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每个意识隔间都能处理极其复杂的对象

2020年8月20日  来源:贪婪的大脑 作者:[英]丹尼尔·博尔 提供人:naike39......

每个意识隔间都能处理极其复杂的对象

意识的内容只有4个项目,如果不考虑一些补偿措施的话,这将是一大缺陷。但是,对我们人类而言,这些补偿措施尤其重要,不能被忽略。我们利用注意系统以及意识强大的分析能力,藐视工作记忆的界限,将大量的数据有规律地载入每个意识隔间。

先说说注意在增大每个工作记忆隔间的容量方面所起的作用。一旦注意选定某个对象,不管这个对象是什么,都是神经元战争的获胜者。大脑的多数活动是根据这个对象以及这个对象如何跟我们产生关联而展开的。针对一些基本的对象或特性,如一堵红墙,注意增强信号的方式是:提高视觉区域(尤其是与红色相关的视觉区域)的警备性,准备随时发射。不是负责红色编码的神经元的活动被抑制。这些受到抑制的神经元不仅仅是颜色处理中心的神经元,还包括大脑其他部分(如听觉中心与味觉中心)的神经元。与此同时,那些多功能区域,尤其是与意识紧密相关的前额叶皮层与顶叶皮层,开始积极分析当前对象的特性。所有这些活动都顺利进行,最终使我们看到红色的墙;如果不是大脑内部的一些机制加强收到的信号,我们看到的效果就不会这么明显。

如果我关注的对象不是红墙,而是大屏幕上穿着红衣服的安吉丽娜·朱莉,那么我大脑内与朱莉无关的信息处理都被抑制,而与朱莉有关的信息处理被激活。我一看见朱莉,就认出她的脸部特征,想起她的名字,回想起她说话的样子,以及她那个大名鼎鼎的丈夫,她出演的其他电影,等等。当然,我也看到她穿着红衣服。这些信息并非独立,而是集中在一个统一的、复杂的对象身上。在前一个例子中,我关注墙时,红色是墙唯一明显的特性。但我关注朱莉时,红色这一信息是我意识到的内容之一,只是我的意识对象(朱莉)诸多特性中的一个特性。这个系统很神奇:注意接收原始输入,并将其转换成由相互关联的各种事实组成的一个整体,然后进入意识范围。由于注意将朱莉这一对象的所有特性都激活并汇集起来,这个对象和红墙一样,占据了我的工作记忆1个隔间的位置。

换句话说,我们只有少数几个意识隔间,但是不管是最简单的对象,还是最复杂的对象,在意识隔间里都得到平等的对待。在这种语境下,“工作记忆对象”(working memory objects)这个术语通常指信息的集合。它可以指具体的对象,如安吉丽娜·朱莉;也可以指构思的计划,如在去格兰切斯特村路上,我的头脑里一直在构思的内容。

一个工作记忆对象能够包含多少信息量?也就是说,一个“组块”(chunking)可以反映多少有效信息?就目的而言,组块类似于注意机制:两者都是将庞大的数据库压缩成具有重要意义的一个个小块(nuggets)。组块对注意起了奇妙的补充作用,与注意的不同点在于:组块是根据意识信息的结构及其与先前记忆相联系的方式来关注意识信息的。

不少实验都证明组块可以扩展存贮在工作记忆里的信息量,其中一个著名的实验是安德斯·埃里克森(K.Anders Ericsson)和他的同事在1980年完成的。这个实验很简单:让一个记忆力和智力水平都一般的大学生完成一项基本的任务。实验人员给这个大学生念一串没有规律的数字,然后要求他按听到的顺序说出数字,如同重复刚刚听到的电话号码一样。如果这个大学生能够准确说出听到的一连串数字,下一次再增加一个数字。如果他的回答出现任何错误,下一次就减少一个数字。这是一个测试语言工作记忆的标准实验。但是,这个实验与其他实验有一个明显的不同:这个实验每天做1个小时,一周约做4天,坚持了将近2年的时间!

刚开始,这个大学生能记住大概由7个数字组成的序列,这个成绩很一般,几乎每个人在经过训练后,都能超过语言工作记忆容量为4个的限制。但是要日复一日、月复一月地做这个实验,从这点来说,这个实验可能是世界上最单调乏味的心理学实验。为了使实验过程不至于太乏味,被试似乎下定决心提高成绩。事实上,他做到了,20个月后,当实验结束时,他能够说出由80个数字组成的序列。换句话说,如果他的7个朋友依次快速地将自己的电话号码告诉他,他能够很冷静地听他们报完最后一个数字,然后将这7个朋友的号码准确地存到他的电话簿中。

经过一段时间后,实验人员偶尔也会测试他是否能够记住先前的数字序列。刚开始,他记不住任何先前的数字序列,即使只有7个数字长度的序列都记不住。但是,2年后,当实验接近尾声时,他能够准确记住大量长度是原先10倍的序列。他不仅能够马上记住7个朋友的电话号码,还能够在1个小时后准确地将这些号码存入地址簿。他怎么能取得如此惊人的进步?

这个被试碰巧是个跑步运动员,他看到某一数字组合的第一反应是将其和跑步的时间联系起来,例如,他会将3 492转换成3分49.2秒,这个时间是1英里的世界纪录。换句话说,他利用自己熟悉的体育运动的数字来增强他的工作记忆。这个策略很有效,快速地将他的工作记忆容量翻了1番,能够记住近20个数字。几个月后,他认识到可以将3~4个跑步时间组合起来记忆,形成更高一层的结构,然后再将这些更高一层的结构组合起来。这时他的工作记忆容量发生了第二次大飞跃。但是,他能够组合起来的跑步时间的总数目没有超过工作记忆的最大容量。他只是逐渐增加将每个项目的容量,将3~4个数字组成一串,然后再将这些数字串组成3组或4组,逐层增加。工作记忆里的1个对象,占据了1个项目空间,开始的时候这个对象由1个数字组成,但是经过近20个月的训练,一个对象可以容纳24个数字。?[1]??

所以,面对一项艰巨的任务,我们会利用长期记忆(long-term memory),提高工作记忆中的各个项目的工作效率。这种方法很简单,效果显著,重新形成的信息块更稳定、更有效。

但是对我们人类来说,增加工作记忆的信息量并不仅仅靠一些记忆技巧。在上面的例子中,被试将新的数字与他原有的关于跑步时间的结构性知识相联系,因而记住很长的数字序列。实际上,他的做法是强行将某种模式加入到没有规律的数据中。然而,很多时候我们的感觉接收到的信息确实有某种清晰的模式或结构,在这些情况下,我们的意识会很警觉(很可能是由于这种新信息可以带来重大的进步),一旦觉察到,就会快速利用新发现的知识。

我们一发现某序列的结构,就会成功地加以利用,以帮助工作记忆。有一个例子能很好地说明这一点,这也是个数字序列记忆的例子。我和剑桥大学的同事给被试提供4组数字序列,每组由2个数字组成。其中的某些数列有内在的数学规律,如49、60、71、82(按11递增),另外一些数字序列则没有规律。正如我们所料,被试更容易记住那些有规律的数列。被试认识到,一旦他们发现数列的规律,好像需要记住的项目变少了,使他们能够更轻松地完成任务。虽然对这点我们没有做过测试,但当我们让被试记住长度达300个数字的序列时,他们还是能够记住,他们要做的仅仅是记住第一个数字、最后一个数字以及排列的规则。相反,我们难以应付300个数字长度、没有任何排列规律的序列,即使经过200个时间段的训练还是记不住。所以,有一点很重要:有规律可循的“组块”比仅仅靠记忆记住的“组块”有效得多。

经过反复训练提高工作记忆的一个典型例子是下棋。新手看到布局复杂、有30个左右棋子的棋局,如果能记住几个棋子的位置就很不错了。但对高手来说,看一眼就能记住整个棋局。那些高手是怎么做到的?很可能他们运用记忆(如记住几个成对角结构排列的“卒”的位置),或是运用逻辑(如两个“车”联合起来,就能形成强大攻势,进攻对方的“将”)。下棋技巧充分说明记忆、逻辑和策略会以结构性信息为中心,互相交织在一起。

实际上,工作记忆的内容可以是任何东西,当记忆目标或记忆策略成为记忆内容时,意识能发挥最大的效用。如果将每种技巧看成构成意识的单独的材料,这些技巧与其他技巧联合起来,产生新的、更有效的策略,这时就能获得无与伦比的学习和理解能力。

虽然我们在几秒钟内只能存储有限的几个意识项目,但是我们可以运用各种技巧,极大增加每个意识项目的信息量。这可能包括一些相对普通的策略,如反复训练,记住某些数字。但是我们也可能很轻易地运用更高级的策略,如将大量新信息与之前的记忆组块联结起来,或者发现一些逻辑规律,这些规律可以将一些不相关的项目联结为一个连贯的整体。

[1]?一个普通人能够通过某种方法扩展工作记忆的容量,这种现象在当时很不寻常。但是大约10年后,在20世纪90年代初举办的世界记忆力大赛中出现不少类似的例子:很多普通人经过大量训练,能够记住很长的序列。经过20年激烈竞赛,能够记住80位数字已经不那么稀奇了。很多新的方法被运用,能记住长序列的人也越来越多。目前这个项目的世界纪录保持者能准确记住由240个数字组成的序列。其他类似的项目得到的结果同样让人惊奇。1个小时内能够记住纸牌的数目,目前的世界纪录是1 456张,而记住一整副52张纸牌的最短时间是21.9秒。

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