Кроухерст Дональд Дональд Кроухерст (1932–1969) - английский яхтсмен. Историю Кроухерста знаменитый мореплаватель-одиночка сэр Френсис Чичестер назвал морской драмой столетия.Дональд Кроухерст, инженер, изобретатель, бизнесмен, решил принять участие в кругосветной гонке

15. Дональд Кнут

15. Дональд Кнут Из всех героев этой книги Дональд Кнут, пожалуй, меньше всех нуждается в представлении. На протяжении последних 40 лет он пишет свой многотомный шедевр “Искусство программирования” - библию фундаментальных алгоритмов и структур данных. Журнал “American

Одну из первых моделей внимания, ставшую отправной точкой для всех дру­гих, предложил Д.Е. Бродбент (Broadbent, 1958). В дальнейшем она полу­чила название модели фильтра. При ее создании автор опирался на теорию К. Шеннона и У. Вивера, считавших, что обработка информации в цент­ральной нервной системе ограничена только одним каналом, пропускная способность которого и определяет объем внимания.

Д.Е. Бродбент предположил, что нервная система, имея большое количе­ство сенсорных входов, в процессе коммуникации может пользоваться лишь одним каналом. На входах канала устанавливаются фильтры, отбирающие наиболее значимые в данный момент сигналы. Невостребованная информа­ция некоторое время хранится в кратковременной памяти перед фильтром и

МОЖеТ noimcib в ivummj. 1ж,„„„-_

канал только в том случае, если про­изойдет сдвиг внимания.

Согласно Бродбенту, сообщения, проходящие по отдельному нерву, различаются как по количеству им­пульсов, так и по качеству передава­емой информации. При возбужде­нии нескольких нервов одновремен­но мозг может принять все сообще­ния, которые затем обрабатываются параллельными сенсорными канала­ми (рис. 10.3). В каждом канале име­ется свой нервный код, по которому отбираются сигналы для переработ­ки. Если в дальнейшем на эту ин­формацию обращается внимание, то она передается в канал с ограничен­ной пропускной способностью, где происходит ее дальнейшая обработ­ка. Отличительной особенностью представлений Бродбента является то, что отбор материала производится не по его содержанию, а по физическим ха­рактеристикам

воспринимаемого сигнала.

В подтверждение своей гипотезы он ссылается на наблюдение Джона / Вебстера, согласно которому авиадиспетчеры могут идентифицировать од-/ новременно сигналы вызова двух самолетов, хотя понимают только одно и:? этих сообщений. Бродбент объясняет эту способность тем, что одно сооб­щение понимается, поскольку диспетчер его предвидел, а другое не пони­мается, поскольку он не знал, что ему хотят сообщить.

Однако теория Бродбента не объясняет, почему происходит смена вни­мания, если человек не знает, какая информация находится перед фильт­ром. Кроме этого, проведенные эксперименты продемонстрировали частич­ную обработку информации, на которую не обращается активное внимание. В одном из таких исследований оказалось, что при достаточно вниматель­ном отслеживании одних сигналов испытуемый может дать и некоторые све­дения об информации, которую нужно было игнорировать. Человек, дихоти-чески воспринимающий неодинаковую информацию при наличии инструк­ции, требующей внимания к каким-то конкретным стимулам на одном кана­ле, будет подробно давать ответы по ним на этом канале. В то же время он смо­жет определить, мужским или женским оказался голос по игнорируемому ка­налу и звучал ли он вообще, заметить какие-то особенности сигнала. Однако испытуемый не сможет вспомнить конкретное содержание информации или сообщить о том, изменялся ли голос в течение времени, на каком языке шло сообщение, отличить связную речь от бессмыслицы (Линдсей, Норман, 1975). Для проверки гипотезы Д.Е. Бродбента предпринято большое количество исследований. С. Черри (Cherry, 1953) предложил экспериментальную про­цедуру, названную затенением. Испытуемому в устной форме предъявлял- ся некоторый текст, который следовало точно повторить. Оказалось, что. если сообщение произносилось быстро, испытуемый не успевал воспроиз­вести его полностью.

В дальнейшем эксперимент С. Черри усложнили: одновременно на каж­дое ухо подавалась разная информация. Хотя оба текста зачитывал один и тот же диктор, испытуемые легко справлялись с заданием, воспроизводя со­общение только из того уха, в которое, согласно инструкции, поступала зна­чимая информация. Игнорируемое сообщение запоминалось хуже, хотя ис­пытуемые могли вспомнить, была ли по этому каналу речь или нет, но не могли заметить момент, когда английский язык сменялся немецким. Тем не менее в случаях, когда на игнорируемом канале произносилось имя испы­туемого, он запоминал информацию, следовавшую за именем (Могеу, 1959). Подобные результаты получены и в эксперименте по восприятию зри­тельной информации. Испытуемым предъявляли текст, в котором переме­жались два сообщения, набранные различным цветом. Участники экспери­мента легко прочитывали информацию нужного цвета, не запоминая текст, напечатанный другим. В то же время все испытуемые воспринимали напе­чатанное игнорируемым цветом собственное имя (Neisser, 1976).

Аналогичные результаты продемонстрировали и для образной информа­ции (Neisser, Besclen, 1975). Испытуемым предъявляли фильм, состоявший из наложенных друг на друга кадров двух разных фильмов (рис. 10.4), и про­сили проследить значимые события лишь одного из них. Так же, как и в дру-

Рис. 10.4 Наложение кадров двух фильмов в эксперименте по исследованию механизмов вни­мания. А - кадр из фильма “Игра рук”, Б - кадр из фильма “Баскетбол”, В - результирую­щий кадр, созданный наложением друг на друга двух предыдущих (Neisser, Becklen, 1975). гих экспериментах, испытуемые ничего не могли рассказать о том, что про­исходило в игнорируемом фильме.

Несмотря на все эти результаты, гипотеза Д.Е. Бродбента была постав­лена под сомнение экспериментом Дж.А. Грея и А.А. Веддербурна (Gray, Wedderburn, 1960). Эти авторы дихотически предъявляли фразу таким об­разом, что отдельные ее части направлялись в разные уши, и составить все предложение можно было, лишь прослушав всю информацию. Например:

Т Информация, поданная

!___________ Джейн___________ .___________________

Все испытуемые без труда воспроизводили предложение полностью, хотя для его составления необходима была информация из игнорируемого кана­ла. Надо отметить, что, стремясь понять смысл, участники эксперимента, конечно же, быстро переключали внимание с одного уха на другое. Это и было зацепкой для Д.Е. Бродбента, который опроверг возможность провер­ки собственной гипотезы с помощью этого эксперимента.

В некоторых исследованиях отдельные слова-метки, подаваемые на не­контролируемое ухо, сопровождались ударом электрического тока. При по­вторном их предъявлении испытуемому в потоке других слов именно на них обнаруживалась большая величина КГР, что также свидетельствовало о воз­можности смысловой обработки информации, на которую не обращалось внимание (а не только ее физических свойств, как постулировал Бродбент) (Moray, 1970). Было выявлено, что изменения амплитуды КГР происходи­ли даже при предъявлении синонима того слова, которое в предыдущем эк­сперименте подкреплялось электрическим током.

Доказательством существования смысловой обработки информации, не попадающей в круг внимания, является и эффект прайминга. Прайминг - воздействие неосознаваемого стимула на когнитивную деятельность, про­изводимую на осознанном уровне (Schacter e. а., 1993) (см. гл. 11). Все это вместе свидетельствует о том, что модель Д.Е. Бродбента не может охватить все данные, связанные с проблемой внимания.

Другие модели внимани

Имеющиеся данные позволяют утверждать, что хотя анализ игнорируемо/! информации и прекращается на довольно ранних стадиях, в той или иной стте-пени он все же осуществляется. В связи с этим возникло предположение, что обработку проходят все сигналы, которые затем поступают в мозг, однако одни (на которые обращается внимание) достигают центральной нервной си­стемы полностью, другие предварительно ослабляются. Такая гипотеза была выдвинута А.М. Трейсманом (Treisman, 1964). Он предположил, что все сен­сорные стимулы поступают в структуру - логический анализатор, где проис­ходит их обработка. Некоторые сигналы имеют низкий порог осознания, по­этому даже в ослабленном виде способны активировать вход (Treisman, 1964).

Для подтверждения этой концепции эксперимент был усовершенствован. Ис­пытуемым предлагали следить за сообщением, которое поступало на одно ухо, тогда как смысловая часть поступала то на это же, то на другое ухо. В данной ситуации испытуемые предпочитали следить за смыслом, а не за стороной предъявления.

По модели A.M. Трейсмана, до начала подробного анализа сигнала возни­кает решение о необходимости обрабатывать его характеристики. При этом сначала анализ информации происходит на основе общих физических свойств явлений, а позднее обрабатывается и смысл. Фильтр может располагаться в двух возможных местах (рис. 10.5).

Дж. и Д. Дойч (Deutch, Deutch, 1963) предположили, что практически все сигналы достигают логического ана­лизатора, где они в соответствии с предыдущим опытом испытуемого распределяются по значимости вне зависимости от силы их воздействия в настоящий момент. Таким обра­зом, анализ сигналов происходит на неосознанном уровне, тогда как его результат осознается.

Впоследствии эта модель была пе­ресмотрена Д.А. Норманом (Norman, 1968; 1976). Согласно его представле­ниям, все сигналы поступают на неко­торый переключатель внимания, т. е. не происходит предварительной се­лекции информации на уровне вос­приятия. Норман полагал, что пере­ключатель внимания в данном случае работает как аттенюатор - прибор, уменьшающий количество информа­ции, но не отключающий ее полнос­тью. Обработка же информации про­исходит на уровне кратковременной памяти (рис. 10.6,10.7).

Рис. 10.7. Модель, включающая кратковременную память в анализ сенсорных признаков (Линдсей, Норман, 1974).

Эта модель была названа моделью процесса активного синтеза. В ней зна­чительный акцент ставится на контексте и синтаксисе, которые могут пред­уведомить механизмы восприятия информации относительно ожидаемых сигналов и позволяют выбрать правильный сигнал, когда он появится, даже

В то же время экспериментальные данные свидетельствуют о том, что если информация значима для чело­века, она обрабатывается в любом случае. С точки зрения Нормана, ог­раничения есть только для активно­го синтеза, поскольку он требует со­знательного восприятия. Пассивные процессы являются автоматически­ми и, возможно, могут сопровож­даться непрерывным анализом сиг­налов. Пассивная часть анализа не способна устранить отклонения и искажения сигнала и извлекать зак­люченный в нем сложный смысл. Из сигналов, получаемых по нерабочим

~*^ттг,иа_

каналам, проходят лишь те, призна-

ки которых соответствуют ожидани­ям активного синтеза. Для полного анализа этих сигналов необходима информация, поставляемая актив­ным механизмом (рис. 10.9).

И в моделях Нормана, и в моде­ли Бродбента признается ограни­ченная способность мозга к обра­ботке информации. Однако они расходятся относительно того, где находится фильтр, отсекающий зна­чимую информацию от незначимой (рис. 10.10).

У.А. Джонстон и Дж. Уилсон (Johnston, Wilson, 1980) предложи­ли более сложную модель, предус­матривающую несколько уровней анализа и начало первичной обра­ботки сразу же после поступления сигнала.

Была предпринята попытка про­
верить эффективность сразу нес­
кольких теорий (Johnston, Heinz,
1978). Испытуемому в процессе вое- *

приятия информации предлагали реагировать на определенные слова, на­званные целевыми. В одной экспериментальной серии оба набора дихоти-чески предъявляемых слов читал один и тот же диктор-мужчина, в другой -, все нецелевые слова читал мужчина, целевые - женщина. Результаты по­казали, что в первом случае выявление целевых слов было более трудным.: Степень обработки нецелевых стимулов менялась в зависимости от задач, поставленных перед испытуемыми, что в большей мере соответствовало мо­дели А.М. Трейсмана, предполагающей некоторый анализ всех без исклю­чения сигналов.

В книге «Восприятие и коммуникация » Д. Бродбент следующим образом изложил основы своей теории:

· во-первых, обработка информации на уровне сознания ограничена пропускной возможностью канала;

· во-вторых, существует фильтр, который обеспечивает селекцию и предохраняет канал от перегрузки.

Э. Трейсман предположила, что каждое знакомое слово хранится в системе долговременной памяти в виде словарной единицы. Вероятности перехода от какого-то слова к другим словам неодинаковы и отражают грамматические и семантические связи, характерные для данного языка. Опознание данного слова в стимульном материале, происходящее по ходу его переработки после фильтра, приводит к активации, то есть возбуждению определенной словарной единицы. В том случае, если сигнал не ослаблен фильтром, ее возбуждение достигает порогового уровня, и эта словарная единица как бы вспыхивает, временно понижая пороги других единиц, с нею связанных. Таким образом происходит предвосхищающая настройка единиц словаря, соответствующая контексту уже воспринятого сообщения. Без такой настройки восприятие и понимание речи будет нарушено. Например, если при разговоре с иностранцем на русском языке, вы неожиданно перейдете на его родной язык, то на какой-то момент приведете его в полное замешательство.

Модели ранней селекции (Бродбент, Трейсман):

1. Бродбент (1957): модель системы переработки информации в нервной системе человека – дана в виде механических устройств. Суть: ЦНС – это канал передачи информации, с ограниченной пропускной способностью! (емкостью). Т.е. возможности человека ограничены! - порядка 10 бит/сек (ед-ца информации) Пре­вышение этого предела - резкое увеличение ошибок. Итак, модель передачи информации у человека: 1 вариант включает 2 стадии переноса информации. Стимуляция от многих источников, поступает на первую стадию переработки (S). Все поступающие сообщения проходят ее одно­временно и беспрепятственно. Вторая, более поздняя стадия Р (Perception - восприятие) может в данный момент пропустить без ошибок и потерь только одно сообщение. Здесь возможна лишь последователь­ная, поочередная переработка других, одновременно поступающих сообщений. Т.о., эф­фективная работа системы в целом предполагает от­бор одного сообщения или канала информации среди многих других в пункте перехода от первой стадиико второй (канал – это проводник или путь пе­реноса сенсорных сообщений такого класса, кото­рый может быть отвергнут или отобран для дальней­шей переработки). В ранней модели Д.Бродбента ка­налы образуются на стадии сенсорной параллельной переработки. Т.е. S - стадия сенсорной, параллельной переработ­ки -–там и существует селекция на основе физических признаков (т.е. в слуховой модальности есть каналы мужского и женского го­лосов; каналы информации, идущей слева или спра­ва; каналы тихой и громкой речи, в зрительной модальности - кана­лы восприятия, направления и удаленности источника стиму­ляции, цвета, яркости и т.д.), дальнейшая переработка идет в системе Р.

Окончательный вариант модели: На первом этапе одновременно перерабатывается и хранится (око­ло 2 сек.) вся входная информация - выделяются физические признаки, разли­чающие отдельные каналы поступ­ления информации. Потом идет фильтр , за ним буферный блок крат­ковременного хранения сырых сен­сорных данных (он соответствует каналу ограниченной про­пускной способности в ранней модели) Опознание объектов или анализ значения вербального мате­риала происходит на второй стадии , то есть в систе­ме Р с ограниченной пропускной способностью. Фильтр защищает эту систему от перегрузки, пере­крывая входы всех, кроме одного, релевантного, ка­налов стимуляции.

Итак, внимание, по Д.Бродбенту, выполняет функцию селекции и представляет собой специаль­ный механизм (фильтр), расположенный на ранней стадии приема и переработки информации. Поэтому данную теорию внимания называют моделью ран­ней селекции.

2. Модель ранней селекции Трейсман : разрабатывая теорию фильтра она открыла, что временная емкость сис­тем хранения информации на сенсорной (предвнимательной) и перцептивной стадиях различна! Трейсман дихотически предъявляла один и тот же текст, но со сдвигом в несколько секунд. Испы­туемых просили внимательно отслеживать, то есть вторить, сообщение, идущее по релевантному кана­лу. Если вторимое сообщение опережало нерелевантное более чем на 10 с, то испытуемый ничего не мог сказать о характере нерелевантного текста. При постепенном уменьшении интервала запаздывания нерелевантного текста относительно релевантного до 5-6 с он вне­запно останавливался, восклицая: "Они же одина­ковые!". Если же испытуемый вторил текст, идущий позади нерелевантного, то также замечал их иден­тичность, но при сдвиге в 1-2 с.

Трейсман пересмот­рела кон­цепцию ранней селекции Бродбента. По Трейсман, пос­ле анализа всей поступающей стимуляции на пер­вой сенсорной стадии оба сообщения поступают на фильтр. Основываясь на определенном физическом признаке, фильтр ослабляет интен­сивность нерелевантных сигналов (а не блокирует, как у Бродбента!) и свободно пропускает сигналы релевантного канала. Т.о., нерелевантная стимуляция может быть переработа­на и в большей степени, а в исключительных случаях и полностью, но только в той ее части, которая соответствует настройкам ряда механизмов опозна­ния.

Несмотря на указанные отличия, модель Э. Трейсман идеи Д. Бродбента относительно функции, места и механизма отбора: селек­ция нужна для предотвращения перегрузки системы восприятия, она происходит на ран­ней стадии переработки стимуляции и осуществля­ется путем фильтрации.

22. Теории поздней селекции по Д. Бродбенту (не уверена в правильности!)

ТЕОРИИ ПОЗДНЕЙ СЕЛЕКЦИИ

Параллельно и в полемике с теориями раннего отбора в когнитивной психологии возникает и разрабатывается альтернативный взгляд на место селекции в последовательности процессов переработки информации. Кроме того, расширяется представление о процессе селекции в целом. Дополнительно к фильтрации вводятся процессы классификации и категоризации. Процесс классификации происходит на выходе канала ограниченной емкости. Он заключается в настройке системы в пользу определенных ответов. Третий, и последний, процесс селекции Д. Бродбент называет категоризацией. Он включает в себя как настройку входа системы, так и ее выхода. Настройка выхода, подобно процессу классификации, означает увеличение склонности к ответу или группе ответов определенного вида. Настройка входа заключается в сокращении количества различаемых признаков. Экономия, то есть разгрузка канала ограниченной емкости, получается при действии любого из трех указанных механизмов селекции. Более всего эффективна стратегия фильтрации. Процессы же классификации и особенно категоризации менее эффективны, но зато чаще используются в повседневных ситуациях. Общая стратегия переработки информации может включать в себя комбинацию фильтрации и, например, классификации. Данные исследований, противоречащие его ранним представлениям, Д. Бродбент объясняет важным, но ранее не учитываемым различием экспериментальных инструкций