Рост интереса к исследованиям познания после Второй мировой войны: «когнитивная революция»

Вопросы к экзамену по психологии познания

Когнитивная психология – дитя 1950-х, продукт того времени, когда психология, антропология и лингвистика находились в процессе собственного переопределения, а компьютерная наука и нейронаука только появлялись на свет. Психология не могла принять участие в когнитивной революции до тех пор, пока не освободилась от бихевиоризма, вернув, таким образом, проблеме познания должное научное уважение. К тому времени для представителей нескольких дисциплин стало ясно, что решение ряда изучавшихся ими вопросов неизбежно зависит от разработки проблем, традиционно относимых к другим областям науки.

Бихевиоризм был захватывающей авантюрой для экспериментальной психологии, но к середине 1950-х стало очевидно, что он нежизнеспособен. Как заметил Хомский, определять психологию как науку о поведении – все равно что определять физику как науку об показаниях счетчиков. Когнитивная контрреволюция в психологии, как бы мы ее ни называли, вернула в экспериментальную психологию сознание.

Предпосылками возникновения когнитивной науки стали 3 фактора.

1) Исследования, проводимые во время войны. Изучали как обучить солдат работать на сложном оборудовании и как решать проблему нарушения внимания. Бихевиоризм не давал ответов на эти вопросы. Из экспериментов по эффективности действий человека появилась теория информации (Бродбент, Миллер, Эттнив, Гарнер) – являлась абстрактным способом анализа обработки информации.

2) Появление работ в области ИИ (искусственного интеллекта) – суть заключалась в том чтобы «заставить машину вести себя разумно» (работы Ньюэлла и Саймона). Из информатики для когнитивной науки было взято и использовано множество концепций. Видя, как мы можем анализировать интеллектуальное поведение машины, мы в значительной степени освободились от неправильных представлений относительно анализа нашего собственного интеллекта.

3) Также на развитие когн.науки повлияли работы по лингвистике Хомского – начал разрабатывать новый способ анализа языка. Показал, что язык сложнее, чем казалось раньше и что многие бихевиористские формулировки не могли объяснить всех сложностей. Лингвистические исследования Хомского (трансформационная порождающая грамматика) помогли психологам отвергнуть многие бихевиористские концепции. Его работа 1956 г. содержала идеи, которые он развил годом позже в монографии «Синтаксические структуры», повлекшей за собой когнитивную революцию в теоретической лингвистике.

Начиная с 1950-ых когнитивная наука быстро развивалась. Уже в 1967 вышла в свет книга У. Найссера «Когнитивная психология». Книга подтвердила право на существование данной науки. Состояла из 6 глав, посвященных восприятию и внимаю и 4 глав языку, памяти и мышлению. Кроме того, в 1956 г. Джерри Брунер, Джеки Гуденаф и Джордж Остин опубликовали книгу «Исследование мышления», где детально проанализировали понятие «познавательных стратегий». В 1956 г. в Мичигане Таннер, Светс, Бердселл и их коллеги занимались приложением теории обнаружения сигналов к восприятию. Дж. Миллер опубликовал статью под названием «Магическое число 7+2», описывающую некоторые ограничения нашей способности обрабатывать информацию. В 1956 г. Уорд Гуденаф и Флойд Лаунсбери написали несколько статей по компонентному анализу, которые стали образцами для построения когнитивной антропологии, а Дж.Б. Кэррол издал сборник докладов Бенджамина Ли Уорфа, посвященных влиянию языка на мышление.

Когнитивная наука пытается объединить знания по философии, лингвистике, нейронауки и искусственного интеллекта, а также антропологии и психологии (6-ти угольник, созданный Дж.Миллером, Кейсером и Уокером). Когн.наука и когн.психология во многом схожи, только когн.наука использует методы когнитивного моделирования когнитивных процессов и логического анализа, а психология использует экспериментальный метод, корни которого уходят в эпоху бихевиоризма.

2. Основные подходы в психологии познания и когнитивной науке: символьный, нейросетевой и модульный.

3. Общая характеристика символьного подхода. Компьютерная метафора. Переработка информации, кодирование и процессы управления.

4. Моделирование восприятия, внимания, памяти, мышления и речи как совокупности различных процессов оперирования символами и этапов переработки информации.

5. Общая характеристика нейросетевого подхода. Биологический нейрон и формальный нейрон. Архитектуры искусственных нейронных сетей. Обучение искусственной нейронной сети.

6. Моделирование распознавания образов с помощью искусственных нейронных сетей и другие примеры практического использования нейронных сетей.

7. Общая характеристика модульного подхода: метафора «армейского ножа». Критерии выделения модулей. Гипотеза всеобщей модульности.

8. Идея модульности познания в исследованиях восприятия: теория Д. Марра. Идея модульности познания в исследованиях языка и речи.

9. Использование регистрации движений глаз в психологических исследованиях.

10. Представление о сознании в отечественной и зарубежной психологии. Различение сознания и осознания.

11. Описание сознания в классической психологии сознания. Метафоры и свойства сознания. Понятие порога ощущения в психофизике.

В классической психологии сознание определяется, как сумма состояний сознания (непосредственный опыт, все то, что нами непосредственно ощущается, воспринимается). Сознание имеет структуру:

• Поле внимания
• Поле сознания
• Апперцепция – концентрация внимания на содержании сознания
• Перцепция – фактическое вхождение какого-либо содержания в сознание
• Порог сознания
• Бессознательность
• Точки фиксации

Объем сознания = от 16 простых до 40 укрупненных единиц. А объём поля внимания равен от 3-4 единиц до 6 (у тренированных людей).

Ощущения - простейшие элементы сознания. Ощущения обладают рядом свойств:

• Качество (зрительные, слуховые и т.д.)
• Интенсивность
• Длительность
• Пространственная протяженность

Ощущения являются объективными элементами сознания. Еще есть субъективные элементы, или чувства. В. Вундт предложил три пары субъективных элементов:

• Возбуждение- успокоение
• Напряжение- разрядка
• Удовольствие- неудовольствие

Подобно тому как воспринимаемые нами картины внешнего мира состоят из сложных комбинаций объективных элементов, т.е. ощущений, наши внутренние переживания состоят из сложных комбинаций субъективных элементов, т.е. элементарных чувств.

Вундт выделял следующие свойства сознания:

1) Неоднородность сознания (наличие ясного и отчётливого центра сознания и расплывчатой периферии)

3) Ритмично (сознание «ритмизирует» воспринимаемые звуковые ряды метронома)

4) Ограниченная пропускная способность или объём сознания (способность одновременно осознавать только ограниченно количество элементов)

5) Определённая структура (состоит из элементов)

6) Различительная способность (способность дифференцировать интенсивность впечатлений)

Титчнер представлял сознание, как поток волн:

Моменты концентрации;

Центр нашего внимания- гребень волны

Постоянная изменчивость

Волна внимания изменяется со временем

Свойства:

1) продолжительность

2) интенсивность

У. Джемс считал, что сознание не состоит из отдельных частей, а полагал, что сознание и явления сознания целостны: «В сознании нет связок, оно течет непрерывно. Всего естественнее к нему применить метафору "река" или "поток"». Сознание не имеет ни начала, ни конца. Оно непрерывно, изменчиво, избирательно и имеет личный характер.

Он выделял 4 свойства сознания:

1. Каждое состояние сознания стремиться быть частью личного сознания- мысли каждого личного сознания обособлены от мыслей другого: между ними нет никакого непосредственного обмена, никакая мысль одного личного сознания не может стать непосредственным объектом мысли другого сознания.
2. В границах личного сознания его состояния изменчивы- ни одно, раз минувшее состояние сознания, не может снова возникнуть и буквально повториться. Тождественен воспринимаемый нами объект, А не наши ощущения. Наши ощущения же в зависимости от изменчивости нашей чувствительности постоянно изменяются.
3. Всякое личное сознание представляет непрерывную последовательность ощущений-

Положение "сознание непрерывно" заключает в себе две мысли:

1) мы сознаем душевные состояния, предшествующие временному пробелу и следующие за ним как части одной и той же личности;

2) перемены в качественном содержании сознания никогда не совершаются резко.

4. Избирательность- сознание всегда бывает более заинтересовано в одной стороне объекта мысли, чем в другой, производя во все время процесса мышления известный выбор между его элементами, отвергая одни из них и предпочитая другие.

Метафоры сознания:

1) Метафора новизны

Согласно одному из подходов к изучению сознания, оно сосредоточено на новой информации — своего рода «антипривычка», в которой есть несоответствие между нашими ожиданиями и действительностью (Mandler, 1984). Получено достаточное количество доказательств того, что люди и животные ищут новую и информативную стимуляцию; сознание, по-видимому, предпочитает «новости». Повторные, предсказуемые, «старые» стимулы имеют тенденцию исчезать из сознания независимо от их сенсорной модальности, степени абстрактности или физической интенсивности. Новизна может быть определена как изменение в физическом окружении (изменение привычных обстоятельств), отсутствие подтверждения ожиданий (неожиданность) или нарушение привычной рутины (точка выбора в обычном потоке событий). Метафора новизны описывает одну из центральных функций сознания — его способность направить свои ресурсы для адаптации к новым и значимым событиям. На языке Пиаже, сознание включается при необходимости аккомодации к неожиданным ситуациям, а не тогда, когда мы с готовностью ассимилируем предсказуемые события.

Однако гипотеза новизны, очевидно, имеет недостатки. Мы можем осознавать обычную информацию, если она личностно или биологически важна, например периодическую потребность в еде, не привыкая к ней и не тяготясь ею.

2) Метафора прожектора

Во многих языках есть древняя идиома, описывающая сознание как нечто, направляющее свет на интересующие нас предметы, чтобы прояснить их понимание («Ах, я вижу!»). Образ луча света обсуждал еще Платон. Метафора прожектора — наш современный способ выразить эти идеи (см., например: Lindsay and Norman, 1977; Crick, 1984). Это привлекательная метафора, сочетающая в одном образе избирательную функцию сознания и поток сознательной информации из области памяти, восприятия, воображения, мышления и действий. И в психологических и в нейробиологических теориях прожектора остались без ответа два вопроса. Во-первых, как выбирается специфический фокус? То есть почему прожектор освещает это содержание (или область коры), а не другое? И, во-вторых, что происходит с информацией, когда она попадает в фокус сознания? Что означает для содержания быть осознаваемым? Передается ли оно к «я-системе», как предполагает метафора администратора? Или она поступает в моторную систему, чтобы подготовить ее к произвольным действиям? Или она поступает на семантическую обработку, где происходит кодировка значения события? Вообразите реальный прожектор, светящий в полной темноте так, что можно видеть свет и его цель, но не людей, которые наводят свет на цель, или аудиторию, которая смотрит на нее. Что происходит в этом темном пространстве?

3) Метафора театра

Метафора театра сравнивает сознательный опыт с ярко освещенной сценой в затемненном зале. Что бы ни происходило на сцене, это видно всем зрителям, а также директору, драматургу, художнику по костюмам и рабочим сцены. Эта метафора подчеркивает функцию гласности в ряду множества специализированных систем, составляющих аудиторию. События на сцене доступны всей аудитории. Деннетт и Кинзберн (Dennett & Kinsbourne, 1992) критиковали частную версию этой метафоры, которую они называют картезианским театром,— «единственное место в мозге, где «все объединяется»», очень похожее на крошечную, расположенную в центре шишковидную железу в декартовом описании мозга.

Однако это в какой-то мере отвлекающий маневр. Никакая современная модель не предполагает, что содержание сознания можно обнаружить в единственной, крошечной точке — особой финишной черте для конкурирующего потенциального содержания. Есть много других способов примирить многочисленные источники информации, например координируя множество перцептивных карт в нервной системе. Таламус, возможно, занимает идеальное для этого положение.

Современной метафоре театра удалось избежать этих декартовых парадоксов. Согласно последним предположениям, сознание не отождествляется с каким-либо единственным местоположением. Скорее, содержание сознания распределено по всему мозгу (Newman & Baars, 1993).

Изучение количественных связей между изменениями раздражителей и соответствующими им изменениями наших ощущений со времени Фехнера (1860) носит название психофизики.

Сенсорная чувствительность - способность организма воспринимать действие раздражителей с помощью специальных образований, называемых рецепторами.

Сенсорный порог — величина раздражителя, при достижении которой начинает возникать ощущение.

Способность к ощущению (чувствительность) может быть измерена лишь косвенно, через величину порога.Сенсорная чувствительность обратно пропорциональна сенсорному порогу.

Виды порогов:

Абсолютный порог — то минимальное значение в континууме стимулов, выше которого раздражитель всегда воспринимается. Различают нижний и верхний пороги

• Нижний абсолютный порог – минимальная величина стимула, доступного восприятию. Ниже этой величины стимул не воспринимается.

• Верхний абсолютный порог – максимальная величина стимула, доступного восприятию. Выше этой величины стимул не воспринимается, либо воспринимается в болевой модальности.

Разностный порог — минимальное физическое различие стимулов, вызывающее ощущение их едва заметного различия. Чем разностный порог больше, тем различительная чувствительность меньше, и наоборот.

Возникновение ощущения – это осознание влияния раздражителя.

12. Критерии наличия информации у субъекта. Критерии осознания.

Ситуация изучения имплицитного знания и имплицитного научения обычно содержит в себе три компонента:

• внедрение субъекта в ситуацию научения с заданными условиями (усвоения знания);

• измерение, которое позволяет отследить, насколько хорошо субъект может выразить приобретенное знание об этой ситуации научения через процесс решения схожих или различных задач; (определение наличия информации у субъекта)

• измерение степени осознаваемости знаний.

Примеры критериев наличия информации у субъекта в трёх парадигмах исследования имплицитного научения:

1) искусственное грамматическое научение (AGL).

В оригинальных исследованиях Ребера субъектов просили запомнить ряд буквенных последовательностей, которые были созданы на основе грамматики с конечным числом состояний. После этапа запоминания испытуемым говорили, что эти ряды подчинялись определённым грамматическим правилам и давались новые буквенные последовательности. Испытуемым необходимо было определить, какие из новых последовательностей подчинялись грамматическим правилам, а какие – нет(Критерий наличия информации – правильность классификации набора букв, как соответствующего грамматическому правилу). Как правило, испытуемые справлялись с этой задачей, и результаты были статистически значимыми. Тем не менее, испытуемые не могли выразить сами грамматические правила через вербальный отчёт. Эти различия между решением задачи и вербальным отчётом – и есть то открытие, которое побудило Ребера описать данный вид научения, как имплицитное.

2) научение последовательностям (SL)

В типичных ситуациях SL участников просят отреагировать на каждый элемент последовательно структурированных и обычно визуальных последовательностей событий в контексте задачи на скорость реакции. В каждом испытании субъекты видят, что стимул появляется в определённых местах на экране компьютера. Каждому из этих мест соответствует кнопка. Испытуемых просят, чтобы они как можно быстрее и как можно точнее нажимали на кнопку, соответствующую данному месту (где появляется стимул). Неизвестная им последовательность стимулов представляет собой повторяющуюся шаблонную схему или же подчиняется правилам, которые описывают допустимые чередование последовательных стимулов. Испытуемые, решающие задачу на структурированном материале, реагируют быстрее, чем испытуемые, решающие задачу на случайном материале.(Критерий наличия информации– большая скорость реакции в ответ на стимул) Таким образом, можно предположить, что первые испытуемые быстрее реагируют, благодаря определённому знанию структурной организации последовательности. Однако, субъекты, реагирующие на структурированный материал, зачастую не в состоянии вербально выразить структурные правила.

3) контроль за динамическими системами (DSC).

В задачах DSC испытуемые учатся управлять интерактивной системой, смоделированной на компьютере, такой например как сахарная фабрика. Испытуемым говорят о состоянии переменных продукции, таких как количество сахара, которое производит фабрика, и их задача состоит в том, чтобы достичь и поддерживать определенный целевой уровень сахара на выходе, манипулируя такими входными переменными, как, например, число рабочих на фабрике, количество сырья ит.д. После каждого взаимодействия конечное состояние системы вычисляется с помощью уравнения, которое связывает переменные на входе и на выходе. Как правило, испытуемые могут достигнуть хорошего уровня контроля над системой,(Критерий наличия информации – эффективность управления системой, определяемой по динамике переменных на выходе) учитывая даже то, что они неспособны описать точно правила системы в постэкспериментальных структурированных анкетных опросах.

Примеры критериев осознанности знания:

1) Вербальный отчёт (самый ненадёжный критерий)

Предполагается, что, когда людей просят рассказать о том, как некий стимул повлиял на их поведение, они не пытаются извлечь из памяти информацию о процессе, опосредовавшем реакцию, а вместо этого применяют или создают гипотезы о влиянии, которое оказывает данный вид стимулов на демонстрируемое поведение. Иными словами, имеет место некое решение о том, можно ли признать влияние данного стимула на поведение. И это решение принимается прежде, чем произойдёт действительный контакт со стимулом (или, по крайней мере, независимо от этого контакта).

Если испытуемый делает вывод, что об отсутствии какого-либо стимульного влияния на его поведение, то он не осознаёт знание.

2) Задание на вынужденный выбор (чуть более надёжный, чем первый, но тоже так себе)

Как правило этот тест на осознанность использовался в исследованиях усвоения искусственной грамматики и предполагал распознание из списка стимулов (рядов букв) только тех, с которыми он встречался раньше на тренировочных сериях.

Если успешность подобного распознавания высока, то испытуемый осознаёт усвоенное знание.

3) Субъективные тесты осознания

А) Испытуемые считают, что угадывают ответы и им просто везёт (критерий угадывания), следовательно, не осознают используемое знание

Б) Оценка уверенности испытуемых в правильности их ответа не коррелирует с правильностью ответа (критерий нулевой корреляции), следовательно, они не осознают используемое знание.

4) Сравнительная успешность в прямых и косвенных тестах.

В прямом тесте испытуемых просят пользоваться только имеющимися осознанными знаниями. В косвенном тесте испытуемых не дают указаний насчёт того, какие знания использовать, а какие нет. Данный критерий основан на допущении, что прямые тесты больше или в той же степени, что и косвенные опираются на осознанные знания

Если испытуемый более успешен в косвенных тестах, чем в прямых, то значит, что, по крайней мере, часть усвоенного знания не осознаётся.

5) Диссоциация процессов по Джакоби (см. 13 вопрос)

6) Регистрация активности участков мозга

Было показано, что осознание влечёт за собой активацию отдельных вполне определённых зон мозга. Поэтому с помощью методов вызванных потенциалов, позитронно-эмиссионной томографии и функциональной магнитно-резонансной томографии можно оценить так или иначе степень осознанности усвоенного знания, хоть и с некоторыми натяжками.

13. Исследование неосознаваемой обработки информации. Диссоциация осознаваемых и неосознаваемых процессов (Л. Джакоби).

14. Эксплицитная и имплицитная память. Имплицитная память и имплицитное научение. Прайминг-эффекты.

15. Примеры прикладных психологических исследований: психологическая эргономика и юзабилити.

На основе полученных результатов когнитивных исследований в области восприятия, внимания, памяти, мышления и др. была создана такая прикладная дисциплина как психологическая эргономика. Психологическая эргономика – это психология взаимодействия вещей и пользователя.

Любой продукт необходимо создавать с ориентацией на того, кто им будет пользоваться. Не учёт этого принципа ведёт к многочисленным трудностям и ошибкам в использовании тех или иных вещей: от сложного оборудования на АЭС (способных привести к аварии) до банальных кондиционеров (способных привести к использованию лишней электроэнергии сверх нормы).

Необходимость ориентации на пользователя влечёт за собой установление жёстких требований к дизайну вещей, вытекающих из закономерностей психических процессов человека.

4 фундаментальных принципа дизайна вещей:

1) Наличие ясной концептуальной модели

Концептуальные модели – это разновидности ментальных моделей, складывающихся в нашем сознании о других, о себе и об окружающих нас вещах. Такие модели возникают на основе практики, опыта и обучения. Ментальная модель приборов формируется на основе воспринимаемых человеком действий с этим прибором и последствий этих действий, а также на основе видимой структуры устройства. Зрительно воспринимаемая составляющая любого устройства называется «образ системы». Если образ системы непонятен, неполон или противоречив, то использование устройства существенно затрудняется.

2) Наглядность устройства.

Функции и назначение устройства должны быть наглядны и следовать из названия, формы, цвета, пространственного расположения и других характеристик устройства. Пример: лёгкость запоминания функции той или иной кнопки на дистанционном пульте управления(допустим, телевизора) зависит от пространственного расположения кнопки на пульте.

3) Соответствие

Соответствие – это понятие, означающее связь между органами управления и результатом их использования. Например, чтобы поднять предмет, нужно поднять рычаг. Или чтобы повернуть на машине направо, нужно повернуть руль направо.

4) Обратная связь

Обратная связь – получаемая пользователем информация о действии или его результате. Пример: при нажатии кнопки на телефоне – раздаётся звуковой сигнал, говорящий о том, что кнопка действительно нажата.

В отсутствии обратной связи использование любого устройства усложняется.

Новое направление в прикладных психологических исследованиях – это юзабилити. Это та же психологическая эргономика, но только изучает взаимодействие пользователей с определённым типом «вещей», а именно компьютерными продуктами: программами, сайтами, компьютерными играми и т.д. Согласно международным стандартам, юзабилити определяется как степень, с которой компьютерный продукт может быть использован определенными пользователями в определенном контексте при достижении определенных целей с должной эффективностью, продуктивностью и удовлетворенностью.

Помимо указанных сфер прикладных исследований в сфере психологии познания также существуют примеры применения искусственных нейронных сетей для решения таких прикладных задач, как:

-обработка видеоизображений

-предсказывание результатов выборов

-анализ потребительского рынка

- медицинская диагностика

-оценка недвижимости

-прогнозирование изменения котировок на биржах

-обнаружение фальсификаций

-распознавание речи и т.д.

Литература

Андерсон Дж.Р. Когнитивная психология. СПб., 2002. С. 148-166.

Гиппенрейтер Ю.Б. Введение в общую психологию. М.: АСТ, Астрель, 2008. Лекция 12.

Гиппенрейтер Ю.Б. О месте движений глаз в деятельности человека и в ее исследовании. Психология ощущений и восприятия. Хрестоматия по психологии. / Под ред. Ю.Б. Гиппенрейтер, В.В. Любимова, М.Б. Михалевской. М., 1999. С. 417-441.

Когнитивная психология: история и современность. Хрестоматия / под ред. В.Ф. Спиридонова, М.В. Фаликман. М.: Ломоносовъ, 2011.

Круглов В.В., Борисов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. М.: «Горячая линия – Телеком», 2002.

Марр Д. Зрение: Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов. М.: Радио и связь, 1987.

Норман Д. Дизайн привычных вещей. М.: Вильямс, 2006.

Пинкер Ст. Язык как инстинкт. М.: УРСС, 2004.

Психология мышле­ния. Хрестоматия. / Ред. Ю.Б. Гиппен­рейтер, В.Ф. Спиридонов, М.В. Фаликман, В.В. Петухов. М., АСТ-Астрель, 2008.

Психология памяти: Хрестоматия / Ред. Ю.Б. Гиппенрейтер, В.Я. Романов. - М.: ЧеРо, 2000.

Фаликман М.В. Внимание // Общая психология в 7-ми тт. Под ред. Б.С. Братуся. Т.4. М.: Академия, 2006. С. 56-81.