Основы кратковременной памяти человеческого мозга
В своих работах Л.А. Хурсин [12] отразил характеристики человеческого мозга как продукта функционирования общественной системы, основным структурным элементом которой является человек, способный адаптироваться к воздействию внешнего мира и осуществлять в пределах присущих ему сознания и воли целесообразные действия. Это прежде всего процесс трудовой деятельности, являющийся по своей природе информационным процессом.
Опосредованную трудом человека информацию он назвал связанной информацией, в связи с тем, что она накоплена в мозгу человека посредством его обучения. Свободной информацией он назвал информацию в связи с тем, что она синтезируется мозгом человека при восприятии реакции внешней среды на совершенные человеком действия.
Первичный поток связанной информации обеспечивает жизнедеятельность и выживание каждого человека, как элемента общественной системы, а вторичный поток связанной информации повышает эффективность первичного информационного потока и обеспечивает выживание системы в целом.
Состояние системы, при котором создаваемый ею информационный поток содержит в равных количествах функциональную и структурную информацию, было названо состоянием информационного равновесия системы.
Рассматривая систему общественного типа и кратковременную память человеческого мозга, Хурсин вводит множество определений и формул, некоторые из которых мы опишем для дальнейшего понимания наших исследований.
Система из N элементов в состоянии информационного равновесия имеет структуру, состоящую из n иерархических уровней. Количество информации, которое создают элементы каждого иерархического уровня системы, являются величиной постоянной. Количество информации, которое вносит в информационный поток каждый элемент системы, называется информационной емкостью элемента системы. В иерархической структуре системы все ее элементы упорядочены от высшего (частного) к низшему (общему) уровню в порядке убывания их информационной емкости.
В области психологии было установлено, что возможности восприятия абсолютного различия стимулов и скорость двигательных реакций ограничены количеством передаваемой информации. Было определено, что число символов или «кусков» информации является постоянным и равно «семь плюс или минус два». Хурсин показал, что число иерархических уровней информационной структуры оперативной памяти человеческого мозга как число 7,6, то есть лежит в пределах от 7 до 8.
Продуктом мыслительной деятельности человека является поток свободной информации, представляющих собою множество связанных между собою образов, различной информационной сложности. Информационная характеристика человеческого мозга определяет верхнюю границу числа уровней сложности образов, которые человек может воспринимать и которыми может оперировать в процессе мышления. Верхняя граница количества информации, которую несут образы каждого уровня сложности приблизительно равно 735,1 нит/ элемент. Эта константа устанавливает пределы, между которыми человек еще способен устанавливать связи. Это ограничение, по нашему мнению, определяет утверждение теоремы Геделя о неполноте дедуктивных систем [97], а также характеризует свойства кратковременной памяти человеческого мозга.
Из этого ограничения вытекает следствие, что обращаемый в оперативной памяти информационный поток не может превысить значение 5586,76 нит/элемент.
Структура любой системы образуется из множества элементов и связей между ними. В процессе мышления связи между элементами устанавливаются на основе набора признаков (свойств), которыми характеризуются элементы системы. Число признаков, которыми может оперировать человек в процессе восприятия и мышления, равно 54 нит/элемент. Это число делится на равное количество структурных и функциональных признаков, числа которых равны 27 нит/элемент. Эти результаты подтвердились при исследовании социальной структуры рабочего класса: «из 54 признаков в опросном листе были отобраны 27 признаков (свойств), которые представлялись наиболее существенными для классификации индивидов…».
Эти константы принято называть «умственными способностями» человека. «Человек не может развивать свои умственные способности так, как он может развивать мускулы. Единственно, что он может сделать – это усовершенствовать свое искусство в применении умственных способностей. Это важное отличие, которое неспециалист не различает». Сущность этого усовершенствования состоит в приобретении информации определенных уровней сложности и освоении методов ее логической переработки.
Общее количество образов, составляющими информационный поток, способных обращаться в оперативной (кратковременной) памяти человеческого мозга приблизительно определено до 1121, а величина информационной емкости порога как функциональной, так и структурной информации определено приблизительно 27. В алфавитах большинства развитых современных языков (включая раздел между буквами) является число 27.
Познание мира человеком ограничено в пределах сколь угодно пересекающихся областях не только объемом кратковременной памяти, но и объемом долговременной памяти.