ТОИ изучает то, как люди обращаются с информацией, отбирают и усваивают ее, а затем используют в процессе принятия решений и управления своим поведением. Психологи, занимающиеся обработкой информации, строят теории когнитивных способностей и поведения человека, используя понятия из области вычислительной техники, лингвистики и теории информации Это стимулировало разработку жизнеспособных теорий и значимых исследований в различных областях психологии, особенно касающихся изучения восприятия, памяти, внимания, речи, мышления и решения задач. Обработка информации в настоящее время является ведущим ориентиром как в экспериментальной психологии, так и в информационных технологиях.
Научная перспектива обработки информации представляет собой семейство разрозненных теоретических и исследовательских программ. Как и в любом научном сообществе, здесь существует лишь частичное согласие по исходным посылкам, теории и методологии исследования. Тем не менее, имеется достаточное число совпадающих моментов для описания этого семейства как парадигматической подгруппы, четко отличающейся от близких, таких как трансформационная лингвистика и психология Пиаже, или более отдаленных подходов, таких как радикальный бихевиоризм.
Психологию обработки информации можно разделить на элементы, возникшие внутри экспериментальной психологии, и элементы, заимствованные из внешних дисциплин. Внутренний вклад психологии внесен, прежде всего, бихевиоризмом середины века, функционализмом вербального обучения, английской экспериментальной психологией и теориями инженерной психологии и эргономики. Вклады других дисциплин включают математическую логику, технику связи и теорию информации, трансформационную лингвистику и теорию вычислительных систем. Некоторые из этих предшествующих направлений и дисциплин были положительно восприняты в целом или частично.
Влияние бихевиоризма середины XX века
Бихевиоризм (от англ. behaviour – поведение) — психологическое направление, начало которого было положено публикацией в 1913 г. статьи американского психолога Дж. Уотсона „Психология с точки зрения бихевиориста“. В качестве предмета психологии в нем фигурирует не субъективный мир человека, а объективно фиксируемые характеристики поведения, вызываемого какими–либо внешними воздействиями. При этом в качестве единицы анализа поведения постулируется связь стимула (S) и ответной реакции (R). Все ответные реакции можно разделить на наследственные (рефлексы, физиологические реакции и элементарные „эмоции“) и приобретенные (привычки, мышление, речь, сложные эмоции, социальное поведение), которые образуются при связывании (обусловливании) наследственных реакций, запускаемых безусловными стимулами, с новыми (условными) стимулами. В частности, в исследованиях Уотсона показано, что, если сочетать безусловные стимулы, вызывающие у младенца эмоцию страха (резкий звук, потеря опоры), с другими, первоначально нейтральными (например, показ белого кролика), то через некоторое время реакция страха может вызваться уже одним только показом кролика. Но в дальнейшем было показано, что само обусловливание представляет собой достаточно сложный процесс, имеющий психологическое содержание. Постепенно возникли изменения в концептуальном аппарате бихевиоризма, что заставило говорить о преобразовании его в необихевиоризм. В схеме S – R появились „промежуточные переменные“ (образ, цель, потребность). Другим вариантом ревизии классического бихевиоризма стала концепция оперантного бихевиоризма Б. Скиннера, разработанная в 30–х гг. XX в., где было модифицировано понятие реакции. В целом, бихевиоризм оказал большое влияние на развитие психотерапии, методы программированного обучения.
Бихевиоризм был в основе своей антименталистским, занимался изучением поведения животных и активно распространял принципы обусловливания на все области психологии. Препятствия, возникшие при попытке распространить теорию и метод бихевиоризма на символические процессы чел. — в частности, на языковые способности — стали одним из основных факторов, стимулировавших возникновение парадигмы обработки информации. Когда разочарование стало всеобщим, психологи обратились к другим теориям для ориентации своих исследовательских программ. Результатом явился существенный отход от бихевиоризма.
Психологи, работающие в парадигме обработки информации, все еще разделяют со своими предшественниками - бихевиористами твердую веру в эмпиризм, операционализм и номотетический идеал. Поэтому общие методологические и статистические предпочтения при смене парадигм сохранились. Психологи приняли новые способы рассмотрения привычных вопросов и модернизировали планы своих экспериментов.
Новый взгляд отверг некоторые аспекты бихевиористской традиции: всеобщую экстраполяцию ограниченного набора принципов научения; получаемые на животных данные как источник основных принципов; и обусловливание как основную форму обучения. Возможно, наиболее важно то, что психологи, придерживающиеся парадигмы обработки информации, отказались от антименталистской установки бихевиоризма, вместе с его крайним энвайронментализмом и исключительным акцентом на внешних причинах поведения. Снова были признаны врожденные способности и предложены к обсуждению внутренние процессы, такие как планы, стратегии, образы и решения. Эксперименты с людьми в качестве испытуемых пришли на смену экспериментам с животными, а внутренние процессы были увязаны с внешними детерминантами поведения. В конце концов, большинство исследователей, занимавшихся психическими процессами более высокого уровня, обнаружили, что внутренние процессы и структурные компоненты являются достаточно приемлемыми элементами теории. Эта переориентация была в значительной степени облегчена аналогиями, фактами, методами и теориями из родственных наук, которые в том или ином аспекте занимались символами и их обработкой.
Влияние теории передачи информации
Ошеломляющее развитие в XX веке техники связи — телефонии, радио и телевидения — произошло потому, что уже было известно многое о теоретической сущности систем связи. Ученые-связисты сформулировали и подвергли проверке общие законы, описывающие обобщенные режимы работы идеальных и реальных систем связи. Понятия и законы, пригодные для характеристики систем связи, применялись к биологическим и физическим системам, обычно не рассматриваемым в качестве информационных каналов.
На раннем этапе развития на психологов, работавших с парадигмой обработки информации, произвела большое впечатление возможная аналогия человеческого информационного процессора с описанным в теории связи информационным каналом. Некоторые способности человека представлялись в виде части информационно-управляющего канала, обладающего внутренними состояниями и ограничениями. Были спланированы исследования для определения свойств канала и способности к передаче различных типов информации. Ряд технических понятий, таких как “неопределенность”, “информация”, “бит”, “источник”, “сообщение”, “адресат” и “кодирование”, был позаимствован из теории связи. Главным импульсом для технологического и концептуального переноса достижений теории и техники связи на сферу экспериментальной психологии оказалась работа Клода Шеннона. Созданная Шенноном математическая теория информации была применима к любому сообщению из любого источника, передаваемого любыми средствами любому получателю. В настоящее время теория Шеннона не оказывает влияния на психологические исследования в сколько-нибудь существенной степени. Тем не менее, многие понятия, унаследованные из его работ, остаются важной частью психологии обработки информации.
Влияние трансформационной лингвистики. Ноам Хомский доказывал, что язык никогда не смогут научно объяснить или понять в бихевиоральных терминах. Он настаивал на том, что этот подход коренным образом неправильно представляет себе природу языка, игнорируя его наиболее существенные свойства: структуру, правила и грамматику. С его т. зрения, язык нужно объяснять, ссылаясь на “правила в голове человека” (rules in the head), которые дают возможность иметь дело со структурой (т. е. системными отношениями между такими частями предложения как фразы и части сложного предложения). Для лингвиста овладение языком включает в себя усвоение (internalizing) системы правил, управляющих этими отношениями. Понятие структуры едва ли совместимо с бихевиористской наукой; невозможно представить себе усвоение структуры в форме научения физ. стимулам и реакциям. Важность правил, имеющихся в голове человека, была отчетливо сформулирована лингвистами в разграничении “способность—активность” (competence — performance). Языковая способность является тем знанием языка, которым говорящий обладает и применяет его для того, чтобы создавать и понимать высказывания; языковая активность является реальным процессом говорения и слушания. Лингвисты и психолингвисты призывали строить теории способности, и были вынуждены постулировать существование врожденных способностей к пониманию и порождению речи. Ребенка рассматривали как “устройство овладения языком” (language acquisition device), предварительно запрограммированное природой на извлечение из окружающей среды той информации, которая требуется для усвоения языковой системы. В то время как лингвисты критиковали бихевиоральную психологию как устаревшую и бессмысленную, бихевиористы контратаковали, объявляя лингвистов антинаучными путаниками.
Обескураженная невзрачными результатами бихевиоризма в создании теорий речевого поведения, нарождающаяся парадигма обработки информации в поисках идей все больше ориентировалась на лингвистику. Система понятий и теорий Хомского вначале была заимствована во всей своей полноте. Однако, ТОИ теперь в меньшей степени полагается на лингвистику, чем это было некогда, разобравшись, что ряд лингвистических понятий практически бесполезен для психологии. Кроме того, лингвистика продолжила свое развитие. Значительная часть работы в психологии и лингвистике теперь сфокусирована на семантике, по-видимому, самой слабой точке в теоретической системе Хомского. Тем не менее, сохранено многое из раннего взаимодействия психологии обработки информации и лингвистики. Разграничение “способность-активность”, по-видимому, принято безоговорочно. Современные исследователи стремятся обнаружить психологические процессы или умственные операции, которые лежат в основе языковой активности. Продуктивность и креативность, отождествленные первоначально с языком, теперь с таким же успехом приписывают и др. видам когнитивной активности, включая восприятие, память, мышление и понимание.
Влияние теории вычислительных систем
Теория вычислительных машин и систем представляет собой семейство разнородных специальных дисциплин, включая теорию алгоритмов, численные методы, теорию автоматов, языки программирования и искусственный интеллект. Теория вычислительных систем и психология обработки информации развивались в тандеме; обе вышли из плодотворных работ по математической логике, и обе занимались природой разумного поведения. Появление вычислительных машин и концептуальных оснований, на которых они строились, способствовало возникновению еще одной метафоры для человеческих психических и интеллектуальных способностей, теоретические структуры и представляющего (representational) языка, с помощью которых можно было выразить теории поведения.
Ряд теорий когнитивных процессов нашел свое выражение в форме машинных моделей. Теории мышления и, в особенности, решения задач, извлекли свою выгоду из этого следования строгим формам, возможно потому, что человеческое мышление по природе своей носит сериальный (последовательный) характер.
Наиболее глубоким вкладом со стороны вычислительной техники стала альтернативная метафора для психических процессов. Подобные аналогии чрезвычайно важны в научном поиске, оказывая мощное влияние на выбор вопросов для исследования, структуру и интерпретацию экспериментов, а также на создание теории. Компьютер является предметом материальной культуры, свойства которого сравнительно хорошо понятны, и аналогия является неотразимой. Компьютеры получают входной сигнал в символической форме, перекодируют его, сопоставляют с хранящимися внутри структурами, принимают решение относительно сигнала, создают некоторые новое его выражения, сохраняет его определенную часть или весь сигнал, и выдают выходной сигнал, опять же в символической форме. По аналогии, это составляет большую часть того, чем занимается психология обработки информации: каким образом люди получают информацию, перекодируют и сохраняют ее в памяти, а затем используют для того, чтобы принимать решения и управлять доступным наблюдению поведением. Обращаясь к теории вычислительных систем, психологи, стоящие на позициях информационного подхода, строят теории человеческих способностей и поведения, используя понятия из области вычислительной техники, такие как буфер, исполняющая система, компилятор и системная архитектура.
В начале XX в. Давид Гильберт бросил своим коллегам вызов, предложив формализовать интуитивные понятия доказательства, вычислимости, полноты и непротиворечивости. Алан Тьюринг описал “универсальную машину” в статье 1936 г., посвященной вопросам полноты и вычислимости.
“Универсальную машину” можно представить себе как некоторую гипотетическую систему с небольшим набором основных операций, посредством которых она может решать внушительный ряд математических задач. Идеи этой работы Тьюринга предвосхитили изобретение современного цифрового компьютера; фактически, всё, что делают современные компьютеры, сводимо к фундаментальным способностям универсальной машины Тьюринга. Значимость открытия Тьюринга для когнитивной психологии заключается в том факте, что эта универсальная машина эффективно конкретизирует абстрактные процессы, связанные с обработкой символов. Абстрактные символы формальной логики можно копировать, трансформировать, переставлять в др. порядке и сочленять, так же как и физические объекты. Символы и процесс символьных преобразований становятся, тем самым, осязаемыми объектами для изучения. Этот прорыв открыл путь для демонстрации того, что, по крайней мере, некоторые человеческие идеи, умственные способности и процессы мозга можно отождествить с физическими системами символов, содержащими символические представления, которые меняются под воздействием точно определенных процессов символьных преобразований. Поэтому “ментальные события” можно описывать в теоретической системе, которая употребляется также для конкретных физических вещей.
Точная формулировка этого моста между абстрактным и конкретным была достижением Алана Ньюэлла и Герберта Саймона. Гипотеза “физической системы символов” (physical symbol system) Ньюэлла и Саймона предполагает, что важные аспекты человеческой психики, мозга и компьютера являются разными примерами систем одного и того же рода. Гипотеза физической системы символов, в явной или неявной форме, лежит в основе большинства исследователей и теорий в психологии обработки информации и, следовательно, должна быть экспериментально проверена и усовершенствована. По своей сути, эта концепция способна определить наличие интеллекта в системе и объяснить то, каким образом интеллектуальная система — человек (вернее - программа работы мозга), либо искусственная — компьютер (вернее - комплекс программ), создают новые знания.
Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса? (Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды. Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
