认知 人行为背后的思维与智能

知识如何在人脑中存储?专家要有5万\~10万个组块，特级大师与一个大学生有何区别?一般人的知识与专家的知识如何区分?一个专家具有5万\~20万个组块不是一个很确切的数字。一个大学生读了许多年书，也可能达到5万个组块。围棋可能比国际象棋、中国象棋更难，是因为围棋的棋子多，棋盘大，棋盘上所出现的可能性就更多一些。因此一个象棋专家所具有的组块不能与围棋专家所具有的组块相比。希腊有句格言：“人是测量各种事物最好的尺度”。围棋大师的水平不是以他本身的深度来衡量的，而是以他与其他围棋大师相比来衡量的。如果他够世界水平，就叫他世界围棋大师。下围棋时所出现的可能性多于象棋，因此，具有5万～20万个组块的围棋棋手水平就不如同样具有5万\~20万个组块的象棋棋手的水平高。在西方有一种很容易的五子棋，其任务领域小，棋手可以学会所有可能出现的情况，而毫无错误地下棋。在不同的领域里，作为一个专家所具有的组块是相似的而不是相同的。因为专家的水平，是根据人的能力来测量而不是根据能够完成的事物本身来测量的。一个组块作为一个单元其大小是可以变动的，有时复杂，有时简单。例如汉字偏旁“”可以是一个组块；加上右半边的木字成为一个“休”字，“休”也可以是一个组块；由几个字组成的一个词也可以作为一个组块。那么组块作为心理学的一个测量单位是否合适呢?学习一个组块，无论是简单的或复杂的，所用的时间是一样的。例如，“石”“研”“研究”都可单独作为一个组块来学习，要记住这些组块都需要用8秒钟。

第五章 语义丰富领域

149

认知

150

把许多小的东西连起来组成一个组块时，联系的时间基本上也是不变的。已形成的组块在短时记忆里就成为一个东西，例如一本字典里每一个字词都有一个编号，如6117—石、8147一研、3896—究、26112—研究。这些号码虽然不同，但它们在短时记忆里所占的空间差不多都一样，为记住一个号码所需时间也相等，因而组块可以作为一个常定的记忆单位。能手比新手所具有的组块更复杂，专家所能辨认的模式不是生手所能辨认出来的。但是，不管内容如何，以组块为单位时，我们可以说，各种专家所具有的知识差不多都是5万\~20万个组块。

一个产生式包括许多组块。产生式是指当条件一、二、三被满足时，可产生行动一、二、三。一般情况下，条件一、二、三是熟悉的模式，即它们是EPAM程序可以辨认出来的东西；行动一、二、三也是熟悉的，即它们是知道该怎么做的行动。这就是说，条件一、二、三是已有的组块，行动一、二、三也是已有的组块。为了建立产生式，先要在条件一、二、三之间和行动一、二、三之间建立联系；然后再在条件和行动之间建立联系。所以建立一个产生式需要十多个组块。

从感觉到短时记忆之间的记忆有许多名称，如瞬时记忆、缓冲记忆、视觉记忆中的视像记忆（iconicmemory)，或听觉中的声像记忆（echoicmemory）等。记忆的这一段持续时间是一个没有解决的问题。假定在一个记忆实验中，每秒一次给被试呈现一个复杂刺激，要他即时回忆，结果他用12秒钟记住了一个多位数字。这12秒里面包括辨认出每一个数字的时间，以及把该数字放入短时记忆的时间。但这两个阶段很难划分清楚。我们可以想象得到这个过程是分两步进行的，假若没有认出该数字的第一步，就不可能有把它放入短时记忆的第二步。若没有短时记忆，对它的辨认也就无法表示，也就不可能对它进行实验测量了。

第五章 语义丰富领域

151

记忆中的一些参数，要有实验来说明。针对记忆的容量，用即时回忆的方法得出短时记忆的容量是5\~7个组块；短时记忆存储的时间（包括认出和记住）小于1秒；恢复短时记忆的时间约150毫秒，这个恢复时间是说出的时间，它可能受到舌头的限制。总之，整个短时记忆的时间很短，是因为受容量小的影响，即旧的东西很快被新的所代替。

记忆持续的时间是无限的。一个东西记住以后能持续多长时间，测量的结果是不定的。注意不稳定，保持时间就短；如果加以复述，保持时间就可以很长。关于长时记忆的容量、存储、恢复及持续时间问题，有如下实验结果：长时记忆的容量是无限的；每个组块的存入时间需要8秒；长时记忆里的东西要先转入短时记忆，然后才能恢复和应用。登塞里（Densereau)的多位数乘法心算实验可以说明这一点。在多位数乘法的解题过程中，每做下一步时都要想到一些东西，即脑内总要保持一定的东西。例如，在心算三位数乘法时，必须先有三个用一位数乘三位数的分段结论，然后再将这三个分段结论相加，构成总结论。如 $\begin{array} { c } { { 1 8 9 } } \\ { { \times 4 3 7 } } \end{array}$ ，必须先有7×189、3×189和 $4 \times 1 8 9 =$ 个乘积，最后才能得出82593的答案。从长时记忆中提取第一个乘积需要2秒，后面的每一个需200～300毫秒。总的持续时间也是不定的，因为有遗忘和过度学习的问题，每个东西的多余性和它与别的东西的联系多少也不相同，这就造成持续时间的不同。过度学习越多，多余性越多，持续时间就越长。如果要设计实验来测量一个加工过程，由于加工过程包括再认、存储、反应等过程，它们连在一起不易分别测量。斯滕伯格(R.J.Sternberg）根据唐德斯（F.C.Donders）的思想，做过一个测量个别过程的实验。他测量提取过程所需的时间，让被试先记住一个数字，过一段时间以后，让他从长时记忆中把它提取出来加以恢复。根据上面所讲的规律，长时记忆的恢复是第一个数字用2秒，以后每个数字用200～300毫秒。我们可以用位数的数字来做实验，如使用12、843、962149三个数字，测量恢复不同位数的数字所需要的时间。实验结果表明，恢复两位数用2200毫秒，恢复三位数用2400毫秒，恢复六位数用3000毫秒。用这种方法可以检验上面所讲的常数是否正确。

认知

152

第五章语义丰富领域

153

专家的直觉

专家的知识除了有一定的数量外，还有一个很重要的特点，即专家遇到问题时可以很快地分析情景并作出反应。我们常把专家的这种立刻作出反应的能力叫作专家的直觉，或专家的直觉判断。专家是如何进行直觉反应的？过去这个问题很神秘，现在我们可以对这种现象作出解释了。直觉实际上是一种再认一个人只有对非常熟悉的东西才会有直觉。通常所说的科学上的偶然发现，对专家来说却不是偶然的，是他利用了已有的知识认识到了当前的情景。

最早是一位物理学家把照相胶片放在抽屉里，偶然发现胶片感光了，因此他认为某种光是可以穿透桌面的。一个没有这方面知识的人，就不会想到光穿透桌面使胶片感光。在其他领域里也有类似的例子。科学家根据以前的经验，可以认识一个领域里的许多事件。当一个不寻常的事件出现时，他就可以知道这是一个问题。任何一个系统，如EPAM辨认系统，当它发现了新的事物时，就叫有了直觉。特级象棋大师可以同时和几个对手下棋，如果对手较弱，他可以战胜所有的对手，我们说这是象棋大师用了直觉判断。当象棋大师看到棋盘上没有特殊情况时，他立刻就知道下一步应如何走能赢对方；如果对方有一个弱点，他可以根据过去的经验，利用对方的弱点，很快地确定下一步棋如何走法。

认知

154

专家需要解决的问题太多，时间有限，因此他解决问题主要靠再认。如棋手在同时下几盘棋时，他是不可能用其他加工方式的，只能靠再认。

在科学领域里，无意识的发现常被认为是神秘的。有时一个人对某个问题总是解决不了，他就把这个问题放在一边去睡觉。但是，到第二天早晨醒来忽然问题就解决了。有一种假定，认为睡觉时大脑还在无意识地工作。对这种假定，我们无法证明它是对的还是错的，但我们可以用信息加工的观点对这种现象作另外的解释。

解决困难问题时要在这个问题空间里进行搜索，这其间会进行很多加工。在搜索过程中，随时要进行判断，看是沿这条路继续搜索呢，还是停止这条搜索的路线而另走别的路线？根据短时记忆的特点，如果按照已有的搜索路线前进，这是比较容易做的，因为前面已经搜索过的路还在记忆中保持着。但是，搜索方式是有一条总的支干，上面分出一些小的分叉，在问题搜索的进行过程中，也会发现一些新的问题特点，并将其存储在长时记忆中。例如，从解决河内塔问题的口语记录中发现，在第一阶段里，被试虽然以移动下面的圆盘为目标，而第一步却是要把上面的圆盘移开。这种做法不仅在短时记忆里，而且在解决

第五章 语义丰富领域

155

认知

问题的过程中也保存到了长时记忆中。又如在下围棋的时候，被试也要一边下棋，一边往长时记忆中存储信息，以便今后再遇到类似的情况时知道如何处理才能摆脱险境。不然的话，他走了一步错棋，自己又不知道是错的，他怎么能改变行为呢?当一个人解决不了当前的问题时，他也可能先把这个问题放一放，以睡觉去转移注意。这时在短时记忆里的东西都忘了，记忆里只有过去在长时记忆中存储下来的东西。根据长时记忆中存储的东西，可找到另一条路进行搜索，可能这条路对了，问题就解决了。

对无意识发现的这种解释虽然还没有直接证明，但却有一些间接的证明。例如，做一件事情常常不是一次就能成功的，而是在做的过程中找到一条取得成功的路线。这说明在做的过程中，已有一些新的信息存储到长时记忆里了。这可以用卢钦斯（A.S.Luchins）的水罐子实验来加以说明。有几个容量不同的水罐子和一罐定量的水，要求被试用几个罐子倒来倒去，最后将水按一定数量分开。一种做法是先教给被试解决有捷径可走的问题A，并让他做一系列这类的问题 $\mathrm { A } _ { 1 }$ 、 $\mathrm { A } _ { 2 }$ $\mathrm { A } _ { 3 }$ $\mathrm { A } _ { 4 }$ 然后再给他一个不能沿这条捷径走通的问题B，被试在解决这个没有捷径可走的问题时，就感到很困难。另一种做法是先给被试做一系列没有共同捷径的问题 $\mathrm { B } _ { 1 }$ 、 $\mathrm { B } _ { 2 }$ $\mathrm { { B } } _ { 3 }$ 、 $\mathrm { { B _ { 4 } } }$ ，然后给他一个与前一实验中问题B难度相等的问题 $\mathrm { B ^ { \prime } }$ ，这时他就会感觉到 $\mathrm { B ^ { \prime } }$ 比较容易，解题的时间比在前一实验中要少。这些现象都说明心理定势（mental set）在解决问题中的作用。如果在做完$\mathrm { A } _ { 1 }$ $\mathrm { A } _ { 2 }$ $\mathrm { A } _ { 3 }$ $\mathrm { A } _ { 4 }$ 之后，马上让他去做B，因为前面几个问题都是通过同一捷径解决的，所以他在做B时也力图通过该捷径去解决，结果就会使问题变得更难一些了。可以设想，如果在做完 $\mathrm { A } _ { 1 }$ $\mathrm { A } _ { 2 }$ $\mathrm { A } _ { 3 }$ $\mathrm { A } _ { 4 }$ 以后，间隔几个钟头再做B，那么这时就会觉得B要比前边实验中显得容易一些了。这是因为他经过几个小时之后，忘了前面的解题程序，定势不再起消极作用，而不是应用了什么新方法。

156

麦尔的实验也说明了同样的问题。有两个被试，先让一个被试用改锥拧东西，不让另一个被试看见也不让他使用改锥，然后让两个被试都去解决同一个问题。在解决后一问题的过程中，需要把改锥当作重物起摆锤的作用，结果没有用改锥拧东西的被试比用过改锥的被试更快地解决了问题。这就是解决问题时心理的固着性，实际上也就是解决问题的定势。由此可以看出，用信息加工观点解释了过去格式塔心理学中的问题。

蔡卡尼克效应（Zeigarnik effect），是让被试把一些工作做完，另一些工作没做完就中断，过一段时间让他回忆都做过哪些工作。结果，他回忆未完成的工作比回忆已完成的工作要好些。这说明有些活动还没做完就搁下时，在另一头脑空间里还在继续进行活动。安德森提出长时记忆的扩散激活理论。在长时记忆里，有些东西比另一些东西更容易被提取，因为它们的

第五章 语义丰富领域

157

认知

阈限低；有些东西阈限高，需要多一些线索才能提取出来。没有完成的工作阈限很低，容易激活和扩散。扩散随网络进行，达到该事件所在的位置时就提取出来了。在安德森的记忆理论中，没有短时记忆的概念，所谓短时记忆，只是那些被激活而且阈限最低的部分。长时记忆的扩散激活理论可以解释蔡卡尼克效应。

心理表征的作用

知识的信息是如何在记忆中存储和提取的？各种信息加工任务是如何解决的？在研究这些问题时我们还不能直接了解到大脑内部的过程，而必须设计一些实验，通过被试的行为反应来说明信息是如何在脑内进行组织的。

首先讲一个特殊的实验技术。这种实验技术用一个代数题的解法为例来加以说明。这个代数题有两个变量，只要求被试列出它们的代数方程式，而不要求他去解这个题。这个代数题是：“两角纸币的数目是5分硬币数目的7倍，5分硬币的总值比两角纸币的总值多3.60元。请列出方程，求解5分硬币和两角纸币的数目。”解：设x为硬币的数目，则： $5 x = 2 0 \times 7 x +$ 360。其他的方程是不符合题意的，例如， $2 0 \times 7 x { = } 5 x + 3 6 0$ 就是错误方程。还有些人认为这道题目本身有误，不可能有解。根据被试如何列方程可把他们分为三类：第一类根据文字列出方程；第二类列出了一个错的方程；第三类注意到了矛盾。所谓矛盾不是文字表面上的矛盾，而是由分与角的现实知识而发现的矛盾。如果要计算机来解题，我们发现它只能阅读文字，然后根据语法来解题。而第三类人却与第一类人采取了不同的解题方法。第一类人只根据文字语法分析列出方程；第三类人除了根据文字语法分析外，还根据现实矛盾来考虑问题；第二类人所列的错误方程实际上却符合现实生活的情况。第一类人注意到了语法的东西，利用的是语法信息；第二类人注意的是语义的东西，他利用了语义信息，所列的方程是现实生活中可能出现的方程；第三类人两种情况都注意了。

158