КЛАССИФИКАЦИЯ ОПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ ЭТАЛОНОВ И АНАЛИЗ ЭТАЛОНА-ПРОТОТИПА (ДЛЯ КЛАССА ЗРИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ)

М. С. ШЕХТЕР

Предлагается классификация опознавательных эталонов по двум основаниям: (1) деление на целостные и нецелостные, (2) деление на жесткие и мягкие эталоны. Целостные эталоны не разлагаются на ряд компонентов, участвуя в процессах сличения как неделимые, атомарные единицы. В отличие от жестких эталонов мягкие требуют для положительного ответа в процессах сличения не тождества эталона и воспринимаемого объекта, а лишь определенной степени их близости. Показано, что мягкие эталоны могут участвовать в опознавании не только размытых, но и строгих классов: эталон-прототип может использоваться для принятия решения о классе, к которому относится предъявленный объект, а другие мягкие эталоны, если они целостные, — для выдвижения соответствующей гипотезы. Последнее установлено в экспериментах, где для опознания предъявлялись деформированные геометрические фигуры. Также анализируется один из вариантов мягкого эталона — прототип, рассматриваются дискуссионные вопросы его природы и преимуществ перед эталонами другого рода.

Ключевые слова: классификация, мягкий эталон, прототип, сличение, гипотеза, решение.

1

Одним из главных звеньев опознавательного процесса является сличение зафиксированного в памяти эталона (или эталонов) с воспринимаемым объектом (точнее, с тем перцептивным отображением, которое этот объект представляет в психической сфере). Однако до сих пор отсутствует Классификация Эталонов, что намного уменьшает возможности раскрытия механизмов опознания, их разных вариантов.

В наших прошлых работах основное внимание уделялось разделению эталонов на Комплексные И Целостные. Первые из них расчленяются на ряд дискретных компонентов или элементов. Ярким примером является в этом отношении группа конъюктивно связанных между собой концептуальных признаков, условно говоря, некая группа «A·B·C». Целостные же эталоны не расчленяются на ряд элементов и участвуют в процессах сличения как «слитные», неделимые, атомарные единицы, что, как показано в работах [2], [3], существенно облегчает и ускоряет для субъекта опознавательный процесс, в предельном случае создает субъективный эффект одномоментности опознания.

Однако эталоны можно разделить на две группы и по другому основанию: эталоны Жесткие И Нежесткие, Мягкие. Если эталон жесткий, то положительный ответ при сличении с ним дается тогда, когда предъявленный объект или некоторые его свойства, существенные для данного класса, тождественны эталону.

Если же эталон мягкий, то указанное положительное решение или по меньшей мере гипотеза о категориальной принадлежности объекта принимается и в случае его Близости К эталону, а Не только при тождестве Воспринимаемого объекта и эталона.

В свою очередь мягкие эталоны тоже делятся на две группы. В одних случаях в результате сличения с эталоном делается вывод, принимается Решение О

16

09.10.2012


15

Категориальной принадлежности предъявленного объекта. Так происходит, когда эталон является Прототипом, т. е. центральным или наиболее часто встречающимся представителем данного класса. В других — выдвигается лишь Гипотеза О такой принадлежности; соответственно, мы будем различать мягкие эталоны первого и второго рода.

Примером жесткого эталона является комплекс признаков, входящих в понятие о данном классе. Примером мягкого эталона первого рода является, как отмечалось, Прототип Данного класса. Чем ближе предъявленный объект к прототипу, тем быстрее и точнее решается вопрос о принадлежности этого объекта к данному классу. Вероятно, существует некоторый Критерий (меняющийся в зависимости от ситуации и возможно, кроме того, от задачи субъекта), который позволяет судить, достаточна ли имеющаяся степень близости объекта к прототипу класса для положительного вывода: да, это объект данного класса [7]. Пример мягкого эталона второго рода мы приведем ниже, когда изложим результаты одного из экспериментальных исследований.

Мягкий эталон первого рода не обязательно является прототипом. Он не является таковым в случае, когда класс состоит из одного объекта. Точно так же жесткий эталон не обязательно должен представлять класс, состоящий из многих сходных объектов, т. е. быть «эталоном-абстрактом» [5]. Вполне возможен жесткий эталон для данного индивидуального объекта.

Далее. То, что эталон является мягким при опознании объектов не строгого, размытого класса [1], само собой разумеется и вытекает из самой сущности размытого класса. Другое дело, если речь идет об участии мягкого эталона (или эталонов) в опознании объектов Строгого Класса. На первый взгляд, такое участие невозможно. Однако проведенные мной совместно с А. Я.Потаповой эксперименты показывают, что это возможно, и более того: мягкий эталон играет при опознании ряда специфических объектов важную роль: позволяет выдвинуть Гипотезу О характере этого объекта, которая затем проверяется уже с помощью жестких эталонов (или эталона), например, с помощью жестких эталонов — абстрактов данного строгого класса [4].

В качестве объектов, подлежащих опознанию, были выбраны деформированные определенным образом прямоугольники, показанные на рис. 1. В верхнем ряду представлены прямоугольники, деформированные по следующему правилу. Часть прямоугольника, находящаяся в его левом верхнем углу, отсекается от прямоугольника и переносится вниз, меняя свою пространственную ориентацию так, чтобы сторона DC треугольника DCE примыкала к нижней части вертикальной стороны DR данного прямоугольника. Это означает, что треугольники DCE и ABR равны, а их стороны СЕ и АВ равны и параллельны друг другу. Аналогичные операции производятся в правой части прямоугольника: треугольники KFL и PNM равны друг другу, стороны FL и MN равны и параллельны. Специально отметим, что рис. 1б не показывался ученикам, он иллюстрирует характер преобразований прямоугольника только для читателя.

На рис. 1в деформации прямоугольника аналогичны описанным, но они менее выражены, т. е. отсекаемые и переставляемые на другое место треугольники явно меньше по своей площади.

На рис. 1г, 1д, 1е и 1ж представлены значительно более простые деформации прямоугольника. Если на рис. 1а и 1в имеется двусторонняя деформация исходной фигуры (левой и правой ее частей), то на рис. 1г и 1д — односторонняя деформация. При этом — что важно — левая сторона рис. 1г идентична левой стороне рис. 1а, а правая сторона рис. 1г идентична правой стороне рис. 1а. Аналогично, рис. 1е и 1ж являются фигурами с односторонней деформацией прямоугольника, но они должны быть сопоставлены читателем с рис. 1в.

09.10.2012


15

3


В опытах участвовало 215 учеников IX и X классов московских экспериментальных школ.

17

КЛАССИФИКАЦИЯ ОПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ ЭТАЛОНОВ И АНАЛИЗ ЭТАЛОНА-ПРОТОТИПА (ДЛЯ КЛАССА ЗРИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ)

Опыты протекали следующим образом. Ученику предъявлялась одна из фигур, изображенных на рис. 1, и предлагалась следующая инструкция:

«Здесь нарисована фигура, которая получилась в результате несложного изменения

Одной хорошо знакомой вам фигуры.

1 Что это за фигура? Покажите ее контур на чертеже и назовите ее» .

Один из главных результатов экспериментов заключался в том, что при предъявлении

Рис. 1в было получено гораздо больше правильных ответов, чем при предъявлении рис.

1а, хотя геометрически они совершенно идентичны (в том смысле, что характер

Деформации прямоугольника в сравниваемых случаях один и тот же). Проведенный в [4]

Тщательный анализ этого и других экспериментальных фактов, относящихся к фигурам с

Односторонней деформацией прямоугольника (рис. 1г, 1д, 1е и 1ж), показал, что причина

Значительно более легкого опознания деформированного прямоугольника на рис. 1в в

Сравнении с опознанием деформированного прямоугольника на рис. 1а состоит в том, что

Фигура на рис. 1в по своей общей целостной форме воспринимается как относительно

Близкая к прямоугольнику. Иными словами, ее целостный образ близок к целостному

2 Образу нормативного прямоугольника. Поэтому у испытуемых в микрогенетическом,

Возможно, не осознаваемом, процессе решения задачи

18

Возникает гипотеза о том, что Близкая к прямоугольнику по целостной форме фигура и есть деформированный прямоугольник. Эта гипотеза проверяется затем с помощью

09.10.2012


15 4

3 Жесткого эталона прямоугольника. Такая гипотеза не возникает, понятно, при

Предъявлении рис. 1а, так как она по своей общей целостной форме весьма далека от

Прямоугольника.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ ЭТАЛОНОВ И АНАЛИЗ ЭТАЛОНА-ПРОТОТИПА (ДЛЯ КЛАССА ЗРИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ)

Таким образом, мягкие эталоны (в данном случае мягкие эталоны второго рода) участвуют и в опознании строгих классов, позволяя выдвинуть гипотезу о характере этого класса.

2

Среди мягких эталонов особого внимания заслуживает Прототип. Гипотеза прототипа в последние 20–25 лет получила большое распространение [6][13], хотя прототип и не интерпретировался исследователями как разновидность мягкого эталона.

Гипотеза прототипа порождает, однако, ряд принципиальных теоретических вопросов, которые в литературе по непонятным причинам не обсуждаются.

Рассмотрим эти вопросы. Мы уже говорили о том, что при сличении с прототипом положительное решение (о принадлежности предъявленного объекта данному классу) принимается тогда, когда этот объект близок к прототипу. Но понятие близости требует существенного уточнения.

Обратимся к рис. 2. Фигуры А, Б и В представляют собой объекты класса, который можно охарактеризовать по их существенным признакам следующим образом. Это углы, у которых один луч направлен вверх направо (от воображаемой горизонтали, где расположена вершина угла), а другой — вниз направо. Углов, входящих в данный класс, конечно, бесчисленное множество. В опытах Г. Гайслера [8], где предъявлялись шесть разных вариантов таких углов, а также другие классы углов, было установлено, что после определенной тренировки угол А становится в данном классе углов прототипом. В другом классе углов, где один из лучей расположен горизонтально, прототипом становится фигура Г. Испытуемые отвечали на предъявление фигур А, Б, В и других подобных углов одной реакцией, а на предъявление углов другого рода — другими реакциями.

Из рис. 2 видно, что к прототипному углу А близок как угол Б, так и угол Г, но последний не расценивается опознающим субъектом или, если процесс идет на подсознательном уровне, опознавательной системой, как входящий в класс углов А, Б, и В. Значит, дело не просто в Близости К прототипу, а в близости в Определенном отношении: оцениваемый угол должен быть близок прототипу по определенным признакам, а именно: один из лучей угла должен быть направлен

09.10.2012


15

19

Вверх направо, а другой — вниз направо. Как видно, второго признака у угла Г нет, поэтому он при сравнении с прототипом А получает отрицательную оценку.

Но если все дело в определенных Признаках, то возникает вопрос: чем же принципиально отличается гипотеза прототипа от традиционной гипотезы, согласно которой опознание класса совершается по общим (и, конечно, существенным) признакам данного класса? Почему испытуемые предпочитают в качестве эталона эти признаки не в общем, абстрактном виде, а в их Конкретном варианте, конкретном воплощении, который они имеют в прототипных объектах А и Г? Ответ может быть двоякий: либо потому, что испытуемым в этом случае легче сравнивать эталонный Конкретизированный Признак и воспринимаемый признак, либо потому, что комплекс конкретизированных признаков может быть интегрирован в одну неделимую, слитную единицу, а это, как мы неоднократно отмечали, имеет большие преимущества в отношении Экономизации Опознавательного процесса, его простоты и легкости. Почему для такого целостного опознания тоже важен, как и для «признаковой» гипотезы, Конкретизированный Комплекс признаков? Либо потому, что Общего Целостного образа для данного класса (или подкласса) не существует, либо потому, что сличение на основе такого общего образа труднее, чем на основе конкретного целостного образа.

Экспериментально предпочтительность первой («признаковой») или второй («интегральной») альтернативы не доказана, но поскольку многие авторы отвергают или не замечают вторую гипотезу, мы считаем необходимым развернуть аргументацию в защиту ее принципиальной возможности. Исследователи, безоговорочно рассматривающие эталон-прототип как некий комплекс признаков (см., например, [11]), не задумываются над тем, что все известные закономерности, связанные с опознанием на основе прототипа, можно столь же успешно описать, предположив, что эталон-прототип является целостным, притом постаналитическим. Снова обратимся к рис. 2 и введем некоторые обозначения. Признак первого верхнего луча углов А, Б и В — «направлен вверх направо» — будем обозначать символом А, признак второго луча этих углов — «направлен вниз направо» — символом В, величины рассматриваемых трех углов будем обозначать символами С1, С2 и С3. В связи с этим указанные углы по своим признакам А, В, и С Будут обозначаться: угол А — А·В·С1, угол Б — А·В·С2, угол В — А·В·С3. Угол Г запишем как угол А·D·С2, имея в виду, что признак D — это направленность второго луча направо по горизонтали.

Авторы, которые характеризуют прототип и другие объекты по ряду их признаков, не учитывают, что благодаря интеграции признаков, точнее, их перцептивных отображений, создаются более крупные перцептивные единицы, которые могут участвовать в процессах сличения как неделимые единицы, давая субъекту ощутимые преимущества перед комплексами признаков, о чем мы уже говорили. Участвуют ли они в процессах опознания на основе Прототипа, неясно, так как прямых доказательств нет. Но ясно одно: те закономерности, которые объяснимы для исследователей, апеллирующих только к комплексам признаков, так же хорошо объясняются на уровне интегративных, целостных единиц, формирующихся из сенсорного материала признаков. Это естественно, поскольку характер перцептивных интегративных единиц зависит от состава их базовых признаков.

Поясним это конкретнее, вернувшись к рис. 2. Предположим, что для углов А, Б, В и

AБ Г сформировались интегративные единицы J Abc1 (для угла А), J Abc2 (для угла Б),

ВГ J Abc3 (для угла В) и J Adc2 (для угла Г). В этой записи нижние индексы

09.10.2012


15

6


20

Указывают на базовые, фундирующие признаки интегративных единиц, верхние индексы — на углы.

Апеллируя к признакам углов, можно утверждать, что угол Б ближе к прототипу А,

Чем угол В. Но то же самое можно сказать, апеллируя к интегративным единицам,

Б AВ

Целостным образам этих углов. J ближе к прототипной J, чем J, так как

БA фундирующие J признаки более сходны с фундирующими признаками J. По той же

ГA логике J очень далека от J, более того, «чужеродна» ей, так как среди базовых

ГA признаков J есть признак Совсем иного родаD, отсутствующий у J. Эта специфика

AГ J и J создает основу для того, чтобы на углы-прототипы А и Г испытуемый отвечал

Разными реакциями.

Поставим еще один вопрос, важный для педагогической психологии: переходят ли испытуемые к опознанию на основе прототипа даже тогда, когда их учат ориентироваться по общим признакам данного класса, отрабатывая такой способ во время тренировки? Если да, то невольно возникает мысль: а не учить ли испытуемых (на какой-то стадии тренировки) узнавать объекты данного класса новым способом — путем сравнения с прототипом, Прямо указывая обучаемым, какой объект данного класса является Прототипом? Вероятно, при таком лобовом подходе опознание будет более эффективным в сравнении со случаями, когда испытуемые ориентируются с помощью прототипа стихийно, не осознавая свой способ действия.

Решение этого и других изложенных вопросов развило бы концепцию прототипов и придало ей большую практическую значимость, особенно в учебно-познавательном процессе.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАМЕЧАНИЯ

Настоящая статья имеет в основном теоретическую направленность. Каковы же главные теоретические результаты исследования?

Прежде всего, нами впервые предложена Классификация Опознавательных эталонов: в одном отношении эталоны делятся на комплексные и целостные, в другом — на жесткие и мягкие. В свою очередь, мягкие эталоны делятся на эталоны первого и второго рода. Очевидно, что этот результат — классификация — существенен, так как без него невозможно построить Теорию Психологии опознания.

Он имеет и прикладное значение, прежде всего для педагогической психологии и практики. В каких ситуациях и на каких стадиях обучения ученики должны использовать комплексные, а на каких — целостные эталоны? Ряд соображений на этот счет уже высказывался [2], [3]. Например, при предъявлении нового непривычного объекта данного класса на стадии симультанного опознания ученики не должны применять сложившийся навык использования целостных эталонов и экстренно переключаться на использование комплексных эталонов (или эталона). Это требует специального обучения.

Один из теоретически интересных фактов состоит в том, что при применении мягких эталонов в одних случаях принимается Решение О категориальной принадлежности предъявленного объекта, а в других выдвигается лишь Гипотеза О такой принадлежности. Так, при сравнении объекта с прототипом принимается Решение О характере объекта. Таково, по крайней мере, наиболее распространенное в литературе мнение. В других же случаях использования мягких эталонов выдвигается лишь соответствующая Гипотеза О

09.10.2012


15

7


Характере объекта.

Почему это так? Ответ на данный вопрос пока не получен. На наш взгляд, чтобы получить его, надо: (1) выяснить возможные особенности сравнения предъявляемого объекта с прототипом и с мягкими эталонами другого рода; (2) принять

21

Во внимание, что в экспериментах на материале Деформированных Объектов использование мягких эталонов позволяло выдвинуть лишь гипотезу, а не решение о нормативных объектах, подвергшихся деформации.

Во второй части статьи были рассмотрены или поставлены вопросы, относящиеся специально к эталонам-прототипам. В центре внимания были два вопроса. Первый: какова структура прототипа — некоторый комплекс признаков или, во многих случаях, а может быть, и всегда, целостная, слитная, недробимая единица (сформировавшаяся путем интеграции признаков)? Второй вопрос: в чем преимущество использования прототипов в сравнении с традиционным способом опознания — по Общей Особенности объектов данного класса (общему комплексу признаков или общей целостной особенности)? Если эта общая особенность недоступна восприятию, как бы скрыта, и является более глубокой характеристикой объектов данного класса, тогда преимущество Воспринимаемого Прототипа вполне понятно. Но, как мы видели, в экспериментах Г. Гайслера и во многих других случаях общие особенности класса не скрыты, а зрительно воспринимаются, как и другие его черты. Почему же испытуемые предпочитают (хотя, возможно, и не всегда) прототипный способ опознания? Это предстоит выяснить в дальнейших исследованиях.

1. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию решений. М.,

1976.

2. Шехтер М. С. Зрительное опознание: закономерности и механизмы. М.: Педагогика, 1981.

3. Шехтер М. С. Проблемы «одномоментного» опознания // Вестн. МГУ. Сер. 14. Психология.

1978. № 4. С. 11–24.

4. Шехтер М. С., Потапова А. Я. О «мягких» эталонах и их функциях в учебно-познавательных

Процессах // Вопр. психол. 2000. № 5. С. 56–64.

5. Шехтер М. С., Потапова А. Я. О возможной роли прототипов в опознавательном процессе //

Психол. журн. 1999. Т. 20. № 2. С. 66–72.

6. Anderson J. R. The adaptive nature of human categorization // Psychol. Rev. 1991. V. 98. N 3. P.

409–429.

7. Hampton J. A. Similarity-based categorization: The development of prototype theory // Psychol. Belg.

1995. V. 35. N 2–3. P. 103–125.

8. Geissler H. G. Perceptual representation of information: Dynamic frames of reference in judgment

And recognition // Klix F., Krause B. (eds.) Research Humboldt Universitaet. 1980. P. 53–85.

9. Nosofsky R. M. Similarity frequency and category representations // J. Exp. Psychol. 1988. V. 15. P.

282–304.

10. Posner M., Keel S. On the genesis of abstract ideas // J. Exp. Psychol. 1968. V. 72. P. 221–231.

11. Reed S. K. Psychological process in pattern recognition. N. Y., 1973.

12. Rosch E. H. On the internal structure of perceptual and semantic categories // Moore T. (ed.) Cognitive development and the acquisition of language. N. Y., 1973. P. 77–98.

13. Rosch E. H., Mervis S. B. Family resemblance: Studies in the internal structure of categories // Cogn. Psychol. 1975. P. 573–605.

Поступила в редакцию 8.VII 2002 г.

09.10.2012


15 8

1

Более подробно методика опытов изложена в [4], однако читатель должен опираться

Только на рис. 1, помещенный в настоящей статье.

2 Лучшие результаты опознания рис. 1в в сравнении с рис. 1а не могут быть объяснены —

Вопреки нашей гипотезе — тем, что элементы деформации в этой фигуре имеют гораздо

Меньшую величину, чем на рис. 1а: например, нижний левый «выступ» на рис. 1е гораздо

Меньше, чем соответствующий «выступ» на рис. 1а. Как показывают экспериментальные факты,

Небольшой «выступ» не имеет никакого преимущества перед большим, так что дело не в

Элементах фигур, а в их форме в целом.

3 Выдвинутое нами очень вероятное предположение о двух стадиях должно быть все же

Проверено в тахистоскопическом эксперименте для выявления скрытых стадий

Опознавательного процесса.

09.10.2012


150

150