Занятие 5. 3 объем кратковременной памяти и количество информации

Вводные замечания. Одним из направлений в современной психологической науке, в русле которого выполнено большое количество работ по изучению памяти, является информационный подход к памяти.

Информационный подход к памяти позволяет определить ее как запоминание, хранение и воспроизведение информации. В этом определении отражены общие признаки человеческой памяти, запоминающего устройства машины и таких моделей памяти, как, например, письмо, живопись, книго-печатание, фотография.

Человеческая память как психический процесс, как свойство человеческого мозга отличается тем, что в ней запоминается, хранится и воспроизводится прошлый опыт общественного человека. То, что человеческая память развивалась как звено передачи информации и обмена информацией в человеческом обществе, обусловило специфически человеческие способы кодирования, переработки, хранения и поиска информации, отличающие количественно и качественно человеческую память от памяти искусственной. Но вместе с тем нельзя отвлечься от основного свойства памяти - хранить информацию.

Информационный подход к изучению памяти позволил найти количественную меру запоминаемого материала - количество информации. Если раньше мы не имели возможности количественно сравнить разнородный запоминаемый материал, и вопрос о том, например, где больше запоминаемого материала - в десяти буквах или в десяти цифрах, не мог быть разрешен, то теперь оказалось возможным более или менее определенно оценить количество информации, содержащейся в запоминаемом материале, который закодирован самыми разнообразными символами. Для этого нужно знать длину алфавита и вероятность появления этих символов. Так, 10 цифр несут 33 дв.ед. информации, а 10 разных букв, если они отобраны в случайном порядке, - 50 дв.ед.; если же 10 букв составляют часть предложения, начало которого нам известно, то они содержат не более 10 дв.ед.

Одна из традиционных проблем психологии памяти - проблема объема кратковременной памяти - с использованием информационного подхода была сформулирована следующим образом: зависит ли объем кратковременной памяти от количества информации, содержащейся в запоминаемом материале? Одним из первых эту проблему исследовал Дж. Миллер [24].

В его эксперименте использовались три вида стимульного материала: двоичные числа, десятичные числа и слова, отобранные из 1000 односложных слов. Длина алфавита для этих символов соответственно составляет 2, 10 и 1000 символов, что соответствует 1, 3,3 и 10 дв. ед. на символ.

Результаты исследования показали, что при различном материале объем кратковременной памяти почти не изменяется. Для двоичных чисел объем кратковременной памяти составил 9, для десятичных чисел 8, а для односложных слов 5 символов. В информационных мерах объем кратковременной памяти составил соответственно 9,26 и 50 дв. ед. Таким образом, с увеличением информации на символ на входе в 10 раз объем кратковременной памяти в символах уменьшается в 1,8 раза, а объем памяти в двоичных единицах увеличивается в 5,5 раза.

Таким образом, Дж. Миллер экспериментально показал, что объем памяти не зависит от количества информации в отдельном символе, а определяется длиной ряда предъявленных символов, предел которого составляет 7±2. Иначе говоря, объем кратковременной памяти определяется постоянным числом кусков информации, которые могут быть и богаты, и бедны информацией.

С этим фактом - обусловленностью объема памяти количеством символов независимо от содержащейся в них информации - Миллер связывает проблему кодирования информации. Важно кодировать запоминаемый материал символами, содержащими много информации. «Это выглядит так, как если бы мы должны были носить все наши деньги в кошельке, вмещающем только семь монет. При этом для кошелька безразлично, что это за монеты - пенни или серебряные доллары».

Уточнение результатов Миллера было получено в опытах П. Б. Невельского [26]. Автор показал, что с изменением информации на символ в 40 раз (с 0,5 до 20 дв. ед.) объем кратковременной памяти испытуемых изменяется всего в 4 раза (с 12 до 3 символов).

Итак, основная закономерность объема кратковременной памяти - его инвариантность при измерении числом символов - проявляется даже при очень широком диапазоне изменения количества информации. Но при этом оценка объема кратковременной памяти «магическим числом семь» (по Дж. Миллеру) является справедливой только для случаев, когда информация на символ на входе находится в пределах от 1 до 10 дв. ед.

Если объем памяти не зависит от количества информации на символ, то задача человека, заучивающего материал, заключается в том, чтобы выбрать для запоминания небольшое количество символов, содержащих много информации, которые бы обеспечивали восстановление при пересказе всех деталей исходного материала. Таким образом, заучивание связано с преобразованием материала в определенные группы и введением новых символов. Такое группирование и введение новой символики - иными словами, перекодирование материала - является мощным орудием для увеличения количества перерабатываемой человеком информации.

При исследовании проблемы перекодирования в процессе запоминания возникает вопрос об определении размеров используемых человеком «кусков» информации. С целью найти данные, определяющие длину «кусков» информации при запоминании словесного материала, Дж. Миллером и О. Селфриджем (1950) было проведено исследование, в котором выяснялось влияние на количество запоминаемого словесного материала различных порядков приближения к статистической структуре английского языка. Авторы пришли к утверждению, что для связного текста естественная длина обобщенных символов составляет в среднем пять слов, т. е. человек оперирует отрезками информации, средняя длина которых составляет пять слов.

Гипотеза о решающей роли в процессе запоминания перекодирования материала перекликается с рядом известных положений об опосредствованном характере памяти человека, разрабатывавшихся в отечественной психологии Л. С. Выготским, А. Н. Леонтьевым и др.

Цель занятия: проверка гипотезы Дж. Миллера о независимости объема кратковременной памяти от количества информации на символ в условиях ограниченного времени предъявления символов.

Методика. Используются два набора символов, составляющие два алфавита с различным информационным содержанием. Первый - алфавит А - состоит из восьми контурных фигур черного цвета: треугольник, квадрат, ромб, пятиугольник, круг, звезда, Т и X. Эти восемь фигур при окраске каждой из них в четыре различных цвета составляют 32 символа алфавита «Б». Используются четыре цвета: голубой, красный, зеленый и оранжевый.

Сообщения составляют путем случайной выборки из каждого алфавита. Фигуры в сообщении могут повторяться. В сообщениях, состоящих из символов алфавита «А», на каждый из них приходится 3 дв. ед. информации, сообщения из символов алфавита «Б» содержат 5 дв. ед. информации на каждый символ. Из обоих алфавитов составляются сообщения в виде матрицы по 4, 6 и 8 символов, по 10 сообщений каждой длины для обоих алфавитов, т. е. в опыте всего 60 предъявлении. Размер символов - 20 ´ 20 мм. Сообщения из четырех символов располагаются в одну линию, расстояние между символами также равно 20 мм. Сообщения из шести символов располагаются в два ряда по три символа в каждом, восьмизначные - в два ряда по четыре символа в каждом. Расстояние между рядами - 20 мм.

Стимулы предъявляются на экране дисплея (время экспозиции - 200 мс) на ярком до- и послеэкспозиционном поле (чтобы свести к минимуму длительность зрительного последействия).

Процедура опыта. Испытуемого предварительно знакомят с символами, используемыми в эксперименте. С этой целью ему последовательно предъявляются для ознакомления матрица 1, содержащая все символы алфавита А, и матрица 2, содержащая все символы алфавита Б. Перед каждой экспозицией испытуемому на экране указывают длину сообщения и алфавит, из символов которого оно состоит. После предъявления сообщения испытуемый должен указать в соответствующей матрице предъявленные стимулы. Время ответа испытуемого не ограничивается. Регистрируются правильные и ошибочные ответы испытуемого.

Обработка результатов

1. Определить зависимость частоты правильного воспроизведения символов от длины сообщения. Эти данные представить двумя кривыми (соответственно для двух алфавитов) на графике, на котором по оси абсцисс - длина сообщения, по оси ординат - частота правильных воспроизведений.

2. Определить зависимость количества информации в дв.ед., содержащейся в правильно воспроизведенных символах, от длины сообщения для каждого из используемых алфавитов. Эти данные представить на графике: по оси абсцисс - длина сообщения, по оси ординат - количество информации в правильно воспроизведенных символах.

3. Определить зависимость частоты правильного воспроизведения символов от количества информации, содержащейся в сообщении, для каждого из алфавитов. Эти данные представить на графике, на котором по оси абсцисс - количество информации, содержащейся в сообщениях (для алфавита «А» - 12, 18 и 24 дв.ед.; для алфавита «Б» - 20, 30 и 40 дв.ед.), по оси ординат - частота правильного воспроизведения символов.

4. Проанализировать характер ошибок воспроизведения символов (смешение сходных фигур, перестановки и т. п.).

Анализ результатов и выводы. Сопоставить результаты воспроизведения сообщении различной длины и различного информационного содержания. Сделать вывод, правомерна ли гипотеза Дж. Миллера о независимости объема кратковременной памяти от количества информации на символ в условиях ограниченного времени предъявления символов.

Контрольные вопросы

1. В чем суть информационного подхода к проблемам памяти?

2. Как зависит объем кратковременной памяти от количества информации?

3. В чем суть сформулированной Дж. Миллером проблемы кодирования информации в памяти?

4. Какие поправки внесли работы П. Б. Невельского в результаты исследований Дж. Миллера?

 

Занятие 5.4 ИЗМЕРЕНИЕ ОБЪЕМА ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ

Вводные замечания. Оперативная память - вид памяти, включающий процессы запоминания, сохранения и воспроизведения информации, перерабатываемой в ходе выполнения действия и необходимой только для достижения цели данного действия (Г. В. Репкина [35]). В оперативную память поступает материал как из долговременной, так и из кратковременной памяти. Пока этот рабочий материал функционирует, он остается в ведении оперативной памяти. Как только работа прекратилась, он либо возвращается или поступает на хранение в долговременную память, либо забывается.

Иная точка зрения (М. С. Роговин [36]) состоит в том, что оперативная память представляет собой лишь рассматриваемый под определенным углом зрения вариант кратковременной памяти. В оперативной памяти длительность сохранения обусловлена той степенью необходимости удержания промежуточных элементов деятельности, без которых невозможно достижение определенного результата.

Основные характеристики оперативной памяти: объем, точность, скорость запоминания, длительность сохранения, лабильность и помехоустойчивость.

Объем оперативной памяти- показатель количества запоминаемого и сохраняемого в ней материала - измеряется оперативными единицами памяти. Оперативные единицы памяти (ОЕП) - это образы более или менее сложных сочетаний элементов материала, которые конструируются при выполнении действия в результате активных преобразований материала в соответствии со стоящими перед человеком задачами. В качестве мер объема оперативной памяти применяются минимально возможные и реально используемые в данной деятельности единицы. Первые выделяются аналитически - методом последовательного расчленения предъявляемого материала на элементы, при сохранении которых еще возможно достижение цели данного действия; при расчленении материала на более дробные элементы действие утрачивает смысл. В реальных условиях человек, как правило, оперирует более крупными единицами, объединяя несколько элементов в более крупные символы. Ступеньки такого усложнения можно предвидеть, но определить, какими именно единицами реально оперирует человек, можно только экспериментальным путем.

Точность оперативной памяти - показатель идентичности воспроизводимого и требуемого материала.

Скорость запоминания характеризует то время или число повторений, которое требуется для запоминания всей необходимой для решения задачи информации.

Длительность сохранения характеризует то максимальное время, в течение которого предъявляемый материал сохраняется без искажений, препятствующих решению задач, т. е. время от предъявления информации до осуществления цели действия.

Лабильность (подвижность) оперативной памяти характеризует соотношение между запоминанием и забыванием материала.

Наконец, помехоустойчивость оперативной памяти характеризует устойчивость к действию внешних и внутренних помех (например, к влиянию качества предшествующего и последующего к запоминаемому материала).

Цель занятия: исследование зависимости объема оперативной памяти для вербального материала от частоты употребления слов.

Методика. Используется метод, разработанный Л. Постманом. Объем оперативной памяти (ООП) измеряется в условиях, когда испытуемый не знает длины ряда и, следовательно, не знает, в какой момент будет производиться проверка запоминания. В этой ситуации ООП определяется числом конечных элементов ряда, воспроизведенных в правильной последовательности их расположения.

Установлено, что ООП для цифр всегда меньше объема кратковременной памяти, определявшегося в условиях, когда испытуемого заранее информировали о длине ряда. Предполагается, что различия в результатах, полученных для рядов известной и неопределенной длины, зависят от величины проактивного торможения, приходящегося на подлежащие воспроизведению элементы ряда. Начальные части сообщения интерферируют с последующими, и чем длиннее ряд в целом, тем больше интерференция. Использование понятия ООП позволяет выработать метод оценки быстро накапливающейся проактивной интерференции.

В исследовании проверяется гипотеза о том, что чувствительность к взаимной интерференции между элементами ряда должна изменяться прямо пропорционально частоте употребления слов; в соответствии с этой гипотезой ООП для редко употребляемых слов должен быть больше ООП для часто употребляемых слов.

Процедура эксперимента. Материалом в опыте служат ряды двусложных слов большой частоты (БЧ) и малой частоты (МЧ) употребления. Используются три варианта длины ряда: из 10,15 и 20 слов. Ряды различной длины составлены из одних и тех же слов. Ряд предъявляется испытуемому на слух со скоростью одно слово в секунду. Конец ряда выделяется интонационно. Задача состоит в том, чтобы письменно воспроизвести как можно больше последних по порядку слов сразу после опознания конца ряда по интонационному рисунку. Испытуемому указывают, что слова следует воспроизводить в правильном порядке и записи вести, ориентируясь на последний стимул в ряду. На воспроизведение дается 60 с. Далее, между концом одной пробы и началом следующей - интервал 10 с. Каждый ряд записывается на отдельном листе.

В опыте предъявляют по 5 рядов каждой длины слов БЧ и МЧ, т. е. всего 30 рядов.

Обработка результатов

1. Подсчитать среднее число слов (М), воспроизведенных в правильной последовательности для рядов БЧ и МЧ различной длины и представить эти данные в табл. 5.4.1.

Таблица 5.4.1

Таблица результатов

 

Частота употребления слов	Объем воспроизведения для рядов
			М
БЧ
МЧ

 

2. Определить для рядов БЧ и МЧ различной длины средний ООП и представить эти данные в табл. 5.4.2, аналогичной табл. 5.4.1.

Таблица 5.4.2

Таблица результатов

 

Частота употребления слов	Объем воспроизведения для рядов
			ООП
БЧ
МЧ

 

3. По данным табл. 5.4.2 построить график зависимости ООП от частоты употребления слов и длины ряда. На графике по оси абсцисс - длина ряда, по оси ординат - ООП для слов БЧ (одна кривая) и МЧ (другая кривая).

4. Выразить в процентах отношение ООП к общему числу воспроизведенных стимулов для рядов БЧ и МЧ, независимо от их длины. Эта величина отражает способность испытуемого различать ошибки, допущенные в расположении стимулов, и ограничивать их воспроизведение лишь правильными последовательностями.

5. Построить график зависимости частоты воспроизведения слов от их расположения в ряду для слов БЧ. На графике по оси абсцисс - порядковые номера слов, по оси ординат - частота их воспроизведения. На графике представить три кривые: для рядов из 10, 15 и 20 слов.

6. Построить аналогичным образом график зависимости частоты воспроизведения слов от их места в ряду для слов МЧ.

7. Проанализировать ошибочные воспроизведения, т. е. посторонние включения слов из других рядов.

Анализ результатов и выводы. Сопоставить полученные результаты с точки зрения влияния частоты употребления слов на объем воспроизведения, с одной стороны, и объем оперативной памяти - с другой. Объяснить зависимость объема оперативной памяти от длины ряда. Дать анализ позиционных кривых для рядов различной длины.

Контрольные вопросы

1. Что такое оперативная память?

2. Каковы характеристики оперативной памяти?

3. Как измеряется объем оперативной памяти?

4. Что понимают под оперативными единицами памяти?