认知 人行为背后的思维与智能

1. 人在解决问题时，具有可变的志向水平（aspiration level)。

人的一个特点是可以调节满足需要的程度。人根据不同的情况，调节自己满足需要的幅度可以是很大的。他在非常困难的情况下，可把满足需要局限于基本的生存方面，如饱食、温暖；当情形不太困难时，人不仅想到要满足基本需要，还要更舒适一点；当舒适的需要满足了，又会有文娱、艺术等更高的需要。因此，在困难条件下认为是好的东西，在不太困难的条件下就认为是不够好的了。心理学家把这种满足需要的不同水平叫作志向水平。随着成功的程度不同，志向水平也会提高或降低：在困难条件下志向水平降低；在成功条件下志向水平提高。例如前面的数字排列游戏问题，第一次能把问题解决了就感到满意；但在第二次仍使用前一种方法就不一定满足了，而是希望能有更快、更好的解决方法。人的志向水平，即满足需要的程度，可以随外界条件的变化而自我调节。这一特点适用于每一个人的生活，也适用于人的社会活动。社会越发展，人的要求也就越高。当然，这并不是说每个人的需要都能得到满足。

除了人类认知活动的上述三种机能之外，所设计的认知系统还必须具备注意、记忆、运动等信息加工的结构。

第二章 人类认知系统的结构

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注意分配机制

在人的生活中，每时每刻都有大量的符号进入感觉器官。这些符号中只有少数引起中枢神经系统的活动。人脑如果不能把大量的输入信息过滤掉，就不能进行加工。学生在课堂外面打球，并不影响教师讲课，因为人们有控制注意的能力，使注意集中到教师授课这一个目标上。我们同时注意的事情只能有一件，这件事往往是重要的事情。如果教室里突然出现了一只狗，学生会马上把注意集中到狗身上，而不再注意教师了。因此，优先选择的注意目标有时是预料不到的、突然出现的。为了把注意集中到没有预料到的目标上，必须有一个转移机制把正在感知的东西排除掉。因此，对于人这样一个系统，除了有单线加工特点，能通过有限的活动解决复杂的需要，能应付突然出现的事件外，还必须具备控制注意的机制。我们既要能对原先的重要的东西加以注意，也要能够把注意及时地转移到那些没有预料到的新出现的事件上去。

在日常生活中，中断注意的机制是很重要的，这种机制能把人的认识活动和满足其生理需要及其他需要联系起来，因为中断和转移注意的机制可以使人的各种需要互相发生竞争。中断注意和人的情绪有关。恐惧、愤怒这些情绪是在短时间内突然发生的，当我们处于这类情绪状态时，就很难注意其他的事情。生理学已经证明，情绪的唤起与皮层下的网状结构有关。注意中断的机制既涉及认知心理学，也涉及生理心理学。

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记忆系统

人类信息加工系统的结构

人类信息加工系统的结构（见图2-2）包括输入装置、输出装置、中间的记忆装置和围绕着它的控制结构。控制结构负责控制信息进入记忆和再从记忆中输出信息。

此外，人类具有各种不同的记忆，这可以用实验加以证明。根据这个信息加工结构，可以建立一个人类记忆的模型，还可以用这个模型在计算机上模拟人的记忆过程。人类记忆模型里首先是输入部分。视觉信息传入眼睛，然后进入记忆框架。

第二章 人类认知系统的结构

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记忆分几个部分，一部分是识别记忆。识别即再认（rec-ognition)，认识记忆中已有的东西。当一个模式或图像被识别后，它就存储在短时记忆中。除了物体本身的信息被存入短时记忆外，还有另外一些信息进入短时记忆中，以帮助认识这个物体。例如，当你辨认一位朋友时，这个朋友的家庭、年龄和其他情况是原来已在长时记忆中保存着的，它们可以帮助你识别当前的刺激。用计算机术语来说，这些就是数据。此外，在记忆中还有程序。数据提供各种情况和资料，程序则组织和利用这些资料。程序也要先经过提取进入短时记忆，然后才能执行。除识别记忆外，长时记忆也起作用。长时记忆即原有的数据，识别时有的数据要输出来，没有传出的就在长时记忆中保存着，同时还会有新的数据存到长时记忆中去。实验证明，从视觉、听觉传入，到短时记忆识别出这个事物，其间还有一个小的记忆，即缓冲记忆。另外，输出前也有一个小的记忆，即动觉记忆。这是认知心理学家普遍承认的人类记忆的理论模型。

人类记忆的理论模型的实验依据

人类记忆的这个理论模型已由许多实验所证实。这些证据来自两个方面：一是生理学方面的，包括脑损伤和动物实验的证据；二是行为方面的，即心理学实验的证据。大量的实验证明，有短时记忆和长时记忆（识别、数据和程序）。例如，让白鼠学习5\~10分钟后再给一个强的电刺激，它已学会的东西就全部忘掉了。这是因为学会的东西是存储在短时记忆内的。如果一个小时后再给电击，就不会影响记忆，因为这时信息已输入到长时记忆了。人的记忆更为复杂，但从生理方面看，仍有短时和长时两种记忆。人的脑部受损伤，如果是前额叶受损伤，对短时记忆就有影响，而颞叶（特别是左颞叶）损伤时，长时记忆就会受到影响。

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心理学家有关行为的几个重要实验也证明有两种记忆的存在。

1. 即时回忆实验。

主试用口述或视觉的方式先后给被试呈现一系列符号，每个符号不超过半秒钟，如：

$$
\operatorname { o } _ { } 1 \quad 0 \quad 0 \quad 1 \quad 0 \quad 1 \quad 1 \quad 0 \quad 0 \quad 1 \quad 0 \quad
$$

呈现后马上让被试复述这些刺激。全部回忆这12个符号是比较困难的。实验结果表明，人的短时记忆不能记住12个项目。1956年米勒（G.A.Miller)提出人的短时记忆容量是7±2。实际上，人能记住的数量还要少些。米勒发现，如果用二进制的办法就能记住这一系列符号，方法是把这12个项目重新编码，分成3个一组，就能记住它们。可见，人的记忆广度不在于信息数量的多少，而在于编码的方式。

第二章 人类认知系统的结构

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根据信息论的观点，信息要用比特（bit）来测量，上述数字系列包括12个比特。而用十进制的0\~7编码时，每个数字都能表现3个比特（见表2-1）。

上述12个符号就可编成“2262”4个数字，每一个数字包括3个比特。当记“2262”这4个数字时，实际上就记住了12个比特的信息。可以看到，用比特作单位时，这一系列数字包含着12个比特，但人们的短时记忆容纳不下12个比特；如果用十进制数字作单位，这一系列符号可以看作为“2262”这4个数字，这4个数字自然就很容易记住了。因此，比特不是测量记忆信息量的基本单位，应该有一个新的单位。

米勒提出，测量短时记忆的最小单位为“组块”(chunk)。“2”这个数字就是一个组块。上例的数字系列是12个组块，如果用二进制，可以说是4个组块。在即时回忆实验中，如果给一系列没有联系的字母，被试只能记四五个字母；如果给的是英文单词，回忆出来的可能是四五个单词；如果给的是短语，比如要求记住像“中华人民共和国”这样的短语，能即时回忆的是四五条短语。可见，组块是人们熟悉的一个单元。对讲英语的人来说，当字母孤立出现时，每一个字母都是一个熟悉的单元；当一个一个的字母组成词时，每个词也是一个熟悉的单元；短语也是如此。人的短时记忆容量是4个组块。如果无联系的汉字独立地出现，可能记住4个汉字；如果两个字组成一个词，如“朋友”“老师”等，能记住4个组块（4个词），也即8个字；对于由4个汉字组成的词组，如“万里长城”“良师益友”等，4个组块就是16个汉字。根据即时回忆实验可以提出这样一个假定：人有短时记忆能力，在很短时间内就能记住少量的东西。短时记忆的识记速度快，但容量小，只有4个组块。长时记忆的识记速度慢，但记忆容量却是无限的。

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1. 延缓回忆实验。

彼得森和彼得森（L.R. Peterson and M.J. Peterson） 设计了延缓回忆实验，在呈现刺激后的很短一段时间内，给被试另外一个记忆任务，例如在呈现一系列字母后的30秒内，让被试从一个数每次减3倒着背数，那么，短时记忆内的一部分内容就消失了。一般情况下，当呈现刺激与回忆之间有干扰时，人只能回忆一两个组块。

1. 斯波灵（G. Sperling）的实验。

斯波灵的实验证明，在输入到短时记忆之间还有一个缓冲记忆阶段。实验用视觉显示方法，给被试呈现3行字母，每行4个，共12个字母。它们之间没有意义联系。根据即时回忆实验，一般人只能记住四五个字母。斯波灵实验呈现全部12个字母50毫秒，50毫秒结束时，出现高、中、低三个声音中的一个。要求被试听到高音时回忆第一行字母；听到中音时回忆第二行字母；听到低音时回忆第三行字母。实验发现，如果从视觉呈现停止到出现声音之间有25\~50毫秒的间隔，无论给哪种声音刺激，被试都能正确回忆出要求他回忆的字母。若视觉呈现后100毫秒才出现声音，被试就不能按要求作出正确的回忆。这说明在视觉刺激呈现后，至少在20\~50毫秒的时间内，所有看到的12个字母都在记忆中保存着。听觉实验也有类似结果。对口头说出的声音刺激，在短时间(2\~3秒)内，被试能够记住很多内容。因此，我们认为在输入(呈现刺激）和短时记住之间还有一个小的记忆，它的范围比短时记忆更广。这个记忆阶段叫作缓冲记忆。

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1. 机械言语学习实验。

这类实验包括系列回忆和对偶联想回忆两种形式，它们的结果是一致的。在系列回忆实验中，给被试呈现一系列不相联系的项目，要求被试按顺序回忆这一系列刺激。在对偶联想实验中，呈现一系列对偶的刺激，即每次先呈现一个刺激项目，再呈现一个反应项目。在此之后，当呈现这个刺激项目时，要求被试回忆出相应的反应项目来。这就像学外语单词一样，“cat—猫”是一对对偶，当被试看到“cat”时，他就要回答“猫”。

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系列回忆是艾宾浩斯100年前所做的实验。过去，心理学家只考虑念多少遍才能记住，而不考虑需多少时间学会。现在已经知道，记一个词需要8秒。记CMMAFQ这6个字母就需要48秒。在艾宾浩斯最早的实验中，学会刺激词与反应词之间的联系也需近8秒的时间。如果每次呈现间隔为2秒，需要4遍才能记住，即仍需8秒；如果呈现得再慢一点，第一个词和第二个词之间的间隔为4秒，只需两遍就能记住。总之，不管呈现的方式如何，学会一个刺激词和反应词之间的联系总是需要8秒的时间。虽然只有8秒，实际上在头脑中所进行的保持过程却是很复杂的。

在实验中，每个项目就是一个组块，各组块之间是没有联系的。对会英文的人来说，CAT作为一个词可能就是一个组块。如果所用的字母并不组成词，那么学会它的时间就不止8秒，而会更长些。因为8秒是指学习第一个组块和第二个组块联系的时间。但是，要学习KAZ和CEF之间的关系，还要记住KAZ这三个字母之间和CEF这三个字母之间的关系。这样，所要记忆的就成了6个项目，需要48秒了。若要记忆KAZ和CEF这样的6个项目，因为它们都是由没有联系的字母组成

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的，所需时间就应是3×6×8=144（秒）。

另外要提到的是意义性效应，即项目的意义对记忆的影响。学习有意义的符号比学习无意义的符号要快得多。研究发现，学习无意义音节（如KAZ）所用的时间是学习有意义音节（如CAP）时间的两倍半。

短时记忆和长时记忆这两种记忆系统的特点可以概括为 表2-2。

EPAM系统

费根鲍姆（E.A.Feigenbaum）在他的博士论文中提出了一个“初级知觉和记忆程序”(elmentary perceiving and memoryprogram)，简称为EPAM程序。这个程序分为两步，第一步是操作，第二步是学习。EPAM程序可以识别简单刺激，并建立简单的程序去学会如何辨别更复杂的刺激。这个程序是先把一个复杂的刺激分解成简单的单元，再通过对这些单元的分析比较来识别整个刺激，然后把识别的结果保存在短时记忆中。例如，要学会如何分辨COT和CAT，程序就得对输入的刺激进行检查，看第二个字母是还是A。学习中文时，计算机要辨认一个字，它先要辨认出这个字的偏旁和部首是什么，是“”字旁还是“木”字旁；是“山”字头还是“穴”字头等。

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