Когнитивная психология - Роберт Солсо

Хотя приведенные аргументы говорят в пользу сравнения с прототипом, можно задать вопрос: необходимо ли точное соответствие между образом и прототипом? Может быть, эталоны — это некоторое приближение к образу, нужное, чтобы открыть ячейку памяти? Однако если бы это было так, то разве могли бы мы делать тонкие дифференцировки, необходимые для обычного зрительного восприятия? Возьмем, Например, сходство деталей в буквах О и Q или В, Р и R. Хотя эти зрительные паттерны похожи друг на друга, мы редко их путаем. Значит, эталоны не могут быть «приблизительными» или «размытыми» — иначе мы слишком часто ошибались бы при распознавании образов, что, очевидно, не так.

Таким образом, сравнение с эталоном как принцип распознавания образов полезно для компьютерных программ (чтение кодов на чеках и т. п.), но в своей жесткой форме оно не может адекватно объяснить разнообразие, точность и экономичность распознавания образов человеком. Подводя итог, скажем, что распознавание образов предполагает проведение операций с памятью. В простейшем случае можно полагать, что при распознавании образа происходит сопоставление сенсорной информации с некоторым следом, хранящимся в памяти.

Как мы предположили, на одном уровне зрительного опознания может происходить сравнение с эталоном, но на другом уровне могут использоваться прототипы. Предполагается, что прототип — это абстракция набора стимулов, воплощающая множество сходных форм одного и того же паттерна. Прототип позволяет нам распознавать образ, даже если он не идентичен прототипу, а только похож на него. Так, мы распознаем различные написания буквы А не потому, что они точно подходят к некоторой ячейке памяти, а потому, что члены класса А обладают некоторыми общими чертами.

Экспериментальные исследования, направленные на подтверждение теории прототипов как средства распознавания образов, часто посвящались вопросу о том, как формируются прототипы и как обеспечивается быстрая классификация новых паттернов. Этот вопрос не нов; он беспокоил епископа Беркли (цит по: Calfee, 1975) еще много лет назад:

Воображаемая «одиссея Беркли» о «совершенном» треугольнике растянулась на несколько столетий и наконец стала предметом эмпирического исследования в эксперименте Познера, Гоулдсмита и Уэлтона (Posner, Goldsmith & Welton, 1967), который сам стал для многих прототипом. Эти ученые нашли прототип треугольника (и других фигур), а затем измеряли время реакции испытуемых на другие фигуры, в чем-то подобные прототипу. В первой части эксперимента они разработали серию прототипов (рис. 4.15) путем расстановки девяти точек в матрице 30 х 30 (стандартный лист в клеточку, 20 квадратов на дюйм) так, чтобы получились треугольник, буква или случайная фигура. Путем сдвига этих точек с их исходных позиций были получены по четыре искаженные фигуры для каждого оригинала. (На рис. 4.15 показаны также искаженные треугольные паттерны.) Испытуемым показывали по одному каждый из четырех искаженных паттернов и просили классифицировать их по прототипам. После того как испытуемые классифицировали каждый паттерн (они делали это нажатием соответствующей кнопки), им сообщали, какой из их выборов был верен; прототип не предъявлялся.

Рис. 4.15. Четыре паттерна-прототипа и четыре искаженных паттерна треугольника, использованные в эксперименте Познера, Гоулдсмита и Уэлтона. Адаптировано из: Posner, Goldsmith & Welton, 1967

Из этого первого эксперимента стало очевидно, что испытуемые научались относить искаженные паттерны конкретного прототипа к некоторой общей категории, тогда как другие паттерны, полученные из другого прототипа, были отнесены к другой общей категории. За первоначальной задачей шла задача на перенос, в которой испытуемых просили рассортировать ряд паттернов по трем предыдущим категориям. Новые наборы паттернов состояли из: 1) старых искаженных паттернов; 2) новых искаженных паттернов (основанных на тех же исходных прототипах); 3) самих прототипов. Старые искаженные паттерны были классифицированы правильно и легко — с точностью около 87%, но что более важно, прототипы (которых испытуемые никогда не видели и не классифицировали) были «правильно» классифицированы примерно с тем же успехом. Новые искаженные паттерны были классифицированы менее удачно, чем другие два типа. Поскольку прототипы были столь же точно классифицированы, как и старые-искаженные паттерны, это означало, что испытуемые действительно что-то узнали о прототипах, хотя они видели только их искаженные изображения.

Отличительной особенностью этого эксперимента было то, что прототип или схема классифицировались правильно примерно с той же частотой, что и первоначально выученные искаженные паттерны, и более часто, чем новые (контрольные) искаженные паттерны. Познер и его коллега утверждали, что информация о прототипах была очень эффективно абстрагирована из сохраненной информации (основанной на искаженных паттернах). Имело место не только абстрагирование прототипов из искаженных паттернов; в самом процессе заучивания паттернов содержалось также знание об их изменчивости. Возможность того, что верная классификация прототипов основана на том, что большинству людей они знакомы (треугольник, буквы F и М), была исследована в эксперименте Петерсена (Petersen et al., 1973). Результаты показали, что прототипы и минимально искаженные тестовые паттерны наиболее значащих конфигураций легче идентифицируются, чем бессмысленные прототипы и минимально искаженные тестовые паттерны. Однако там, где степень искажения была велика, оказалось верным противоположное, то есть наиболее значимые прототипы опознавались реже, чем малозначащие. Такие результаты не противоречат выводам Познера и его коллег, но бросают вызов идее Беркли о взаимодействии между «универсальным треугольником» и его искаженным паттерном. Видимо, мы абстрагируем прототипы на основе сохраненной в памяти информации. Очевидно, хорошо знакомые формы будут подходить к менее широкому диапазону искаженных форм, чем формы относительно малознакомые. Поиски епископом Беркли «совершенного треугольника» привели к выводу, что все треугольники равны, но некоторые равнее!

В эксперименте с формированием прототипа Солсо и Мак-Карти (Solso & McCarthy, 1981а), используя процедуру Франкса и Брансфорда, обнаружили, что испытуемые неверно опознают прототип как ранее виденную фигуру и делают это с большей уверенностью, чем при опознании ранее виденных фигур. Это явление называется псевдопамятью. Они предположили, что прототип формируется на основе часто встречающихся признаков. Такие признаки, например индивидуальные для данной фигуры контуры или черты лица человека, хранятся в памяти. Общий показатель уровня запоминания можно определить по частоте появления признака: как правило, чаще воспринимаемые признаки имеют больше шансов сохраниться в памяти, чем редко воспринимаемые. Более того, возможно, что правила, по которым соотносятся признаки в паттерне, не так хорошо удерживаются в памяти, как сами признаки. Таким образом, можно представить, что процесс приобретения знания о паттерне состоит из двух этапов: получения информации о признаках паттерна и об отношениях между признаками. Пожалуй, наиболее интригующим в загадке формирования прототипов является то, что в процессе приобретения нами знания о паттерне эти два этапа протекают с разной скоростью. Это в чем-то похоже на соревнования, где два атлета бегут с разной скоростью. Тот, что быстрее, — аналог изучения признаков, а более медленный — аналог изучения их взаимосвязей.