Главная | Обратная связь

ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ: СИСТЕМА ПАМЯТИ И ПРОЦЕССЫ УПРАВЛЕНИЯ

Р. Аткинсон

УПРАВЛЕНИЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПАМЯТЬЮ¹

У памяти есть два компонента: кратковременный и долгов­ременный. В переносе информации из кратковременного хранилища в долговременное существенную роль играют процессы управления памятью — такие, как «повторение».

Представление о том, что система, посредством ко­торой накапливается информация в памяти и извлекается из нее, может быть разделена на два компонента, восходит к XIX столетию. Теории, в которых различались два вида па­мяти, были предложены английскими ассоцианистами Джеймсом Миллем и Джоном Стюартом Миллем, а также такими пионерами экспериментальной психологии, как Виль­гельм Вундт и Эрнст Мейман в Германии и Уильям Джемс в США. Наблюдая за своими собственными психическими процессами, они заметили отчетливое различие между мыс­лями, содержащимися в сознании в данный момент, и мыс­лями, которые могут оказаться в сознании только в результате поиска — и нередко утомительного — в памяти. (Например, предложение, которое вы читаете сейчас, находится в вашем непосредственном сознании; название же бейсбольной коман­ды, ставшей чемпионом мира в 1968 г., возможно, содержится в вашей памяти, однако извлечение его потребует определен­ных усилий, и не исключено, что это вам вообще не удастся.) Двухкомпонентная концепция памяти была интуитивно привлекательной, и тем не менее она оказалась практически отброшенной, как только психология обратилась к бихевио­ризму с его акцентом на изучение животных, а не человека. Различение кратковременной и долговременной памяти почти не занимало психологов вплоть до 50-х годов нашего века, когда Дональд Бродбент в Англии, Д.О. Хебб в Канаде и Джордж А. Миллер в США снова заговорили об этом (см. ста­тью Дж. А. Миллера «Информация и память» в журнале «Scientific American», 1956, август). Развитие математичес­кой психологии и разработка моделей поведения с помощью ЭВМ усилили интерес к двухкомпонентной концепции памя­ти, и сейчас она является объектом многочисленных теоре­тических и экспериментальных исследований. Особенно важ-

¹ Р. Аткинсон. Человеческая память и процесс обучения. М., 1980.

ное значение придается системе кратковременной памяти (КВП), или кратковременному хранилищу (КВХ). Это связано с тем, что процессы, протекающие в кратковременном хра­нилище, находятся под непосредственным контролем инди­вида и управляют потоком информации в системе памяти; они могут вводиться в действие по усмотрению индивида, оказывая очень большое влияние на его деятельность.

Некоторые процессы управления используются всеми и во многих ситуациях, другие применяются только в особых обстоятельствах. «Повторение» представляет собой скрытое (про себя) или открытое (вслух) неоднократное воспроизве­дение информации, например при запоминании номера теле­фона, с тем чтобы записать его, или при запоминании имен людей, которым вы были только что представлены, или при переписывании отрывка из книги. «Кодирование» относится к процессам управления такого типа, когда подлежащая за­поминанию информация вводится в контекст дополнительной, легко извлекаемой информации — таковой может быть мне­моническая фраза или предложение. «Представление» — это процесс управления, в результате которого вербальная ин­формация запоминается с помощью зрительных образов. Ци­церон, например, для того, чтобы лучше запомнить длинный список (или речь), рекомендовал мысленно пройти через хо­рошо знакомое здание, последовательно размещая элементы списка в каждом из его помещений. Существуют и другие процессы управления, в том числе правила принятия реше­ния, организующие схемы, стратегии извлечения и методы решения задач,— к некоторым из них мы еще вернемся в данной статье. Говоря о процессах управления, следует всегда помнить о том, что они могут быть выбраны произвольно. В отличие от устойчивых структурных компонентов системы памяти процессы управления вводятся в действие по усмот­рению индивида; они могут быть разными не только при решении различных задач, но и при каждом последующем решении одной и той же задачи.

Мы полагаем, что наилучшим образом система памяти описывается посредством двух компонентов: потока инфор­мации, входящего и выходящего из кратковременного хра­нилища, и процессов управления этим потоком со стороны индивида; этот подход и составил основу для наших теоре­тических и экспериментальных исследований памяти. Пред­полагается, что все фазы памяти представляют собой неболь­шие блоки информации, ассоциативно связанные между

собой. Набор тесно связанных между собой блоков называется образом или следом. Заметим, что «образ» необязательно предполагает зрительное представление; при запоминании, например, буквенно-цифрового сочетания ТКМ-4 сохраняю­щийся образ может включать в себя размер карточки, на которой напечатано сочетание, шрифт, звучание входящих в него символов, семантические коды, а также множество дру­гих элементов информации.

Информация, поступающая из окружающей среды, вос­принимается и обрабатывается различными сенсорными сис­темами и поступает в кратковременное хранилище, где она сохраняется в течение некоторого периода времени, длитель­ность которого зависит обычно от индивида. Повторяя один или несколько элементов, индивид может удерживать их в кратковременном хранилище, однако число элементов, кото­рое может быть таким образом удержано, строго ограничено: большинство людей в состоянии удержать, например, не более 7—9 цифр. Образ, утраченный из кратковременного храни­лища, восстановить невозможно. Однако, пока информация находится в кратковременном хранилище, она может быть скопирована в долговременном хранилище (ДВХ), которое считается практически вечной памятью, где информация не теряется. Когда в кратковременном хранилище присутствует некоторый образ, в долговременном хранилище активируется тесно связанная с ним информация, которая также поступает в кратковременное хранилище. Информация, поступающая в кратковременное хранилище из сенсорных систем, имеет специфическую модальность — зрительную, слуховую и т.д.; однако активируемые и присоединяющиеся к ней ассоциации из долговременного хранилища могут быть любой модаль­ности. Например, предъявляемый стимул может быть визу­альным, однако сразу же по поступлении на вход его вер­бальное «название» и ассоциированные с ним значения ак­тивируются в долговременном хранилище и переносятся в кратковременное хранилище (см. рис. 1).

В нашем описании кратковременного и долговременного хранилищ не утверждается, что они обязательно находятся в различных частях мозга или связаны с разными физиоло­гическими структурами. Можно считать кратковременное хра­нилище просто временно активированным отделом долговре­менного хранилища. Мы сами склонны отождествлять крат­ковременное хранилище с «сознанием», иными словами,

Рис. 1. Считается, что преобразование информации в системе памяти начинается с переработки поступающих извне стимулов в сенсорных регистрах (рецепторы плюс некоторые внутренние структуры). Следующая инстанция — кратковременное хранили­ще (КВХ); за время пребывания в нем информация может быть перенесена в долговременное хранилище (ДВХ), а содержащаяся в последнем связанная с ней информация может быть активиро­вана и перенесена в кратковременное хранилище. При восприятии треугольника, например, на память может прийти слово «тре­угольник». Перенос информации в долговременное хранилище и из него определяется процессами управления в кратковременном хранилище; от них зависит научение, извлечение информации и забывание.

мысли и информацию, которые осознаются нами в данный момент, можно считать частью содержимого кратковременного хранилища. (Это утверждение относится к области феноме­нологии и не может быть проверено научными методами, однако такое понимание кратковременного хранилища по­зволит читателю лучше представить себе систему памяти.) Поскольку сознание отождествляется с кратковременным хра­нилищем, и благодаря сознанию и на уровне сознания осу­ществляются процессы управления, кратковременное храни­лище можно считать оперативной памятью — системой, где принимаются решения, решаются задачи и задается направ­ление потокам информации. Извлечение информации из крат­ковременного хранилища осуществляется достаточно быстро

Рис. 2. Извлечение ин­формации из долговремен­ного хранилища требует выбора стратегии и осу­ществления соответствую­щего отбора информации в качестве «пробы», поме­щаемой в кратковременное хранилище. Проба активи­рует «поисковый набор» ин­формации в долговремен­ном хранилище. Поиско­вый набор переводится в кратковременное хранили­ще и исследуется в поисках желаемой информации. Если последняя не обнару­живается, то поиск либо прекращается, либо про­должается на основе новой пробы.

и точно. Эксперименты Сола Стернберга из Телефонных ла­бораторий Белла и других исследователей показали, что время извлечения из кратковременного хранилища такой информа­ции, как буквы и числа, составляет 10—30 м/с на один элемент.

Из долговременного хранилища информация извлекается значительно более сложным образом. В нем содержится так много информации, что главной проблемой становится обес­печение доступа к тому подмножеству информации, где на­ходится желаемый образ; точно так же в библиотеке необ­ходимо сначала найти книгу, а затем уже просмотреть ее в поисках нужной информации. Мы предполагаем, что индивид активирует подходящее подмножество информации, помеща­ет его в кратковременное хранилище, а затем сканирует его, отыскивая желаемый образ. Образ этот может не оказаться в данном подмножестве, в таком случае процесс извлечения превращается в поиск, в ходе которого последовательно активируются и сканируются различные подмножества (см. рис.2). Исходя из предъявленной ему информации, ин-

дивид выбирает соответствующую «пробную информацию» и помещает ее в кратковременное хранилище. Затем активи­руется и помещается в кратковременное хранилище «поис­ковый набор» информации, или, другими словами, соответ­ствующее подмножество информации в долговременном хра­нилище, тесно связанное с этой «пробой». Индивид выбирает из поискового набора некоторый образ и подвергает его ис­следованию. Информация, извлеченная из выбранного образа, используется для принятия решения: обнаружена ли желае­мая информация? Если да, то поиск прекращается.

Если же такая информация не обнаружена, индивид может прийти к выводу, что продолжение поиска едва ли будет продуктивным, или же он может решить продолжать поиск. В последнем случае он приступает к следующему циклу по­иска и снова отбирает «пробу», которая в зависимости от стратегии субъекта может быть как той же самой, что и в предыдущем цикле, так и иной. Например, индивид, полу­чивший задание назвать штаты США, начинающиеся с буквы М, может выполнять его, вспоминая в случайном порядке все штаты и проверяя их первую букву (в этом случае при каждом цикле поиска может использоваться та же самая пробная информация); или индивид может последовательно вспоминать штаты в порядке их географического расположе­ния (в этом случае пробная информация систематически ме­няется от цикла к циклу). Можно показать, что стратегии, при которых пробная информация систематически меняется, гораздо чаще будут приводить к успешному извлечению из памяти, хотя и требуют больше времени по сравнению с другими «случайными» стратегиями. (Заметим, что фрейдов­ская концепция вытесненных воспоминаний может рассмат­риваться как неспособность индивида отыскивать соответст­вующую пробу.)

Мы намеренно говорили о системе памяти почти исклю­чительно в терминах операций кратковременного хранилища. Мы считаем, что хранение и извлечение информации наи­лучшим образом описывается в терминах потока информации, проходящего через кратковременное хранилище, и в терминах управления этим потоком со стороны индивида. К числу важнейших из процессов управления относится повторение. Посредством скрытого или открытого повторения информа­ции можно либо усилить мгновенную силу информации в кратковременном хранилище, либо как-то иначе отсрочить

 

 

ее утрату. Благодаря повторению можно не только удерживать информацию в кратковременном хранилище, но также и управлять переносом ее из кратковременного хранилища в долговременное. Мы расскажем сейчас о нескольких экспе­риментах, связанных с анализом процесса повторения.

Исследование, о котором пойдет речь, связано с методикой изучения памяти, известной под названием «свободное вос­произведение» — соответствующая задача знакома каждому, кому приходилось, например, по чьей-либо просьбе перечис­лять присутствовавших на последнем собрании. Типичная экспериментальная процедура предполагает составление спис­ка случайно подбираемых элементов, обычно это общеупот­ребительные английские слова, которые затем поочередно предъявляются испытуемому. Спустя некоторое время испы­туемый пытается вспомнить в любом порядке как можно больше элементов. С этим методом работали многие психо­логи; основные исследования были выполнены Беннетом Мэр-доком из Торонтского университета, Энделем Тулвингом из Йельского университета и Марри Глэнцером из Нью-Йорк­ского университета. Результат, представляющий для нас принципиальный интерес, состоит в том, что вероятность припоминания данного элемента списка является функцией его места в списке, или его «позиции в серии предъявлений». На графике эта зависимость имеет форму так называемой U-образной кривой (см. рис. 3а). Более высокую вероятность припоминания для первых нескольких слов списка называют эффектом первичности; существенное увеличение вероятности для последних 8—12 слов называют эффектом недавности. Имеются основательные данные, указывающие на то, что эффект недавности связан с извлечением информации из кратковременного хранилища, а начальные участки приве­денной кривой отражают извлечение информации только из долговременного хранилища. В одном из экспериментов от испытуемого требовали выполнять трудную арифметическую задачу в течение 30 сек сразу же после предъявления списка, затем он должен был вспомнить список. Можно предполо­жить, что арифметическая задача вызывает утрату всех слов из кратковременного хранилища и поэтому припоминание отражает извлечение информации только из долговременного хранилища. В этом эксперименте эффект недавности снима­ется, а начальные участки кривой остаются неизменными (см. рис.3б). При манипулировании переменными, влияющи-

Рис. 3. Вероятность припоминания в экспериментах на свободное воспроизведение закономерно изменяется в зависимости от места соответствующего элемента в серии предъявлений: отчетливо выделяются эффекты «первичности» и «недав­ности» (а). Если между предъявлением и проверкой предлагается арифметическая задача, эффект недавности исчезает (б). Слова из длинных списков припоминаются хуже слов из коротких списков (в). Замедление темпа предъявления слов также ведет к улучшению воспроизведения (г). На рисунке представлены идеальные кривые, построенные на основе экспериментов Джеймса У. Диза, Беннета Мэр-дока, Лео Постмана и Марри Глэнцера.

Рис.4. Эффект отсрочки проверялся следующим образом: в конце экспериментального сеанса испытуемого просили вспом­нить все предъявлявшиеся слова, после чего строилась кривая зависимости вероятности припоминания от места слов в списках. В эксперименте Фергуса Крэйка сопоставлялось непосредственное воспроизведение (верхняя кривая) с отсроченным воспроизведе­нием (нижняя кривая). Кривая отсроченного воспроизведения показывает преходящий характер эффекта недавности.

ми только на долговременное хранилище (но не на кратко­временное), участки кривой, связанные с недавностью, долж­ны оставаться относительно неизменными, в то время как на начальных участках кривой должны быть изменения. Одной из таких переменных является число слов в предъяв­ляемом списке. Чем длиннее список, тем меньше вероятность припоминания слова; эффект недавности, однако, совершенно независим от длины списка (рис. Зв). Аналогичным образом увеличение скорости предъявления снижает вероятность при­поминания слов, предшествующих зоне проявления эффекта недавности; сам этот эффект остается в основном неизменным (рис. Зг).

В экспериментах на свободное воспроизведение обычно за один экспериментальный сеанс предъявляется много списков. Если попросить испытуемого в конце эксперимента вспомнить

все предъявлявшиеся слова, то мы вправе ожидать, что он будет вспоминать, извлекая слова только из долговременного хранилища. Вероятность припоминания слов (каждого списка) в конце экспериментального сеанса в зависимости от их места в серии может быть представлена в виде графика и сопо­ставлена с «позиционной» кривой припоминания сразу же после предъявления списка (см. рис.4). На кривой отсрочен­ного припоминания эффект первичности сохраняется, а эффект недавности, как мы и предсказали, отсутствует. Таким об­разом, зона эффекта недавности на кривой соответствует, видимо, извлечению информации как из кратковременного, так и из долговременного хранилища, в то время как участок позиционной кривой, предшествующий зоне недавности, со­ответствует извлечению информации только из долговремен­ного хранилища.

ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ: СИСТЕМА ПАМЯТИ И ПРОЦЕССЫ УПРАВЛЕНИЯ

I. Введение

Настоящая работа состоит из двух основных частей: в первой излагается общая теоретическая схема рассмотрения памяти у человека, во второй — представлены результаты ряда экспериментов, проведенных» с целью проверки тех кон­кретных моделей, которые можно было построить на основе такой общей теории.

Согласно общетеоретической схеме, изложенной в разделах II и III, в системе памяти выделяются следующие два главных параметра. Сущность первого составляет различение, во-пер­вых, постоянных, структурных характеристик системы и, во-вторых, процессов управления, программу которых инди­вид может без большого труда модифицировать по своему усмотрению либо полностью менять. Поскольку, как нам кажется, благодаря такому различению становятся понятны­ми многочисленные результаты экспериментов, мы восполь­зуемся случаем рассказать о нем уже в самом начале. К по­стоянным характеристикам памяти, о которых мы будем говорить в дальнейшем как о структуре памяти, относятся как сама физическая система, так и внутренние процессы, остающиеся неизменными в различных ситуациях. Процессы управления, напротив, выбираются, организуются и исполь­зуются по усмотрению индивида и могут сильно отличаться

друг от друга при выполнении различных задач, даже если внешне эти задачи могут казаться очень похожими. Исполь­зование того или иного процесса управления в данной ситуа­ции будет определяться такими факторами, как характер инструкции, значимость материала и прошлый опыт инди­вида.

Аналогия с электронно-вычислительной машиной (ЭВМ) позволяет показать отличие структуры памяти от процессов управления. Если рассматривать систему памяти как ЭВМ, управляемую сидящим за дистанционным пультом програм­мистом, то и аппаратурное обеспечение ЭВМ, и те встроенные в систему программы, которые не могут быть изменены про­граммистом, будут аналогами наших структурных характе­ристик; те же программы и последовательности команд, ко­торые составляет за своим пультом программист и которые определяют работу ЭВМ, являются аналогами процессов уп­равления. Точно так же, как способ обработки ЭВМ данной порции информации будет определяться составленной про­граммой, характер переработки поступающего стимула опре­деляется теми конкретными процессами управления, которые вводит в действие индивид. К структурным компонентам относятся основные хранилища памяти. Примерами процес­сов управления являются процедуры кодирования, операции повторения, стратегии поиска.

Второму из выделяемых нами параметров соответствует разделение памяти на три структурных компонента: сенсор­ный регистр, кратковременное хранилище и долговременное хранилище. Поступающая сенсорная информация попадает прежде всего в сенсорный регистр, где она остается в течение очень короткого периода времени, а затем стирается и исче­зает. Кратковременное хранилище — это оперативная память индивида; сюда поступает отобранная информация из сенсор­ного регистра, а также из долговременного хранилища. В кратковременном хранилище информация полностью сти­рается и исчезает примерно в течение 30 сек, однако благодаря процессу управления, называемому «повторение», индивид может удерживать в этом хранилище ограниченный объем информации как угодно долго. Долговременное хранилище является достаточно постоянным хранилищем информации,— информации, которая переносится сюда из кратковременного хранилища. Заметим, что «перенос» не означает, что инфор­мация забирается из одного хранилища и помещается в дру-

гое; мы употребляем этот термин для обозначения копиро­вания в одном хранилище информации, отобранной в другом хранилище, без изъятия этой информации из места ее пер­воначального хранения.

При изложении нашей теоретической схемы мы рассмот­рим прежде всего структурные характеристики системы (раз­дел II), а затем некоторые из наиболее часто используемых процессов управления (раздел III). В каждом из этих разделов в первую очередь обсуждаются вопросы, связанные с сенсор­ным регистром, затем с кратковременным хранилищем и, наконец, с долговременным хранилищем. Таким образом, схема разделов II и III может быть представлена следующим образом:

Эти первые разделы статьи не представляют собой закон­ченной теории; в них излагается лишь некоторая общая схема, в рамках которой можно построить ряд конкретных моделей. Мы попытаемся показать, что предлагаемая схема позволяет экономно объяснить многие результаты экспери­ментов, не требуя вместе с тем принятия окончательных решений относительно целого ряда важных пунктов. Для некоторых из них будет предложено несколько гипотез, при этом мы рассмотрим также существующие данные, облегчаю­щие выбор одной из них. Основная задача разделов II и III состоит в том, чтобы обосновать нашу теоретическую схему и показать, что она полезна при рассмотрении широкого круга феноменов памяти.

В остальных разделах работы излагаются конкретные мо­дели, удовлетворяющие условиям, заданным нашей общете­оретической схемой. Эти разделы содержат также данные, полученные в ряде экспериментов, проводившихся с целью проверки указанных моделей. Раздел IV посвящен анализу кратковременной памяти; основу используемой для анализа данных модели составляет свойственный кратковременной памяти процесс управления, который мы обозначим как «буфер повторения». В разделе V излагаются эксперименты, проливающие некоторый свет на процессы, происходящие в

 

долговременной памяти, главным образом процессы поиска, осуществляемые под контролем индивида. О некоторых из экспериментов, представленных в разделах IV и V, уже со­общалось ранее в публикациях авторов или их сотрудников; однако эти сообщения носили преимущественно математичес­кий характер, тогда как в настоящей работе акцент делается на обсуждение и синтез результатов.

Если читатель готов, по крайней мере на время, принять нашу общую схему и предпочитает немедленно приступить к знакомству с конкретными моделями и экспериментами, то он может начать чтение сразу с раздела IV, просмотрев предварительно только раздел III Б, где говорится о «буфере повторения».