Модель памяти Аткинсона-Шиффрина: три хранилища и критика

Модель памяти Аткинсона-Шиффрина - схема 1968 года, в которой память разложена на три хранилища, а информация движется между ними под управлением повторения, кодирования и поиска. Ричард Аткинсон и Ричард Шиффрин изложили её в статье «Human memory: A proposed system and its control processes», и за полвека она стала отправной точкой любого курса когнитивной психологии. Ниже разберём, что происходит в каждом хранилище, какими опытами измерены их параметры, почему главным доводом стала кривая позиции в ряду и где модель не выдержала проверки. У модели есть собственная математика, буфер повторения: калькулятор ниже считает кривую запоминания по её правилам.

Модель памяти Аткинсона-Шиффрина: из чего она состоит

Модель часто называют модальной: она собрала общие черты многих схем 1960-х годов (двухкомпонентной памяти Во и Нормана, фильтра Бродбента и других) и стала их типичным, модальным вариантом. Её ключевой ход - разделить структуру и управляющие процессы. Структура постоянна: три хранилища с заданными свойствами. Управляющие процессы человек выбирает сам: что повторять, как закодировать, где искать.

• Сенсорные регистры держат почти полную копию стимула доли секунды.
• Кратковременное хранилище удерживает несколько элементов, пока их повторяют, и служит рабочим пространством сознания.
• Долговременное хранилище практически безгранично и хранит информацию годами.

Путь информации последовательный: из регистра в кратковременное хранилище попадает только то, на что обращено внимание, а в долговременное - только то, что прошло через кратковременное. Именно эта последовательность окажется самым уязвимым местом модели. Сама схема выросла из компьютерной метафоры разума, см. статью про когнитивную революцию.

Сенсорные регистры: иконическая и эхоическая память

Первое звено - отдельный регистр для каждой модальности. Лучше всего изучен зрительный. Джордж Сперлинг в 1960 году показывал испытуемым на 50 мс таблицу из 12 букв в трёх рядах. При полном отчёте человек называл 4-5 букв и уверял, что видел больше, но остальное «таяло», пока он перечислял. Тогда Сперлинг ввёл частичный отчёт: сразу после вспышки звучал высокий, средний или низкий тон, и нужно было назвать только соответствующий ряд. Испытуемые называли около 3 букв из 4 в любом ряду, хотя заранее не знали, какой ряд спросят. Значит, в момент сигнала им было доступно примерно 9 букв из 12.

Рассчитать для своей задачи

Если тон задерживали на секунду, преимущество частичного отчёта исчезало: след угасал за несколько сотен миллисекунд. Ульрик Найссер в 1967 году назвал этот след иконической памятью. Слуховой аналог, эхоическая память, живёт дольше: в опыте Дарвина, Турви и Краудера (1972) с тремя одновременными источниками звука выигрыш частичного отчёта держался около 2-4 секунд. Вывод для модели: регистр вмещает много, но почти всё теряет раньше, чем внимание успевает выбрать нужное.

Кратковременное хранилище: ёмкость, длительность, код

Кратковременное хранилище в модели - одновременно склад и рабочий стол. Ёмкость его ограничена: Джордж Миллер (1956) оценил её в 7 плюс-минус 2 единицы, а Нельсон Коуэн (2001), исключив группировку и проговаривание, получил около 4 смысловых блоков. Длительность без повторения измерили Ллойд и Маргарет Петерсон в 1959 году. Испытуемый слышал три согласные, например КЗБ, и сразу начинал считать обратно тройками от трёхзначного числа, чтобы не повторять буквы про себя. Через 3 секунды буквы воспроизводили примерно в 80 % проб, через 18 секунд - примерно в 10 %.

Петерсоны объяснили это угасанием следа. Позже Кеппел и Андервуд (1962) показали, что в первой пробе забывания почти нет, а спад накапливается от пробы к пробе: значительная часть потерь приходится на помехи от предыдущих троек. Этот спор подробно разобран в статье про интерференцию в памяти. Код кратковременного хранилища преимущественно звуковой: Р. Конрад в 1964 году заметил, что при воспроизведении зрительно предъявленных букв люди путают созвучные, а не похожие по начертанию.

Долговременное хранилище и управляющие процессы

О долговременном хранилище модель говорит немного: оно практически неограниченно, хранит информацию преимущественно в смысловой форме, а забывание в нём чаще оказывается неудачей поиска, чем исчезновением следа. Какие системы скрыты внутри этого блока, выяснили уже после 1968 года; классификация Сквайра и Тульвинга разобрана в статье о видах долговременной памяти, здесь пересказывать её не будем.

Самое оригинальное в модели - управляющие процессы:

1. Повторение удерживает материал в кратковременном хранилище и одновременно переносит его в долговременное. Чем дольше элемент пробыл в буфере повторения, тем прочнее след.
2. Кодирование переводит материал в удобную для хранения форму: образ, ассоциацию, смысловую связь.
3. Решения и стратегии извлечения определяют, что искать, где искать и когда прекратить поиск.

Для строгой проверки авторы оформили повторение как буфер с фиксированным числом ячеек $r$. Новый элемент вытесняет случайный старый, а пока элемент лежит в буфере, в долговременном хранилище копится его след. Калькулятор выше использует упрощённую версию этой логики: за каждый шаг элемент получает долю $\theta$, поделённую на число элементов в буфере $n_t$:

$s_i = \sum_{t} \frac{\theta}{n_t}, \qquad P_i = 1 - e^{-s_i}$

Здесь $s_i$ - накопленная сила следа $i$-го элемента, $P_i$ - вероятность извлечь его из долговременного хранилища. Элемент, который к концу списка ещё лежит в буфере, при немедленном воспроизведении просто выдаётся оттуда.

Эффект позиции в ряду как главный довод

Сильнее всего модель подкрепляла кривая позиции в ряду. Если прочитать человеку список слов и попросить вспомнить их в любом порядке, лучше всего воспроизводятся первые слова (эффект первичности) и последние (эффект недавности), хуже всего - середина (Бенет Мердок, 1962). Модель объясняет два конца кривой двумя хранилищами: первые слова успели много раз повториться в полупустом буфере и ушли в долговременное хранилище, последние ещё лежат в кратковременном.

Калькулятор при списке из 15 слов, буфере на 4 элемента и $\theta = 0{,}5$ даёт вероятность воспроизведения первого слова 74 %, середины списка (позиции 6-10) 39 %, последнего слова 100 %. Если перед воспроизведением 30 секунд считать обратно, буфер стирается: последнее слово падает до 12 %, середина до 33 %, а начало списка не меняется. Ровно это получили Мюррей Гланцер и Анита Кьюниц в 1966 году: отвлекающая задача убирала недавность и не трогала первичность, а медленный темп предъявления поднимал начало и середину, не меняя конец. Такая двойная диссоциация и стала главным аргументом за два разных хранилища. Как читать саму кривую и какие ещё переменные на неё влияют, разобрано в статье об эффекте первичности и недавности.

Критика: где модель не выдержала проверки

Первый удар нанесла нейропсихология. Пациент K.F., описанный Тимом Шаллисом и Элизабет Уоррингтон в 1970 году, после травмы удерживал на слух всего около двух цифр, но нормально запоминал новые сведения надолго. Если бы путь в долговременное хранилище лежал только через кратковременное, такое было бы невозможно. Противоположная картина у пациента H.M., о котором подробно рассказано в статье про имплицитную память, вместе со случаем K.F. подтверждает, что хранилища разные, но опровергает их строгую последовательность.

Второй удар пришёлся на повторение. Крейк и Уоткинс (1973) показали, что длительное механическое повторение слова почти не улучшает его отсроченное запоминание. Значит, время в кратковременном хранилище не превращается в прочность следа автоматически, как предполагал буфер.

Отсюда выросла концепция уровней обработки Фергуса Крейка и Роберта Локхарта (1972): прочность следа зависит не от того, в каком хранилище побывала информация, а от глубины её обработки. В опытах Крейка и Тульвинга (1975) после вопроса о шрифте слова узнавали порядка 15-20 % слов, после вопроса о рифме около половины, после вопроса о смысле около 80 %. Разделение поддерживающего и углубляющего повторения объясняет, почему зубрёжка без понимания так плохо работает на экзамене.

От кратковременного хранилища к рабочей памяти Баддели

Третья линия критики касалась единства кратковременного хранилища. Алан Баддели и Грэм Хитч в 1974 году нагружали испытуемых удержанием до шести цифр и параллельно давали задачи на рассуждение. Если бы кратковременное хранилище было одним складом, его заполнение парализовало бы мышление; на деле решения замедлялись, но точность почти не падала.

Рассчитать для своей задачи

Вместо единого блока Баддели и Хитч предложили рабочую память из нескольких компонентов: центральный исполнитель, распределяющий внимание (близкий родственник идеи ограниченного ресурса, см. теорию ресурсов внимания), фонологическую петлю для звукового материала и зрительно-пространственный блокнот. В 2000 году Баддели добавил эпизодический буфер, связывающий компоненты с долговременной памятью. Рабочая память не отменила модель 1968 года, а заменила её средний блок: сенсорный вход и долговременное хранилище остались в учебниках почти прежними.

Частые ошибки

• Сводить модель Аткинсона-Шиффрина к «трём видам памяти» и забывать управляющие процессы, которым авторы отвели половину названия статьи.
• Отождествлять кратковременное хранилище с рабочей памятью. У Аткинсона и Шиффрина хранилище единое, у Баддели и Хитча многокомпонентное.
• Приписывать иконической памяти ёмкость 7 плюс-минус 2: число Миллера относится к кратковременному хранилищу.
• Утверждать, что опыт Петерсонов доказал угасание следа. Он показал быстрое забывание, а его причину оспорили работы по проактивной интерференции.
• Приводить случай H.M. как опровержение модели. Он её скорее поддерживал; против последовательной схемы говорит случай K.F.

FAQ

Почему модель называют модальной? Она обобщила черты, общие для большинства моделей памяти 1960-х годов, и стала их типичным, модальным представителем. Название закрепилось в учебниках именно за этой схемой.

Чем модель Аткинсона-Шиффрина отличается от модели рабочей памяти? Аткинсон и Шиффрин описывали кратковременное хранилище как один склад ограниченной ёмкости. Баддели и Хитч разделили его на центральный исполнитель и подчинённые системы для звукового и зрительного материала и сделали акцент на переработке, а не на хранении.

Актуальна ли модель сегодня? Как теория она пересмотрена, но как схема общей архитектуры памяти остаётся отправной точкой: деление на сенсорный, кратковременный и долговременный уровни принимают и её критики.

Коротко

Модель памяти Аткинсона-Шиффрина (1968) делит память на сенсорные регистры, кратковременное и долговременное хранилища и добавляет к ним управляющие процессы, прежде всего повторение. Параметры хранилищ измерены в опытах Сперлинга и Петерсонов, главный довод - кривая позиции в ряду, где первичность и недавность реагируют на разные переменные. Случай K.F., бесполезность механического повторения, уровни обработки Крейка и Локхарта и рабочая память Баддели показали, что путь информации не строго последовательный, а кратковременное хранилище не единый склад.