Внимание как умственное усилие

В предисловии к своей, вышедшей в 1973 г., мо­нографии Д.Канеман вспоминает о давней и крат­ковременной стажировке под руководством Д. Рапа-порта. Работая в качестве его помощника, он позна-

Разнообразные проявлений активации

Оценка 1 необходимой 1 мощности /

комился с психоаналитическим взглядом на внима­ние как энергию. "Много лет спустя, - пишет Д.Ка-неман, - уже будучи, надеюсь, строгим исследова­телем, я с удивлением обнаружил, что мое понима­ние внимания основано на стойком впечатлении от этой встречи" (Kahneman, 1973. С. X). Вместе с тем он отдает должное исследованиям селективного внима­ния, ссылаясь при этом на Д.Бродбента, Э.Трейс-ман и У.Найсссра. Свою концепцию внимания как усилия он задумывал и оценивал как дополнение, а не альтернативу теориям фильтра. Структуры ранне­го сенсорного анализа стимуляции в усилии не нуж­даются. Например, детекторы линий и углов могут быть активированы только сенсорными входами. Ра­бота последующих структур перцептивной перера­ботки уже требует определенного притока усилия. Ис­точник усилия един для всех структур и ограничен. Последнее означает, что суммарный запрос к вни­манию со стороны ряда одновременно действующих структур может быть удовлетворен полностью лишь в определенных пределах. Негативные эффекты (бли­жайшие и отдаленные) могут иметь как недостаточ­ное, так и избыточное потребление мощности вни­мания. Следовательно, к системе переработки ин­формации должен быть подключен какой-то меха­низм, функция которого заключается в целесооб­разном, эффективном и экономном использовании ограниченных ресурсов умственного усилия. Основ­ные идеи механизма оптимального распределения усилия по различным компонентам и стадиям пере­работки информации Д.Канеман представил в виде модели, показанной на рис. 1.

Описание модели распределения умственного усилия лучше начинать с блока возможных деятель-ностей, представленного в нижней части рисунка. Здесь столбиками изображены структуры, каждая из которых имеет вход внимания (пунктирные линии). Информационные входы и связи между отдельными структурами в данной модели не рассматриваются и потому на рисунке не показаны. В блоке возможных

Разнообразные

Детерминанты

Ответы Рис. 1. Модель распределения умственного уси­лия Д.Канемана (Kahneman, 1973. Р. 10. Fig. 1-2)

активации

деятельностей не представлены также те компонен­ты системы, для запуска и работы которых доста­точно информационного или стимульного входа. Лю­бая из показанных структур может действовать лишь при условии притока внимания. Оптимальная и бе­зошибочная работа той или иной структуры предпо­лагает определенное количество внимания. При не­достаточном вкладе усилия результаты деятельнос­ти на выходе (широкая стрелка "Ответы") всей сис­темы ухудшаются.

Внимание или умственное усилие, необходимое для эффективной работы данной структуры, опре­деляется ее организацией. Пояснить это можно, срав­нив структуры переработки информации с бытовы­ми электроприборами. Каждый прибор рассчитан на какую-то мощность, то есть на потребление опреде­ленного количества электроэнергии в единицу вре­мени. Это количество определяется назначением и конструкцией прибора. Например, для утюга — дли­ной спирали, металлом, из которого она сделана, толщиной стенок, площадью его рабочей поверхно­сти и т.д. Мы втыкаем вилку в розетку, и утюг нагре­вается до температуры, необходимой для глажения белья. Заметим, что потребление необходимой энер­гии не контролируется пользователем и происходит автоматически. То же можно сказать о более слож­ных приборах — типа радиоприемника или телеви­зора, а применительно к модели Д.Канемаиа - о структурах переработки информации. Человеку дос­таточно захотеть, поставить определенную цель, при­ступить к действию (в данной аналогии — включить прибор), и необходимое усилие будет приложено.

Разные структуры потребляют различное коли­чество внимания. Кроме того, потребление каждой из них от момента к моменту меняется. Текущая оцен­ка суммарного запроса одновременно работающих структур производится блоком, названным "Оценка необходимой мощности". Автор подчеркивает, что действительный расход внимания определяется не сознательным намерением, а трудностью задачи или сложностью механизмов ее решения. Д.Канеман предлагает перемножить в уме 83 на 27, а затем, представив, что от результата зависит жизнь, удер­жать в памяти 7, 2, 5 и 9 в течение 10 с. Проведя этот опыт на себе, можно почувствовать, что даже "под угрозой смерти" человек, удерживая 4 цифры, не прикладывает усилия больше, чем при спокой­ном перемножении двузначных чисел. Итак, дей­ствительный расход усилия, который в данном при­мере коррелирует с его субъективным пережива­нием, определяется трудностью самой задачи, а не произволом субъекта.

Обратимся к блоку, показанному в верхней части рисунка. Д.Канеман считает, что внимание тесно связано с обшей активацией (arousal). Из­менение активации в определенном диапазоне со­провождается соответствующим изменением уров­ня доступной мощности или усилия. Взаимосвязь внимания и активации показана внутри блока вол­нистой линией. Общее количество усилия, потен­циально доступного для системы переработки ин­формации, ограничено. Графически это ограни­чение изображено горизонтальной сплошной ли­нией, разделяющей области физиологической ак-

Простая задача

Сложная задача

Уровень активации

Высокий

I

Низкая

тивации и доступной мощности. Данные Высокая многочисленных исследований говорят о том, что уровень активации зависит от ряда факторов: эмоционального состоя­ния человека (тревожности, страха, гне­ва), интенсивности стимуляции, мотор­ной напряженности, сексуального воз­буждения, приема наркотиков и др. На схеме эта зависимость показана верти­кальной стрелкой, идущей сверху к бло­ку активации. Эти влияния, внешние по отношению к системе в целом, при нор­мальных условиях деятельности играют второстепенную роль. Главной детерми-нантой изменения активации и уровней доступной и потребляемой мощности яв­ляется запрос с блока оценки необходи­мой мощности.

Центральным, как по своему значе- Низкий

Рнс. 2. Закон Йеркса-Додсона (Kahneman, 1973. Р. 34. Fig. 3-2) или трудной задачи, а верхняя — для задачи простой или легкой. Как видно из рисунка, для той и другой задачи существует свой оптимальный уровень активации, при котором продуктивность максимальна, причем опти­мальное значение активации для простой задачи ле-жит правее, то есть больше, чем для задачи сложной. Закон Йеркса-Додсона позволяет предсказать и оце­нить влияние продолжительного шума, бессоницы, знания о результатах деятельности, типологических особенностей испытуемых (экстраверты — интровер­ты) на продуктивность решения задач разной трудно­сти. Так, сильный фоновый шум, приводящий к уве­личению уровня активации, может в случае сложной задачи ухудшить деятельность, а легкой - улучшить. Увеличение активации выше оптимума трудной зада­чи приближает к оптимуму легкой задачи. Ухудшение деятельности обычно наблюдается и при снижении ак­тивации вследствие, например, лишения сна или утомления. При уменьшении активации ниже опти­мального уровня происходит, как видно из графи­ков, падение качества деятельности, особенно резкое для трудной задачи. При помощи закона Йеркса-Дод­сона интерпретируют результаты совместного действия вышеуказанных факторов. Так, на материале сложных задач показано, что сильный шум отчасти компенсиру­ет ухудшение деятельности, вызванное бессонницей. Д.Канеман, опираясь на свою модель, объясняет отрицательные эффекты низкой и высокой активации работой разных механизмов. Ухудшение деятельности при низких значениях активации обусловлено недо­статочным вкладом усилия. Причем, как отмечает ав­тор, дело не в том, что активация не может увели­читься до уровня, соответствующего требованиям за­дачи. Получены данные, говорящие о том, что при сильной мотивации утомленные и сонные испытуе­мые все-таки справляются с задачей. Первичная при­чина низкой продуктивности заключается в слабости мотивации суб1ьекта. Как следствие, во-первых, нару­шается работа механизма обратной связи (блока оценки необходимой мощности), а значит, и степень вкла­дываемого усилия оказывается ниже необходимой и,

нию, так и по месту в схеме является блок политики распределения. Функции этого меха­низма заключаются в отборе структур деятельности, к которым направляется умственное усилие, и его до­зировании. Работа блока зависит от четырех факторов. Политика распределения регулируется постоянными диспозициями (первый фактор) субъекта по связи (по­казана стрелкой), отражающей закономерности непро­извольного внимания. Например, усилие обязательно распределяется к структурам восприятия внезапных, движущихся стимулов и собственного имени. Второй фактор (текущие намерения субъекта) определяет про­извольное обращение внимания (показано стрелкой). Так, при инструкции слушать голос, идущий справа, или в случае просьбы посмотреть на рыжего мужчи­ну, усилие будет распределено на структуры, служа­щие для достижения именно этих целей. Правила по­литики распределения, соответствующие первому и второму факторам, показаны на схеме двумя овалами в левой части рисунка.

Третий фактор политики распределения - влия­ние блока оценки требований необходимой мощнос­ти (требований задачи), показанного справа внизу ри­сунка. Согласно этому правилу, снабжение усилием одной из двух одновременно выполняемых деятель-ностей может быть прекращено, если суммарный зап­рос превышает предел доступной мощности. Напри­мер, даже опытный водитель, выезжая на оживлен­ный перекресток, перестанет слушать своего пассажи­ра. Последней детерминантой политики распределения является уровень физиологической активации. Это вли­яние на схеме изображено стрелкой, идущей сверху вниз с блока активации.

Эффекты активации Д.Канеман обсуждает особо, привлекая эмпирический материал, обобщением ко­торого выступает известный закон Йеркса-Додсона (см. напр., Фресс, 1975). Закон Йеркса-Додсона пред­ставляет собой эмпирически установленную и неоднок­ратно подтвержденную на материале разных задач, ре­шаемых испытуемыми (людьми и животными) зави­симость продуктивности деятельности от уровня ак­тивации. Схематически он показан на рис. 2, где при­ведены два графика в координатах продуктивности де­ятельности (вертикальная ось) и активации(горизон-тальная ось). Нижняя кривая построена для сложной

Вклад = Требование /

Общее усилие

Запасная мощность

Усилие, вкладываемое в основную задачу

Усилие (мрщность),требуемое основной задачей Рис. 3. Зависимость вклада усилия от требований основной задачи {Kahneman, 1973. Р. 15. Fig. 2-1)

во-вторых, появляются ошибки в работе блока теку­щих намерений. Итак, при низкой *#«-«»«««Уста-нош на задачу и оценка те«*«"^х результатов ее вы­полнения могут Ъьт ««адекватными. Ухудшение дея­тельности при высоких значениях активации автор объясняет изменением режима функционирования бло­ка политики распределения. При этом он обсуждает из­вестные факты и теории сужения поля, увеличения под­вижности, швлекаемости зрительного внимания и труд­ности произвольного управления им в условиях стресса. Нл щ«. 1 что 1«,«чимш«зффекш показаны в виде стрелки, идущей с блока активации на блок политики распределения.

Свою модель Д.Канеман построил на основании результатов ряда экспериментальных исследований, в том числе, собственных. Так, совместно с колле­гами он провел цикл работ, направленных на про­верку предположения о тесной связи активации с усилием и пришел к выводу, что одним из самых надежных показателей динамики умственного уси­лия «пишется изменение диаметра зрачка. С целью те­стирования степени внимания он использовал ме­тодику вторичной зондовой задачи. Основную идею такого измерения автор иллюстрирует гипотетичес­кими функциями, показаииыми на рис. 3. Здесь по оси абсцисс откладывается уровень текущих требований к умственному усилию со стороны первичной (ос­новной) задачи, а по оси ординат - уровень уси­лия, действительного вкладываемого в эту задачу. Если бы расход усилия полностью отвечал требова­ниям, то соответствующая зависимость приняла бы вид прямой с углом наклона в 45 град (тонкая пунк­тирная линия). На самом деле, поскольку уровень доступной мощности ограничен, прямая, начиная с какого-то значения требований, перейдет в кривую, проходящую несколько ниже (сплошная линия), и при дальнейшем росте требований разрыв между ними будет постепенно увеличиваться.

На рисунке представлена также функ­ция общего усилия (толстая пунктирная линия), прикладываемого ко всем действу­ющим или подготовленным к действию структурам переработки информации. Д.Ка-неман предполагает, что усилие в какой-то степени расходуется даже при отсутствии требований, то есть когда человек ничем не занят. В этом состоянии все же происхо­дит непрерывный контроль (мониторинг) внешнего окружения. Кроме того, продол­жается приток усилия, обусловленный по­стоянными диспозициями. Поэтому, как видно из графика, функция общего усилия начинается не с нуля, а с какого-то опре­деленного значения. Разницу между общим усилием и усилием, вкладываемым в ос­новную деятельность, Д.Канеман называ­ет запасной мощностью. При увеличении усилия, расходуемого на выполнение ос­новной задачи, запасная мощность умень­шается. Дополнительную (вторичную) за­дачу испытуемый может решать только за счет запасной мощности. Если первичная за-

дача потребует большего усилия, то запасная мощ­ность уменьшится и продуктивность решения вторич­ной задачи снизится на соответствующую величину и, наоборот, при снижении требований основной за­дачи продуктивность выполнения дополнительной за­дачи возрастет. Следовательно, изменение продуктив­ности решения вторичной задачи отражает изменение степени умственного усилия, вкладываемого в пер­вичную.

В экспериментах Д.Канемана испытуемым предъявляли на слух последовательности из четырех цифр (например, 3,8,1,6) со скоростью одна цифра в секунду. Спустя одну—две секунды испытуемый должен был ответить в том же темпе последователь­ностью цифр, каждая из которых отличалась от слы­шанной на одну единицу (4, 9, 2, 7). Начало и ритм ответа задавались звуковыми сигналами, предъявлен­ными с той же магнитной записи, что и цифры трансформируемого цифрового ряда. Правильными считались безошибочные и полные ответы, прохо­дившие в нужном темпе.

Задача трансформации цифр была для испытуе­мых основной. Одновременно решалась дополнитель­ная зрительная задача идентификации целевой бук­вы. Прямо перед испытуемым располагался экран, на котором вспыхивали одна за другой различные буквы со скоростью 5 букв в 1 с. Эта последователь­ность начиналась за 1 с до предъявления первой циф­ры слухового ряда, продолжалась в течение всей про­бы и заканчивалась спустя 1 с после отчета о послед­ней цифре. Внутри непрерывного ряда букв, один раз на протяжении каждой пробы, предъявляли зри­тельный шум (50 мс), затем целевую букву (80 мс) и снова зрительный шум (50 мс). Испытуемый должен был по окончании пробы назвать эту букву. Целевая буква появлялась непредсказуемо в одном из 5 мо­ментов решения задачи трансформации цифр: па­раллельно предъявлению первой и третьей цифры, в середине паузы перед ответом, при воспроизведе­нии второй и четвертой цифры трансформирован­ного ряда.

Ответ зрачка Цифровая задача Идентификация букв

0.7

0.6

0.5

0.4 5

0.3 3

0.2

0.1

- О

Приоритет задачи трансформации цифр обеспечивали платежной матри­цей. За каждую пробу с успешным ре­шением обеих задач испытуемый по­лучал премию в 4 цента. В случае пра­вильного ответа задачи трансформа­ции, но ошибочной идентификации целевой буквы премия снижалась до 2-х центов. За неудачу в задаче транс­формации цифр испытуемого штрафо­вали на 4 цента. На протяжении всех проб данного эксперимента проводи­лась параллельная, непрерывная реги­страция диаметра зрачка.

Д.Канемаи предположил, что уси­лие, вкладываемое в основную зада­чу, меняется по ходу ее выполнения закономерным образом. На этапе предъявления или прослушивания цифр оно должно увеличиваться, дос­тигая максимальной величины в пау­зе перед ответом, а затем снижаться вплоть до начального уровня. Это свя­зано с определенным изменением тре­бований структуры кратковременной памяти — сначала, по мере накопле­ния информации, ее нагрузка растет, а затем, по ходу ответа, уменьшается. Экспериментальные результаты, пред­ставленные на рис. 4, подтвердили это предположение.

По оси абсцисс графиков, изоб­раженных на этом рисунке, отклады­вается текущее время пробы (в секун­дах). Ноль оси соответствует началу зрительного предъявления последова­тельности букв дополнительной зада­чи, первая метка соответствует нача­лу подачи первой цифры слухового ряда основной задачи, вторая метка — второй цифры и т.д. Тонкими вертикальными линиями на поле гра­фиков выделена пауза, разделяющая две стадии реше­ния основной задачи: прослушивание (предъявление цифр) и отчет (воспроизведение цифр, полученных из элементов предъявленного ряда путем прибавле­ния единицы). Каждому из 4-х ответов соответствует точка на оси времени.

На левой оси ординат откладываются средние по­казатели продуктивности (число ошибок в %) реше­ния основной и дополнительной задач. Правая ось ор­динат служит для обозначения результатов регистра­ции диаметра зрачка у группы испытуемых. По этой оси откладываются средние показатели расширения зрачка (в мм) относительно исходного уровня, соот­ветствующего началу прослушивания цифр. При этом в расчет принимались данные, полученные в пробах с правильными ответами. Так было сделано потому, что расширение зрачка может быть, как известно, эмо­циональной реакцией на ошибку, допущенную и осоз­нанную испытуемым на стадии прослушивания или отчета.

Нижняя пунктирная кривая показывает процент ошибок в решении основной задачи в зависимости от момента предъявления зрительной цели. Как видно из

Время, с

Рис. 4. Показатели изменения диаметра зрач­ка и продуктивности решения основной и допол­нительной задач (адапт. Kahneman, 1973. Р. 21. Fig. 2-3)

графика, продуктивность решения задачи трансфор­мации цифр остается практически постоянной, то есть при различных временных позициях цели число оши­бок колеблется в узком диапазоне от 15 до 20%. Этот результат имеет большое значение, поскольку гово­рит о том, что задача трансформации цифр была, во-первых, трудной для испытуемых и, во-вторых, при­оритетной, основной или первичной. Следовательно, в данном эксперименте было обеспечено условие дос­таточно высоких требований к усилию и, возвратив­шись к рис. 3, можно сказать, что усилие испытуемых, направленное на решение основной задачи, перемеща­ясь туда-сюда по кривой (сплошная линия), всегда на­ходилось на криволинейном участке функции требуе­мое — расходуемое усилие, и потому условие тестиро вания усилия первичной задачи по показателю реше­ния вторичной задачи полностью выполнено.

Согласно теории ограниченного умственного уси­лия, скорость и точность ответа на зонд, вводимый в непредсказуемые моменты решения основной зада­чи, служат показателями запасной мощности, подво-

димой к структурам вторичной задачи (здесь — пер­цептивного мониторинга) в момент предъявления зонда (целевой буквы в данном эксперименте). Гра­фик продуктивности решения задачи идентификации целевой буквы построен по данным проб с правиль­ными ответами задачи трансформации. Пробы с оши­бочными ответами в основной задаче исключались, поскольку только в случаях верного ответа можно уве­ренно утверждать, что в ее решение действительно вкладывалось необходимое усилие. Как видно из ри­сунка, число ошибок идентификации букв, показан­ное в виде зачерненных и соединенных сплошной ли­нией квадратов, растет на стадии прослушивания, мак­симально в период паузы и резко снижается по ходу отчета.

Важнейшим результатом этого эксперимента Д.Канеман считает факт корреляции диаметра зрач­ка с продуктивностью решения вторичной задачи и делает вывод о том, что зрачок отражает динамику умственного усилия, вкладываемого в основную за­дачу. Действительно, из рисунка видно, что кривая расширения зрачка (пустые кружки, соединенные сплошной линией) в целом сходна с кривой про­дуктивности выполнения вторичной задачи. Автор

подчеркивает, что данный психофизиологический по­казатель дает непрерывную оценку изменения ум­ственного усилия в каждой отдельной пробе экспери­мента. Отсюда следует, что при соблюдении опреде­ленных условий, регистрируя только диаметр зрачка, исследователи могут по характеру изменений этого, отметим, непроизвольного показателя, судить о ди­намике степени умственного усилия или внимания при выполнении любой деятельности, не прибегая к процедурам многократного тестирования, дополни­тельной нагрузки вторичной задачей и громоздкой ста­тистической обработки.

По мнению Д.Канемана, модель внимания как умственного усилия хорошо объясняет факт зависи­мости диаметра зрачка от степени умственного уси­лия. Полученные данные говорили о том, что рас­ширение зрачка является надежным показателем ро­ста именно умственного усилия, а не следствием увеличения активации из-за воздействия других фак­торов (моторная напряженность, тревожность, шум и пр.). Так, если в задаче трансформации цифр ис­пытуемые прибавляют тройку, то соответствующая кривая расширения зрачка проходит выше, чем при более легком условии прибавления единицы.