Современная когнитивная психология заимствует теории и методы из 12 основных областей исследования (рис. 1.1): когнитивная нейронаука, восприятие, распознавание паттернов, внимание, сознание, память, репрезентация знаний, воображение, язык, психология развития, мышление и формирование понятий, а также человеческий интеллект и искусственный интеллект. Каждую из этих областей мы рассмотрим в последующих главах.

Рис. 1.1

.

Основные направления исследований в когнитивной психологии

Лишь в течение последних нескольких лет когнитивные психологи и когнитивные неврологи (специалисты по мозгу) установили между собой отношения тесного сотрудничества. К настоящему времени этот союз дал наиболее впечатляющие результаты в области изучения свойств нашего разума. Когнитивные психологи ищут неврологические объяснения имеющихся у них данных, а неврологи обращаются к когнитивным психологам, чтобы объяснить результаты, полученные в лабораториях. В приведенном примере разговора сбитого с толку водителя и полицейского каждая часть когнитивного процесса — от ощущения до знания правил вождения автомобиля — поддерживается основными электрохимическими процессами, происходящими в мозге и нервной системе.

Отрасль психологии, непосредственно связанная с обнаружением и интерпретацией сенсорных стимулов, называется психологией

восприятия.

Из экспериментов по восприятию мы хорошо знаем о чувствительности человеческого организма к сенсорным сигналам и — что более важно для когнитивной психологии — о том, как интерпретируются эти сенсорные сигналы.

Описание, данное полицейским в вышеприведенной уличной сцене, в значительной степени зависит от его способности «видеть» существенные признаки окружения. «Видение», однако, это далеко не простое дело. Для восприятия сенсорных стимулов — в нашем случае они преимущественно зрительные — необходимо, чтобы они имели определенную величину: если водителю предстоит выполнить описанный маневр, эти признаки должны иметь значительную интенсивность. Кроме того, постоянно изменяется сама ситуация. По мере изменения положения водителя появляются новые признаки. Отдельные признаки приобретают особое значение в процессе перцепции. Указательные знаки различаются по цвету, положению, форме и т. д. Многие изображения при движении постоянно меняются, и, чтобы действовать согласно их указаниям, водитель должен быстро корректировать свое поведение.

Экспериментальные исследования восприятия помогли идентифицировать многие из элементов этого процесса; некоторые из них мы рассмотрим в главе 3. Но исследование восприятия само по себе не может адекватно объяснить ожидаемые действия; задействованы и другие когнитивные системы, такие как распознавание паттернов, внимание, сознание и память.

Стимулы внешней среды редко воспринимаются как единичные сенсорные события; чаще всего они воспринимаются как часть более значительного паттерна. То, что мы ощущаем (видим, слышим, осязаем, обоняем или чувствуем на вкус), почти всегда есть часть сложного паттерна, состоящего из сенсорных стимулов. Так, когда полицейский говорит водителю «проехать через железнодорожный переезд мимо озера... рядом со Старой фабрикой», его слова описывают сложные объекты (переезд, озеро, старая фабрика). В какой-то момент полицейский описывает плакат и предполагает при этом, что водитель грамотный. Но задумаемся над проблемой чтения. Чтение — это сложное волевое усилие, при котором от читающего требуется построить осмысленный образ из набора линий и кривых, которые сами по себе не имеют смысла. Организуя эти стимулы так, чтобы получились буквы и слова, читающий может затем извлечь из своей памяти значение. Весь этот процесс занимает долю секунды, и он просто поразителен, если учесть, сколько в нем участвует нейроанатомических и когнитивных систем.

Полицейский и водитель сталкиваются с огромным количеством признаков окружения. Если бы водитель уделял внимание им всем или многим из них, он точно никогда бы не добрался до компьютерного магазина. Хотя люди — это существа, собирающие информацию, очевидно, что при нормальных условиях мы очень тщательно отбираем количество и вид информации, которую стоит принимать в расчет. Наша способность к обработке информации, очевидно, ограничена на двух уровнях — сенсорном и когнитивном. Если нам одновременно навязывают слишком много сенсорных признаков, это может вызвать «перегрузку»; если мы пытаемся обработать в памяти слишком много событий, также возникает перегрузка. Последствием этого может стать сбой в работе. Если иллюстрация, приведенная рядом с текстом диалога, является точной репрезентацией когнитивной карты водителя, то последний действительно безнадежно запутался. Все мы время от времени оказываемся в подобной ситуации.

Основой всего человеческого познания является репрезентация знаний: как символически представлена информация и как она сочетается с хранящимися в мозгу данными. Эта часть познания имеет два аспекта: концептуальная репрезентация знаний в сознании и способы хранения и обработки информации в мозге.

Если сопоставить мысли полицейского с ситуацией, в которой оказался заблудившийся водитель из нашего примера, то окажется, что эти два человека имели значительно различающиеся концептуальные репрезентации. Одна из проблем, с которыми мы сталкиваемся в процессе общения друг с другом, состоит в том, что мир мы воспринимаем по-разному. То, что

вы

видите, слышите, обоняете, осязаете или чувствуете на вкус, — это не то же самое, что испытываю и представляю в памяти

я

; и то, что испытываю и храню в памяти я, не идентично вашему опыту. Несмотря на эти присущие нам различия между репрезентациями знаний, большинство людей действительно испытывают и изображают переживания достаточно схожими способами, чтобы успешно жить в этом мире.

Кроме того, у нас, людей, есть мозг, который в значительной степени определяет способ хранения информации. Потребовались миллионы лет, чтобы сформировался человеческий мозг; однако ваш мозг и мозг вашего лучшего друга поразительно похожи. Даже различия между вашим мозгом и мозгом вашего преподавателя невелики (несмотря на очевидную для обоих разницу). Конечно,

содержание

значительно различается: ваш друг может многое знать о том, как подготовиться к трехнедельному путешествию на лодках по Северной Канаде, а вы можете больше знать, например, о классификации небесных тел. Но наша нервная система улавливает информацию и переживания и удерживает их в структурах, которые одинаковы в мозге каждого человека. Например, когда водитель и полицейский смотрят друг на друга, у обоих активизируются одни и те же части мозга.

Когнитивные психологи особенно интересуются темой внутренних репрезентаций знаний, и значительная часть этой книги в той или иной степени касается упомянутой темы. История репрезентации знаний рассмотрена ниже в данной главе.

Для того чтобы ответить на вопрос, полицейский построил мысленный образ окружающего пространства. Созданный мысленный образ имел форму

когнитивной карты,

то есть своего рода мысленной репрезентации для множества зданий, улиц, дорожных знаков, светофоров и т. п. Он был способен извлечь из когнитивной карты значимые признаки, расположить их в осмысленной последовательности и преобразовать эти образы в языковую информацию, которая позволила бы водителю построить сходную когнитивную карту. Затем повторно выстроенная когнитивная карта дала бы водителю вразумительную картину города, которая могла бы впоследствии быть преобразована в акт вождения автомобиля по определенному маршруту. Хотя экспериментальные исследования мысленных образов в психологии начали проводиться сравнительно недавно, уже появились некоторые важные результаты; мы рассмотрим их в главе 10.

Чтобы правильно ответить на вопрос, полицейскому было необходимо обширное знание языка, что подразумевает знание правильных названий для ориентиров и, что тоже важно, знание синтаксиса языка — то есть правил расположения слов в предложении и связей между ними. Здесь важно признать, что приведенные словесные последовательности могут не удовлетворить педантичного профессора филологии, но вместе с тем они передают некоторое сообщение. Почти в каждом предложении, произнесенном полицейским, присутствуют существенные грамматические правила. Он не сказал: «Них ну это компьютерном в у»; он сказал: «Ну, это у них в компьютерном», — и все мы понимаем, что имеется в виду. Кроме построения грамматически правильных предложений и подбора соответствующих слов из своего лексикона полицейский должен был координировать сложные моторные реакции, необходимые для произнесения своего сообщения. Кроме того, коммуникация между людьми — это намного больше, чем то, что они говорят или пишут. Наиболее очевидный пример — использование жестов, или языка тела, для передачи сообщений, и вполне вероятно, что и водитель и полицейский именно жестами передали большую часть смысла. Наконец, мы можем оценить богатство и сложность коннотативных особенностей языка. Перечитайте отрывок из диалога в конце беседы:

Что-то в интонации ответа полицейского: «О, в самом деле?» — явилось сигналом, который водитель интерпретировал как: «Почему вы остановились в такой дыре?» Язык и коммуникация — гораздо больше, чем слова.

Психология развития — это еще одна область когнитивной психологии, которая весьма интенсивно изучалась. Недавно опубликованные теории и эксперименты по когнитивной психологии развития значительно расширили наше понимание того, как развиваются когнитивные структуры. В нашем примере мы можем только заключить, что говорящих объединяет схожий опыт развития, позволяющий им (более или менее) понимать друг друга. Этот общий опыт включает развитие способности совершать умственные операции с внутренними репрезентациями конкретных объектов, способность к абстрактному мышлению и логическому рассуждению и не в меньшей мере развитие обычного языка, являющегося средством коммуникации. Когнитивному развитию посвящена глава 13. У всех взрослых людей было детство и юность, и все мы имеем опыт взросления, общий с другими людьми.

На протяжении всего эпизода полицейский и водитель проявляют способность к мышлению и формированию понятий. Когда полицейского спросили, как попасть в «Робби Роботленд», он ответил, проделав несколько промежуточных шагов; вопрос полицейского: «Вы знаете, где цирк?» показывает, что если бы водитель знал этот ориентир, то его легко можно было бы направить в «Робби Роботленд». Но раз он не знает, полицейский выработал еще один план ответа на вопрос. Кроме того, употребление полицейским некоторых слов (таких, как «железнодорожный переезд», «с

тарая

фабрика», «ресторан Ла Страда») свидетельствует о том, что у него были сформированы понятия, близкие к тем, которыми располагал водитель. Далее в разговоре полицейский, очевидно, был сбит с толку, когда водитель сказал ему, что в мотеле «Оксфордский» замечательная библиотека. Мотели и библиотеки — обычно несовместимые категории, и полицейский, который, так же как и вы, знал об этом, мог бы спросить: «Что же это за мотель такой?»

Как мы знаем, когнитивная психология занимается главным образом вопросом о том, как знания представлены в уме человека. Самая актуальная проблема репрезентации знаний — как говорят некоторые когнитивные психологи, «внутренние репрезентации» или «коды» — порождала одни и те же фундаментальные вопросы на протяжении столетий: каким образом приобретаются, хранятся, передаются и используются знания? Что такое сознание и откуда происходят осознанные мысли? Какова природа восприятия и памяти? Что есть мысль? Как развиваются все эти способности?

В этих вопросах отражена суть проблемы репрезентации знаний: как хранятся и схематизируются в уме идеи, события и объекты? В этом разделе, посвященном истории когнитивной психологии, мы рассмотрим три главных периода, но в литературе на данную тему вы можете найти более подробные сведения (Solso & MacLin, 2000; Wilson & Keil, 1999). Сначала мы коснемся традиционных идей самого раннего периода развития науки. Затем мы рассмотрим, как понимали знания и мышления ученые эпохи Возрождения. Наконец, мы ознакомимся с современным периодом, описав новые идеи и методы.

Выживание человека и животных зависит от знания важных свойств окружающей среды. Не зная их, мы бы не выжили.

Откуда приходит знание и как оно представлено в сознании? Этот вечный вопрос имеет важнейшее значение для когнитивной психологии, поскольку он интересовал людей в течение столетий. Были предложены два ответа.

Эмпирики

утверждают, что знание возникает из опыта (как ваше знание теоремы Пифагора было получено в результате изучения геометрии в средней школе);

нативисты

же считают, что знание базируется на врожденных характеристиках мозга — говоря на современном языке, характеристики работы мозга (частично) заданы на аппаратном уровне. Например, возможно, вы изучали в средней школе теорему Пифагора, . проиллюстрированную на рис. 1.2:

сумма квадратов длин сторон прямоугольного треугольника равна квадрату длины гипотенузы.

Рис. 1.2. Сумма квадратов в

А

и

В

равна числу квадратов в С

Философы и теологи эпохи Возрождения в общем сходились во мнении, что знания находятся в головном мозге, причем некоторые даже предложили схему их строения и расположения (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Строение и работа разума согласно представлениям XVII века

На этой картинке показано, что знания приобретаются через физические органы чувств (

mundus sensibilis —

осязание, вкус, обоняние, зрение и слух), а также через божественные источники (

mundus intellectualis — Deus

). В XVIII веке, когда философская психология заняла место, предназначенное для научной психологии, британские эмпирики Беркли, Юм, а позже Джеймс Милль и его сын Джон Стюарт Милль предположили, что есть три типа внутренних репрезентаций: 1 ) непосредственные сенсорные события (

esse estpercipi

= реальность есть то, что воспринимается); 2) бледные копии перцептов — то, что хранится в памяти; 3) преобразования этих бледных копий, то есть ассоциативное мышление. Юм в 1748 году писал о возможностях внутренних репрезентаций: «Порождать монстров и соединять несовместимые формы и явления для воображения не труднее, чем постигать наиболее естественные и знакомые вещи». Подобное представление о внутренней репрезентации и преобразованиях предполагает, что внутренние репрезентации формируются по определенным правилам, а формирование и преобразование требуют времени и усилий — положения, лежащие в основе современной когнитивной психологии. (Последнее положение — это основа новейших исследований в когнитивной психологии, в которых время реакции испытуемого считается мерой времени и усилий, требуемых для построения внутренней репрезентации и выполнения преобразований.) Кроме того, недавние открытия когнитивной нейронауки позволили обнаружить анатомические структуры, связанные с определенными психическими процессами.

В XX веке с появлением бихевиоризма и гештальт-психологии представления о репрезентации знаний (так как мы понимаем здесь этот термин) претерпели радикальные изменения. Взгляды бихевиористов на внутренние репрезентации были облечены в психологическую формулу «стимул-реакция» (С-Р), а представители гештальт-подхода строили подробные теории внутренней репрезентации в контексте

изоморфизма —

взаимооднозначного соответствия между репрезентацией и реальностью.

В конце XIX века вдруг выяснилось, что исследования когнитивных процессов вышли из моды и их заменил бихевиоризм. Исследования внутренних мысленных операций и структур — таких, как внимание, память и мышление — были положены под сукно и оставались там около 50 лет. У бихевиористов все внутренние состояния были отнесены к «промежуточным переменным», которые определялись как гипотетические образования, предположительно отражающие процессы, опосредствующие влияние стимула на реакцию. Эти процессы игнорировались в пользу наблюдений за поведением (действиями животных), а не психических процессов, лежащих в основе поведения.

В 1932 году, задолго до того, как в психологии пронеслась волна когнитивной революции, психолог Эдвард Толмен из Калифорнийского университета в Беркли, занимавшийся научением, опубликовал книгу «Целенаправленное поведение у животных и человека». В этой основополагающей работе он писал, что крысы научаются в лабиринте ориентированию, а не просто последовательности связей С-Р. Проводя серию весьма остроумных экспериментов, в ходе которых крыс обучали обходным путем добираться до пищи, Толмен обнаружил, что, когда крысам позволяли идти к пище прямо, они забирали ее, идя прямо к местонахождению пищи, а не повторяли первоначальный окольный путь. Согласно объяснениям Толмена, животные постепенно вырабатывали «картину» своего окружения и затем использовали ее для нахождения цели. Впоследствии эту «картину» назвали когнитивной картой. Наличие когнитивной карты у крыс в экспериментах Толмена проявлялось в том, что они находили цель (пищу), отправляясь на поиски из различных начальных точек. Фактически эта «внутренняя карта» была формой репрезентации информации об окружении. Нельзя полагать, что исследование Толмена непосредственно повлияло на современную когнитивную психологию, но выработанные им положения о когнитивных картах у животных предвосхитили современный интерес к вопросу о том, как представлены знания в когнитивных структурах.

Также в 1932 году Фредерик Бартлетт из Кембриджского университета написал книгу «Запоминание», в которой он отклонил популярное в то время представление о том, что память и забывание можно изучать с помощью бессмысленных слогов (так полагал Эббингауз в Германии в предыдущем столетии). Эта тема была популярна в экспериментальной психологии середины XX века. При изучении человеческой памяти, утверждал Бартлетт, использование богатого и осмысленного материала в естественных условиях позволит сделать намного более важные выводы. Чтобы изучать человеческую память, Бартлетт заставлял испытуемых прочитать рассказ и затем попытаться вспомнить его как можно подробнее.

Начиная с 1950-х годов интересы ученых снова сосредоточились на внимании, памяти, распознавании паттернов, образах, семантической организации, языковых процессах, мышлении и даже «сознании» (наиболее избегаемом догматиками понятии), а также на других «когнитивных» темах, однажды признанных под давлением бихевиоризма неинтересными для экспериментальной психологии. По мере того как психологи вновь обращались к когнитивной психологии, организовывались новые журналы и научные группы, а когнитивная психология еще более упрочивала свои позиции, становилось ясно, что эта отрасль психологии сильно отличается от той, что была в моде в 1930-х и 1940-х годах. Среди важнейших факторов, обусловивших эту неокогнитивную революцию, были следующие:

* «Неудача» бихевиоризма

[3]

. Бихевиоризму, в общих чертах изучавшему внешние реакции на стимулы, не удалось объяснить разнообразие человеческого поведения, например в области языка (см. приведенный выше анализ разговора полицейского и водителя). Кроме того, существовали игнорируемые бихевиористами темы, которые, по-видимому, были глубоко связаны с человеческой психологией. К ним относились память, внимание, сознание, мышление и воображение. Было очевидно, что эти психические процессы являются реальными составляющими психологии и требуют исследования. Многие психологи полагали, что эти внутренние процессы могли быть операционально определены и включены в общее изучение психики.

* Возникновение теории связи.

Теория связи спровоцировала проведение экспериментов по обнаружению сигналов, вниманию, кибернетике и теории информации, то есть в областях, существенных для когнитивной психологии.

* Современная лингвистика.

В круг вопросов, связанных с познанием, были включены новые подходы к языку и грамматическим структурам.

* Изучение памяти.

Исследования вербального научения и семантической организации создали крепкую основу для теорий памяти, что привело к развитию моделей систем памяти и появлению проверяемых моделей других когнитивных процессов.