Компьютерная метафора: последовательная одноканальная обработка

С начала 50х гг. психологи были вдохновлены развитием электронновычислительной техники и информационного подхода. Человека стали рассматривать как одно из типов устройств переработки информации, а «внутренности черного ящика» стали моделировать по аналогии со структурными компонентами компьютеров того времени. Обычно под компьютерной метафорой имеют в виду то, что операции, выполняемые ЭВМ, в некоторых отношениях аналогичны когнитивным процессам. ЭВМ получает информацию, манипулирует символами, сохраняет в «памяти» элементы информации и снова их извлекает, классифицирует информацию на входе, распознает конфигурации и т. п. Делает ли она все это именно так, как человек, представлялось менее важным по сравнению с тем, что она вообще способна это делать. Появление ЭВМ уже давно послужило необходимым подтверждением того, что когнитивные процессы вполне реальны, что их можно исследовать и даже, может быть, понять.

Вместе с компьютерами появился также новый словарь и новый набор понятий, относящихся к когнитивной деятельности. Такие термины, как информация, вход, система, переработка, кодирование, алгоритм, подпрограмма, стали общеупотребимыми в психологии. У новой терминологии появилось как минимум два преимущества по сравнению с традиционным языком психологии. Вопервых, он стал понятен специалистам, работающим в смежных областях (про-граммистам, радиоэлектронщикам, лингвистам, нейрофизиологам), что способствовало бурному росту междисциплинарных исследований. Вовторых, новые термины старались употреблять в строгом однозначном значении, по возможности сведя к минимуму туманные объяснения и скрытые интерпретации. Это способствовало переводу когнитивных моделей мышления, восприятия и памяти на язык машинных программ в новых разработках по искусственному интеллекту и теории распознавания образов. Некоторые теоретики начали даже утверждать, что все психологические теории должны быть явным образом сформулированы в виде машинных программ.

За полувековую историю развития компьютеров их общая архитектура и отдельные структурные и функциональные блоки претерпели серьезные изменения, что в свою очередь отражалось и на когнитивном моделировании. В применении компьютерной метафоры в моделировании познавательных процессов хронологически и логически можно выделить четыре основных этапа или направления:

1. Последовательная одноканальная обработка информации.

2. Использование циклической активности и управляющих процессов.

3. Параллельная и модульная обработка.

4. Коннекционизм (нейронные сети).

В 60-70 годах когнитивное моделирование осуществлялось преимущественно на основе метафоры с ранними компьютерами «фоннеймановского» типа. Данный подход предполагает строгую последовательность и алгоритмизацию этапов обработки информации от входа до выхода системы. Психику стали рассматривать как одноканальное устройство с единым центральным процессором, на которую накладываются определенные ограничения в количестве обрабатываемой информации. На входе системы определенное количество информации кодируется абстрактными символами, а на выходе декодируется в структуры принятия решения и моторные действия. Согласно классической компьютерной метафоре, информация может храниться только в абстрактной форме. При кодировании информация обязательно проходит через специальные фильтры, которые отсекают большую часть поступающей информации. Незакодированная информация стирается и не оказывает на дальнейшее поведение никакого влияния.

На классическом этапе развития компьютерной метафоры сходство моделей с реальными когнитивными или мозговыми процессами игнорировалось. Применение одноканальных последовательных моделей оказалось удобным в плане простоты их эмпирической проверки. В нейрофизиологии последовательные модели стали применяться гораздо раньше, чем в когнитивной психологии. В качестве примера можно привести концепцию простой рефлекторной дуги, предложенную Ч. Шеррингтоном в веке, еще задолго до появления первых компьютеров. Примеры когнитивных моделей с последовательной одноканальной обработкой. На принципе последовательной обработки информации основана хронометрия умственных действий с измерением времени реакции в серии последовательно усложняющихся задач. Со времен Ф. Дондерса считалось, что каждое ментальное действие требует определенного времени, и только после его выполнения можно перейти к следующему этапу обработки. С. Стернберг предложил более совершенный метод аддитивных факторов, учитывающий влияние сразу нескольких факторов на продолжительность разных этапов обработки информации. Классическая парадигма Стернберга является воплощением последовательного сравнения стимулов.

В когнитивной психологии того периода последовательная однопроцессорная метафора была реализована во многих моделях памяти и внимания. В области внимания последовательность этапов обработки соблюдалась практически во всех структурноселективных моделях, начиная с теории ранней фильтрации Д. Бродбента и модели делителя Э. Трейсман и заканчивая моделями поздней селекции Д. Нормана и Н. Море. Остановимся кратко только на модели Бродбента [52]. Согласно его подходу, сначала вся поступающая информация обрабатывается параллельно по нескольким сенсорным каналам на предвнимательном уровне на основе их физических признаков. Дальнейшая обработка информации с целью опознания, вер-бализации и анализа значения происходит только после того, как на какойнибудь стимул будет направлено внимание, и он будет передан через избирательный фильтр в канал с ограниченной пропускной способностью. Стимулы, не прошедшие последовательную обработку за отведенное время, стираются и не оказывают влияния на поведение. Небольшое отклонение в последовательности этапов обработки связано с вводом особого хранилища, в котором описывается вероятность событий на основе прошлого опыта и которое настраивает фильтр на отбор определенной информации.

В моделировании процессов памяти метафоре с последовательной обработкой больше всего соответствует ранняя модель Н. Во и Д. Нормана. Сначала эти авторы, опираясь на метафору «ящиков в голове», выделили два независимых хранилища. В отличие от традиционного подхода к памяти Во и Норман одними из первых попытались проникнуть внутрь «черного ящика» понять механизмы кодирования и забывания информации в отдельных блоках, дать количественную оценку свойств первичной и вторичной памяти. Позднее на основе данных Дж. Сперлинга было добавлено сенсорное хранилище, соответствующее иконической памяти.