О моделировании психической деятельности
Рубрика : Задачи и методы психологииВ последнее десятилетие под влиянием кибернетики во многих отраслях знания, в том числе и в психологии, получил широкое распространение особый метод научного исследования, названный моделированием.
Моделирование представляет собой метод косвенного изучения объекта: исследуется не сам объект (предмет, явление, процесс), а его модель, т. е. другой объект, заменяющий ученому оригинал. Подобная замена оригинала его моделью необходима в случаях, когда непосредственное исследование объекта затруднено или вообще невозможно. Так, медики изучают течение некоторых опасных болезней человека и способы их лечения на животных, искусственно вызывая у них эти болезни; химики строят модели молекул и атомов, астрономы — модели солнечной системы и космических явлений и т. д. Выводы, полученные при изучении модели, затем переносят на оригинал (прототип).
Здесь вы можете прочесть Рефлекторная природа психики (часть 1)
Но для того, чтобы знания об оригинале, добытые таким образом, были вполне достоверны, его модель должна отвечать определенным требованиям, а именно: она должна иметь сходство с оригиналом, в целом или в каких-то строго определенных свойствах имитировать изучаемый объект, должна быть относительно простой и удобной для исследования и, наконец, изучение ее должно давать ученому новое знание об оригинале, в противном случае моделирование не будет служить методом познания. Таким образом, моделирование — это научный метод исследования предметов и явлений действительности через построение их моделей, способных в определенных отношениях представлять изучаемые объекты и давать о них новое знание.
Требования предъявляемые к психическим моделям
К моделям психической деятельности предъявляют более сложные требования, чем к моделям физических объектов. Модели психики должны помочь ученому исследовать не только результат психической деятельности, но и сам процесс ее, что особенно важно и вместе с тем наиболее сложно в психическом моделировании. В настоящее время более или менее успешно моделируют только отдельные психические процессы и действия человека. Крайне трудно (если только вообще возможно) создать действующую модель целостного поведения человека со всем богатством его индивидуальных переживаний, побуждений и стремлений.
Различают три основных вида моделей психики: знаковые, программные и вещественные. Знаковые модели — это точное словесное или математическое описание какого-либо явления психики. Соответственно знаковые модели делятся на вербальные (словесные) и математические.
Вербальные модели в процессе деятельности человека
Вербальные модели имеются в учебниках психологии, в статьях и книгах психологов. Так, научное описание процесса возникновения ощущения или восприятия есть модель реального протекания этих психических процессов. Описание этапов формирования двигательного навыка, решения мыслительных задач, этапов волевого действия также представляют собой модели соответствующих психических явлений. Существенный недостаток вербальных моделей состоит в неполной их формализации. Дело в том, что описание какого-либо факта психической деятельности может быть детальным или схематичным; может быть выражено разными словами; нередко одни и те же научные понятия разные исследователи обозначают разными терминами. Все это значительно снижает научную ценность вербального моделирования. Кроме того, вербальные модели не способны к функционированию: изучая их, нельзя проверить исследуемый процесс в действии, в изменении. Вербальные модели психики — это недействующие, «застывшие» модели.
Математические модели представляют собой высоко формализованные модели психики.
При построении их ученые пытаются описать психические процессы и другие стороны психической деятельности человека не словами, а языком математических формул и графиков. Поэтому указанные модели точнее вербальных, их однозначно понимают не только психологи различных научных направлений и стран, но также математики и инженеры. Однако математические модели имеют существенный недостаток: они описывают главным образом внешнюю сторону психической деятельности, форму ее протекания, минуя содержание, которое невозможно или почти невозможно выразить математическими символами и их сочетанием. Выигрывая в точности, математическое моделирование еще дальше, чем вербальное, отходит от реального протекания психической деятельности человека в область абстракции. Однако на определенной стадии научного исследования такой отход необходим.Математические модели легко преобразовать в действующие: их можно заложить в электронно-вычислительную машину, работа которой и будет представлять собой математическую модель в действии.
Программные модели
Программные модели являются связующим звеном между знаковыми и вещественными. Создавая программные модели, ученые пользуются знаками — словами или математическими символами; вместе с тем эти описания так организованы, что на их основе можно сконструировать вещественные модели — действующие машины-автоматы, которые имитируют работу человеческого мышления, памяти, внимания и пр.
Программные модели делят на жестко-алгоритмические и эвристические. Жестко-алгоритмические программные модели представляют собой четкое описание какого-либо психического явления, состоящего из строгой (жесткой) последовательности однозначных операций.
Понятие алгоритма часто встречается в современной науке. Алгоритм — это предписание о выполнении в определенной последовательности некоторой системы элементарных операций для решения всех задач данного класса. Примером алгоритма являются операции, которые надо выполнять человеку при пользовании телефоном-автоматом: опустить монету; снять трубку; услышав гудок, набрать нужный номер и т. д. Иная последовательность действий не приведет к успеху. По типу жесткого алгоритма, т. е. строго фиксированной последовательности элементарных операций, составляющих то или иное сложное действие, протекают те поведенческие акты, которые состоят из автоматизированных действий: навыки, привычки и пр. Жесткий алгоритм лежит и в основе решения мыслительных задач по заданному образцу: сначала надо найти это, затем — то, потом произвести такое-то преобразование и т. д. Действия по жесткому алгоритму лишены творчества, поиска новых способов решения задачи.
Жестко-алгоритмические модели психики
Жестко-алгоритмические модели психики имеют тот недостаток, что при изучении их можно понять только очень ограниченный круг явлений психической деятельности (автоматизированные действия, действия по образцу).
Эвристические программные модели значительно сложнее жестко-алгоритмических. Их составляют с целью изучения таких действий человека или таких психических процессов, течение которых имеет несколько вариантов, и поэтому заранее нельзя точно определить, какой из них будет реализован. Так, математик, приступая к доказательству новой теоремы, не знает, каким путем он будет ее доказывать и доказуема ли она вообще. Необходимы активные поиски доказательств и многочисленные пробы. То же самое происходит при игре в шахматы: игроки заранее точно не знают, какие ходы они будут делать в процессе игры, потому что выбор хода зависит не только от игрока, но и от хода его противника, а о том, какой ход сделает противник, можно знать лишь гипотетически, предположительно. Мыслительные задачи такого типа называют задачами в условиях неопределенности. Решение их зависит от ряда не контролируемых человеком факторов. Результат может быть получен только посредством составления гипотез и поэтапной проверки их правильности. К задачам в условиях неопределенности можно отнести также большинство воспитательных задач, при решении которых воспитатель точно не знает, какой будет реакция воспитанников на его воздействие. Он лишь предполагает с большей или меньшей вероятностью, что получит желаемый результат, и в случае неудачи «на ходу» меняет свою тактику. Методы решения задач в условиях неопределенности и необходимости активного поиска способов решения называются эвристическими методами, а модели, воспроизводящие сложный процесс решения таких задач,— эвристическими моделями.
При создании эвристической модели исследователь, как и художник, вначале тщательно изучает «натуру», реальный ход моделируемой деятельности человека, например доказательство теорем математиком или игру шахматистов. С этой целью он многократно наблюдает за порядком действий своих испытуемых при решении задач, фиксирует их ошибки и способы исправления ошибок, высказывания, реплики и другие внешние проявления деятельности. Затем на основе наблюдений составляет гипотезу о структуре психических процессов, участвующих в решении задач данного типа. Гипотезу он выражает в виде программы, которую можно заложить в электронно-вычислительную машину, превратить в действующую модель. Следующий этап — изучение работы машины, решающей аналогичные задачи. Замеченные неточности, отклонения работы машины вновь приводят исследователя к «натуре». Повторные наблюдения позволяют внести исправления в программу и т. д. до заключительного вывода об оригинале, который ученый считает наиболее достоверным.
В настоящее время существует много разнообразных эвристических моделей психики, созданных зарубежными и отечественными учеными. Особенно распространены эвристические модели мыслительной деятельности человека. Есть программы, воспроизводящие шахматную и шашечную игру, решение логических задач, доказательства геометрических теорем, творческое мышление композитора и т. п. (программа «логик-теоретик» Ньюэла, Шоу и Саймона, способная решать логические задачи; программа «обобщенного решения задач» тех же авторов; программа «композитор» Рейтмана и Санчера воспроизводящая в упрощенном виде творчество композитора; программа Гелентера, способная доказывать геометрические теоремы, и др.).
Однако эвристическое моделирование имеет существенные недостатки
Однако эвристическое моделирование имеет существенные недостатки. Во-первых, эвристические программы имитируют мыслительный процесс вне связи с другими психическими процессами — восприятием, памятью, воображением к пр. В действительности мышление человека обязательно опирается на данные восприятия и памяти, меняет свой ход под действием воображения. Во-вторых, электронно-вычислительные машины, приводящие в действие эвристические программы, не обладают никакими потребностями и стремлениями, не переживают чувства радости от успеха и огорчения от неудачи, в то время как мышление человека всегда побуждается определенными мотивами и окрашено чувствами, существенно влияющими на ход и результаты мыслительной деятельности. Наконец, как и другие модели психики, эвристические модели созданы на основе аналогии, которая всегда дает лишь приблизительно верный вывод. Следовательно, ученый, создавший даже очень удачную эвристическую модель, не может быть уверен, что она точно воспроизводит реальное положение дела.
Недостатки эвристических моделей пытаются преодолеть путем создания комплексных моделей, называемых блок-схемными. Эти модели состоят из нескольких взаимосвязанных блоков: блока «памяти», блока «мышления», блока «эмоций» и т. д. Блоки действуют одновременно и совместно, но каждый из них выполняет свою функцию: блок памяти получает, хранит и выдает в нужный момент информацию, блок мышления перерабатывает ее на разных уровнях обобщения, блок эмоций усиливает или тормозит работу системы в данный момент. В нашей стране наиболее активным защитником блок-схемного моделирования является Н. М. Амосов, создавший много программ сложных психических явлений. Однако реализация этих программ пока еще дело будущего.
Третьим, основным видом моделей психики являются вещественные (физические) модели.
Чтобы глубже понять сущность психики, надо изучить не только психические явления, но и физиологические законы работы мозга и структуру мозга. Ввиду недостаточности современных знаний о мозге ученые пытаются воссоздать в вещественных моделях его структуру и механизмы деятельности с тем, чтобы изучение работы моделей пополнило знания о материальной основе психики и о самой психике.
Посредством блок-схемных моделей изучают также отдельные стороны поведения человека или животного. Например, А. Ранке создал блок-схему регулирования движений организмом. В ней имеется несколько уровней регулирования, начиная от спинного мозга и кончая большими полушариями головного мозга. Эти уровни («блоки» модели) взаимодействуют друг с другом.
Работа над созданием вещественных моделей структуры и деятельности мозга человека
Работа идет двумя основными путями. Первый путь характеризуется тем, что исследователь, опираясь на данные современной науки о мозге и испытывая их недостаточность, строит относительно простую гипотезу о взаимодействии отдельных структур мозга и механизмах их действия. Затем он реализует гипотезу техническими средствами в виде вещественной модели, изучая работу которой уточняет свою гипотезу. Модели этого типа называют гипотетическими. Примером гипотетической модели может служить машина, сконструированная в 1960 г. американским психологом Ф. Розенблаттом для изучения восприятия человека, которую он назвал «перцептроном».1 При построении модели ученый исходил из определенной гипотезы о возникновении восприятия и его физиологической основы. Машина Розенблатта могла легко различать предъявленные ей буквы алфавита и накапливать «опыт», т. е. «обучаться». В настоящее время существует много моделей, построенных по принципу перцептрона, которые способны распознавать слова и сложные изображения. Очень интересна гипотетическая модель А. Г. Ивахненко — сотрудника института кибернетики Украинской Академии наук, носящая название «Альфа». Эта модель имеет несколько постепенно усложняющихся вариантов. Первый вариант может только выполнять приказы, т. е. он построен по строго алгоритмическому принципу; в последнем варианте машина очень близко имитирует работу человеческого мозга: она способна к самоорганизации, например к классификации предъявленных зрительных и слуховых образов.
Второй путь создания вещественных моделей
Характеризуется тем, что в процессе исследования гипотезам отводится подчиненная роль, главное же внимание ученого направлено на детальное изучение объекта (оригинала), который он моделирует лишь с целью уточнения и проверки полученных данных (проверка действием). Модели, созданные таким образом, называются бионическими.2 Бионическое моделирование используют для более глубокого понимания психики как человека, так и животных. Например, тщательно изучая строение и функции органов зрения, слуха и обоняния разных животных, ученые создали вещественные действующие модели этих органов — «искусственный глаз», «электронное ухо», «электронный нос», которые представляют собой аналоговые приборы, имитирующие строение и функции указанных органов живого организма. Бионическое моделирование органов чувств позволило создать новые теории слуха, цветного зрения, сформулировать некоторые законы преобразования органами чувств внешних раздражений в нервные импульсы, объяснить удивительную способность пчел, летучих мышей, птиц, дельфинов и др. безошибочно ориентироваться в пространстве, определять время и пр.
Существуют также бионические модели нервных клеток
Существуют также бионические модели нервных клеток простейших сетей из них, модели высшей нервной деятельности. Они позволяют получить дополнительные данные о различных структурах мозга и их функциях, о работе целостного мозга.
Любопытным видом вещественных моделей являются биологические модели. Это особые технические устройства, в которых используются элементы живой материи, например нервные клетки или простейшие организмы (водоросли). Биологические модели — дело будущего; в настоящее время они немногочисленны, потому что создание их хотя и высоко экономично, но встречает ряд трудно преодолимых препятствий.
Из всего сказанного о моделях следует, что метод моделирования значительно расширяет возможности экспериментального изучения психической деятельности человека и животных, позволяет смелее выдвигать и проверять научные гипотезы о скрытых явлениях работы мозга и выражать полученные выводы количественными характеристиками.
Однако моделирование в области психологии — это всего лишь один из методов исследования психической деятельности, который не может заменить или отменить другие методы.
Loading ...