Начальный этап развития когнитивной психологии

Довольно трудно определить дату, с которой можно начинать отсчет самостоятельной истории когнитивной психологии, потому что несколько авторов и исследовательских групп проводили в 50х годах работу в параллельных направлениях. Ведущими представителями когнитивной психологии первой волны являются Дж. Миллер, Дж. Брунер, У. Найссер, Д. Бродбент, Р. Аткинсон, Д. Норман, Дж. Сперлинг, С. Стеберг.

Основание когнитивной психологии. Неофициальным лидером когнитивной революции признается Джордж Миллер. Лингвист по образованию, он уже в молодом возрасте увлекся психологией и сначала пытался работать в русле господствующего в то время бихевиоризма. Однако с экспериментами над животными пришлось рано закончить ввиду банальной причины аллергии на шерсть и выделения лабораторных животных, в результате этого Миллер обратился к исследованиям человека. Он довольно рано понял, что для понимания процессов научения и мышления необходимо использовать новейшие достижения в смежных науках: лингвистике, теории информации, компьютерном моделировании. В 1951 году Миллер написал книгу «Язык и коммуникация», в которой в завуалированной форме содержалась критика ряда положений бихевиоризма. Результатом этого процесса стало создание «Когнитивного проекта» в Гарвардском университете, который в 1960 г. был переименован в Центр когнитивных исследований. При выборе термина «когнитивный» участники проекта сами не могли объяснить, что они подразумевали под ним, важнее было то, что под этим термином они противопоставили себя бихевиоризму.

По мнению многих авторов, переломным в развитии когнитивной психологии и когнитивной науки в целом является 1956 год. В этом году вышла книга Дж. Брунера, Дж. Гуденафа и Дж. Остина «Исследования мышления», в которой детально проанализировано понятие «познавательные стратегии», что в дальнейшем послужило стимулом для разработки концепции когнитивных стилей. Дж. Миллер опубликовал статью «Магическое число 7 ± 2», описывающей ограничения наших возможностей в обработке информации. Тогда же В. Таннер, Дж. Светс и Т. Бердселл изложили основные положения теории обнаружения сигналов, в которой показали зависимость процесса перцептивного опознания от ряда когнитивных (субъективных) факторов. В 1956 г. К.Шеннон и Дж. Маккарти издали сборник «Автоматы», в котором намечены пути развития искусственного интеллекта. В этом же году У. Гуденаф и Ф. Лаунсбери написали ряд статей по компонентному анализу, заложивших основы когнитивной антропологии. В 1956 г. был опубликован сборник работ Б.Л. Уорфа, в котором широкой аудитории впервые была представлена концепция лингвистической относительности, показывающей влияние языка на мышление и другие когнитивные процессы.

Летом 1956 году прошла эпохальная конференция в Дартмутском колледже, ее участниками были 10 ведущих американских ученых в области теорий управления, информации, автоматов и нейронных сетей, среди них Дж. Маккар-ти, М. Мински, К. Шеннон, Н. Рочестер, А. Ньюэлл и Г. Саймон. Целью конференции было рассмотрение вопроса: можно ли моделировать рассуждения, интеллект и творческие процессы с помощью вычислительных машин. Именно на этой конференции была утверждена новая область научных исследований, названная искусственным интеллектом.

По мнению многих ученых, в качестве непосредственной даты зарождения когнитивной науки можно считать 11 сентября 1956 года, когда была проведена крупная междисциплинарная конференция в Массачусетском технологическом институте. На этой конференции А. Ньюэлл и Г. Саймон предложили первую компьютерную модель человеческого мышления. Разработанный ими алгоритм был назван «Универсальный решатель задач», впоследствии он оказал сильное влияние на исследования мышления как в искусственном интеллекте, так и в когнитивной психологии. Н. Рочестер изложил результаты компьютерного моделирования нейрофизиологической теории клеточных ансамблей Д. Хэбба. Молодой лингвист Н. Хомский представил публике теорию трансформационной порождающей грамматики. Именно эта конференция подвигла американские научные фонды выделять средства на проведение междисциплинарных когнитивных исследований.

В 1958 г. опубликована книга Д. Бродбента «Восприятие и коммуникация», в которой изложены результаты многолетних исследований операторской деятельности военных летчиков и авиадиспетчеров. В этой работе автор возвращает в круг интересов психологии процесс внимания в виде проблемы автоматической и контролируемой обработки информации. В ней обобщается массив данных в рамках информационного подхода, а человек трактуется как относительно закрытый «черный ящик», формальный анализ которого следует проводить по наблюдаемым переменным.

В 1960 г. вышла в свет книга Дж. Миллера Е. Галантера и К. Прибрама «Планы и структуры поведения». При анализе внутренних поведенческих планов авторы решительно отказываются от классической бихевиористской формулы «→». По подобию с кибернетическими устройствами и сервомеханизмами они вводят формулу «---E», регулирующую поведение по принципу обратной связи. В данной работе совершен переворот в предмете психологических исследований. Авторы не просто вводят промежуточные переменные для изучения связи между стимулом и реакцией, а скорее наоборот, отношения между стимулом и реакцией используются для описания внутриорганизменных когнитивных структур (черного ящика). Вместо психических образов Миллер, Галантер и Прибрам пользуются понятиями планов поведения, описываемых по аналогии с машинными программами того времени. В этой книге, пожалуй, впервые в рамках моделирования когнитивных процессов начинает активно применяться компьютерная метафора. Открытие иконической памяти. Важной вехой непосредственно в экспериментальных когнитивных исследованиях стала разработка в 1960 г. Джорджем Сперлингом методики частичного отчета, благодаря которой было доказано наличие иконической памяти у человека. Многие исследователи не были удовлетворены традиционным делением памяти всего на два вида (первичная и вторичная), но не могли подыскать методические приемы, экспериментально подтверждающие наличие дополнительных хранилищ. Если предъявить на краткой экспозиции (десятые доли секунды) таблицу, состоящую из 9 и более символов (букв или цифр), то испытуемый сможет воспроизвести не более 45 элементов. Сперлинг предположил, что первоначально человек запечатлевает всю информацию в образной зрительной форме, но при переводе в абстрактную форму в процессе формирования речевого отчета большая часть этой информации стирается.

Чтобы выяснить, сколько информации непосредственно человек способен запечатлеть, Сперлинг предложил испытуемым выборочно воспроизводить воспринятый материал с помощью постстимульной инструкции, впоследствии вся эта процедура была названа методикой частичного отчета. Например, после предъявления стимульной таблицы подавались звуки разной частоты, которые служили сигналами к выборочному воспроизведению верхней, средней или нижней строк таблицы. Поскольку испытуемый заранее не знал, какой будет сигнал, ему нужно было удерживать в памяти таблицу целиком. По методике частичного отчета воспроизведение символов оказалось близким к ста процентам. Так было доказано наличие у человека иконической памяти, в которой на очень короткий срок (порядка 250 мс) откладывается почти вся воспринятая информация. Далее малая часть этой информации передается для речевого кодирования в кратковременную память, а остальная просто стирается и не оказывает дальнейшего влияния на поведение.

Впоследствии иконическое хранилище было органично вписано в фильтрационную модель Д. Бродбента, а также использовано во многих когнитивных моделях памяти. В ранних моделях внимания Бродбенту явно не хватало конструкта наподобие иконической памяти, а уже после открытия Сперлинга он начал активно его использовать. Так, сенсорная информация из иконического хранилища передается для дальнейшей обработки в кратковременную память обязательно под контролем внимания. В 1965 году Н. Во и Д. Норман предложили первую когнитивную модель памяти. Вначале в ней выделялось всего два хранилища: кратковременное и долговременное, но затем под влиянием работы Сперлинга был включен блок сенсорной памяти. Заслугой авторов является то, что они не просто описали отдельные «ящики в голове», но впервые попытались проникнуть внутрь «черного ящика», т.е. понять форму и механизмы хранения, переработки, забывания информации внутри каждого блока. Парадигма Стернберга. Основанная на методе вычитания Дондерса, процедура измерения времени, отводимого на последовательный ряд ментальных операций, приобрела особую популярность в когнитивной психологии и получила название хронометрии умственных действий. Так, в инженерной психологии одним из первых подобную технику стал применять М. Познер на примере быстрого сравнения пар стимулов, различающихся по степени абстрактности или другим характеристикам. Однако наибольшую популярность получила экспериментальная процедура, предложенная в 1966 году американским психологом Саулом Стернбергом и впоследствии названная парадигмой Стернберга. Он исследовал зависимость времени реакции от числа альтернатив.

В экспериментальной процедуре Стернберга испытуемому сначала предлагался для запоминания набор букв или цифр, названный позитивным набором. Количество элементов в позитивном наборе варьировало от 1 до 6. На контрольном этапе предъявлялся еще один стимул, а испытуемому нужно было как можно быстрее ответить (в форме моторной реакции), входил этот стимул в позитивный набор или нет. Результаты эксперимента показали, что время реакции росло в линейной зависимости при увеличении числа элементов в позитивном наборе. Общее время реакции зависело от многих факторов: специфика стимульного материала, характер ответов, индивидуальные особенности испытуемых и т.п. Однако при добавлении нового элемента в позитивный набор оно возрастало в среднем на 38 мс. Стернберг пришел к выводу, что при принятии решения испытуемый последовательно сравнивает новый стимул с каждым элементом хранящегося в памяти позитивного набора, и 38 мс это время каждого акта сравнения. Среднее время положительных ответов (когда новый стимул входил в позитивный набор) оказалось заметно короче времени отрицательных ответов. Эти данные получили следующую интерпретацию: при обнаружении нужного стимула в позитивном наборе последовательный поиск прерывается, а при его отсутствии доходит до конца.

Немного позже в парадигму Стернберга вошла дополнительная процедура, названная методом аддитивных факторов. В процессе переработки информации Стернберг выделил четыре стадии (добавив еще одну к трем описанным в работе Дондерса): 1) обнаружение и обработка стимула, 2) последовательное сравнение с позитивным набором, 3) принятие решения и 4) ответная реакция. Дальнейшая работа состояла в выявлении факторов, избирательно влияющих только на одну стадию переработки и не затрагивающих остальные. Если фактор оказывал влияние сразу на несколько стадий, т.е. взаимодействовал с другими, его относили к неаддитивным. Например, снижая качество стимулов, их читабельность, экспериментатор воздействовал только на первую стадию, что выражалось в общем увеличении времени реакции, но наклон прямой, выражающий зависимость времени реакции от числа альтернатив, оставался без изменений. Решающим фактором на второй стадии обработки стало число стимулов в позитивном наборе, а на стадии принятия решения соотношение положительных и отрицательных ответов. В качестве фактора, влияющего на последнюю стадию, Стернберг выделил естественный и неестественный характер ответов, когда испытуемому нужно было либо просто назвать предъявленную цифру, либо цифру, на единицу больше предъявленной. Завершить исторический обзор, пожалуй, можно 1967 годом, когда вышла книга ученика Дж. Миллера Ульрика Найссера «Когнитивная психология», которая и дала название данному направлению психологической науки. В этой работе поведены итоги первого этапа развития когнитивной психологии. Автор старается рассмотреть все основные на тот момент разделы когнитивных исследований, но основное внимание уделяет процессу переработки сенсорноперцептивной информации с привлечением необходимой информации о процессах памяти и внимания. Он смело вводит в работу новые для когнитивной психологии понятия, такие как «иконическая и эхоическая память», «перцептивный цикл», «антиципирующие схемы», «внутренняя репрезентация» и др., обосновывает возможность изучения когнитивных процессов без учета нейро-физологических данных.