|
|
Рис.5. Первый этап – называние буквы А |
|
|
Рис. 6. Второй этап – называние буквы Б |
Комментарии к рис. 5, 6. При назывании буквы А ее воприятие означает, что, во-первых, активировался до уровня осознания образ буквы А, имеющийся в модели мира. Во-вторых, от осознанного образа А распространяется подпороговая, неосознаваемая активация на все, что может быть прямо связано с А (несколько пунктирных стрелок в разных направлениях), в том числе, на категорию «алфавит». После называния Б, аналогично, возникает активационный процесс от образа Б. Но теперь на категории «алфавит» суммируется уже два возбуждения, и от самого «алфавита» уже тоже идет подпороговый активационный процесс, который активирует следующие буквы алфавита. Это обеспечивает готовность к их предвидению.
В результате возможно две ситуации: или восприятие происходит путем интерпретации на основе стабильных, сильных, очевидных структур знания, или на основе структур, дополнительно сиюминутно активированных. Восприятие на основе стабильных структур воспроизводит старые знания, активированное восприятие позволяет приходить к новым, маловероятным для данного человека идеям. Но в любом случае восприятие основывается на прошлом знании о мире. С помощью избирательного подпорогового активирования осуществляется управление мышлением. Оно активирует другое понимание, отличное от шаблонного, автоматического.
Еще древние мыслители сформулировали парадокс: «Если мы изначально не знаем решения задачи, то как же мы все-таки приходим к нему, а если знаем, то зачем ищем?». Ответ же состоит в том, что у нас в голове в общем виде есть действительно ответ на любую задачу, на любую проблему. И эти общие знания имеют множество связей с конкретными частными значениями. Только иногда это общее знание почти бессмысленно. Например, мы всегда знаем прогноз погоды в общем виде: «Завтра будет дождь или дождя не будет». Но альтернативы «дождь будет» и «дождя не будет» равновероятны, и обе легко осознаются. Чаще бывает так, что одна альтернатива высоковероятна, а другие менее вероятны. Высоковероятная версия осознается легко, а для осознания менее вероятных их нужно дополнительно активировать. Таким образом, управление мышлением в процессе решения задач состоит в том, чтобы активировать альтернативные, маловероятные, не осознаваемые без активации элементы модели мира.. Активация же правильного общего понимания помогает сорганизовать конкретные элементы структуры в окончательный ответ.
Рассмотрим, как же организована и функционирует подсознательная внутренняя модель внешнего мира, структура знаний. Сразу надо сказать, что, несмотря на большое количество различных моделей организации знания, ни одна из них полностью не отражает всю его реальную сложность. Поэтому, мы рассмотрим несколько разных подходов, и в дальнейшем при разборе конкретных примеров будем пользоваться то одним, то другим, а иногда подразумевать всю их совокупность.
Исторически первый подход к описанию структур знания был предложен еще Аристотелем. Он выдвинул идею ассоциаций по смежности во времени или пространстве и ассоциаций по сходству или контрасту, противоположности. Позже Юм ввел понятие ассоциации по принципу причинности. Наиболее детально ассоциативный подход был сформулирован к концу 19 века Джемсом, Бэном, Вундтом.
Как же можно описать ментальные процессы, опираясь на представления ассоциативной психологии? В первую очередь отметим принципиальное различие ассоциаций по смежности и ассоциаций по сходству. Ассоциации по смежности можно описывать и сенсуалистически, как фотографирование реальных событий и последующего воспроизведения в виде точной копии. А вот ассоциации по сходству предполагают уже соотнесение сиюминутного восприятия с обобщенным прошлым знанием. Эти ассоциации уже можно рассматривать как прообраз современного понимания. Сам процесс ассоциаций в первую очередь рассматривался как стихийный поток: человек вначале что-то вспомнил, это первое воспоминание вызвало другое, то – третье и так далее. Но важно отметить - существует близкий круг прямо связанных элементов и элементов, между которыми нет прямой связи. Позже было установлено, что между любыми двумя элементами структуры знаний благодаря использованию обобщающих элементов можно установить связь через цепочку не более чем из четырех-пяти элементов. Например, вроде совершенно не связанные слова «чай» и «небо». Но между ними возможна такая ассоциативная цепочка: чай – зеленый – цвет – голубой – небо.
В дальнейшем представления об ассоциациях были использованы и для описания механизма синтеза идей, ответов на вопросы. Это было сделано в теории констелляций Мюллера.
В соответствии с ней генерация идей определяется пересечением активационных процессов, исходящих от элементов условий и требований задачи.
|
|
Рис. 7. Синтез идей по Мюллеру. |
На рисунке: S - условия, P - требования, M - ответ.
Эта теория была справедливо раскритикована за то, что не объясняла избирательность включения элементов, соответствующих решению. При опоре на упрощенное представление о структуре знаний как о простых связях это действительно трудно сделать. Поэтому дальнейшее развитие идей ассоциативной психологии пошло по пути детализации описания структуры знаний. Но произошло это уже во второй половине 20 века в рамках когнитивной психологии.
В первой половине 20 века значительное влияние имела, так называемая, гештальт-психология. Гештальт-психологи обратили внимание на то, что наше восприятие внешнего мира основано на выявлении целостных образований, комплексов, которые называли гештальтами (гештальт в переводе с немецкого – образ, форма). В глаз человека из внешнего мира поступает только поток света разной интенсивности и цвета, но мы на улице видим не набор пятен разного цвета, а дома и деревья, людей и машины. Сами гештальт-психологи не сумели дать правильную интерпретацию процесса восприятия, но они акцентировали внимание на важнейшем психологическом феномене. А с его современной интерпретации мы и начали эту главу – мы воспринимаем мир в результате того, что у нас всегда есть предшествующие знания, организованные в определенные целостные структуры. И текущее восприятие – это только активация более общих знаний, которые в голове уже есть. Знания о мире формируются с момента рождения на основе врожденных общих предпосылок к восприятию внешнего мира. Младенец от рождения способен различать свет и тьму, движение и неподвижность, тепло и холод, голод и сытость, влажность и сухость. С первых же дней своей жизни он знакомиться с некоторым комплексом взаимосвязанных восприятий, с неким движущимся теплым объектом, который устраняет чувство голода и дискомфорта от мокрых пеленок. Позже ребенок назовет его «мамой». Это один из первых его гештальтов – целостной структуры, состоящей из совокупности элементов.
Структура знаний может формироваться как от частного к общему, так и от общего к частному. Чаще чувственное знание формируется от общих категорий к частным. Например, есть много продуктов питания. Все они являются частными случаями общей врожденной категории «утоление чувства голода». Словесные знания чаще формируются от частного к общему. Например, ребенок давно ест помидоры, огурцы, редиску и знает их названия. А потом ему говорят, что все это называется одним словом – овощи. Но в любом случае у взрослого человека все знания взаимосвязаны между собой в сложные сети, которые имеют обобщающие узлы. Развитие этой сети идет путем все большей и большей детализации на основе восприятия из внешнего мира. Но любой момент восприятия внешней информации основан на активации совокупности тех элементов модели мира, которые уже в ней есть. Когда мы читаем новое слово, его восприятие основано на активации букв, которые в нашей модели мира есть. Точно также объяснение нового понятия строится на совокупности старых известных слов.
Для целей этой книги важно само понятие гештальтов – обобщенных образов, предопределяющих сиюминутную интерпретацию воспринимаемого. И еще один важный момент, выявленный гештальт-психологами, и существенный для данной книги – это понятие о перецентрации гештальтов. Было обнаружено, что решение задач основано на том, что решающий неожиданно начинает понимать ситуацию на основе другого гештальта, отличного от первого понимания. Тогда не был выяснен механизм такой перецентрации. Мы же об этом будем говорить далее.
В психологической литературе 20 века первой моделью структур знания (по времени возникновения) можно считать модель семантического поля. Она отражает то, как отвечают испытуемые, когда их просят назвать, с чем ассоциируется то или иное слово. Наиболее часто называемые слова считаются связанными с основным словом более сильными связями. Поскольку частота называния определяется на основании опроса нескольких человек, то результаты таких экспериментов отражают не индивидуальную структуру знаний, а знания общепринятые. Но сам принцип приемлем и для описания индивидуальной структуры знаний.
Однако, очевидно, что такая модель далека от реальности и отражает только внешние проявления работы психики, а не ее сущность. Следующей по времени возникновения можно считать модель Квиллиана. Структура знаний в этой модели представляется в виде иерархированной сети, где частные понятия находятся на более низких уровня, чем общие. Каждое слово, отображающее тот или иной объект, предмет, связано с описанием его свойств. Так «канарейка» находится на низшем уровне, более высокий уровень – категория «птицы». Еще более высокий – «животные». С категорией животных связаны такие свойства как «дышат», «едят», «размножаются» и т.д., с категорией птицы – «летают», с конкретной птицей – «канарейкой» связаны ее индивидуально-специфические свойства: «желтая», «может петь». В модели Квиллиана предполагается, что свойства относящиеся к высшим категориям, относятся и к низшим.
|
|
Рис. 8. Структура знаний по Квиллиану. |
Подобные структуры получили название семантических сетей. В дальнейшем было предложено много различных их вариаций. В частности некоторые авторы предлагают включать типовые примеры конечных объектов. Например, для птиц в России типичными примерами могут быть воробей, ворона, синица, но отнюдь не колибри, не пингвин и не страус.
В рассмотренном примере использовались связи двух типов: принадлежности к классу («есть») и наличия тех или иных свойств, признаков («имеет»). Наличие определенных свойств, признаков можно отразить и в другой форме. Например, для характеристики того или иного работника в отделах кадров используются такие его данные как должность, возраст, стаж работы, образование и т. п. У каждого конкретного сотрудника все эти показатели имеют конкретное значение. И это можно описать так:
|
|
Такая форма была предложена для описания фреймов. Понятие фреймов было предложено М.Минским для описания вообще типичных ситуаций, объектов, сценариев. Поэтому фреймы можно изображать и в форме семантической сети. А в описанной выше форме общие названия свойств, признаков объекта (специальность, должность и т. д.) называются слотами. Если они не конкретизированы, то это – фреймы-образцы или прототипы; если указаны конкретные значения слотов (Сидоров, консультант, психолог), то это – фреймы-экземпляры. В СЗ фреймы объединены в сети. Одним из способов объединения в сеть является иерархическая категоризация. Пример:
|
|
|
Рис. 9. Система фреймов. |
Фрейм как целостный комплекс можно рассматривать как разновидность гештальта. Семантические сети и фреймы в основном рассматривались в работах по искусственному интеллекту. А в них оперируют очень ограниченными, упрощенными моделями (по сравнению с реальной психикой). Реально любое понятие в ИОПВМВМ человека можно представить как сеть фреймов содержащую десятки более частных фреймов и в сумме - сотни слотов. Например, если рассматривать «Красную площадь» как фрейм, то он будет включать слоты «компоненты» (Кремль, мавзолей, собор Василия Блаженного, Исторический музей ит.д.), «процессы» (парады, гуляния, концерты, будни) и т.д. Каждое значение слота тоже можно представить как фрейм (фреймы «мавзолей», «Кремль» и т.д.).
Для описания конкретных ситуаций надо использовать более детализированные структуры, отражающие разные типы взаимосвязей между элементами. С этой целью были предложены так называемые пропозициональные сети. Простейшим их элементом является связка «субъект» (S) – «предикат» (P). Субъект – это то, относительно чего делается какое-то утверждение, предикат – то, что о субъекте утверждается. Обычно, грамматически субъект – это подлежащее, выражаемое существительным, предикат – сказуемое, выражаемое глаголом. Например, субъект – корабль, предикат – затонул, а все событие (эпизод Эn ) описывается схемой:
|
|
Рис. 10. Пример пропозиции. |
Для более сложных ситуаций используется большее число типов связей. Например, ситуация «Ночью на рейде при столкновении с танкером «Колыма» затонул теплоход «Сахалин»» будет описываться такой схемой:
|
|
Рис. 11. |
Здесь: C - контекст, L - место, T - время, U - условия, O - объект, R - отношение, F – факт.
Использование подобных схем позволяет описать механизм ответов на вопросы. Например, ответ на вопрос: « Где затонул теплоход «Сахалин»»? синтезируется за счет распространения активационного процесса от условий «затонул» и «теплоход Сахалин» к связи (L), обозначающей место.
|
|
Рис. 12. Генерация ответа на вопрос. |
Эта схема показывает, что ответы на подобные вопросы возникают автоматически, благодаря тому, что уже существуют готовые, логично организованные, структуры знаний, их обеспечивающие.
Сходный подход был предложен в лингвистике. Ч.Филлмор в своих работах выделил следующие роли элементов:
1) агент - одушевленный инициатор действий, описываемых, как правило, соответствующим глаголом ("Джон открыл дверь"),
2) контрагент - сила, против которой направлено действие ("сопротивляться кому-либо"),
3) объект - вещь или сущность, которая передвигается или изменяется, положение или существование которой является предметом внимания ("разбить окно", "Камень упал"),
4) место - физическое тело, испытывающее непосредственное воздействие со стороны деятеля ("задеть чей-либо нос", "задеть кого-либо по носу"),
5) адресат - лицо, в пользу которого или во вред которого совершается действие ("осуждать кого-либо", "учить кого-либо"),
6) пациент - вещь, которая испытывает эффекты действия ("разбить что-либо"),
7) результат - вещь, которая возникает в результате действия ("выжать сок из чего-либо"),
8) инструмент - стимул или непосредственная физическая причина действия ("ударить кого-либо кнутом"),
9) источник - исходное состояние объекта до выполнения действия ("он продает книгу").
И при любом восприятии той или иной ситуации благодаря сложнейшей структуре знаний мы всегда готовы сразу понять множество ее особенностей, которые сиюминутно не наблюдаем. Например, если мы прочтем фразу «Сидоров вышел на Красную площадь. По мавзолею прыгали обезьяны.», то мы скажем, что это абсурд, что этого не может быть. Можно придумать сотни, тысячи таких фраз. Потому, что в нашей структуре знаний есть огромное количество знаний о том, что совместимо с Красной площадью, а что нет.
В задаче о разгрузке вагонов со смерзшимся песком мы не осознаем при чтении условий задачи, что песок примерз к стенкам вагона. Но у нас есть общие знания о процессах примерзания, знания о форме вагонов, о грузах внутри вагонов. И если задать соответствующие вопросы, то легко возникнет понимание о примерзании смерзшегося песка к стенкам. Во всех рассмотренных в начале книги задачах синтез оригинальных решений с помощью подсказок достигался за счет того, что соединялись существующие у любого элементы структуры знаний. Только они до подсказок не связаны между собой напрямую.
Описанные выше схемы позволяют описывать механизмы ответов на многие вопросы. Например, медицинские диагнозы и схемы лечения. Каждому заболеванию соответствует определенная совокупность симптомов. С другой стороны, отдельные симптомы могут быть признаками нескольких заболеванний. Для каждого конкретного заболевания способ лечения известен. Решение задач подобного типа можно описать такой схемой:
|
|
Рис. 13. Одномоментный синтез индивидуально-очевидной идеи. |
Комментарии к рис. 13. У больного обнаружены симптомы С3 и С4. Сознавание этого означает активацию в ИОПВМВМ врача соответствующих элементов С3 и С4. От них активационный процесс (пунктирные стрелки) распространяется по существующим связям (сплошные стрелки). К болезням Б2 и Б3 подходит только по одному возбуждению и этого недостаточно для их осознания как ответов. Кроме того, для принятия ответов Б2 и Б3 необходима еще активация С5 или С2. К Б5 подходит два возбуждения и для его активации больше ничего не требуется. Б5 осознается как диагноз, а для болезни Б5 известно стандартная схема лечения Л5, что и является ответом. Можно сказать, что у врачей в их профессиональной части ИОПВМВМ существуют типовые для большинства наборы фреймов, соответствующие знаниям о разных болезнях. По аналогичным схемам автоматически возникают ответы на многие вопросы.
Как видно, эта схема похожа на схему решения задач в соответствии с теорией констелляций Мюллера. Только на ней не показана линия активаций от цели, требований, потому, что в подобных ситуациях цель подразумевается, но четко не формулируется. А цель здесь, естественно, - найти способ лечения пациента.
Наиболее детально механизм генерации очевидных идей описан в работах по искусственному интеллекту и в литературе по когнитивной психологии(3-5). В соответствии с ними структуру знаний можно представить в виде сети фреймов:
|
|
Фреймы Ф1, Ф2 являются наиболее обобщенными, а фреймы Ф7 – Ф10 наиболее конкретными, отражающими более частные свойства; фреймы Ф3 – Ф6 – промежуточного типа. П- конкретные признаки, значения слотов концевых фреймов. Особенностью работ в области искусственного интеллекта является то, что в них все четко задано изначально. Структуры знаний для систем ИИ формируются в результате опроса экспертов. И в законченном виде для любой исходной совокупности признаков существует единственный ответ. Примером таких систем являются системы медицинской диагностики. Для каждой совокупности симптомов система выдаст точное однозначное мнение о диагнозе. В некоторых случаях дается оценка вероятности диагноза. Но такие системы в принципе не могут предлагать решения, не очевидные для самого эксперта! И все вышерассмотренные варианты структур знаний, и процессы в них, описанные в литературе по ИИ, непригодны для описания механизмов возникновения у человека идей, оригинальных для самого автора. А это составляет существенную часть творческих решений. Конечно, часть интереснейших, эффективных творческих идей возникает и как интуитивно-очевидные для их авторов по описанным выше механизмам. Это бывает тогда, когда структура знаний решателя оригинальна. Тогда неочевидное для других решение возникает автоматически именно за счет такой оригинальности структуры знаний. Подобные примеры рассмотрены в главе 3.1. Для объяснения же механизмов генерации идей, неочевидных для самого автора, предлагается излагаемая ниже структурно-активационная теория мышления.
