Роль подсистем рабочей памяти в процессе инсайтного решения

Для исследования роли подчиненных систем рабочей памяти в механизмах поиска инсайтного решения представляется необходимым исследование динамики репрезентации задачи в процессе ее решения, а также динамики функций когнитивного контроля. Для исследования этих процессов необходима их объективация и экстериоризация.

Наиболее оптимальным вариантом решения обозначенных вопросов является использование методологии регистрации движения глаз (айтрекинг) при решении мыслительных задач, а также методики мониторинга с использованием вторичной задачи-зонда. Эта методика, предложенная Д.Канеманом, модифицирована нами, и позволяет оценить изменение распределения ресурса в процессе решения мыслительной задачи в режиме реального времени (подробнее описано в предыдущей главе). Методика айтрекинга дает нам возможность исследовать неосознаваемые, глубинные, внутренние процессы в виду высокой разрешающей способности, фиксации данных в он-лайн режиме. Кроме того, применяемая процедура не подразумевает сознательного волевого участия испытуемого, не требует вовлеченности его усилий и ресурсов контроля, благодаря чему осуществляется параллельно с выполнением экспериментального задания, не интерферируя с ним.

Рассмотрим сначала историю развития методов объективации мыслительного процесса от регистрации осязательных гностических движений до применения методов регистрации движений глаз - айтрекинга, а также выявим основные параметры движения глаз, необходимые для возможности анализа мыслительных процессов.

Развитие методов регистрации гностических действий как способа объективации процесса решения мыслительных задач.

Прежде чем преступить к обзору современных исследований мыслительного процесса с помощью использования айтрекера для объективации хода решения задач, рассмотрим предшествующие экспериментальные попытки такого подхода без использования собственно айтрекера, так скажем, нетрекерную объективацию, поскольку идея самого подхода появилась раньше, чем возможность его реализации, предшествующим аналогом выступает фиксация познавательных действий.

Максимально развернутым и доступным внешнему наблюдению исследователя является осязательная активность слепых шахматистов при решении различных задач по выбору хода в условиях игровой комбинации, которая была подробно изучена и описана О.К.Тихомировым совместно с Б.А.Тереховым (Тихомиров, Терехов, 1964; Тихомиров, Терехов, 1996). Абсолютно слепым шахматистам предлагалось решать наглядно-пространственные мыслительные задачи на выбор шахматного хода. В ощупывании фигур на доске принимало участие только два пальца: указательный и большой, при этом на ведущий - указательный палец прикреплялась лампочка, позволяющая регистрировать на пленке фотоаппарата траекторию движения пальца. За один ход испытуемый ощупывал только одно поле шахматной доски. Единицей анализа выступал кадр-циклограмма. Результаты анализа показали, что осязательная активность слепых шахматистов в процессе решения задач на выбор хода не хаотична и спонтанна, а планомерна и избирательна, т.е. ощупывается не всё поле шахматной доски, а только некоторые его части, являющиеся объектом исследовательской деятельности решателя (ходы, возможные варианты, слабые места и т.д.). Кроме того, само субъективное поле задачи неоднородно: некоторые его участки ощупываются многократно, другие часто, некоторые совсем редко. Частота обращения к тому или иному элементу зависит от включения его в систему взаимодействия с другими элементами. Кроме того, авторы выделили ряд факторов, от которых зависит уровень колебания осязательной активности. К числу таковых можно отнести: этап игры (показано, что особенно моторная активность увеличивается к концу игры), глубина анализа ситуации (чем глубже анализ, тем выше уровень осязательной активности), эмоциональная напряженность и другие. Рассматриваемая моторная активность выступает здесь формой ориентировочно-исследовательской деятельности. Автор отмечает, что при исследовании осязательной активности, как и при анализе движений глаз, встает вопрос о разделении перцептивных и интеллектуальных компонентов этой деятельности (Тихомиров, Телегина, 1969). Наиболее активно осязание рассматривалось как форма восприятия или же механизм построения образа (рефлекторная модель восприятия, гипотеза уподобления А.Н.Леонтьева, понятие «аффорданса» в экологической теории восприятия Дж.Гибсона, указывающее на родство активного осязания и зрения, а также на единство системы зрение-осязание). В данном случае преимущественным оказывается не установление пространственных отношений между элементами (шахматными фигурами и полями доски), не оценка их размеров или дискриминация формы, а установление именно функциональных отношений между фигурами (угроза, возможные потери и т.д.) Что интересно, испытуемый ощупывает позиции, на которых в данный момент фигур нет, но на которых они могут появиться вследствие определенной последовательности ходов. Испытуемый, можно сказать, ментально проигрывает и антиципирует возможные ходы, что отражается в рассматриваемой осязательной активности, которая носит именно интеллектуальный характер.

Также авторами проводился анализ соотношения вербализированных и невербализированных компонентов мыслительной деятельности за счет сопоставления динамики осязательной активности с анализом протоколов мышления вслух.

Если в протоколах эксперимента обнаруживается, например, феномен внезапного нахождения решения - инсайта, то анализ осязательной активности показывает, что, на самом деле, вербализованному компоненту решения, отраженному в протоколе, соответствует подготовка в виде невербализованных осязательных манипуляций с элементами задачи. Установлено, что в речевой план передаются, прежде всего, высоковероятные характеристики, маловероятные же продолжают существовать исключительно на уровне, объективированном в осязательной активности, что еще раз доказывает необходимость дополнения субъективных осознанных методов мышления вслух объективными методами экстериоризации изучаемого процесса.

Еще одним примером попытки нетрекерной объективации мыслительного процесса служит диссертационное исследование Л.П.Урванцева на тему «Формирование суждений в условиях неопределенной визуальной стимуляции» (Урванцев, 1974). В данной работе исследовался процесс восприятия и интерпретации рентгенологического изображения в медицинской диагностике. По мнению автора, этот процесс является репрезентативной моделью формирования суждений в условиях неопределенности ввиду многозначности данного вида изображений. Основной задачей экспериментального исследования была объективация процесса восприятия и интерпретация рентгенограмм. Испытуемым (рентгенологам разной квалификации) предлагалось оценить качество рентгенограммы и правильность диагноза. В качестве экспериментальных объектов использовались рентгенограммы грудной клетки (5 штук), причем к трем из них давались описания томограмм и дополнительных рентгенограмм. Снимки были подобраны таким образом, что при анализе одних на первых план выступают трудности обнаружения патологических изменений, а при анализе других - трудности их интерпретации. В качестве метода использовалось сужение поля зрения. Трекинг взора осуществлялся за счет перемещения центра окна по поверхности снимка (45 фиксаций в минуту), на которые накладывались схематические изображения рентгенограмм. Используемая методика позволяла зарегистрировать два ряда данных: траектория визуального поиска в ходе осмотра рентгенограмм и отчеты испытуемых (Урванцев, 1974).

Похожее исследование уже с применением технологии айтрекинга проводилось Джереми Вольфом и коллегами. Опытным врачам (радиологам) необходимо было находить узелки раковых опухолей на КТ-снимках (снимки компьютерной томографии) легких больных. На последний снимок помещалось изображение гориллы, сильно превосходящее по размеру раковые узелки. Было установлено, что около 83% врачей не замечали ее. Что интересно, анализ регистрации движения глаз во время просмотров КТ-снимков показал, что большинство испытуемых не видели гориллу, смотря прямо на нее (Drew, Vo, Wolfe, 2013). Не смотря на то, что данное исследование выполнено в области психологии зрительного внимания и демонстрирует феномен «слепоты по невниманию», примечательным оказывается факт дивергенции регистрации пребывания взора испытуемого в определенной зоне интереса и отсутствие сознательной контролируемой переработки данной информации, вхождения ее в фокус внимания. Эту особенность необходимо учитывать при обработке и анализе данных, полученных с помощью применения технологии айтрекинга при исследовании процесса решения мыслительных задач.

В работе Чейза и Саймона «Мысленные образы в шахматах» описывается эксперимент, в котором велась видеозапись хода решения шахматных задач без применения технологии айтрекера (Чейз, Саймон, 2011). Испытуемыми были игроки разной степени владения игрой: мастер, кандидат в мастера спорта и новичок. В эксперименте использовались две задачи: мнестическая (предъявлялись позиции, которые нужно было запомнить и воспроизвести, называя расположение фигур вслух, без осмотра доски) и перцептивная (испытуемым предъявлялись позиции, рядом располагалась пустая шахматная доска и комплект фигур; нужно было воспроизвести эталонную позицию максимально быстро и точно).

Для выделения структурных единиц (чанков) в словесном отчете фиксировались паузы в ходе воспроизведения позиций при решении мнестической задачи. Также анализировались движения головы при решении перцептивной задачи в ситуации повторного осмотра испытуемым предъявленной позиции после выставления им несколько фигур. Фиксируя временные интервалы между верно выставленными фигурами в ходе воспроизведения испытуемыми позиции возможно выявление границ между перцептивными структурами, которые строятся на основе как зрительных (цвет, расстояние), так и функциональных свойств элемента (принадлежность к одному типу). Было установлено, что количество информации, извлекаемой из задачного пространства шахматной задачи, предъявляемой на короткое время, зависит от игровой квалификации испытуемых (Чейз, Саймон, 2011)

Рассмотрим теперь исследования, в которых фиксировалась собственно глазодвигательная активность при решении мыслительных задач.

Так О.К.Тихомиров и Э.Д.Телегина отмечают следующее: «Принципиальное значение для понимания психологической природы мышления, описываемого такими терминами, как «процесс», «поиск», «ориентировка», имеет изучение экстериоризированных компонентов, к которым относится глазодвигательная активность человека, актуально решающего задачу, условия которой представлены наглядно. Это значение заключается в том, что в отличие от опытов с наводящими задачами или опытов, выявляющих эффект установки, мы сталкиваемся здесь как бы с «микроанализом» неосознаваемых форм ориентировочно-исследовательской деятельности субъекта» (Тихомиров, 1984, стр.21). Таким образом, авторы ставят ту же самую задачу вскрытия микродинамики мыслительного процесса через фиксацию объективных показателей (движение глаз).

Среди общего массива методов изучения движения глаз можно выделить две группы:

1. контактные - т.е. такие методы, которые связаны с непосредственной установкой датчиков регистрации на роговицу глаза или возле него (электроокулография).

2. дистантные - современные методы, при которых непосредственный контакт регистратора движения с глазом испытуемого отсутствует (видеорегистрация, айтрекинг).

В виду отсутствия прибора айтрекера наиболее распространенными методами регистрации глазодвигательной активности были фотооптический метод, электроокулограмма и видеорегистрация (киносъемка) движения глаз.

Наиболее полный и подробный обзорный анализ методов регистрации и анализа направленности взора человека представлен в работе В.А.Барабанщикова и А.В.Жегалло (Барабанщиков, Жегалло, 2013; 2014)

Метод кинорегистрации взора основательно применялся в исследовании О.К.Тихомирова и Э.Д.Телегиной для исследования мыслительной деятельности шахматистов через регистрацию движений глаз с помощью киносъемки (Тихомиров, Телегина, 1969). Вообще, следует отметить, что в большинстве своем исследовательские работы по объективации мыслительного процесса осуществлялись на материале игры в шахматы, либо же весьма схожих моделях (Пономарёв, 1999; Спиридонов, 2006; Пичугина, Спиридонов, 2010; Чейз, Саймон, 2011; Robbins et al., 1996; Bilalic, McLeod, Gobet, 2008; Reingold, Sheridan, 2011 и др.). Вероятно, это объясняется наглядно-пространственным характером данного материала (хорошо определенной объективной структурой, четким выделением элементов задачи, определенного дерева решения, наглядностью хода решения и т.п.) Фактически в упоминаемом исследовании анализировались данные о фиксации различных элементов ситуации, длительности этих фиксаций и их последовательность (траектория движения глаз). Полученные данные сравнивались с вербальным отчетом испытуемых.

Установлено, что данные анализа глазодвигательной активности более информативны, чем вербальный отчет. Так, например, в словесном отчете отражаются лишь те ходы и операции, по отношению к которым в зрительном поиске осуществляется значительная работа. Наряду с этим, в объективном поиске отражаются некоторые ходы, которые вовсе не фиксируются в словесном отчете (чаще это «плохие ходы», ухудшающие данную ситуацию).

В данной работе выделяются и описываются виды мыслительной деятельности (объединение элементов в комплексы, проигрывание определенных возможностей фигур на разную глубину и др.) на различных ее этапах (т.е. оценивается динамический аспект). Одной из выявленных экспериментальных особенностей является тот факт, что объем зоны ориентировки решателя всегда меньше общего числа элементов ситуации и изменчив в зависимости от наличной ситуации (т. е. субъективное поле задачи уже объективно заданного) (Тихомиров, Телегина, 1969). По объективным показателям можно выяснить, какое место в реальной мыслительной деятельности решателя занимает тот или иной элемент задачи, соотнести его с объективным значением в актуальной ситуации и на основании этого судить, насколько полно и адекватно отражаются элементы условий задачи в сопоставлении с ее требованиями.

Таким образом, можно отметить такие приемы объективации мыслительного процесса как затрудненные условия восприятия, подбор стимульного материала - задачи должны решаться в наглядно-действенном плане (чаще всего таковым выступают шашки-шахматы-пятнашки), а также применение соответствующих методов, а именно - регистрации глазодвигательной активности.

В настоящее время широко применяется технология айтрекинга. Свое распространение она получила во второй половине XX века, в связи с широким распространением цифровой видеотехники и компьютеров. Суть метода в том, что глаз подсвечивается точечным источником инфракрасного излучения, а инфракрасная видеокамера производит скоростную съемку глаза. На изображении программно определяется положение зрачка, и его размера, а также положение роговичного блика, представляющего собой отражение на роговице источника инфракрасного света (Барабанщиков, Жегалло, 2013).

Рассмотрим более подробно состояние современных исследований мыслительных процессов с использованием данного метода и возможности его применения.

Исследование процесса решения инсайтных и неинсайтных задач с применением технологии айтрекинг

В общем массиве «трекерных» исследований решения инсайтных задач можно выделить две основные методологические линии. Первая - центральная, наиболее часто применяющаяся идет от работ Г.Кноблиха и исследование мыслительных процессов здесь является приоритетным (Knoblich et al., 1999; Knoblich, Ohlsson, Raney, 2001). Основным глазодвигательным маркером выступает количество и длительность фиксации взора (fixation duration) в определенных зонах интереса и ее производные. Вторая линия, менее популярная, идет от работ Д.Канемана по изучению внимания как умственного усилия с использованием в качестве глазодвигательного маркера ширину зрачка (pupil diameter) (Канеман, 2006).

Рассмотрим подробнее имеющиеся на сегодняшний день методологические разработки в области исследования инсайтного решения с помощью айтрекинга.

Одним из пионеров центрального направления исследований процесса решения инсайтных задач с помощью метода фиксации движения глаз является Гюнтер Кноблих. В своем исследовании Г.Кноблих и коллеги использовали спичечные арифметические задачи, преимущество которых в том, что каждая задача состоит из небольшого числа отдельных элементов, расположенных горизонтально. Таким образом, можно определить с точностью, на каком элементе задачи фиксируется взор испытуемого в каждый момент времени. В этих арифметических задачах из спичек, решатель сталкивается с некорректным арифметическим выражением (неравенством), представленным римскими цифрами.

Соответственно, задача решателя - исправить это неверное арифметическое выражение перемещением единственной спички из одной части неравенства в другую.

В эксперименте испытуемым предлагалось решить три задачи, которые фактически равны по объективной структуре, однако их субъективная сложность различна.

Объясняется это тем, что подобные задачи со спичками актуализируют у решателя арифметические знания. При этом члены неравенства рассматриваются как изменяемые элементы, а операторы (знаки, например) как инварианты, поскольку в арифметике распространены операции изменения значений членов неравенства, однако редки случаи изменения значений операторов. Однако, именно трансформация оператора и служит решением данного неравенства. Таким образом, пока запрет на изменение операторов не ослабнет, задача «Б» не будет решена (Knoblich, Ohlsson, Raney, 2001).

Регистрировались показатели движения глаз, в частности, количество и длительность фиксаций. Исследование, проведенное Д.Баллардом и коллегами, показало функциональное различие между короткими и длинными фиксациями глаз. Короткие фиксации в первую очередь служат для перекодировки элементов задачи с тем, чтобы перевести их в рабочую память. Длительные фиксации говорят о более глубокой обработке информации (Ballard, Hayhoe, Pook, 1997).

Предсказания особенностей движения глаз при решении описанных задач:

Во-первых, попадание в мыслительный тупик должно влиять на среднюю продолжительность глазодвигательных фиксаций. Поскольку решатель не знает, что делать дальше, то, как правило, он смотрит на условия задачи без проверки конкретных идей решения, без активного исследования задачного пространства. В результате ожидается меньшее количество движений глаз в единицу времени, но фиксации более длительны.

Во-вторых, исходная репрезентация задачи должна влиять на направленность внимания и распределение фиксаций. Если испытуемые в начале рассматривают значения в уравнении в качестве переменных, а операторы, как постоянные элементы, то они должны сосредоточить внимание на членах уравнения во время начального, исследовательского этапа решения задачи. Таким образом, прогнозируется превалирование большей части от общего времени фиксации глаз на «ценных» по мнению решателя элементах (результаты, значения), нежели на операторах. Это предсказание имеет место только для начальной фазы решения задачи.

Итак, испытуемым предлагалось решить три арифметических задачи из спичек, которые были представлены в случайном порядке. Испытуемые нажимали кнопку, как только они думали, что нашли решение. Решение проговаривалось вслух. Если ответ был правильным, предлагалась следующая задача. Если нет, испытуемый продолжал работать над одной и той же задачей, пока не нашел другого решения или пока не исчерпал лимит времени 5 мин. Таким образом, по итогу эксперимента все испытуемые попадали в группу решивших задачу (Solver) или не решивших задачу (Nonsolver). Показатели этих двух групп сравнивались.

Только фиксации, которые длились дольше, чем 100 мс были включены в анализ данных. Перед вычислением доли длительности фиксации, потраченной на каждый элемент задачи, все фиксации были разделены на короткие и длинные по медиане. Для анализа динамики изменений движений глаз в процессе решения для каждой задачи каждого испытуемого время решения задачи было разделено на три равных этапа.

Для длинных фиксаций доля времени фиксаций на итоге уравнения значимо превышала уровень случайного угадывания как для решивших, так и для нерешивших испытуемых. На протяжении первых двух этапов различий по данным группам не обнаружено. На третьем этапе в группе решивших задачу процент времени фиксаций на итоге уравнения значимо возрос по сравнению с группой нерешивших.

В данном исследовании проверялось три основных момента, касательно движения глаз при инсайтном решении. Первый аспект касается того, что инсайтные задачи создают некий тупик. В тупике люди, как правило, сидят и смотрят на задачу, поэтому происходит меньше движений глаз (то есть, наблюдается более длительный период фиксации). Второй аспект вытекает из представления о том, что ситуация тупика вызвана неадекватной первоначальной репрезентацией задачи. В данных арифметических задачах со спичками, предварительное знание арифметики формирует предвзятое видение элементов задачи (значения как переменные, операторы как константные элементы). Третий вывод следует из того принципа, что выход из тупика осуществляется путем ослабления несоответствующих ограничений и декомпозиции чанка.

В данном исследовании для анализа особенностей инсайтного решения использовались такие параметры глазодвигательной активности как количество и длительность фиксаций, а также распределение фиксаций по зонам интереса (AREA OF INTEREST, AOI).

Весьма содержательный обзор научных исследований инсайта с использованием методологии айтрекинг приводится в рамках диссертации на соискание степени PhD Дж.Эллис (Ellis, 2012). Отмечается, что в исследовании движений глаз при решении инсайтных задач можно оценивать влияние когнитивных процессов на движение глаз (как делалось в исследованиях Г.Кноблиха и коллег, самой Эллис и др.), однако можно оценить и обратное отношение - влияние движений глаз на когнитивные процессы. Примером такого подхода являются эксперименты Е.Грант и М.Спайвей (Grant, Spivey, 2003). Они пытались повлиять на фокус внимания испытуемого, пока он решал классическую задачу К.Дункера на облучение.

Задача следующая: Вам необходимо найти способ уничтожения неоперируемой опухоли желудка такими лучами, которые при достаточной интенсивности разрушают органические ткани, но при этом окружающие опухоль здоровые органы (ткани) не должны быть повреждены (Дункер, 1965). Решателям были представлены визуальные схемы задачи с вербальным описанием (рис 2). Исследование включает два эксперимента. В первом эксперименте испытуемым нужно было решить описанную выше задачу за 10 минут, размышляя вслух. Параллельно фиксировались движения глаз. Время решения было размечено следующим образом: 30 сек. после прочтения инструкции (начальный временной этап) и 30 сек. перед тем, как был дан верный ответ (конечный временной этап). Этот этап, как правило, сопровождался вдохом и комментариями «Ага!», «Ого! Я знаю» с последующим одновременным правильным решением.

Анализировалось время просмотра следующих зон интереса: область опухоли (Tumor), здоровая ткань (Healthy Tissue), кожа (Skin), наружная область (outside) и выбросы для успешных и неуспешных решателей на начальном и конечном этапах решения задачи.

Рисунок 2. Схема Дункеровской задачи на облучение. Подписи на схеме не предъявлялись, а давались испытуемым в словесном описании задачи

В результате сравнительного анализа было показано, что на начальном этапе нет значимых различий во времени просмотра указанных зон диаграммы, а вот на конечном этапе обнаружены значимые различия во времени просмотра района кожи. Средняя продолжительность просмотра этого участка у успешных решателей значимо выше. Из этого результата авторы заключили, что данный участок диаграммы является критически важным для решения данной задачи. Цель второго эксперимента была в том, чтобы использовать полученную информацию для проверки чувствительности решателя к изменению в структуре визуальной репрезентации и возможности использовать эту чувствительность, управляя фокусом внимания на диаграмме для фасилитации верного решения.

В данном эксперименте решение задач происходило при одном из трех условий: 1) предъявлялась статическая диаграмма из эксперимента 1; 2) предъявлялась анимированная диаграмма с пульсирующей критической областью (район кожи); 3) предъявлялась анимированная диаграмма с пульсирующей некритической областью (район опухоли). Авторы предположили, что, привлекая внимание к области кожи за счет увеличения перцептивной значимости (за счет пульсации), можно увеличить вероятность генерации правильного ответа. Было обнаружено, что испытуемые, решавшие задачу при втором условии, были в два раза успешнее по сравнению с остальными. Последующий качественный анализ исходных данных движений глаз показал, что время просмотра, потраченное на область кожи, фактически является следствием пересечения саккад, которых у успешных решателей больше. Эти саккады триангулировали из точек вне кожи, направляясь к опухоли внутрь и снова наружу, таким образом, подражая идее множественного схождения лазерных лучей. Предполагается, что паттерн движения глаз успешных решателей может служить в качестве физического воплощения идеи решения.

Вслед за этим исследованием Л.Томас и А.Льерас исследовали, можно ли индуцировать успешное решение задачи через направление движений глаз по паттерну, воплощающему решение (Thomas, Lieras, 2009). Для этого они добавили к основной задаче про опухоль несвязанное с ней задание - отслеживание на определение цифры среди букв, представленных в разных местах задачной диаграммы (рис.3). Для первой группы испытуемых 8 знаков были представлены в разных точках как внутри, так и за пределами границы кожи, что провоцировало пересечение саккад в районе кожи и воплощало модель множественной конвергенции лучей на опухоли. Для второй группы испытуемых провоцировалось меньшее количество пересечений саккад, однако паттерн движений оставался таким же. В третьей группе пересечения саккад провоцировались между двумя областями, ослабляя паттерн множественной конвергенции лучей на опухоли. И, наконец, в четвертой группе, при выполнении задания на отслеживание испытуемые фиксировали взор в области опухоли.

После эксперимента с испытуемыми проводилось постэкспериментальное интервью, чтобы выяснить, как воспринимается отношение между основной задачей на облучение и заданием на отслеживание цифры.

Рисунок 3. Стимульный материал к эксперименту Л. Томас и А. Льерас (2007). Схема Дункеровской задачи на облучение (1945). Вариант B- расположение цифр, воплощающих решение задачи; вариант С- показывает возможные зоны интереса, вариант D- показывает паттерн пересечения области кожи; вариант E-показывает паттерн фиксации в области опухоли (стр.664)

Постэкспериментальный опросник установил имплицитный характер связи между движением глаз и когнитивными процессами. Испытуемые не воспринимали вторичное задание как подсказку, а оценивали его скорее, как дистрактор, отвлекающий от решения задачи на облучение. В результате было установлено, что испытуемые первой группы воплощенного решения более чем в два раза успешнее решали задачу. Это подтверждает предположение о том, что паттерн движения глаз может влиять на ход мышления, по крайней мере, при решении пространственных задач, таких как задача К.Дункера на облучение.

Еще одним исследованием в этой серии является эксперимент Д.Литчфилда и Л.Бол, в котором исследовалось, насколько паттерн движения глаз другого человека может способствовать перераспределению внимания и последующему инсайтному решению (Litchfield, Ball, 2011). Для этого испытуемым предлагалось решать задачу на облучение, представленную на диаграмме из эксперимента Гранта и Спайвей. Затем предъявлялся паттерн траектории движения глаз другого решателя. Причем эти траектории могли быть следующего типа: 1) движения глаз сосредотачивались исключительно на опухоли, без выхода за пределы кожи; 2) «естественный» паттерн пересечения саккад между внешним участком и центральным - опухолью из нескольких направлений; 3) «дидактический» паттерн, в котором умышленно наглядно демонстрировалось пересечение саккад между внешним районом и центральным - опухолью из нескольких направлений. Время, отведенное на решение задачи, составляло 10 минут. Фиксировались движения глаз испытуемых в начале решения и снова, спустя 5 минут.

В результате были получены значимые различия продуктивности решения задачи на облучение в зависимости от типа предъявляемого глазодвигательного паттерна другого решателя. При предъявлении глазодвигательного паттерна, сосредоточившегося исключительно в области опухоли, результаты решения задачи были значимо ниже (количество саккад, пересекающихся в области кожи, время решения), нежели в ситуации предъявления воплощенного решения. Таким образом, данное исследование представляет еще один методологический прием использования технологии регистрации движения глаз при изучении инсайтного решения.

Интересующее нас исследование самой Дж.Эллис было направлено на изучение динамики инсайта в контексте проверки мгновенности или постепенного накопления знания перед инсайтом (Ellis, 2012). Эллис полемизирует в частности с результатами эксперимента Дж.Меткалф и Д.Вибе (Metcalfe, Wiebe, 1987.). Испытуемым предлагалось решать инсайтные и алгоритмические задачи, и при этом каждый 15 сек. оценивать насколько они близки к решению (здесь мы видим нетрекерный способ оценки динамики мыслительного процесса решения задач). Соответственно за 15 сек. до того, как испытуемые решали задачу, они были уверены в близости к ответу, однако такая картина наблюдалась только для неинсайтных алгоритмизированных задач (рис. 4). При решении же задач инсайтного типа испытуемые не имели представления о близости к ответу даже за 15 сек. до того, как они фактически решили задачу.

Рисунок 4.Результаты эксперимента Дж. Меткалф и Д. Вибе (1987). На графике представлена динамика оценки чувства близости к решению при решении инсайтных и алгоритмических (неинсайтных) задач.

Результаты этого эксперимента свидетельствуют вроде бы в пользу дискретного внезапного обнаружения инсайтного решения. Однако под сомнением остается то, насколько точно метакогниции (а в данном случае оценивается именно этот компонент) отражают кумуляцию собственно когниций (знаний, необходимых для решения задачи), т.к. субъективные отчеты могут быть не чувствительны к накоплению знаний и может казаться дискретным даже постепенное его нарастание. Дж.Эллис использует методологию айтрекинга для объективации мыслительного процесса и проверки гипотезы о постепенном накоплении частичного знания перед инсайтом.

Для этого участникам эксперимента предлагалось решать анаграммы. Им предъявлялось 5 разделенных букв, расположенных по кругу. Из них 4 буквы (3 согл,1 гл.) образовывали некоторое слово, а пятая буква (1 согл.) была дистракторной (рис.5). Фиксировалось количество фиксаций и время просмотра на каждой букве.

Рисунок 5. Стимульный материал из эксперимента Дж.Эллис (2012). На рисунке представлены по кругу расположенные 5 букв, 4 из которых составляют слово. Панель А ответ: MASK; панель В ответ: GIFT; панель С ответ: CHOP

Итак, если инсайт внезапен и дискретен, то время просмотра дистракторной буквы резко и внезапно упадет непосредственно перед ответом. Если же инсайт - результат постепенной кумуляции частичного знания, то время просмотра дистракторной буквы будет уменьшаться более медленно, и этот тренд наметится задолго до ответа. Кроме того, после решения анаграмм с участниками проводилось постэкспериментальное интервью, позволяющее классифицировать и квалифицировать решение каждой анаграммы как инсайтное, либо неинсайтное. Весь ход решения был разделен на две половины для анализа. Было показано постепенное снижение доли времени просмотра буквы-дистрактора. Время просмотра целевых букв и буквы-дистрактора не различается значимо в первой половине процесса решения, однако, за несколько секунд до ответа время просмотра дистракторной буквы значимо уменьшалось. Кроме того, для решения анаграмм, квалифицированных как инсайтные, наблюдалось более короткое время ответа, меньшее количество пребываний и их длительность (Ellis, 2012).

Очень остроумным и методически находчивым является исследование Гарри Джонса (Jones, 2003). В своей работе он сопоставляет две альтернативные современные теории, объясняющие инсайт. Первая теория изменения репрезентации (Knoblich, Ohlsson, Raney, 2001), уже разбираемая нами в данной работе, предполагает, что инсайт происходит через ослабление самоналоженных ограничений в задаче и декомпозиции чанка. Вторая теория - контроль продвижения к цели (The progress monitoring theory). Согласно этому подходу решатель ищет, как свести к минимуму разрыв между текущим состоянием задачи и целевым. Тупик возникает, когда эвристика восхождения от простого к сложному (Hill-climbing) не приводит к решению и начинают рассматриваться альтернативные решения. Инсайт в данной теории определяется оценкой дистанции между актуальным состоянием задачи и целевым (или даже субцелевым, Subgoal state), и сравнением с количеством ходов, необходимым для решения. Кроме того, важную роль в успешности инсайтного решения играют индивидуальные особенности (в частности, способность Look ahead).

Особенности данного исследования в том, что, во-первых, используются задачи с неограниченным количеством ходов. Далее, проверяются предсказания двух теорий на одном и том же стимульном материале. Операционализируется понятие «Тупик». Дается более строгое его определение, нежели просто как длинная пауза. Фиксируются движения глаз.

В качестве стимульного материала использовалась компьютерная версия игры «Парковка».

Рисунок 6.Пример экспериментального экрана из работы Г.Джонса

Цель игры - вывести такси со стоянки. Инструкция для испытуемого: «Как эти машины могут быть переставлены от выхода так, чтобы такси могло покинуть стоянку?». Автомобили перемещаются кликом мышки по передней или задней части машины. Движение ограничено расположением машин (горизонтальные машины перемещаются влево-вправо, вертикальные - вперед-назад). В данной задаче такси должно рассматриваться наравне с другими автомобилями, а не в качестве специального объекта. Изменение репрезентации включает в себя перемещение от одной репрезентации задачи (где рассматривается объект, ограниченный в использовании «Такси перемещать нельзя!») к другой, где эти ограничения ослабляются, что и приводит к успешному инсайтному решению.

В качестве независимой переменной в данном эксперименте использовался сценарий предъявляемых задач. Сценарий мог быть следующим:

• Нормальный - четыре усложняющиеся задачи, с предъявлением пятой - инсайтной.

• Ротированный - те же задачи, что и в нормальных условиях, но инсайтная задача повернута на 90?, так что выход находится справа.

• Облегченный - все 4 задачи простые.

Фиксировалось время, затраченное на каждый ход, перемещаемая машина, траектория перемещения, показатели движения глаз (количество фиксаций, длительность фиксаций), количество ошибочных кликов.

Тупик операционализируется автором как ситуация, когда время фиксации для текущего хода было больше или равно среднему времени фиксации испытуемого плюс два стандартных отклонения. Согласно этому определению, тупик чувствителен к индивидуальным различиям во времени фиксации всех участников.

Теория изменения репрезентации предсказывает, как минимум, 1 тупик до непосредственного перемещения такси. Это предположение подтвердилось. Обнаружился четкий тренд: совершение хода «Такси» длиннее по сравнению с другими, а также длительность фиксаций при решении задачи была больше для хода «Такси» по сравнению с другими предшествующими и последующими ходами.

Также предполагалось, что задача будет легче решаться в ситуации облегченного и ротированного варианта предъявления по сравнению с нормальным.

Согласно теории контроля продвижения к цели существуют 3 автомобиля, которые блокируют выход. Соответственно, достижение цели включает в себя перемещение этих трех машин. Эта теория использует способность Look-ahead, которая определяет, как много ходов вперед может просчитать решатель (сколько ходов он способен предвосхитить). В инсайтной задаче передвижение двух из трех автомобилей весьма просто, но после них решатель осознает, что третью машину очень сложно передвинуть. Решатели с Look-ahead 2 или меньше (способность предвосхищать 2 и менее хода) не осознают этого, пока не сделают 2 хода. Исходя из теории МакГрегора, эмпирическое распределение решателей, будет следующее:32% будут иметь look-ahead 1, 32% - look-ahead 2, 36% - look-ahead 3 (MacGregor, Ormerod, Chronicle, 2001). Следовательно, примерно 64% испытуемых столкнуться с тупиком между передвижением второй и третьей машины от выхода, оставшиеся 36% - перед перемещением одного автомобиля от выхода. Решатели с look-ahead 3 более вероятно и быстрее решат предлагаемую задачу, независимо от сценария предъявления.