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 материалаКнига

Содержание


Продукционные системы
Искусственный интеллект
Когнитивная нейронаука
Подобный материал:
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   ...   50
Семантические сети

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