Текст книги "Когнитивный ресурс. Структура, динамика, развитие"

Гипотеза о связи объема рабочей памяти со способностью к рассуждению может быть противопоставлена двум другим популярным точкам зрения. Одна позиция состоит в том, что задачи WMC и задачи на рассуждение имеют общее требование симультанного хранения и обработки информации (Case, 1985; Daneman, Carpenter, 1980). Другая, альтернативная гипотеза состоит в том, что WMC и флюидный интеллект отражают эффективность исполнительного внимания, т. е. способность удерживать цели и релевантную целям информацию, несмотря на дистракторы (Kane, Engle, 2002).

Н. Фридман с соавт. (Friedman, 2006) обнаружили, что только один из трех факторов, отражающих исполнительные функции, названный «обновлением», предсказывает показатели флюидного интеллекта. Фактор обновления сформирован заданиями, фактически идентичными задачам, которые появились в психометрике как маркеры WMC, и поэтому рассматривается как фактор WMC.

Результаты исследований (Oberauer et al., 2007) подтверждают гипотезу о том, что общая дисперсия факторов WMC и рассуждения в основном обусловлена способностью формировать новые структурные репрезентации. Чтобы зафиксировать конструкт относительной интеграции (RI) были специально разработаны и верифицированы задачи, предсказывающие фактор рассуждения, конструктная валидность которых была не хуже, чем у задач на параллельную обработку и хранение. Прогностическая сила относительной интеграции сохранялась даже в отношении задач, не требующих никакого хранения для поддержания информации, которая была больше перцептивно недоступна. Задачи на хранение и обработку до сих пор отражают доминирующий психометрический подход к WMC. Поэтому задачи, разработанные для оценки относительной интеграции, позволяют значительно продвинуться в уточнении конструкта WMC, расширяя возможности понимания индивидуальных различий в способности к рассуждению. Высокие корреляции конструкта относительной интеграции с тестами способностей к рассуждению представлены и в работах (Buehner, Krumm, Pick, 2005; Buehner et al., 2006).

Эти данные вносят существенный вклад в изучение проблемы соотношения рабочей памяти и интеллекта. Традиционная интерпретация отношений между рабочей памятью и флюидным интеллектом или рассуждением состоит в том, что рабочая память обеспечивает ресурсы для одновременного хранения и обработки, т. е. способность помнить информацию, не существующую в данный момент в окружающей среде, и управлять этой или другой информацией в то же самое время. Обе способности востребованы во многих сложных задачах – например, при запоминании промежуточных результатов при выполнении дальнейших операций в многоступенчатых арифметических задачах счета в уме (Hitch, 1978).

Однако на этом типе задач трудно понять, почему конструкт относительной интеграции без какой-либо потребности к хранению должен так же хорошо предсказывать способность к рассуждению. Главное различие между определением фактора относительной интеграции с помощью версий задач «с памятью» и «без памяти» состояло в том, что в первом случае данный конструкт коррелировал больше с хранением и обработкой. При этом варьирование условий («с памятью» и «без памяти») оказало незначительное воздействие на корреляции фактора относительной интеграции с рассуждением или другими факторами интеллекта. Как уже упоминалось выше, потребность в кратковременном хранении является существенной, но недостаточной характеристикой показателя WMC. Таким образом, «симультанное хранение и обработка» являются хорошим описанием для одного эффективного и очень популярного класса задач, используемых для измерения объема рабочей памяти, но оно не должно использоваться для определения WMC как конструкта.

Нельзя сказать, что задачи относительной интеграции достаточно полно охватывают конструкт WMC, а задачи параллельной обработки и хранения являются избыточными. Скорее, конструкт WMC должен осмысливаться в более широком контексте и операционализироваться через расширенный набор задач.

Важно отметить, что та или иная переменная не становится частью конструкта способности к рассуждению только потому, что она высоко коррелирует с этим фактором. Конструкты типа способности к рассуждению и WMC являются не только векторами в факторном пространстве, они также имеют концептуальное значение. Например, термин «рассуждение» хорошо определен в философии и когнитивной психологии как выведение умозаключения из данной информации путем рационально допустимой аргументации; формы аргумента часто классифицируются как дедуктивные, индуктивные и абдуктивные (Wilhelm, 2005). Если переменная высоко коррелирует со способностью к рассуждению, но не соответствует определению конструкта, она не может его аргументированно представлять.

Отношение репрезентации и обработки информации – это одна из особенностей задач на рассуждение. Фактически «вывод» (умозаключение) является одним из нескольких компонентов, которые, согласно Р. Стернбергу (Sternberg, 1985), лежат в основе рассуждающей деятельности. Индивидуальные различия в этих компонентах, возможно, обуславливают индивидуальные различия в способности к рассуждению и явно указывают на то, что способность представлять связи между элементами является важным предиктором. Кроме того, одни авторы выдвигают на первый план роль отношений (связей), другие подчеркивают интеграцию отношений.

Согласно результатам описанных выше исследований, представление о конструкте рабочей памяти явно выходит за пределы его определения как системы временного хранения и обработки. Рабочая память прежде всего служит для объединения информации, данной непосредственно или представленной в форме воспоминаний, и конструирования из нее относительно новых репрезентаций, которые лежат в основе выполнения сложных задач типа понимания текста и рассуждения. Построение относительно новых репрезентаций требует механизма временного связывания элементов, которые объединены непосредственно друг с другом или в общей когнитивной системе (Oberauer, 2005; Wilhelm, Oberauer, 2006). Можно предположить, что общим знаменателем объема рабочей памяти и других сложных показателей, типа рассуждения, является способность реконструировать и поддерживать в активном состоянии такие соединения.

Гипотеза связывания релевантных элементов системы может также объяснить, почему задачи хранения и обработки являются хорошими индикаторами WMC. Типичные задачи на хранение и обработку могут расцениваться как один из примеров относительной интеграции. Как правило, участники должны воспроизводить список для запоминания в определенном порядке, а представление упорядоченного списка – специальный случай относительной репрезентации. Множество современных моделей последовательного воспроизведения представляют последовательность связей между каждым пунктом и его положением во временной или порядковой контекстной репрезентации. Соединения между элементами памяти и их контекстами становятся особенно важными, когда другие репрезентации, не принадлежащие мнемическому ряду, также высоко активизированы. Например, в процедуре «сложного объема» (Conway et al., 2005) кодирование элементов памяти чередуется с обработкой другого материала, который не должен в дальнейшем воспроизводиться. Элементы, которые требуется вспомнить, необходимо отличить от других, включенных в обработку, связывая предшествующий (не последний) элемент с контекстной репрезентацией, которая служит сигналом для вспоминания. Аналогично в ситуации сильной интерференции, объединение (связи) элементов памяти, релевантных контексту, представляющему определенный список, необходимо отличить от предыдущих, не релевантных. Это объясняет, почему задачи на непосредственное запоминание коррелируют больше с мерами WMC в условиях сильной интерференции (Bunting, 2006; Kane, Engle, 2000).

Существует альтернативное представление о том, что WMC отражает эффективность контроля внимания (Kane, Engle, 2002). Согласно этому представлению, относительная интеграция требует симультанного внимания к элементам, которые должны быть интегрированы. Однако контроль внимания не позволяет объяснить небольшое количество связей между переключением заданной последовательности и рассуждением, в силу того что первый показатель является прототипической задачей контроля исполнения. Авторы определяют контроль внимания как «способность при наличии интерференции поддерживать в активном состоянии репрезентации в памяти, которые могут отражать планы действия, целевые состояния или релевантную стимулам задачу» (там же, p. 638). Заданная последовательность переключения требует поддержания одного целевого состояния и связанного с ним плана действия в активном состоянии при наличии интерференции от другого, в данный момент нерелевантного. Общие затраты на переключение отражают оценку непрерывной интерференции от нерелевантной в настоящее время заданной последовательности, тогда как отдельные затраты на переключение отражают эффективность исполнительной системы в изменении относительных уровней активации между двумя целевыми состояниями и планами действия, т. е. эффективность управления вниманием от момента к моменту (moment-to-moment). Таким образом, несмотря на то, что задача на переключение в значительной мере обусловлена контролем внимания, продуктивность (т. е. успешность ее выполнения) лишь слабо коррелирует с показателями объема рабочей памяти и способностью к рассуждению (Kane, Engle, 2002).

Модифицированная версия представлений о контроле внимания и гипотеза связывания (соединения) элементов согласуются и дополняют друг друга, если предположить, во-первых, что создание и поддержание в активном состоянии некоторого множества элементов требуют симультанного внимания к этим элементам, и, во-вторых, объем рабочей памяти отражает способность направлять внимание (аттенционный контроль) на множество элементов в одно и то же время.

Глава III. Ресурсная модель общего интеллекта: теоретические предпосылки и верификация

3.1. Модель когнитивного ресурса: определение конструкта

Интеллект – многомерный конструкт, имеющий множество проявлений. Обучаемость как один из признаков интеллекта – это способность усваивать новую информацию, сохраняя ее; другой признак проявляется в способности использовать ее для успешного решения разнообразных тестовых задач; третий признак выражается в способности к творчеству. Все три признака интеллекта не всегда в равной мере обнаруживаются у конкретного индивида. Однако есть основания предполагать, что существует некая общая составляющая всех разнообразных проявлений интеллекта (генерализованный фактор интеллекта по Ч. Спирмену).

Развивая идею Спирмена о влиянии общего фактора (g) на успешность решения различных тестовых задач, а также представления о ресурсах, лимитирующих умственные усилия и варьируемых в зависимости от уровня активации, В. Н. Дружинин предложил для обозначения общего интеллекта более емкое понятие «когнитивный ресурс». Введение теоретического конструкта «когнитивный ресурс» в контекст проблемы общих способностей позволило по-новому объяснить проявление общего компонента g в интеллектуальной продуктивности с позиций ресурсно-информационного подхода.

Новый конструкт был описан в соответствии с принципом структурно-функциональной аналогии. Исходя из этого, архитектоника когнитивной сферы включает структуры, которые обеспечивают возможность представления многомерных образов, моделей в мысленном пространстве, однако знание о структурах не объясняет механизмы их формирования. Анализ динамических аспектов когнитивной деятельности дает некоторое представление о том, каким образом осуществляется многомерное отображение задачи в мысленном плане, но не объясняет связи между структурами (элементами системы). Однако, согласно Дружинину, именно динамическая модель интеллекта обеспечила выход на модель когнитивного ресурса. Данные исследований (Eysenck, 1986; Neubauer, Bauer, Höller, 1992; Neubauer et al., 1997), в которых изучалось соотношение скорости психических процессов, ВР выбора и психометрического интеллекта, явились основанием для рассмотрения этих характеристик в качестве операциональных дескрипторов когнитивного ресурса. На этапе формирования представлений о новом конструкте было предложено следующее определение, согласно которому когнитивный ресурс можно рассматривать как мощность множества[3]3
  Мощность множества – обобщение на произвольные множества понятия «число элементов». Понятие мощности введено основателем теории множеств Г. Кантором (1878).


[Закрыть] связанных когнитивных элементов, которое субъект активно использует в процессе решения задачи для реконструкции ее модели в мысленном плане. Когнитивный элемент рассматривается как минимальная единица когнитивной структуры. Предполагается, что совокупность «активных» и «свободных» когнитивных элементов характеризует мощность когнитивного ресурса и проявляется в интеллектуальной продуктивности, в частности, в предельных показателях внимания, памяти, решения разного типа задач и т. д. На этом этапе исследования общепсихологический статус когнитивного ресурса как теоретического конструкта только постулировался. Рассматривая общий интеллект как «ресурс», характеризующий когнитивные возможности индивида, Дружинин предположил, что диапазон интеллектуальной продуктивности ограничен «верхним пределом» достижений, иными словами, отдельные когнитивные способности имеют предельные значения.

Представления, развиваемые в рамках ресурсно-информационного подхода, послужили основанием для операционализации понятия «когнитивный ресурс». Несмотря на то что идея ресурсов перспективна в контексте проблемы общих способностей, существующие модели ресурсов имеют ряд ограничений в интерпретации общего интеллекта. Как отмечалось выше, понятие «когнитивный ресурс» довольно широко используется разными авторами, причем в каждом конкретном случае предлагается собственная версия его понимания. Часто когнитивный ресурс отождествляется с интеллектуальными способностями, оцениваемыми с помощью традиционных тестов интеллекта, при этом в концептуальных построениях отсутствует собственно психологическое содержание данного конструкта. Тот факт, что психологи, работающие в различных областях психологии, в своих концептуальных построениях и объяснении полученных результатов не могут обойтись без представлений о когнитивном ресурсе, указывает на необходимость придания этому понятию общепсихологического статуса, наполняя его собственно психологическим содержанием.

На этапе верификации конструкта мы ограничились показателями сенсорной памяти, ВР выбора из множества вариантов, мерностью когнитивного пространства. При выборе дескрипторов когнитивного ресурса мы рассматривали показатели, в которых проявляются, на наш взгляд, его основные свойства – симультанное «схватывание» некоторого множества элементов ситуации, удержание его в фокусе внимания и оперирование им. Эти «внутренние условия» обеспечивают успешное выполнение когнитивных задач разного типа: 1) тестовых заданий, построенных на абстрактном материале типа прогрессивных матриц Равена; 2) малых творческих задач, которые требуют активизации определенного способа действий без опоры на ориентиры из-за маскировки существенных условий задачи (Горюнова, Дружинин, 2000, 2001; Дружинин, 2001).

Обоснование выбора дескрипторов когнитивного ресурса, в которых проявляются общие свойства единой познавательной функциональной системы, предполагает психологический анализ компонентов, включенных в процесс решения разного типа когнитивных задач. Ниже мы рассмотрим некоторые особенности выделенных нами дескрипторов когнитивного ресурса.

3.2. Структура кратковременных психических процессов

В работах Л. М. Веккера высказывается мысль о необходимости разведения в составе психических процессов – и вообще ментальной реальности – более элементарных (исходных) и более сложных (производных) образований (Веккер, 2001).

Объединение методических принципов и понятий генетического и информационного подходов явилось основой микроструктурного метода исследования. Главные принципы микроструктурного анализа кратковременных психических процессов были сформулированы Р. Хабером (Haber, 1969). В рамках этого подхода психические явления (перцепция, сенсорная память, фокусированное внимание, принятие решения, выбор ответа и т. п.) рассматриваются как разные аспекты единого процесса переработки информации. Как отмечает А. Н. Воронин, микроструктурный анализ предполагает возможность развернуть во времени любое психическое явление, субъективно оцениваемое как одномоментное, т. е. представить его как ряд процессов, каждый из которых осуществляется в течение короткого, но измеримого времени (Воронин, 1992). Иными словами, микроструктурный метод исследования позволяет выделить временные характеристики и операциональную структуру кратковременных психических процессов.

На основе результатов этих исследований предложен ряд моделей, характеризующих микроструктуру переработки информации, в которую входят такие функциональные блоки, как сенсорная, зрительная кратковременная память, буферная память опознания и т. д. Важной характеристикой системы функциональных блоков является наличие каналов с ограниченной пропускной способностью. С помощью микроструктурного анализа удалось описать механизмы, ответственные за ограниченный объем восприятия и селективность внимания (там же).

Психологический анализ сенсорной и оперативной памяти, ВР выбора позволяют выделить структуру когнитивных процессов, протекающих в микроинтервалах времени и составляющих основу интеллектуального потенциала человека. Изучение сенсомоторных и мнемических компонентов умственной деятельности возможно на примере решения простых когнитивных задач.

На наш взгляд, правомерно начать анализ с аттенционных характеристик. Накопленный в экспериментальной психологии материал свидетельствует о сквозном характере внимания, проявляющемся на всех уровнях организации психических процессов. Проанализировав методики современных исследований иконической и эхоической памяти в работах Г. Сперлинга, Д. Миллера, Р. Клацки и др., Веккер отмечает, что все они основаны на «внутренней органической взаимосвязи объема внимания, объема памяти, восприятия с исходными закономерностями организации временных и пространственных психических рядов и структур» (Веккер, 2001). А. Блюменталь показал, что общие закономерности организации сенсорики обнаруживаются во временной интеграции (стробоскопическое движение, восприятие мельканий, явления маскировки) и оказываются базовыми по отношению к вниманию. Иными словами, характеристики внимания производны по отношению к более общим закономерностям организации психического времени и пространства (Blumenthal, 1977). Основные характеристики внимания можно представить «как частные формы тех фундаментальных общих принципов организации психического пространственно-временного континуума, непрерывная целостность которого по своей природе включает интегративную функцию» (Веккер, 2001, с. 601).

В информационном подходе внимание описывается в терминах гипотетических информационных потоков, проходящих по некоторому каналу. Соответственно, свойства внимания (в частности, избирательность) изучаются через анализ эффектов интерференции этих потоков. Однако при анализе селективных аспектов познавательной деятельности информационный подход не дает возможности объяснить эффекты распределения внимания. Развитие ресурсной концепции позволяет рассматривать внимание со стороны его энергетического проявления (Kahneman, 1973; Navon, 1979; Norman, 1975). Исходя из основных положений теории ресурсов, мы можем предположить, что внимание представляет собой ресурсы, которые затрачиваются субъектом на выполнение конкретной деятельности, соотносятся с его психофизиологическими данными и определяются требованиями задачи. В работах Т. П. Зинченко (Зинченко, 1998; 2000) обосновывается продуктивность информационно-ресурсного подхода к анализу аттенционных характеристик. В частности, показано, что эффективность совмещенной деятельности достигается как архитектоникой когнитивных процессов, так и составом ресурсов внимания, требуемых для выполнения задания.

Иной подход к проблеме внимания предлагает М. А. Холодная (Холодная, 1983). Анализ данных литературы, а также результаты собственных исследований, позволили автору сформулировать утверждение об организующем влиянии концептуального (понятийного) уровня на особенности внимания. Перцептивные процессы, лежащие в основе зрительного восприятия, а именно акты обнаружения, различения, идентификации и опознания, требуют включения различных компонентов мыслительной деятельности. Нарушение регуляции на понятийном уровне сопровождается нарушениями организации перцептивного процесса.

Опираясь на представления о когнитивном ресурсе, мы считаем, что при анализе связей внимания с мышлением следует учитывать интенсивный и селективный аспекты. Интенсивный аспект внимания позволяет определить длительность и интенсивность умственной деятельности (энергетические характеристики системы), селективный аспект (избирательность) можно рассматривать как функциональный механизм фильтрации и селекции информации. Оба аспекта будут отражаться на показателе интеллектуальной продуктивности.

Другим важным объектом анализа кратковременных психических процессов является память. Как необходимый компонент познавательной деятельности, она обеспечивает не только воспроизведение, но и восприятие поступающей информации. Исследование элементарных механизмов восприятия информации предполагает характеристику ультракратковременной памяти, которая в психологической литературе чаще называется иконической (сенсорной) памятью. Впервые понятие сенсорной памяти было введено Р. Аткинсоном под названием сенсорного регистра, где информация хранится от нескольких миллисекунд до нескольких секунд (в зависимости от модальности). Экспериментальное изучение кратковременных процессов переработки информации началось с классических исследований Дж. Сперлинга (Сперлинг, 1969). Используемый тахистоскопический метод позволяет осуществить точно контролируемое кратковременное предъявление одного или нескольких зрительных стимулов. Кратковременное воздействие зрительного стимула приводит к сенсорным эффектам, достаточным для распознания его значения. Информация о стимуле после его исчезновения сохраняется в первоначальной форме в течение 200–400 мс и может быть использована для выборочной обработки тех или иных ее частей. Исследованиям сенсорной памяти посвящены также работы по микрогенезу восприятия (Зинченко, 1980).

Согласно традиционной точке зрения (Хофман 1986), зафиксированные в ультракратковременной памяти сенсорные эффекты образуют исходные данные для семантического кодирования, т. е. в форме кратковременного следа сенсорной стимуляции фиксируются только физические признаки объектов без их семантической интерпретации. Однако существуют аргументы, ставящие под сомнение подобного рода утверждения. Так, в экспериментах (Величковский, 1982, 2006) была показана эффективность послеинструкции, ориентирующей внимание испытуемого на семантические различия даже внутри такого короткого временного интервала, который отводится под ультракратковременную память.

Из теоретических построений Г. Айзенка следует, что скорость переработки информации (последовательного перебора возможных вариантов) ограничивает число операций, необходимых для одновременной обработки содержания долговременной и кратковременной памяти. Скорость переработки приобретает особую значимость на уровне сенсорного кодирования, поскольку для иконической памяти характерно быстрое стирание следов стимула. Повторение и упорядочивание информации также требует времени, что влияет на работу других когнитивных процессов. Поэтому даже незначительные различия в скоростных характеристиках могут иметь существенные последствия для решения когнитивных задач (Айзенк, 1995; Eysenck, 1986; Neubauer, Bauer, H ller, 1992). В качестве одного из показателей интеллекта, в котором проявляется скорость психических процессов, Айзенк предложил рассматривать время реакции выбора. Экспериментально показано, что время реакции, необходимое для опознания и классификации тестового стимула в ситуации усложненного поиска (выбора из нескольких вариантов), зависит от объема сенсорной памяти.

В работе, направленной на поиск закономерных соотношений между частотно-фазовыми характеристиками колебаний нейронной активности и психическими процессами, протекающими в микроинтервалах времени, реакция выбора оказалась хорошим объектом для исследования этих микропроцессов (Бовин, 1982).

Анализ других видов памяти не является предметом данного исследования, поэтому мы назовем лишь некоторые модели, реализующие идею ресурсов. Р. Аткинсон и Р. Шифрин предложили модель, в которой память и обработка информации включают в себя как структурные компоненты, так и управляющие процессы. Авторы полагали, что информация, поступившая в кратковременную память, прежде чем перейти в долговременную, активно поддерживается и перекодируется. Для обеспечения активной переработки требуются ресурсы, поэтому продуктивность оперативной памяти в значительной степени зависит от аттенционных нагрузок.

В модели В. Шнейдера и Р. Шифрина управление и внимание рассматриваются как неразрывное целое; постулируются как автоматические, так и управляемые процессы обработки информации. Автоматическая обработка объясняется активацией элементов памяти, инициируемой самим стимулом и продолжающейся под контролем субъекта. Так как управляемая обработка требует ресурсов внимания, то в одно и то же время можно управлять без интерференции только одной последовательностью операций в памяти (Schneider. Shifrfrin, 1977).

В работах С. Стернберга утверждается, что объем кратковременной памяти есть величина, зависимая от скорости сканирования. Экспериментально установлено, что время ответа линейно возрастает вместе с количеством цифр в наборе (Sternberg, 1966, 1969). Используя парадигму Стернберга, Дж. Каванах получил сходные результаты, показав, что время сканирования линейно связано с числом стимулов, подлежащих сравнению: с возрастанием сложности стимулов время поиска увеличивается. Для объяснения полученных данных Каванах предположил, что в кратковременной памяти одновременно может удерживаться константное число признаков. Поэтому чем больше признаков имеет каждый из стимулов, тем больше будет время сканирования.

Вопрос о том, является ли память единым процессом переработки информации или делится на фазы по временным характеристикам, функциям и физиологическому механизму, считается до сих пор нерешенным (Аткинсон, 1980; Забродин, Лебедев, 1977; Клацки, 1978; Smith, Jonides, 1997).

Завершая анализ параметров психических процессов, протекающих в микроинтервалах времени, необходимо отметить, что процесс переработки информации можно представить в виде сложной иерархической структуры функциональных блоков, каждый из которых имеет определенные количественные характеристики: объем информации, время хранения, сложность выполняемых преобразований и т. д. В настоящее время разработаны надежные психометрические процедуры, которые позволяют четко зафиксировать параметры описанных выше показателей в числовой форме. Это послужило дополнительным основанием для выбора дескрипторов когнитивного ресурса, в качестве которых мы предлагаем рассматривать объем иконической памяти и время реакции выбора.