Схема психологической системы В. Вундта 7 страница

Среди многочисленных работ Эйнштейна важнейшей явилась созданная им теория относительности, объединившая в рамках единой физической концепции понятия пространства, времени и тяготения. Одно из её основных положений — полная равноправность всех инерциальных систем отсчёта — лишила содержания понятия абсолютного пространства и абсолютного времени ньютоновской физики. На основе этих представлений Эйнштейн вывел новые законы движения, сводящиеся в случае малых скоростей к законам Ньютона, а также дал теорию оптических явлений в движущихся телах.

В 1906 г. Эйнштейн предложил знаменитое соотношение массы тела m, его энергии Е и скорости света в вакууме с: Е = mc². Специальная теория относительности явилась одним из наиболее существенных теоретических оснований для развития ядерной физики и физики элементарных частиц.

В созданной позднее общей теории относительности Эйнштейн предложил идею зависимости геометрии пространства — времени и гравитационного поля. Эта теория объяснила многие непонятные ранее явления, например, аномальное поведение орбиты планеты Меркурий, необъяснимое с точки зрения ньютоновской механики, и предсказала отклонение луча света в поле тяготения Солнца (обнаружено в 1919 г.) и смещение спектральных линий атомов, находящихся в поле тяготения (обнаружено в 1925). Экспериментальное подтверждение существования этих явлений стало блестящим подтверждением общей теории относительности.

Научные труды Эйнштейна сыграли выдающуюся роль в развитии современной физики. Они явились основой атомной и ядерной физики, физики элементарных частиц, релятивистской космологии и др. разделов физики. Идеи Эйнштейна стали основной составной частью современной теории расширяющейся Вселенной, позволяющей объяснить большинство наблюдаемых космических явлений.

Вместе с тем, работы Эйнштейна оказали воздействие на всю науку и, более широко, культуру второй половины 20 века. Они изменили господствовавшие со времён Ньютона механистические взгляды на природу и утвердили новую картину мира, основанную на понимании неразрывной связи субъекта и объекта наблюдения. Отзвуки этих идей можно найти в отказе от многих механистических идей в психологии этого периода и признании психологией принципа системной обусловленности психических явлений.

Открытия Эйнштейна были признаны научным сообществом всего мира, создав ему непревзойденный авторитет.

Технический прогресс оказался тесно связанным с развитием ряда новых дисциплин. В том числе, это относилось к таким практически важным ответвлениям математики, как теория связи и теория информации и кибернетика. Результатом развития этих дисциплин стало бурное распространение информационных технологий, обусловивших, в свою очередь, появление нового оригинального направления в психологии.

Вторая мировая война вызвала к жизни особое направление экспериментально-психологических исследований, связанных с необходимостью учета предельных возможностей человека при работе с новыми сложными образцами военной техники. Особенно остро стоял вопрос с так называемыми операторскими профессиями. Проблема здесь заключалась в том, что, при управлении новым скоростным самолетом или при наведении ракеты, военный специалист вынужден был принимать ответственное решение, основываясь на показаниях различных приборов. При этом темп предъявления информации нередко значительно превышал средние возможности человека и, соответственно, возрастало число аварий.

Вскоре после окончания второй мировой войны стремительно возрастает число психологов, занятых проблемами операторской деятельности. Возникает множество военно-прикладных отраслей психологии - авиационная психология, военная эргономика, а несколько позже радиационная и космическая психология. В создаваемых для развития этих дисциплин новых научных центрах объединяются представители разных профессий - психологи, медики, физики, специалисты в области электронной техники. Необходимость работать вместе приводит к существенной реконструкции самого языка психологических исследований. Он стремится очиститься от прежней перегруженности философской терминологией, насыщаясь взамен этого техническими символами и понятиями. В скором времени экспериментальная психология во многом перенимает естественнонаучный стиль мышления, усваивая взгляд на психические процессы как процессы переработки информации.

Однако перед тем, как рассмотреть некоторые психологические работы, выполненные с позиции информационного подхода, необходимо представить себе в чем собственно заключалась информационная идеология и какова была история ее развития.

Судьба появления теории информации оказалась теснейшим образом связанной с деятельностью крупных телекоммуникационных корпораций, заинтересованных в увеличении пропускной способности разрабатываемых ими устройств. Первая работа в этом направлении вышла еще в 1928 году. Она принадлежала американскому инженеру-связисту Хартли, предложившего оценивать степень неопределенности опыта a с k различными исходами H(a) как:

 

Н(a) =log₂ k

 

где H(a) - обозначение вероятностной энтропии (в отличие от S - обозначения термодинамической энтропии).

При организации сообщения, передаваемого с помощью телефона или телеграфа, следовало стремиться к тому, чтобы его энтропия оставалась минимальной.

Но, поскольку формула Хартли не учитывала вероятностей различных исходов опыта, в 1948 г. другой американский инженер Клод Шеннон предложил ее усовершенствовать, приняв в качестве меры неопределенности опыта a - с возможными исходами величину:

 

 

где p () - вероятности отдельных исходов.

Шеннон (Shannon) Клод Элвуд 1916-2001

Знаменитый американский математик и электроинженер, один из создателей теории информации. Закончив в 1936 г. Мичиганский университет, Шеннон увлекся идеей применения формальной логики к анализу работы релейных систем связи (телефона, телеграфа), что и определило его последующую судьбу. Оставаясь на протяжении всей жизни неутомимым изобретателем эдисоновского типа, Шеннон попытался распространить применение формальной логики в области генетики, защитив в 1940 диссертацию на тему «Алгебра теоретической генетики», а также криптографии и создания шахматных программ.

После защиты диссертации Клод Шеннон более тридцати лет работал в математической лаборатории крупнейшей американской компании по производству аппаратуры и услуг связи - AT&T Bell Telephones. В этот период он создает основы теории информации и теории автоматического управления. В это же время он публикует свой самый знаменитый труд «Математическая теория связи» (1948). В нем Шеннон дает новую интерпретацию энтропии, как меры неопределенности сообщения, и вводит фундаментальные для современной науки понятия: информации, как количества снятой неопределенности благодаря сделанному сообщению; и пропускной способности канала связи. С 1957 г., продолжая службу в AT&T, Шеннон работал профессором математики Массачусетского технологического института.

Использование величины H(a) в качестве меры неопределенности опыта a оказалось очень удобным как для математических, так и для многих практических целей. Хотя, еще в начале 1950-х годов, ряд исследователей указывал на то, что формула Шеннона не может претендовать на полный учет всех факторов, определяющих “неопределенность опыта” в любом смысле, какой может встретиться в жизни, т.к. зависит лишь от вероятностей различных исходов опыта и вовсе не зависит от того, каковы сами эти исходы.

Поэтому, например, формула Шеннона даст один и тот же результат для двух методов лечения больного, один из которых приводит к полному выздоровлению в 90 случаях из 100 и к заметному улучшению состояния больного в остальных случаях, а второй так же вполне успешен в 90 случаях из 100, но зато в остальных 10 случаях завершается смертельным исходом. Существенное различие между двумя опытами в этих случаях должно оцениваться совсем другими характеристиками, отличными от энтропии Шеннона.

Отмеченная особенность энтропии H(a) объясняется тем, что первоначально она была предложена для решения вопросов теории передачи сообщений по линиям связи, т.е., в тех условиях, при которых конкретное содержание самого сообщения совершенно несущественно.

Наряду с понятием энтропии H(a), Шеннон вводит еще и разностную меру J(a) для зависимых опытов a и a ₁, указывающую, насколько осуществление опыта a ₁ уменьшает неопределенность опыта a:

 

 

где – энтропия опыта , позволяющая уменьшить неопределенность опыта a.

J (a) – информация об опыте a, содержащаяся в опыте .

 

 

Винер (Wiener)

Норберт

(1894 - 1964)

 

Известный американский учёный. В детстве был вундеркиндом, и уже в 18 лет стал доктором философии Гарвардского университета. С 1919 года Винер был преподавателем, а с 1932 г. - профессором Массачусетского технологического института, работая в области математической логики и теоретической физики.

Во время 2-й мировой войны Винер работал над проблемой создания первых образцов вычислительной техники. В это время он разработал теорию фильтрации случайных процессов, получившую широкое применение при создании систем управления баллистическими ракетами.

После окончания второй мировой войны Винер работал в кардиологическом институте в Мехико. Здесь он выступил с идеей создания новой науки - кибернетики, изучающей процессы хранения и переработки информации, управления и контроля. По мысли Винера кибернетика, изучая информационные процессы, как в технических, так и живых системах, должна стать супернаукой, объединяющей специалистов различного профиля – от математиков до психологов.

 

 

Шеннон вводит и единицу измерения информации, в качестве которой принимается информация, необходимая для принятия решения при выборе из двух одинаковых, равновероятных возможностей. Это количество информации получает название двоичной единицы или одного бита. Предложенное К. Шенноном понимание информации вскоре было с воодушевлением воспринято многими естественными и гуманитарными науками, включая психологию, для которой оно на протяжении многих лет стало одним из наиболее часто употребляемых понятий.

В конце сороковых и начале пятидесятых годов 20 века получает развитие еще одна системная наука – кибернетика. Своим происхождением и популярностью в научных кругах она обязана энергичной деятельности Н. Винера. Практический интерес общества к разрабатываемым в ней положениям был связан с начавшейся в это время разработкой систем самонаведения для ракетной техники и созданием первых электронно-вычислительных машин. Несомненной заслугой кибернетического направления было введение понятия “обратной связи” и создание математического аппарата для описания технических саморегулирующихся систем с контурами обратной связи. Однако Н. Винер не ограничил предмет созданного им научного направления лишь математическими концепциями и их техническими приложениями. Одной из главных задач кибернетики он видит установление аналогий между деятельностью человеческого мозга и работой вычислительной машины. Эти аналогии должны способствовать построению более совершенных машин, с одной стороны, и раскрытию механизмов работы мозга, с другой.

 

 

10.2 Начало проникновения информационных

методов в психологию

 

Первые психологические исследования, выполненные с использованием Шенноновского метода оценки количества поступающей информации, носили прикладной характер и были направлены на определение пропускной способности человека в различных управляющих системах. Эти исследования, в частности, привели к существенной переработке используемой в то время системы визуализации данных в авиации, что позволило в течение быстрого времени значительно сократить аварийность при полетах на реактивных самолетах.

В то же время, вскоре после окончания второй мировой войны, молодой американский психолог У. Гарнер (р. в 1921 г.) установил, что человек может осуществлять выбор не более, чем из девяти альтернатив. Если число альтернатив увеличивалось, испытуемый начинал ошибаться. Таким образом, максимальная пропускная способность человека составляла 3 – 3.2 бит/ сек.

В целом, первое десятилетие складывающегося в психологии нового направления, получившего название “информационный подход”, оказалось весьма обнадеживающим. В первой половине 50-х годов английские исследователи У. Хик и Р. Хаймен провели классические эксперименты, в которых, работая с простой стимульной средой, установили прямо пропорциональную зависимость между количеством информации, содержащейся в стимуле, и временем реакции на этот стимул - так называемый закон Хика. Хотя закон, как показали дальнейшие исследования, имел ограниченное применение, он все же стал отправной точкой для множества эргономических работ, позволивших коренным образом улучшить качество проектирования новой техники в авиации и других наукоемких областях промышленности.

В 1954 году появляется работа английского психолога Д. Бродбента “Механическая модель внимания и непосредственной памяти человека”, в которой на основе информационного подхода была предложена кибернетическая модель процессов восприятия. Бродбент рассматривал внимание как фильтр на входе в непосредственную память, работающий по принципу “все или ничего”.

 

Бродбент (Broadbent)

Дональд

(1926 – 1993)

 

Английский психолог. Закончил Кембриджский университет в 1949 г. Доктор естественных наук (1965). С 1949 г. работал на отделении прикладной психологии при Медицинском исследовательском совете в Кембриджском университете; в период 1958 – 1974 гг. возглавлял это отделение. С 1974 по 1991 был сотрудником Отделения экспериментальной психологии Оксфордского университета.

Известность Бродбенту принесла книга «Восприятие и коммуникация», (1958), в которой он рассматривал организм как информационную систему. Главной темой этой работы стала ситуация одновременного решения нескольких задач, вызывающих взаимные помехи из-за интерференции различных процессов. При этом Бродбентом было показано, что включение механизмов фильтрации позволяет решать часть задач быстрее, чем другие.

Учитывая изменение практических потребностей общества и то, что в теоретическом отношении информационный подход себя уже исчерпал, в 1974 г. Бродбент переезжает в Оксфорд, где занимается экспериментальным изучением влияния специфических характеристик трудового процесса на психологическое состояние человека.

 

Эта работа наряду с упоминавшимися исследованиями, уже в начале информационного подхода определила в его рамках две ведущие линии: изучение информационных структур в процессах восприятия и кибернетическое моделирование психических процессов.

В 1950-1960-е годы кибернетические и системотехнические идеи активно проникают во многие биологические и гуманитарные дисциплины. Своеобразие ситуации для психологии в это время состоит в том, что, будучи одним из генераторов системных идей в начале века, к его середине она погружается в очередной теоретический кризис. В результате информационные методы нередко становятся достоянием ее прикладных отраслей без должного теоретического осмысления. И хотя обогащение новыми идеями в целом имело для психологии позитивный характер, давая импульс к выходу из теоретического тупика, сложившаяся ситуация таит в себе опасность нового кризиса в результате несоответствия заимствованных моделей психологической реальности.

Прежде всего, это замечание относится к представлению об универсальности формальных процедур измерения энтропии сообщения в психологии и технике. Чрезмерным упрощением, конечно, был и весьма распространенный в это время в инженерной психологии взгляд на человека как звено в системе управления, которое может быть описано с помощью передаточной функции. (Много примеров такого подхода приведено в прекрасном обзоре раннего этапа инженерно психологических исследований, сделанном Б.Ф.Ломовым в его книге «Человек и техника»).

В последующие годы кибернетические модели получают распространение как в психологии, так и в смежных с ней дисциплинах, примером чему служит теория П.К.Анохина. Одновременно растет число прикладных работ в области инженерно-психологического проектирования сложных систем, благодаря чему появляется новое поколение техники, адаптированной к возможностям человека. С этого времени психолог становится заметной фигурой при конструировании новых человеко-машинных систем.

В период наибольших успехов информационного подхода возникло обнадеживающее представление, что экспериментальная психология нашла свой теоретический фундамент и быстро превращается в точную науку. Однако эти надежды оказались очень кратковременны.

Еще в 1960 г. Н. Миллер опубликовал получившую большой резонанс статью “Магическое число семь плюс-минус два”, где не только экспериментально продемонстрировал ограниченность кратковременной памяти (сам по себе факт невозможности идентификации более 7-9 различных объектов при их кратковременном предъявлении был уже давно описан различными авторами), но и указал на субъективный характер информационного содержания стимула. В тех случаях, когда информационная среда отличалась от набора несвязанных между собой простых стимулов, использование заимствованной из теории связи меры информации требовало введения дополнительных переменных, отражавших субъективную значимость каждого стимула. Более того, возник закономерный вопрос - почему Больцман, работая с теми же физическими системами (газами), что и его предшественник Клаузиус, но, подходя к этим системам с несколько иных (вероятностных) позиций, был вынужден предложить собственную формулу энтропии. Шеннон и Хартли, также работая с физическими системами, но уже в области передачи сигналов по каналам связи, использовали собственные, вполне оригинальные формулы. Психология же, начиная с 50-х годов, традиционно заимствует формулу Шеннона, применяя ее для решения собственных задач, т.е., в совершенно иной системной среде.

Энтузиазм начального этапа информационного подхода в психологии и его первые успехи отодвинули этот вопрос на второй план. Да и сами исследования этого периода, воспроизводя экспериментальные традиции Эббингауза, ставили человека в искусственную ситуацию, при которой его деятельность уподоблена работе канала приема и переработки простейших бинарных сигналов. Это же относится и к прикладным инженерно-психологическим работам того периода, в основном сосредоточенным на оценке скорости считывания показателей приборов и определения надежности восприятия нескольких шкал одновременно. Именно в таких искусственных условиях и разрабатывалась позитивная часть информационных исследований от Хика до Миллера. Переход к анализу реальной психологической среды показал ограниченность возможностей «классического» (т.е. основанного на использовании Шеноновской энтропии) информационного подхода в психологии и вызвал отказ от него части прежних сторонников.

Дальнейшая эволюция психологических взглядов вела к отказу от попыток прямого количественного измерения информационного содержания психических процессов.