Высшие познавательные функции

Разнообразие подходов и моделей

Перед тем как начать действовать в новой ситуации, мы обычно стараемся подумать. Как подойти к объяснению того, что собственно при этом происходит? Можно допустить, что мысль работает по образцу очень сложной компьютерной программы, возможно, целого пакета таких программ типа современной операционной системы. Поскольку в творческом мышлении и в решении повседневных задач важную роль играет воображение, для многих авторов, начиная с Аристотеля, суть мышления состоит в манипулировании образами. Еще один подход возник в рамках прикладных исследований, направленных на оценку индивидуальных различий в интеллектуальных способностях. Этот психометрический подход может сочетаться с анализом возрастных изменений, хотя развитие может изучаться и с точки зрения его общих механизмов, как, например, в классических работах Выготского и Пиаже. Наконец, можно попытаться выделить мозговые механизмы, специфически влияющие на процессы решения задач и другие интеллектуальные достижения. Все эти подходы не исключают друг друга, но они по-разному расставляют акценты в исследованиях познания.

Первый подход, возникший в рамках работ по искусственному интеллекту, связан с созданием глобальных когнитивных моделей, которые были подробно рассмотрены нами в главе по представлению знаний (см. 6.4.1). Как отмечалось, по замыслу они напоминают сверхтеории необихевиористов. Намерения авторов заключались в моделировании возможно более широкого круга задач, от формирования навыков (см. 5.1.1) до умозаключений (см. 8.2.2). Вопросам мышления специально посвящена теория решения задач человеком А. Ньюэлла и Г. Саймона. Следуя более ранним идеям Дункера и Зельца, они использовали важное разграничение между процедурами, с необходимостью ведущими к решению, или алгоритмами, и эвристиками — упрощенными стратегиями, зачастую ускоряющими нахождение решения, но не гарантирующими его со 100% вероятностью.

Основными эвристиками, выделенными этими авторами, стали «анализ средств и целей» (means-ends analysis) и репрезентация задачи в виде проблемного пространства разноуровневых целей и средств. Современный вариант этой теории — предложенная в середине 1980;х гг. Ньюэллом и усовершенствованная затем его учениками (см. Laird & Rosenbloom. 1996) модель Soar. Эта модель также выделяет иерархию подцелей и работает с пространством потенциальных состояний проблемной ситуации (см. 8.3.2). По мнению Дж. Р. Андерсона, автора конкурирующей модели ACT-R, центральным механизмом мышления являются умозаключения по аналогии. Когда мы сталкиваемся с новой проблемной ситуацией, мы часто пытаемся найти пример какой-нибудь похожей задачи с известным решением. Этот процесс представляет собой нахождение сходства между элементами и их отношениями в разных областях знаний. Такое решение не всегда будет идеальным, однако оно может быть полезным первым приближением. Иначе говоря, умозаключение по аналогии также является разновидностью эвристических способов решения задач.

Сегодня, как отмечалось, формальные модели перестали играть в когнитивной науке прежнюю центральную роль, уступив или разделив ее с другими подходами. В искусственном интеллекте под влиянием задач, связанных с контролем локомоций и действий мобильных роботов, возникла проблема гибкой адаптации базы знаний в ответ на изменения ситуации (см. 6.4.1 и 9.2.2). Эта проблема фрейма может быть решена скорее в рамках альтернативных подходов, таких как нейронные сети (нейроинтеллект—см. 2.3.3) илитеория ментальных моделей (см. 8.2.3). В последней мышление описывается как мысленное экспериментирование с наглядными моделями ситуации. Изменения в мире вносятся в ментальную модель, а их последствия селективно «считываются» из нее по мере необходимости. Кроме того, резко возросло значение нейрофизиологических данных, соответствие которым стало важным критерием правдоподобности когнитивного моделирования. Поэтому, в частности, последние работы по ACT-R опираются на данные нейровизуализации (Anderson et al. 2003; Taatgen & van Rijn. 2005). Некоторые критики подчеркивают, что такие модели не учитывают социального контекста развития мышления и его зависимости от метакогнитивных процессов (за исключением АНАЛОГИИ — см. 8.1.3), трансформирующих знания в соответствии с требованиями задачи (Glaser & Chi. 1988).

Следует отметить также заметное оживление дискуссий вокруг более традиционных психометрических исследований индивидуальных различий познавательных способностей. Сами эти исследования, в свою очередь, стали значительно более когнитивно ориентированными. В самом деле, вопрос об основных структурных компонентах познавательной активности равнозначен вопросу о функциях и структуре интеллекта.

Слово «интеллект», вошедшее в европейские языки в XVII в., является латинским переводом древнегреческого понятия «нус» — «ум». Этнолингвистические данные свидетельствуют о том, что в разных языках мира существует множество частично синонимичных понятий, указывающих на проявление умственных способностей. К такому интуитивному прототипу апеллирует определение интеллекта, предложенное Торндайком: «Интеллект — это то качество психики (мозга или поведения, если это кому-то больше нравится), по отношению к которому Аристотель, Платон, Фукидид и им подобные более всего отличались от афинских идиотов того времени»^[1]. Данное определение не является единственным. В литературе насчитывается свыше 60 определений, отражающих разные трактовки проблемы, вплоть до полуиронического замечания Боринга: «Интеллект — это то, что измеряется тестами интеллекта». Это определение указывает на операциональный характер психометрического подхода, породившего много измерительных процедур, или тестов, но сравнительно мало общепризнанных научных знаний. Поскольку житейская категория «умный человек» имеет различные оттенки в разных культурных контекстах, психометрический подход направлен в основном на анализ академических способностей, лежащих в основе понятия «хороший ученик».

Наиболее распространенные тесты интеллекта, такие как шкала Станфорд-Бине и шкалы интеллекта Векслера, представляют собой батареи стандартизированных задач (заданий), диагностирующих различные познавательные процессы. К ним относятся знание лексики родного языка, непосредственное запоминание, узнавание конфигураций, решение силлогистических задач, пространственные преобразования типа мысленного вращения и т. п. Получаемые с помощью разных заданий оценки обычно в большей или меньшей степени коррелируют друг с другом. Это позволяет предположить, что на самом деле успешность выполнения множества разных задач определяется ограниченным числом одних и тех же базовых способностей. Для поиска этих способностей в психометрике используется факторный анализ. Индивидуальные оценки в некотором задании, как правило, трактуются как результат аддитивного вклада факторов (способностей), лежащих в основе выполнения всех тестовых заданий. Данный подход удобен, поскольку достижения индивида в Р тестовых заданий описываются комбинацией К способностей, число которых значительно меньше Р. Психометрические теории отличаются особенностями используемых математических моделей, числом выделяемых способностей и их содержательной интерпретацией.

Исторически самой первой такой концепцией можно считать однофакторную психометрическую модель интеллекта, которая возникла в самом начале XX в., еще до появления факторного анализа в работах Бине, Симона и их сотрудников, проведенных по заказу французского министерства народного образования. В рамках этой модели можно (причем несколькими математико-статистическими способами, например, через нахождение отношения числа задач, решенных индивидом, к числу задач, обычно решаемых детьми, его возраста) ввести представление о некотором единственном, нормально распределенном параметре — коэффициенте интеллекта (/Q = англ, intelligence quotient), который характеризует индивидуальную силу интеллекта. Большинство других психометрических моделей исходит из предположения о существовании не одной, а нескольких, качественно различных базовых способностей.

Так, двухфакторная модель одного из основателей психометрики Чарльза Спирмена предполагает существование единого для всех заданий фактора общего интеллекта (g = general) и целой группы специальных способностей (s = special). Другая популярная двухфакторная модель напоминает неоднократно упоминавшуюся нами выше модель двойного кодирования Паивио (см. 5.3.1), но была создана примерно десятилетием раньше. Речь идет о модели Д. Векслера, связанной с измерением коэффициентов вербального и невербального (или практического) интеллекта. В модели первичных факторов интеллекта Л. Терстоуна выделяются уже семь базовых способностей: скорость восприятия, счет, легкость нахождения слова, вербальное понимание, оценка пространственных отношений, непосредственное запоминание, индуктивное и дедуктивное рассуждения. Центральным для следующей модели, разработанной Раймондом Кетеллом, является различение кристаллизованного и текучего интеллекта. Кристаллизованный интеллект состоит из шести факторов, напоминающих первичные умственные способности модели Терстоуна. Они формируются под влиянием окружения и текучего интеллекта. Последний понимается как врожденный, связанный со свойствами нервной системы потенциал абстрактного мышления, позволяющего нам справляться с относительно новыми проблемными ситуациями¹.

Есть ряд оснований для критики психометрического подхода. В силу статистического характера парадигмы результаты в значительной мере определяются алгоритмами факторного или другого вида многомерного математического анализа: в этот анализ можно «войти» без всяких представлений об интеллекте и личности, а «выйти» с некоторым подобием психологической концепции. Вместе с тем математическая задача нахождения факторов не определена, пока не сделаны некоторые допущения об отношениях между ними. Обычное предположение состоит в статистической независимости факторов, но иногда допускается возможность корреляции между ними. Серьезной является и другая проблема. Особенности интеллектуальной активности глубоко индивидуальны: всякий человек, про которого можно сказать, что он умен, умен на свой собственный лад. Факторный анализ выделяет гипотетическую структуру, которая характеризует скорее типы решаемых задач, чем деятельность решающего задачу.

Поэтому некоторые из психометрических моделей интеллекта создавались с учетом определенных теоретических представлений об организации когнитивных процессов. Так, если перечисленные выше модели объединяет индуктивный способ построения, то модель структуры интеллекта, предложенная в 1960;е гг. Дж. Гилфордом, претендует на статус дедуктивной теории. Основой для нее послужила простая схема «стимул — организм — реакция». Сочетание четырех типов стимульного материала (фигуративный, символьный, семантический, социальный), пяти типов внутренних операций (узнавание, запоминание, оценка, конвергентное и дивергентное мышление) и шести типов поведенческих ответов (таких как классификация и трансформация материала) задает в общей сложности 120 факторов интеллекта этой модели (впоследствии число постулируемых факторов увеличилось до 150). Интерес представляет не сама эта достаточно произвольная модель, сколько инициированное ею изучение социального интеллекта и «дивергентного мышления». Последнее характеризуется нестандартностью решений и часто идентифицируется с креативностью (см. 8.3.2). Имеющиеся данные свидетельствуют об относительно слабой корреляции креативности с общим интеллектом. Кроме того, социальный интеллект в этих исследованиях коррелирует с показателями вербального интеллекта.

В последние два десятилетия отдельные задания тестов интеллекта стали предметом когнитивного анализа, позволившего разобраться в природе психометрических корреляций^[2]. Например, скорость реше- 2.

ния задач, требующих доступа к внутреннему лексикону, коррелирует с оценками вербального интеллекта на уровне 0,8. В то же время успешность верификации предложений, описывающих пространственные сцены, коррелирует с этой скоростью лишь на уровне 0,3. Причина этих различий состоит в том, что задачи верификации могут решаться не только путем сравнения двух вербальных описаний, но и с помощью другой стратегии — через преобразование предложения в квазипространственную ментальную модель и сравнение последней со сценой (см. 7.3.1 и 8.2.2). Выбор стратегий ОПИСАНИЕ или ПРЕДСТАВЛИВАНИЕ может контролироваться произвольно, хотя с возрастом вероятность «визуального решения» снижается. Таким образом, экспериментальные исследования позволяют объяснить столь характерные для психометрики случаи слабой положительной корреляции: одно и то же задание может быть не только связано с разными процессами у разных индивидов, но и, более того, по-разному решаться одним и тем же индивидом в разные моменты времени.

Из числа современных психометрических моделей следует выделить прежде всего тройственную теорию интеллекта Роберта Стернберга (Sternberg. 2003). В некоторых из работ этого автора и его коллег ее обозначение меняются, в частности, в последние годы данный подход часто называется «теорией успешного интеллекта». Теория Стернберга рассматривает различные методологические контексты изучения интеллекта и, как видно из названия, состоит из трех частей, или «субтеорий». В первой анализируется структура процессов, лежащих в основе интеллекта, во второй — особенности задач, пригодных для измерения способностей, в третьей — контексты использования этих способностей в реальных условиях. Наибольший интерес представляют выделяемые Стернбергом компоненты интеллектуальных способностей. Речь также идет о трехзвенной структуре:

• 1) творческом интеллекте;
• 2) процессах, связанных с накоплением знаний, — компонентном или аналитическом интеллекте;
• 3) механизмах, обеспечивающих практическое применение знаний и творческих решений, — практическом интеллекте.

Как показывают проводимые Р. Стернбергом и его группой исследования, каждый из этих трех «блоков способностей» может быть оценен относительно независимо друг от друга с помощью специализированных тестов (прежде всего Sternberg Multidimensional Abilities Test). Полученные данные могут быть использованы далее для решения прикладных задач, например, для соответствующего структурирования учебного (или профессионального) окружения и оптимизации требований к конкретному студенту или сотруднику. Профиль предъявляемых требований должен соответствовать при этом профилю индивидуального развития каждого из компонентов тройственной модели. Стернберг отмечает, что его модель возникла из рассмотрения когнитивных исследований последних лет. Действительно, компоненты этой диагностической модели легко идентифицируются, во-первых, с метапознанием — процессами, используемыми для планирования, контроля и управления, и, во-вторых, с концептуальными структурами. Что касается «блока» практического интеллекта, то он, по крайней мере в своей основе, связан с предметными действиями и обслуживающими их сенсомоторными процессами.

Работы Р. Стернберга демонстрируют успешное, поддержанное потоком публикаций выделение ограниченного числа когнитивных механизмов как основы теории умственных способностей. В других концепциях число этих механизмов оказывается иным. Широко известной стала, например, теория множественных интеллектов Говарда Гарднера (Gardner. 1999), впервые сформулированная в середине 1980;х гг. (то есть почти одновременно с гипотезой модулярности Фодора — см. 2.3.2). Гарднер исходит из предположения о сосуществовании в каждом из нас до 8 различных интеллектов: пространственного, лингвистического, музыкального, логико-математического, натуралистического (связанного со склонностью к наблюдению и классификации природных явлений), телесно-кинестетического, межличностного (социального) и внутриличностного (определяющего богатство духовной жизни). Подход Гарднера несколько напоминает поздние работы Бартлетта (см. 1.4.3), но обосновывается, главным образом, ссылками на биографические данные. В случае большинства когнитивных работ речь идет обычно о более аналитических исследованиях. В одном из них на основе анализа корреляций и факторизации результатов множества частных когнитивных заданий было выделено в общей сложности 52 (!) разновидности способностей (Fleischman & Quaintance. 1984).

Мы временно прервем обсуждение общей архитектуры высших форм познания (оно будет продолжено в конце данного раздела), чтобы рассмотреть исключительно влиятельный до настоящего времени подход к изучению интеллекта, возникший в рамках концепции генетической эпистемологии Жана Пиаже (см. 1.4.1). В юности, работая в лаборатории Вине и Симона, Пиаже участвовал в сборе данных психометрических тестов. Вместо того чтобы ограничиться подсчетом числа правильно решенных заданий, он обратил внимание на характер допускаемых детьми различного возраста ошибок. Гипотеза о систематическом характере ошибок, отражающих качественные особенности мышления на разных стадиях развития, легла в основу внушительного, охватившего более шести десятилетий цикла исследований Пиаже и его сотрудников, прежде всего Барбель Инельдер.

Теория стадий развития интеллекта относится к хрестоматийному материалу современной психологии и хорошо известна каждому психологу, по крайней мере в общих чертах¹. Самая первая из ее четырех стадий, стадия сенсомоторного интеллекта, соответствует возрастному периоду от рождения до примерно середины второго года жизни. Ее характерной особенностью является отсутствие внутреннего (как чувственно-образного, так и символического) плана деятельности — вся активность разворачивается первоначально только во внешнем, доступном непосредственному восприятию мире. Формирующиеся в результате адаптации движений к свойствам объектов устойчивые схемы сенсомоторной активности постепенно закладывают основу для протопонятий, например, для представления о постоянстве существования предмета, после чего (в возрасте шести-семи месяцев) младенец впервые начинает искать объект, исчезнувший из его поля зрения.

Формирование схем действия и овладение речью образуют основу для перехода на следующую стадию. Она называется в теории Пиаже дооперациональным мышлением, поскольку появляющиеся на этой стадии изменения перцептивных образов и символьных репрезентаций еще не имеют системности логико-математических операций, в частности, они не обладают свойством обратимости^[3][4]. Для дооперационального мышления (от двух до семи лет) типичны разнообразные проявления эгоцентризма, ставшие известными как феномены Пиаже. Ребенок не может описать ситуацию из перспективы своего собеседника. Он испытывает трудности в контроле согласованности последовательных высказываний. Его оценки физических величин обнаруживают непонимание законов сохранения вещества и количества, например, оценки количества жидкости в сосуде могут зависеть от формы сосуда, а оценка числа объектов — от их взаимного расположения. Для третьей стадии, или стадии конкретных операций (с 7 до 11 лет), характерно преодоление феноменов эгоцентризма. Это развитие, называемое Пиаже децентрацией, объясняется в его теории появлением обратимых когнитивных операций, которые первоначально применяются лишь по отношению к конкретному и известному из собственного опыта материалу. Данное ограничение в свою очередь снимается на стадии формальных операций, достигаемой обычно в возрасте 11—13 лет. Эта последняя стадия знаменует окончание процесса созревания абстрактной, применимой по отношению к любому материалу ментальной логики взрослого человека.

Как отдельные положения, так и общие принципы теории Пиаже до сих пор вызывают оживленные дискуссии. Многие авторы, особенно в когнитивной лингвистике и психолингвистике, склонны видеть в этой модели развития доказательство телесной заземленности семантики языка (см. 7.4.2). В то же время у теории Пиаже возникают проблемы с экспериментальными данными. Исследования восприятия в первые недели и месяцы жизни не подтверждают тезис о раннем солипсизме младенца по принципу out of sight out of mind. Представление о постоянстве существования предмета, вместо того чтобы постепенно формироваться в результате сенсомоторного взаимодействия с окружением, скорее предшествует такому взаимодействию, то есть оказывается чем-то вроде кантианской априорной категории (см. 3.4.3 и 9.4.2). Сомнения вызывает и характеристика последней стадии развития как периода доминирования абстрактно-логического мышления. Фактический материал данной главы свидетельствует о специализации мышления, его зависимости от характеристик материала, в терминах которого сформулированы условия задачи. Чисто логические умозаключения, напротив, не являются сильной стороной мышления даже у взрослых, по прочим критериям вполне образованных и разумных людей (см. 8.2.3).

В начале 1930;х Л. С. Выготский высказал в адрес подхода Пиаже ряд критических замечаний, которые сегодня начинают определять характер исследований развития высших познавательных процессов. Выготский выступил, как известно, против представления о развитии мышления и речи как процессов внутреннего созревания, подчеркнув значение коммуникативного взаимодействия ребенка с его социальным окружением^[5]. Как будет показано в последующих разделах данной главы, коммуникативная прагматика является ключом к пониманию многих стандартных феноменов нашего мышления (см. 8.2.3 и 8.4.2). В рамках этого же круга идей более понятны открытия последних лет, постепенно выявляющие основания для иной периодизации стадий когнитивного развития (см. 9.4.1).

Одной из ярких страниц исследований развития стало открытие в начале 1990;х гг. индивидуальной теории психики (theory of mind — 7оМ). Она представляет собой знание ребенка о собственном знании и знании других как отличном от собственного. Без такого метазнания ребенок упорно, вопреки очевидным фактам, приписывает окружающим те же знания о ситуации, которыми располагает сам. Он не различает знания по источнику и времени их возникновения, что говорит о несформированности высших форм памяти и рефлексивного сознания (см. 5.4.3). Индивидуальная теория психики важна и для сложных форм коммуникации: если другой располагает тем же знанием, что и я, то не имеет смысла пытаться ввести его в заблуждение или ждать от него сообщений, содержащих коммуникативный «подвох» (см. 7.4.1). Исследования (Bischof-Koehler. 1999; Pemer & Ruffman. 2005) показывают, что ТоМ формируется в возрасте трех-четырех лет, то есть в середине стадии «дооперационального интеллекта» и значительно позже появления правильной в семантико-синтаксическом отношении речи. Если индивидуальная теория психики не развивается, то возникают проблемы с социальным интеллектом и появляются симптомы умственной отсталости, которые свидетельствуют, по крайней мере, об аутизме.

Этот незамеченный генетической эпистемологией переход на новый уровень развития обеспечивается изменениями в числе синапсов и показателях метаболической активности, которые достигают в возрасте четырех-пяти лет их пиковых значений (см. 9.4.2)¹. В этом же возрасте происходит интенсивное созревание анатомических связей (миелинация аксонов) префронтальных структур коры с другими областями мозга. Позднее поражения префронтальных отделов коры (в особенности справа) ведут к избирательным нарушениям в функционировании индивидуальной теории психики и высших познавательных процессов (Stuss et al. 2001). Мы отмечали выше, что когнитивные механизмы можно описывать в соответствии с градиентами их эволюционного становления — их «вертикальным измерением» (см. 2.4.3). В этой главе нам предстоит рассмотреть наиболее высокий из уровней когнитивной организации. Первой особенностью относящихся к этому уровню форм мышления, памяти, восприятия и речи является их рефлексивный, личностно-смысловой характер. Второй — связь с работой филогенетически наиболее новых, префронтальных структур коры. Нам придется, однако, сначала остановиться на классической проблеме отношения мышления и речи.

• [1] Н. Н. Непейвода обратил наше внимание на то, что в Древней Греции слово"идиотес" означало человека, принципиально уклоняющегося от гражданской жизни (народных собраний, государственных должностей, общих обрядов). Этот частный случай показывает, насколько неточно данное, казалось бы, очень удачное определение. Фукидид отличался от «афинских идиотов» именно активной гражданской позицией, а не интеллектом. Аристотель же вообще был практически «идиотом».
• [2] Современные психогенетические исследования не подтверждают мнение Кетеллао большей генетической обусловленности текучего интеллекта по сравнению с кристаллизованным (Guthke & Beckmann. 2003). Более того, накапливаются данные о том, чтотекучий интеллект, который идентифицируется сегодня с экзекутивными функциями, зависит прежде всего от социоэмоционального развития ребенка (Blair. 2005 in press).Последнее определяет формирование связей префронтальных областей коры со структурами лимбической системы и влияет, тем самым, на параметры рабочей памяти.
• [3] До сих пор одним из лучших источников информации по генетической эпистемологии Пиаже остается фундаментальная монография американского исследователякогнитивного развития, автора понятия «метапамять» Джона Флейвела (Флейвел. 1967).
• [4] В теории Пиаже обратимость — это логико-математическое понятие. Оно используется им в том же смысле, в каком в арифметике и алгебре результаты сложения могутбыть «обращены» вычитанием, а в геометрии и географии, покинув некоторый пунктв северо-восточном направлении, мы всегда можем вернуться к нему же, двигаясьна юго-запад (см. 8.1.3).
• [5] Производная от этого тезиса Выготского идея измерения способностей не в статических ситуациях, а во взаимодействии ребенка со взрослым — внутри зоны ближайшего развития — становится все более привлекательной для современной психометрики, где она получила название динамического тестирования. Несмотря на трудностиконтроля, возникающие в ситуации взаимодействия двух людей, есть первые примерыуспешной реализации этой идеи в исследованиях интеллекта (Guthke & Beckmann. 2003;Sternberg et al. 2002).