Книга Н. Смита рекомендована слушателям и преподавателям факультетов психологии и философии вузов по курсам общей психологии и истории психологии, системных методов исследования и преподавания психологии
Вид материала | Книга |
СодержаниеПродукционные системы Искусственный интеллект Когнитивная нейронаука |
- Первые программы психологии как самостоятельной науки. 20. Роль Вундта в оформлении, 24.84kb.
- Морозов А. В. М71 История психологии: Учебное пособие для вузов, 3214.19kb.
- Современная Гуманитарная Академия, 197.44kb.
- Темы рефератов по дисциплине «История психологии», 21.19kb.
- План: Предмет и задачи психологии как науки > Место психологии в системе наук и структура, 1231.11kb.
- Программа минимум кандидатского экзамена по курсу «История и философия науки», 121.23kb.
- Лекция по дисциплине «Методика преподавания психологии» тема: Предмет методики преподавания, 128.25kb.
- Модуль Социальная психология как наука, 415.34kb.
- Методические рекомендации по методике преподавания психологии. Тематика семинарских, 78.25kb.
- Вопросы к зачету по методике преподавания психологии, 18.95kb.
Данная модель (Anderson, 1983; Collins & Loftus, 1975; Meyer & Schvaneveldt, 1971) основана на предположении, согласно которому знание состоит из ассоциаций. Эти ассоциации помещаются в узлах, связанных между собой с различной степенью силы. Слово «подушка» имеет более сильную связь со словом «кровать», чем со словом «дверь», тогда как слова «голова» и «простыня» имеют с первым связи средней силы. «Кровать», «подушка» и «простыня» могут являться частью сети взаимосвязей, в которой «подушка» занимает центральное положение, и в различной степени обладать активизирующей силой. Другим примером семантических ассоциаций могут служить «где здесь» (хороший ресторан) и «пляжное солнце»*. Информация о сходстве может усилить имеющуюся ассоциацию или способствовать возникновению новой. Так, если ребенок узнает, как звук «в» произносится в словах «здравый», «здорово», «поздравить» и что все они связаны со словом «здоровье», ему, возможно, будет легче образовать и новую связь: например, что слово «здравствуйте» пишется с «в» после «а», хотя эта буква и не читается.
Лицам с болезнью Альцгеймера, участвовавшим в Балтиморском лонгитюдном исследовании старения (Baltimore Longitudinal Study of Aging), было дано задание назвать как можно больше слов за 60 секунд — либо названий фруктов и овощей (закрытые категории), либо слов, начинающихся с букв Ф, А, или С (открытые категории). За 2'/2 года до предположительного времени наступления болезни им удалось придумать меньше слов, относящихся к закрытым категориям (в особенности названий малоизвестных фруктов и овощей), чем здоровым испытуемым, однако по количеству слов, относящихся к открытым категориям, они не уступали здоровым. Мы можем предположить, что способность к формированию малораспространенных ассоциаций в семантических сетях подвержена изменению на ранних стадиях болезни, и данный показатель может быть использован с целью ранней диагностики заболевания (Weingartner et al., 1993). Шварц и его коллеги (Schwartz et al., 1996) предъявляли страдающим болезнью Альцгеймера (с деменцией в легкой и умеренной форме) последовательности отдельных слов на экране компьютера. Слова относились к объектам, которые испытуемые могли себе представить (а не к абстрактным категориям). В качестве контрольной группы выступали здоровые лица пожилого возраста и учащиеся колледжа. Перед появлением слов на экране экспериментатор устно называл категорию. Задачей испытуемых было определить, относится ли слово к данной категории или нет, и указать ответ нажатием правой или левой кнопки. Измерения времени реакции и электрической активности мозга (вызванных потенциалов) показали, что между результа-
* «where is» (a good restaurant) и «sand-beach-sun»; поскольку на английском языке оба элемента рифмуются, возможно, они являются строками из известного стихотворения или песни. — Примеч. пер.
96
тами испытуемых, страдающих болезнью Альцгейме-ра, по крайней мере, при легкой форме слабоумия, и здоровыми испытуемыми не наблюдалось существенных различий, и, следовательно, свидетельствовали об отсутствии явных нарушений в семантических сетях больных, обычно предполагавшихся ранее.
^ Продукционные системы
Данные системы основаны на правилах импликации («если — то»), как, например: «если плату за обучение опять поднимут, (то) я, наверное, не смогу записаться на следующий семестр...». Этот тип правил уже давно используется в логических системах и стал предметом интереса когнитивной психологии вследствие предположения, что долговременное хранилище памяти содержит большое количество правил «если — то», тогда как хранилище оперативной памяти содержит информацию, которая обрабатывается в настоящий момент. Оперативная память (а) получает информацию о том, что плата за обучение может быть повышена, (б) производит в долговременной памяти поиск соответствующего правила «если» и (с) формирует соответствующее заключение — «то», что записаться на данный курс, вероятно, окажется невозможным. В случаях, когда возможен более чем один вариант, оперативная память отбирает наилучший. Продукционные системы эффективны при анализе таких видов деятельности, как игры, — шахматы, любимый пример когнитивистов, — а также поиск неисправностей в механическом и электронном оборудовании. Данная модель применялась также при решении задач (Newell & Simon, 1972), а кроме того и по отношению к другим — как когнитивным, так и некогнитивным формам поведения; примером первого является научение, а второго — оперантное обусловливание у животных (Holland et al., 1986). Томпсон и Манн (Thompson & Mann, 1995) показали, что воспринимаемая испытуемыми степень необходимости условия зависит от того, представлено ли им высказывание в форме «А только тогда, если Б» или «если А, то Б». Восприятие формы высказывания, а не только логическое отношение, также является важной переменной. Авторы приходят к заключению, что представляется маловероятным, чтобы различные задачи на логические рассуждения опосредовались одним и тем же механизмом.
Психолингвистика
Важной вехой на пути развития данной области явились работы Хомского (Chomsky, 1957, 1965), лингвиста из Массачусетского Технологического Института (MIT). Хомский утверждал, что в каждом человеке генетически заложена универсальная форма грамматики. По мере взросления ребенка грамматическая форма разворачивается и модифицируется языковым сообществом, к которому он принадлежит. Этим объясняется определенное структурное сходство всех языков. Работы Хомского стимулировали
многочисленные исследования в области языкового развития. Эти исследования показали, что конструкт врожденно порождаемой грамматики (innately generated grammar) не соответствует моделям речевой деятельности (performance models) (Smith, 1982); они также не выявили четкой последовательности в овладении грамматикой, как и каких-либо универсальных принципов иного рода (Schlesinger, 1984, цит. по Eysenck & Кеапе, 1990). В то же время они показали, что процесс языкового развития более сложней, чем полагал Хомский, и в высшей степени индивидуализирован. Темпы развития и последовательность овладения грамматическими структурами варьируются от ребенка к ребенку. Развитие синтаксиса находится во взаимозависимости с контекстом, памятью и другими факторами (Lachman, Lachman & Butterfield, 1979). Полученные результаты согласуются с концепцией психолингвистики, предложенной Кантором (Kantor, 1928, 1977), утверждавшим, что живой язык не является набором статических структур, таких как слова или фонемы, которые конструирует лингвист, как не является он и передачей символов от одного разума другому. Язык — это интерактивный процесс, разворачивающийся между говорящим и слушающим, и включающий референты (вещи, обозначаемые словами), жесты, интонации, контекст, предыдущие высказывания и знание говорящего об уровне понимания слушающего. Все эти факторы непрерывно изменяются по мере того, как развивается дискурс, а говорящий и слушающий меняются ролями. Аналогичной точки зрения придерживается Гарфилд (Garfield, 1990a), считающий, что язык состоит не только из информации, содержащейся в высказываниях, но также и из того,
«.. .что предполагается социальным контекстом и соответствующими конвенциями, определяющими рамки, в которых осуществляется дискурс и которые способствуют передаче информации и восприятию ее реципиентами... Он включает учитыва-ние импликативной формы, предположительных мотивов, стереотипных интеракций, этикета и бесконечной паутины подобных внелингвистических обстоятельств, которые, тем не менее, определя-ютзначимость лингвистических событий, подлежащих пониманию участниками дискурса» (р. 13).
Хотя в настоящее время теория Хомского не имеет большого веса в психологии, она послужила стимулом для широкомасштабных психолингвистических исследований.
Зейденберг (Seidenberg, 1997) полагает, что врожденные способности к овладению языком могут проявляться в форме «предпочтений или восприимчивости по отношению к определенного типа информации, содержащейся в средовых событиях, таких как речь (language)» (p. 1603), а не в изначально заложенном грамматическом знании. Как он считает, раз-
97
нообразные источники указывают на то, что организация мозга может ограничивать способы, посредством которых мы изучаем язык, но не определяет принципов овладения языком и его использования.
^ Искусственный интеллект
Корни данного подхода отчасти восходят к работам Тьюринга (Turing, 1950), английского математика, предложившего тест для определения того, обладает ли компьютер человеческим интеллектом. Интервьюер с заранее заготовленным списком вопросов предлагает их компьютеру и человеку, которых он не видит. Человек, как и компьютер, выводит свои ответы на экран и старается отвечать добросовестно, пытаясь убедить интервьюера, что он является человеческим существом. Компьютер отвечает на основе программы, спроектированной так, чтобы ответы по своей форме напоминали ответы, типичные для людей. Если интервьюер не сможет регулярно и правильно отличать ответы человека от компьютера в серии тестов, это означает, что компьютер прошел «тест Тьюринга» и считается обладающим человеческим интеллектом. Критики могут возразить на это, что успешное прохождение теста будет свидетельствовать лишь о возможности имитации машиной человеческого интеллекта, но не о тождественности с ним. Сторонники же искусственного интеллекта утверждают, что оба в этом случае фактически идентичны: машинный интеллект (по своему характеру) является человеческим интеллектом, а человеческий — машинным. Философ Сёрль (Searle, 1990, 1992) утверждает, что как люди, так и машины манипулируют символами, но что лишь люди придают символам значения. Он полагает, что биологический мозг производит психологические события и использует ряд аналогий для демонстрации того, что события мозга отличаются от компьютерных событий. Например, «вы не можете завести машину с помощью компьютерной имитации процесса окисления бензина... Представляется очевидным, что аналогичным образом имитация когнитивной способности (cognition) не сможет произвести те же эффекты, что и нейробиологический субстрат когнитивной способности» (1990, р. 29).
В наиболее ранних эмпирических исследованиях, посвященных данному вопросу, проведенных Ньюэл-лом и Саймоном (Newell & Simon, 1961), испытуемых просили думать вслух, решая задачи по символической логике. На основании этих исследований авторы разработали машинные программы, повторяющие аналогичные процедуры. Поскольку один объект сравнения мог имитировать деятельность другого, они пришли к заключению, что деятельностью как компьютеров, так и людей управляют одни и те же принципы. Вслед за этим удалось смоделировать выполнение других интеллектуальных задач, таких как формирование понятий (Gregg & Simon, 1967) и вербальное научение (Feigenbaum, 1970). Машинные программы требовали, однако, специаль-
ного программирования для каждой отдельной задачи и не могли использовать единые базовые принципы для решения разнообразных задач, как это свойственно людям. Чтобы устранить этот недостаток, Саймон и Ньюэлл (Simon & Newell, 1964, 1971) разработали программу Общего Решателя Задач (ОРЗ), позволяющего выводить логические доказательства, решать криптографические задачи и играть в шахматы. По аналогии с особенностями человеческой интеллектуальной деятельности данная программа не была ориентирована на решение специфического рода задач, а могла использоваться для решения самых разнообразных задач. При игре в шахматы программа работала на основе дерева решений, в котором оценивались альтернативные варианты ходов и последствия каждого из них. Каждое решение или подцель вели к новому процессу решения.
Саймон и Ньюэлл, в отличие от ряда других сторонников теории искусственного интеллекта (ИИ), не считают, что люди подобны компьютерам, а скорее, что компьютеры могут быть запрограммированы таким образом, чтобы функционировать подобно людям. Они используют блок-схемы последовательности операций для графического представления гипотетических психических структур. Степень соответствия между функционированием машинной программы и человека показывает, в какой степени реализован искусственный интеллект. Согласно точке зрения Вейценбаума (Weizenbaum, 1976), специалиста по компьютерам из Массачусетского Технологического Института (MIT), Общий Решатель Задач — это язык программирования, который может быть использован для написания программ, направленных на выполнение специфических задач, а не общая теория. Если его и можно назвать интеллектом, то этот интеллект совершенно отличен от человеческого, принимающего во внимание контекст. Другой специалист по компьютерам, Курцвайл (Kurzweil, 1985), отрицает, что искусственный интеллект, созданный Саймоном и Ньюэллом, моделирует человеческий интеллект. То, что машинные программы действуют на основе алгоритма, еще не означает, что тот же самый алгоритм используется мозгом, а только то, что он может быть тем же самым. Мы должны, считает он, продолжать развивать машинный интеллект для отведенных ему собственных задач. Когда компьютеры смогут обрабатывать информацию параллельно, а не последовательно, это достижение приблизит нас к сложным системам, подобным функциям мозга.
Кэмпбелл (Campbell, 1989), автор научно-популярных книг, замечает, что системам ИИ (искусственного интеллекта) для эффективной работы недостаточно опоры на одни только продукционные правила, особенно при распознавании образов. Очевидно, пишет он, что люди не действуют на основе правил, как это делают компьютеры, даже в тех случаях, когда они пытаются использовать логические рассуждения. Вместо этого они, по-видимому, используют накопленные ими знания и опыт для на-
98
хождения удовлетворяющего их решения. Он считает коннекционизм более эффективным подходом, чем искусственный интеллект.
Проведя обзор литературы по ИИ, Дрейфус и Дрейфус (Dreyfus & Dreyfus, 1986) приходят к заключению, что ИИ не оправдал возложенных на него ожиданий, и нет никаких свидетельств в пользу того, что это когда-либо может произойти. Сегодня лишь немногие сторонники теории ИИ утверждают, что машинные программы моделируют человеческое мышление. Они просто пытаются писать программы, способные выполнять интеллектуальные задачи, стоящие перед людьми, такие как перевод с одного языка на другой или игра в шахматы. Однако даже такие машинные программы перевода текстов, как «Systran», используемый Европейской комиссией, могут предложить лишь приблизительный вариант перевода, так что заинтересованной стороне предоставляется право решать, не попробовать ли добиться более точного результата, прибегнув к помощи специалистов (Browning, 1996).
^ Когнитивная нейронаука
Одним из первых технических методов, используемых для изучения тончайших биологических компонентов психологических реакций, была электромиография (ЭМГ). Данный метод позволяет измерять электрический потенциал, генерируемый в мышцах, — показатель, используемый для определения уровня активации мышцы или мышечной группы, когда испытуемый представляет себе виды деятельности, в которых задействуются данные мышцы. Так, например, электрический потенциал генерировался мышцами руки, когда человек представлял себе поднятие веса, мышцами языка — при внутренней речи, глазными мышцами — при зрительном представлении и мышцами предплечий — при представлениях у глухонемых (Jacobson, 1932; Мах, 1937). Когда испытуемые находились в состоянии полной релаксации и электрические потенциалы в мышцах не генерировались, испытуемым было трудно представить себе что-либо (Jacobson, 1930, 1932). Шоу (Shaw, 1938) не смог получить данные о локализации этих потенциалов, однако он сообщает об повышенных потенциалах действия во всех мышечных группах в процессе воображения. Некоторые исследователи на основе данных результатов предположили, что такие слабо проявляющиеся на внешнем уровне действия, как воображение, также представляют собой поведение в форме едва различимых мышечных движений, а не нечто, считающееся чисто психическим. Данную точку зрения отражает, например, высказывание: «Поскольку мышцы рук являются центральными для механизма речи у глухих, полученные нами результаты подтверждают бихевиористскую формулировку моторной теории сознания» (Мах, р. 337). Шоу (Shaw, 1938) считает мышечные движения в процессе воображения остаточными следами исходной реакции: «Во время оживления оста-
точной реакции мы можем ожидать проявления любого рода мышечной активности, сопровождающей исходную реакцию» (р. 215). Когнитивисты же, напротив, считают, что эксперименты с использованием ЭМГ свидетельствуют о функционировании разума. Касиоппо и Петти (Cacioppo & Petty, 1981) с помощью ЭМГ пытались показать, как мышечные движения сопровождают умственную обработку информации и дополняют вербальные и другие поведенческие измерения разума. Вдобавок к допущению дуализма «разум—тело» или «мозг—тело» они рассматривают скелетно-мышечные реакции «как вход в нервно-мышечные пути, связывающий мозг с внешним окружением» (р. 454).
Касиоппо и Петти (Cacioppo & Petty, 1981) провели серию экспериментов с целью продемонстрировать данный характер отношений. В одном из них задачей испытуемых было определить, напечатано ли слово только заглавными буквами или описывает ли прилагательное их самих (self-descriptive). Для выполнения второй задачи испытуемые должны были сравнить значение слова с образом себя, тогда как для выполнения первой им нужно было только обратить внимание на внешний вид букв. После исчезновения стимулов они должны были нажать кнопку, соответствующую ответу «да» или «нет». Ожидалось, что задача на самоописание потребует большего количества внутренних речевых ассоциаций, чем задача на распознавание, что должно выражаться в большей ЭМГ-актив-ности мышц, используемых при обработке речевых сигналов. Аналогичным образом суждение о несоответствии между прилагательным и образом себя должно также вызывать большую скрытую лингвистическую активность, чем суждение о соответствии. Электроды помещались около губ — над мышцами, использующимися при формировании губных звуков, и на не ведущей (nonpreferred) руке. Результаты подтвердили ожидания: речевые мышцы показывали большую ЭМГ-активность, чем мышцы руки. Во втором эксперименте испытуемые должны были обращать внимание на те или иные характеристики речевых стимулов, как, например, рифмуется ли последующее слово с предыдущим или является близким с ним по значению. Характер мышечных реакций соответствовал полученному в первом эксперименте. В случаях, когда имела место внутренняя обработка речевых сигналов, активизировались только мышцы губ, но не мышцы руки. Дополнительные эксперименты также показали, что речевые мышцы губ, подбородка и гортани участвовали в «активной обработке», а не бездействовали в тех случаях, когда испытуемые слышали рассуждения, с которыми они могли либо соглашаться, либо не соглашаться.
Результаты этих экспериментов, конечно, не позволяют различить бихевиористскую и когнитивис-тскую трактовку данных ЭМГ. Бихевиорист мог бы точно так же заменить бихевиористскую терминологию компьютерной, как когнитивисты заменили поведенческие термины терминами, взятыми из области компьютерной обработки информации.
99
Цель когнитивной науки — установить, каким образом нейрофизиологические механизмы производят когнитивные события или каким образом психологическое событие выступает в качестве функции нейрофизиологических механизмов, то есть установить их взаимно однозначное соответствие (Sarter, Berntson & Cacioppo, 1996). Устройства для визуального исследования мозга значительно облегчили изучение связи функций мозга с такими формами поведения, как мышление или воображение. Эти методы включают магнитно-резонансную томографию, по-зитронную эмиссионную томографию, компьютерную томографию и магнитоэнцефалографию (Beardsley, 1997; Posner & Raichle, 1994; Raichle, 1994). Наиболее совершенным методом является позитронная эмиссионная томография. Позитронная эмиссионная и магнитно-резонансная томография измеряют не нейронную активность, а кровоток. Электроэнцефалография (ЭЭГ) также продолжает оставаться ценным методом исследования, в особенности для записи потенциалов с поверхности мозга. В качестве дополнительных мер используются показатели кровотока и кровенаполнения, обмена веществ, баланса кислот и оснований, химических реагентов рецепторов и медиаторного обмена (transmitter metabolism). Исследования, включающие удаление участков мозга у животных и наблюдения за людьми с повреждениями мозга, также оказываются полезными, как и эксперименты по стимуляции мозговых клеток. Эти методы часто используются в сочетании с методами визуализации (Gabrieli, 1998).
Методы когнитивной нейронауки предполагают манипулирование когнитивными событиями и изучение соответствующих нейронных событий (neural events) либо манипулирование нейронными событиями и изучение их влияния на когнитивные события. Методики позитронной эмиссионной и магнитно-резонансной томографии показывают функциональную анатомию, а записи электрической активности регистрируют последовательность нейронных событий. Используя сочетание этих методов, можно получить информацию (а) об активности различных областей мозга и последовательности их активизации в процессе речи, решения задач, воображения и т. д. или (б) о характеристиках активности мозга при поведенческих отклонениях (Andreasen, 1997). Вот пример результатов, иллюстрирующих последний вариант: исследования с помощью позитронной эмиссионной и магнитно-резонансной томографии свидетельствуют о снижении активности подколенной области префронтальной коры (subgenual prefrontal cortex) у некоторых лиц, страдающих биполярными расстройствами; последствия такого снижения пока неизвестны (Drevits et al., 1997).
Если с помощью методов визуализации регистрируется активность в определенной зоне, скажем, когда человек радуется, это еще не является свидетельством того, что чувство радости локализовано в дан-
ной зоне, поскольку при этом могут также быть задействованы другие «уровни анализа», как отмечают Сартер, Бернтсон