриным. Они полагали, что внутри КП можно выделить две составляющие: одна выполняет функцию хранения, вторая — функцию переработки. Эти авторы впервые указали на то, что информация не хранится в КП пассивно, а активно поддерживается (в течение 15— 30 с) и перекодируется, прежде чем перейти в ДП. Для обеспечения оперативной переработки требуются ресурсы, поэтому продуктивность КП (и ее подотдела -оперативной памяти) в значительной мере зависит от аттенционных нагрузок.

В 1974 г. А. Бэддели и К. Хитч, ссылаясь на идею Аткинсона (о том, что в хранилище существует способность поддерживать информацию в активном состоянии), а

также на идею Ф. Крэйка (о том, что прочность следа напрямую зависит от процессов кодирования (см. далее), разработали модель оперативной памяти. Под оперативной памятью понимается система хранения и переработки информации, которая является не модально-специфической, а мультимодальной. Эта система состоит из 3 компонентов: центрального исполнительного процессора и двух «систем-рабов», одна из которой специализируется на переработке вербального материала — «артикуляционная петля», а вторая имеет отношение к визуально-пространственной памяти — «визуально-пространственная матрица» [18, с. 70-71].

Согласно модели, в артикуляционной петле автоматически поддерживается некоторое количество информации. Это количество зависит от времени, необходимого для вокализации вербального материала, и составляет примерно 1,5—2 с. Поэтому «емкость памяти можно выразить либо через количество стимулов, либо через общую длительность проговаривания» [там же, с. 79]. Бэддели обнаружил сходные линейные функции скорости чтения и величины непосредственного припоминания в зависимости от длины слова (рис. 3.8).

^и '1 '2 '3 '4

Количество слогов

Рис.3.8. Зависимость количества правильных ответов и скорости чтения от количества слогов

3. ПОЗНАНИЕ И ОБЩЕг-

Была выведена следующая закономерность: S = с + kR, где s — емкость памяти, R — скорость чтения, с и k- коэффициенты.

В многочисленных экспериментах было затем показано, что подавление артикуляции (или выполнение задач, требующих участия артикуляционной петли) влечет за собой снижение емкости оперативной памяти. Центральный процессор может увеличить емкость хранения, «включая» ментальные операции повторения. К рассмотрению визуально-пространственной матрицы мы обратимся позже.

В теории Д.А. Ошанина [13] была развита идея оперативного образа — аналога оперативной памяти в визуальной модальности. Оперативный образ складывается при выполнении конкретной деятельности. Его содержание не изоморфно сенсорной информации: в нем акцентированы характеристики объекта, существенные в условиях конкретного действия, и, наоборот, свернуты малоинформативные в данный момент свойства.

В исследованиях В.П. Зинченко [7] и его коллег было показано, что процесс формирования перцептивного образа развернут во времени и включает в себя ряд перцептивных действий, начиная с выделения признаков и заканчивая собственно построением образа. Этот образ выполняет оперативную функцию, включающую управление конкретным исполнительным действием.

Объем КП И ДП

Классическая позиция состоит в том, что объем памяти является константой, и, когда количество информации переполняет этот объем, она теряется. Этот объем определяется пропускной способностью сенсорной памяти. Так, Гамильтон описывал эту форму памяти как сиюминутную и предложил метод измерении ее объема: если бросить гравий на пол, то одним взглядом будет трудно охватить более 7-8 ед. В 1956 г. Дж. Миллер предположил, что в КП удерживается неизменное число единиц, совокупность которых была названа шанком. Объем шанка у взрослого человека является фиксированным, будь то

единицы визуальной информации (буквь; или слуховой. Этот объем стал известе.-как магическое число, равное 72. А. Бике показал, что эта величина изменяется: возрастом; по его оценкам, объем непосредственной памяти от 2 до 10 лет возрастает с 2.5 до 5 ед.

Для определения объема ДП невозмо;? -но разработать аналогичную (расчетну экспериментальную процедуру; прин считать, что объем ДП бесконечен.

А.Н.Лебедев [10] разработал моде.; объема и скоростных границ кратковременной памяти, связав эти характеристики с особенностями нейронных процес^ Согласно модели, объем кратковремен< памяти (N) равен: N = t/r, где t — пер; альфа ритма, равный примерно 100 м. а г — критический интервал между нейронными импульсами (примерно 10 мс).

Из теоретических расчетов следует, что объем КП зависит от периода биений альфа-ритма и размера алфавита. В серии экспериментов, выполненных под руководством А.Н.Лебедева, было показано, что объем КП равен примерно 9 ед. в случае запоминания двоичных символов, «однако если испытуемому предлагали для запоминания тестовые последовательности, в которых один элемент мог отличаться от соседних сразу по трем перечисленным признакам (форме, размеру и цвету), то объем кратковременной памяти круто снижался почти до трех элементов» [10, с. 112]. Были вычислены скоростные границы памяти; в грубом приближении, по расчетам автора, для визуальной модальности время поиска t = 0.9T/H+1, где Т — период биений, или длительность веретена в фоновой ЭЭГ, равный t²/r; H — объем КП.

Другой возможностью подсчета объема КП и ДП является анализ кривой, которая иллюстрирует эффект первичности и недавности (см. ниже).

Эффект первичности и недавности

Если испытуемому предложить ряд стимулов для заучивания, а затем попросить его воспроизвести эти стимулы в произвольном порядке, то вероятность воспроизведения первых и последних стимулов

3.4. Психология памяти: процессы, формы, виды, типы и механизмы

~~Mill-~~ I 9 10 11 12 1314151617 18 1920 Место в ряду

Рис. 3.9.Зависимость частоты воспроизведений и количества повторений от сериального места стимула

будет выше, чем стимулов, расположенных в середине ряда. Этот феномен получил название эффекта первичности и недавности. Если исходить из того, что информация переходит из КП в ДП в результате ментальных повторений, то можно подсчитать количество повторений, приходящихся на один стимул, пока он находится в КП. Нетрудно убедиться, что количество повторений зависит от сериального места стимула в ряду: Ранду (цит. по: [45]) подсчитал число повторений, приходящихся на каждый стимул, и сопоставил эти данные с позиционной кривой воспроизведения. Он просил своих испытуемых вслух повторять каждое из 20 слов, которые предъявлялись последовательно (продолжительность предъявления — 1 слово через 5 с) (рис. 3.9).

~~Mil~~

-f-f-

1,0 --

~~I I I I I I I I~~

9,0 --

0,8 --

i 0,7

0,6 --

«0,5 •-

0,4 --

0,3

1 234567

• Частота припоминания о Число повторений

Данная кривая хорошо совпадает с кривой первичности — недавности, полученной в многочисленных экспериментах на разных модальностях и при разных меж-стимульных интервалах. Обычно эффект первичности объясняется тем, что стимулы уже перешли в ДП, а эффект недавности -их нахождением в КП. В таком случае количество элементов, приходящихся на восходящую часть U-образной кривой, можно считать объемом КП.

Однако после работ С. Стернберга стало понятно, что объем КП есть величина, зави-

симая от скорости сканирования. В 1969 г. он разработал экспериментальную схему, носящую сейчас название парадигма Стернберга: испытуемому предъявлялся набор из нескольких цифр (от 1 до 6), а затем следовала тестовая цифра; требовалось, как можно быстрее сказать, была ли эта цифра в наборе. Был получен результат: время ответа линейно возрастает вместе с количеством цифр в наборе. На основании этих данных Стернберг предположил, что при выполнении задачи опознания происходит процесс сканирования информации в КП и время, необходимое для сканирования каждого единичного стимула, равняется 38 мс.

-- 15

-- 11

-- 9

-- 3

-- 1

Однако для подсчета количества стимулов необходимо знать, в каком коде хранится этот стимул: было выяснено, что разные виды и типы памяти различаются форматом, в котором хранится информация (см. ниже). Кроме того, был обнаружен долговременный эффект недавности, который ставил под сомнение основной тезис о том, что эффект недавности обусловлен количеством информации, хранящейся в КП. В 1974 г. И. Бьорк и соавт. (цит. по: [43]) разработали парадигму непрерывных дистрак-торов по схеме, которая исключала интерпретацию эффекта недавности как следствие сохранности стимулов в КП. Новизна экспериментальной схемы состояла в том, что стимулы чередовались с дистракторами. Поэтому межстимульный интервал и интервал удержания всегда были заполнены дистракторами. Эффект недавности, полученный в данной парадигме, получил название долговременного эффекта недавности (ДЭН). Одно из объяснений ДЭН состояло в том, что испытуемый поддерживает в КП стимулы за счет распределения внимания.

В 1989 г. другие исследователи [43] провели эксперимент, в котором в качестве дистракторов использовались задачи разного уровня сложности: было показано, что величина ДЭН снижается по мере возрастания сложности задачи. Особенно

3. ПОЗНАНИЕ И ОБЩЕНИЕ

Объем КП И ДП

Классическая позиция состоит в том, что объем памяти является константой, и, когда количество информации переполняет этот объем, она теряется. Этот объем определяется пропускной способностью сенсорной памяти. Так, Гамильтон описывал эту форму памяти как сиюминутную и предложил метод измерении ее объема: если бросить гравий на пол, то одним взглядом будет трудно охватить более 7—8 ед. В 1956 г. Дж. Миллер предположил, что в КП удерживается неизменное число единиц, совокупность которых была названа шанком. Объем шанка у взрослого человека является фиксированным, будь то

единицы визуальной информации (буквы или слуховой. Этот объем стал известен как магическое число, равное 72. А. Бине показал, что эта величина изменяется с возрастом; по его оценкам, объем непосредственной памяти от 2 до 10 лет возрастает с 2.5 до 5 ед.

Для определения объема ДП невозможно разработать аналогичную (расчетную» экспериментальную процедуру; принято считать, что объем ДП бесконечен.

А.Н.Лебедев [10] разработал модель объема и скоростных границ кратковременной памяти, связав эти характеристики с особенностями нейронных процессов. Согласно модели, объем кратковременной памяти (N) равен: N = t/r, где t — период альфа ритма, равный примерно 100 мс. а г — критический интервал между нейронными импульсами (примерно 10 мс).

Из теоретических расчетов следует, что объем КП зависит от периода биений альфа-ритма и размера алфавита. В серии экспериментов, выполненных под руководством А.Н. Лебедева, было показано, что объем КП равен примерно 9 ед. в случае запоминания двоичных символов, «однако если испытуемому предлагали для запоминания тестовые последовательности, в которых один элемент мог отличаться от соседних сразу по трем перечисленным признакам (форме, размеру и цвету), то объем кратковременной памяти круто снижался почти до трех элементов» [10, с. 112]. Были вычислены скоростные границы памяти; в грубом приближении, по расчетам автора, для визуальной модальности время поиска t = 0.9T/H+1, где Т — период биений, или длительность веретена в фоновой ЭЭГ, равный t²/r; H — объем КП.

Эффект первичности и недавности

3.4. Психология памяти: процессы, формы, виды, типы и механизмы

1 2345678 91011121314151617181920 Место в ряду Рис. 3.9.Зависимость частоты воспроизведений и количества повторений от сериального места стимула

• Частота припоминания о Число повторений

~~I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I~~

9,0

i 0,8 --

0,7

0,6

0,5 --

0,4 --

0,3 --

Данная кривая хорошо совпадает с кривой первичности — недавности, полученной в многочисленных экспериментах на. разных модальностях и при разных меж-стимульных интервалах. Обычно эффект первичности объясняется тем, что стимулы уже перешли в ДП, а эффект недавности -их нахождением в КП. В таком случае количество элементов, приходящихся на восходящую часть U-образной кривой, можно считать объемом КП.

Однако после работ С. Стернберга стало понятно, что объем КП есть величина, зави-

-- 15

-- 9

_ _ "7

-- 5

-- 1

3. ПОЗНАНИЕ И ОБЩЕНИЕ

сильно сказывается влияние сложности дистракторов на последние стимулы (8-е и 9-е сериальные места в списке слов, которые надо запомнить). Однако авторы обнаружили наличие ДЭН через одну неделю после эксперимента, что говорит в пользу того, что в этом эффекте участвуют и компоненты ДП.

В 1990 г. Л. Коппенааль и соавт. [37] на основе серии экспериментов, в которых варьировалась длительность стимула, показали, что появление ДЭН может быть объяснено тем, что испытуемые адаптируются, вырабатывая стратегию «распределения времени». То есть кратковременная память может функционировать при переработке непрерывных дистракторов, но только при одном необходимом условии — длина последовательности последних должна оставаться неизменной (рис. 3.10).

Равная временная отсрочка Разная

Место в ряду

Рис. 3.10. Зависимость воспроизведения

от места в ряду при единой и разной длинах

списка дистракторов

Коды КП и ДП

Предполагается, что акустический код является предпочтительным для хранения информации в сверхкратковременной памяти. В экспериментах (проведенных на английской выборке) визуально предъявлялись буквы для опознания. Показано, что ошибки происходят из-за акустического перепутывания, а не визуального (например, буква «Е» перепутывается с буквой «С», а не с «F» из-за сходства их произношения) (цит. по: [45]). В визуальной

КП информация подвержена более всегс пространственной интерференции, на основании чего некоторые авторы делают вывод о том, что доминирующим кодом КП является пространственный. В доказательство приводят результаты экспериментов Л. Брукса, в которых испытуемые должны были ментально сканировать букву «F», отмечая точки изгибов либо вербально (если угол фигуры прилегает к основанию или к верхней горизонтали -ответ «да», в противном случае — ответ «нет»), либо мануально (делая пометки в пространственно организованном протоколе). Был получен важный результат: визуальная задача выполнялась точнее в случае вербального ответа. А. Бэддели и К. Либерман [18, с. 112] провели уточняющие эксперименты, в которых сравнили интерферирующее воздействие «визуально-пространственного» и чисто «пространственного» кодов при выполнении задачи ментального сканирования. Экспериментальным материалом служила задача Брукса. Испытуемые должны были сканировать цифры, разбросанные в случайном порядке в матрице 4x4. В качестве невизуальной пространственной интерферирующей задачи использовалась задача слежения за маятником, издающим звук в темной комнате. Оказалось, что интерферирующее действие визуально-пространственной задачи может быть объяснено тем, что она включает в себя пространственный компонент.

При переходе в ДП происходит перекодирование информации в вербально-символический код. Поскольку до настоящего времени нет определенности относительно того, происходит ли это перекодирование континуально или дискретно, то неясно, что следует считать объемом КП и ДП.

Емкость хранения и скорость кодирования

Дж. Каванах в 1972 г., используя парадигму Стернберга, установил, что время сканирования линейно возрастает вместе с числом стимулов, которые подлежат сравнению, и что вместе с возрастанием слож-

3.4. Психология памяти: процессы, формы, виды, типы и механизмы

ности стимулов время поиска увеличивается (рис. 3.11).

Используя расчеты Г. Гайсслера величины t, которая есть временной квант, равный примерно 9 мс, и заимствуя значение С (равное 243 мс) из работ Каванаха, Бре-денкамп получает

Бессмысленные слоги Произвольные формы

s 20-- 10 --

Слова Геометрические формы |

Буквы Цвета Цифры

О 10 20 30

Величина, обратная емкости памяти

Рис. 3.11. Линейная зависимость между временем поиска и объемом КП. Данные Каванаха (по: [45])

Для объяснения полученных данных он предположил, что в КП (непосредственной памяти) одновременно может находиться константное число признаков (N). Поэтому чем больше признаков имеет каждый из стимулов, тем больше будет время сканирования в парадигме Стерн-берга.

Каждый стимул имеет m признаков: тогда g-m = N. При этом он установил, что время поиска (да/нет) (s) линейно связано с количеством стимулов (g) и эта связь подчиняется следующему соотношению:

s = C/g.

Число анализируемых признаков (N) — инвариантно, и если в каждом стимуле увеличивается число признаков (т), то происходит сокращение объема КП (g).

В работе Ю. Бреденкампа [3] проводится сопоставительный анализ гипотез Каванаха и Бэддели. Автор выводит следующую закономерность:

m = C-1/t-l/g,

где m — число признаков в одном стимуле; t — время анализа одного признака.

243/9-1/g, т. е. m = 27,04-1/g,

где m — количество признаков в каждом

стимуле; g — число стимулов.

Другими словами, число стимулов, умноженное на количество признаков, есть константа, равная 27,04. Таким образом, длительность следа памяти является константой, а объем КП (g) определяется максимальным количеством информации и количеством информации в одном стимуле.

Сопоставляя данные Пуффе (по расчету объема КП и времени поиска) с гипотезой Бэддели о том, что длительность следа есть константная величина (z = const; z = U-N/m), Бреденкамп получает константные величины z-1/C (U-g = z, где U -время артикуляции: g — объем КП, который равен N/m, z — длительность следа).

Н. Никольсон (цит. по: [45]) показал, что объем КП изменяется с возрастом, но жестко связан со скоростью чтения. Автор предполагает, что увеличение объема КП с возрастом обусловлено ускорением кодирования стимулов в вербальную форму. Эти данные хорошо совпадают с предположением Бреденкампа о том, что константным является не объем памяти, а длительность следа, которая в свою очередь определяется временем артикуляции, умноженным на величину соотношения всех признаков к числу признаков в одном стимуле.

Так как артикуляция и количество информации в одном стимуле зависят от семантического кода, правомерно допустить, что влияние последнего на объем памяти проявляется как раз в закономерности, вскрытой Бреденкампом.

ПОЗНАНИЕ И ОБЩЕНИЕ