Основные теоретические подходы в когнитивной психологии

1,7

Коннекционизм

Развитие когнитивной психологии как научного направления привело к
преобразованию психологии познавательных процессов. Традиционно вы-
деляемые психические познавательные процессы рассматриваются ныне
в контексте функционирования единой системы, обеспечивающей позна-
ние, хранение знаний, их преобразование и использование, а также порож-
дение новых знаний (в виде гипотез, фантазий, продуктов творчества и
пр.). Психология познания преобразуется в психологию человеческого зна-
ния. Под знанием понимается индивидуальное знание.

Кроме того, когнитивное движение преобразовало и структуру общена-
учного знания. Возникла единая дисциплина под названием когнитивной
науки. В ее структуру полностью или отдельными своими отраслями вхо-
дят психология познания, лингвистика, антропология, эпистемология (фи-
лософская теория познания), неиронаука, направление «искусственного
интеллекта», «инженерия знаний» и пр.

Когнитивная психология включает в свою предметную область практичес-
ки всю психологию, кроме аффективных и мотивационно-волевых процес-
сов. Последние рассматриваются лишь в связи с их влиянием на протекание
процессов мышления, восприятия, сохранения и забывания информации,
понимания и пр. В той же мере это относится к процессам, которыми за-
нимается психолингвистика.

Одним из синтетических направлений когнитивной психологии, соеди-
нившей в себе проблематику искусственного интеллекта, нейрофизиоло-
гические и психологические подходы, а также информационную метафо-
ру, стал коннекционизм. Теоретической основой коннекционизма послу-
жили модели «нейронных сетей» и модели параллельной распределенной
обработки информации. Сеть представляет собой множество элементов
(узлов) со связями между ними. Элементом сети может быть след памяти,
лексическая единица, образ, понятие, фрейм, понимаемый как целостная
сцена (многомерная единица информации). Каждая связь между элемен-

Глава 1. Основания когнитивной психологии

тами сети имеет определенный вес. Сеть представляет собой несколько
слоев элементов: «входной слой», элементы которого контактируют со сре-
дой; «выходной слой»; «скрытые элементы» — система промежуточных
слоев, не имеющих с внешней средой непосредственного контакта. Про-
стейшим вариантом сети является гипертекст, известный всем пользова-
телям ресурсов Интернета.

В коннекционистских моделях предусматривается распространение в
сети множества возбудимых и тормозных воздействий, которые получает
каждый из элементов. Тем самым, сеть или отдельные ее части активиру-
ются: активность сети рассматривается как сумма активности ее элемен-
тов. Изменяя число, направление связей, «вес» связей, задавая параметры
уравнений, связывающие «вход» и «выход» элементов, можно создавать
различные состояния сети. Л. Миллер [Miller, 1988] считает, что коннек-
ционистские модели удачно используются для описания процессов науче-
ния, так как в них легко определить начальное состояние системы (как
функцию состояний элементов) и описать переход к новому состоянию.
Обучение может происходить без априорных правил. Возможно введение
в сеть активных «шумящих» элементов. Тогда преобразование информа-
ции будет являться следствием «мутации» исходной информации под вли-
янием интерференции с «шумом».

Метакогнитивные операции и модель ACT*

Дальнейшее расширение зоны поисков в рамках информационного под-
хода привело исследователей к открытию операции управления познава-
тельными процессами. Сторонники «железной» компьютерной метафоры
использовали в своих схемах «блок управления», который надстраивался
над блоками, осуществляющими линейно-последовательную обработку
информации. Создание компьютерных программ, которые управляют про-
граммами более низкого уровня, также послужило источником поиска ана-
логии в познавательной сфере человека. В конце 70-х — начале 80-х годов
XX века многие исследователи обратили внимание на роль в управлении
процессами мышления, памяти, понимания так называемых «метакогни-
ций» — когнитивных структур высокого уровня иерархии..ЛГ

Наибольшую популярность в России приобрела модель Дж. Андерсона
[Anderson, 1987] ACT* (адаптивный контроль мышления). Эта модель не
выходит за пределы классической информационной метафоры. Андерсон
использует понятие продукции, или продукционной системы. Продукция
представляет собой активную информационную единицу (оператор + ин-
формация), описывающую условия совершения некоторого действия, ха-
рактер этого действия и содержание, по отношению к которому может
быть применено действие.

Когнитивная система, согласно Андерсону состоит из трех видов памя-
ти: рабочая память— информация, содержащаяся в ней, обеспечивает те-
кущую активность системы; декларативная память, содержащая «пропо-

зиции» — утверждения, суждения об окружающем мире; продукционная
память, содержащая продукции, т.е. «знания — операции» с условиями и
адресами их применения.

Модель Андерсона не выходит за пределы традиционного описания вза-
имодействия между блоками оперативной и долговременной памяти. Ин-
формация поступает в рабочую память, где подвергается предварительной
обработке, и затем — в декларативную память. Там она хранится и при не-
обходимости оттуда извлекается. Продукции поступают из продукционной
памяти и отбираются в зависимости от их пригодности для решения акту-
альной задачи. Пригодные для решения продукции оцениваются, и резуль-
таты этой оценки фиксируются продуктивной памятью; тем самым каж-
дая продукция приобретает некоторый «вес». Вероятность актуализации⁴
продукции при решении следующей задачи будет пропорциональна ее
«весу». В продуктивной памяти протекает процесс научения: фиксируется
история успешности применения каждой их продукции. Новые продукции
строятся на основе следов применения ранее сформированных продукций.

Приобретение нового знания, по Андерсону, происходит в два этапа.

• Декларативный этап. Декларативное знание преобразуется в процедур-
ное, во-первых, путем установления связи знания с условиями при-
менения и другим знанием, по отношению к которому оно выступает
оператором, т.е. происходит так называемая компиляция знаний; во-
вторых, путем замены универсальных переменных в декларации кон-
кретными значениями, необходимыми для решения данной задачи
(«процедурализация» знания); в-третьих, путем композиции, сочета-
ния нескольких частных продукций в одну обобщенную («компози-
ция» продукций).

• Процедурный этап. На этом этапе происходит «координация знаний»,
система продукций выстраивается с помощью ряда операций: универ-
сальные продукции преобразуются в специализированные («дискри-
минация»); число продукций сокращается путем замены констант на
переменные; продукции генерализуются, то есть область их примене-
ния расширяется на сходные области.

В теории ACT* описывается процесс приобретения, преобразования и
применения знания. Совокупности знаний индивида рассматриваются не
в качестве пассивного хранилища (библиотека или хуже— свалка), а в ка-
честве активной системы, структурированной по определенным областям
применения. Эти области называются доменами. Теория Андерсона позво-
лила по-новому подойти к проблеме организации знаний в памяти, проблеме
научения, переработке знания, проблеме переноса знаний из одной пред-
метной области в другую. Исследования показали, что любое наше проце-
дурное знание является полуабстрактным или полуконкретным: у индиви-'
да не существует абстрактного обобщения продукций по отношению ко все-
му декларативному знанию (формальных операций в смысле Ж. Пиаже), они
всегда привязаны к определенному домену или группе доменов (той или
иной предметной области).

Глава 1. Основания когнитивной психологии

В соответствии со многими современными когнитивными моделями,
знания человека организованы в виде фреймов. Теория фреймов изложена
в 1975 г. М. Минским [Minsky, 1975]. Фрейм («рамка») — единица представ-
ления знаний, запечатленная в прошлом, детали которой могут быть изме-
нены при восприятии текущей ситуации. Фрейм представляет собой целост-
ную структуру информации, извлекаемую индивидом из памяти в новой си-
туации. Каждый фрейм может быть дополнен новой информацией (о спосо-
бах применения фрейма, о следствиях его применения и т. д.). Он представ-
ляет собой иерархическую структуру и может рассматриваться как граф, со-
стоящий из вершин и связей между ними. Фрейм имеет несколько уровней.
На верхнем уровне фрейма представлена базовая информация о состоянии
объекта, на низших (терминалах, терминальных слотах) содержатся конкрет-
ные значения и данные. Каждый слот включает условие, которое должно вы-
полняться при установлении соответствия между значениями.

Несколько фреймов образуют фреймовую систему. Объект (например,
объект восприятия) может быть проанализирован различными фреймами,
входящими в единую систему: например, фреймы могут характеризовать вид
объекта при различных позициях наблюдателя. Система описывает и способ
преобразования вида объекта при переходе от одного фрейма к другому.

Каждый фрейм представляет собой иерархическую структуру знания
типа: «абстрактное — конкретное». Даже в том случае, когда конкретные
знания отсутствуют, фрейм может быть использован, так как некоторые тер-
миналы любого фрейма имеют значение «использовать по умолчанию». Ак-
туализированный в новой ситуации обобщенный или не полностью адек-
ватный ситуации фрейм будет в ходе приема и переработки информации
конкретизирован, видоизменен или дополнен и согласован с текущей си-
туацией. Фреймовые системы включены в информационно-поисковые сети.
В том случае, если фрейм не соответствует ситуации, актуализируется дру-
гой фрейм и т.д. Процесс приобретения знаний и их преобразования опи-
сывается как преобразование (дополнение) фреймов и фреймовых систем.

Теория фреймов, точнее ее различные реализации в компаративной
психологии, является самым приближенным к достижениям современной
теории информационных систем вариантом описания процесса индиви-
дуального познания. И вместе с тем эта концепция не описывает и не
объясняет процессуально-временные особенности протекания познава-
тельных процессов, не объясняет индивидуальные различия в познаватель-
ной активности, не выявляет роль сознания в их регуляции и ничего не го-
ворит о природе субъективной реальности.

Дата добавления: 2014-11-29