认知心理学关于短时记忆信息提取的研究综述与展望

1、认知心理学关于短时记忆信息提取的研究综述与展望 陈俊【正 文】 提要 短时记忆信息提取是当代心理学研究的重要课题，对于短时记忆信息提取的研究不仅对揭示短时记忆的规律进而揭示信息加工规律有重要作用，而且对人工智能的研究有直接意义。本文论述了有关短时记忆信息提取研究的历史与现状，对短时记忆信息提取的诸多模式（从头至尾的串行加工模式、自动停止的串行加工模式、平行加工模式、直通搜寻双重模式、直通模式）进行了剖析，指出其理论意义及局限性，并在此基础上提出本课题深化研究的思想设计。 短时记忆信息提取在近几十年内始终是认知心理学研究的重要课题之一。所谓信息提取， 又称检索，指把储存在假定的记忆系统中的特定信

2、息取出来以便使用（朱智贤，1989）。在短时记忆领域中信息提取研究的开先河者是心理学家S.Sternberg。也正是他的研究，为本领域的深化奠基了基础。 S.Sternberg在对短时记忆条件下信息提取方式进行研究时，采用了“探查法”(Probe method)为主要手段(1966)。其具体作法是：向被试逐一呈现16个由数字09组成的数字串（每个数字呈现时间为1.2秒），要求被试识记，这几个数字被称为“识记组”。识记组中的数字及数字串的长度是随机变化的，且每一识记组中的数字没有重复。刺激呈现后2秒，再呈现一个数字（探测项），要求被试对本数字进行再认，并尽可能迅速地判断它是否曾在识记组中呈现过，

3、即做出肯定或否定的反应。肯定和否定探测项出现的概率也相同。S.Sternberg的研究目的在于检验短时记忆中，信息提取的方式究竟是从头到尾一个项目接一个项目的检索，还是一检索到检测项就自行终止。他假定，完成一项作业所需时间是一系列信息加工阶段所需时间之和。如果对影响作业的不同阶段的因素进行操作，各因素的不同效应就可以在作业反应时中表现出来。他认为，若影响被试作业的两个因素相互制约，那么表明两个因素作用于同一信息加工阶段；反之，如果两因素的效应相互独立，则两个因素会各自作用于不同的信息加工阶段，即两因素的效应具有可加性，S.Sternberg在一系列实验的基础上确定，影响短时记忆信息提取过程的因

4、素有四个：(1)探测项的性质；(2)记忆组的数量(N)；(3)反应类型（肯定或否定）；(4)各反应类型的相对频率。它们分别对四个独立的加工阶段起作用，即：(1)刺激编码阶段（设所需时间为e）；(2)顺序比较阶段（若每个项目的比较时间为b，则N个项目需费时bN）；(3)决策阶段；(4)反应组织阶段（设共需时间为c），如图1所示： （附图 图） 图1. S.Sternberg的短时记忆信息提取过程 据此，整个信息提取过程的时间应为：RT=e+bN+c=bN+(e+c),设a=e+c,则RT=a+bN，这是一个以b为斜率，a为截距的直线方程。 S.Sternberg的实验结果表明，反应时随着识记组元

5、素数目而增加。他认为，这是因为在提取过程中作了序列搜索(Serial search)，即一次检查一个短时记忆中的元素，而不是同时对所有元素进行检查（即平行加工，Parallel processing）。Sternberg将其实验结果作了线性回归分析后得出了回归方程RT=397.2+37.9N。为了进一步分析判明信息检索是完全搜索式的还是自动终止式的，Sternberg还对需要作出肯定反应时函数的斜率进行了比较分析。他认为，如果检索是从头到尾的完全搜索式的，则回答“是”的反应时(RT+,)和回答“否”的反应时(RT-,)应该是相等的。即RT+,=RT-,=a+bN，这也就是说，对RT+,和RT-

6、,两函数中的斜率是相等的（均为b）；如果搜索方式是自动停止的，则RT+,随识记项目的增加而增加，其回归方程应为：RT-,=a+bN。而在肯定反应中，因为和探测项匹配的识记项目可能在识记组的前半部，也可能在识记组的后半部，所以平均起来RT+,增加的速度大体上是RT-,的一半，其回归方程为：RT+,=a+b(N+1)/2。Sternberg的两个实验结果均表明，RT+,和RT-,均随N 的增加而直线增加，且斜率相同。 根据上述结果，Sternberg认为，短时记忆信息提取是一个序列的，从头至尾的完全搜索过程。 Sternberg的研究在心理学界引起了极大的反响，许多研究者从不同角度对其实验进行了重

7、复验证。如1969年W.G.Chase等进行了有关识记和再认的感觉道的变化对再认反应时间影响的实验；Anders(1972)、Checkosky(1971)、Solso(1979)、Sternberg(1969)等研究者以不同类型被试研究了人脸图形、字母、数字、音节、颜色等材料短时记忆信息提取。所有实验结果都支持了Sternberg的序列完全搜索模型，只是拟合线的截距不同，这也表明，记忆搜索的速率是相当稳定的。 但是，批评也来自许多方面。Briggs和Swanson(1970)认为，在Sternberg的实验中，同一个探测词有时是识记字表中的项目，要作肯定反应；有时不是，要作否定反应。这就造成

8、了“反应不一致性”。他们发现，如果消除这种不一致性，则RT函数趋于对数而非直线。对此，Sternberg难于予以说明。Sternberg的“从头至尾搜寻”模型的另一个明显困难是，不能对为什么不是“自动停止”作出有力的说明。另外，从头至尾的搜寻模型对一些实验中发现的系列位置效应不能很好地作出解释(Corballis 1972；Morin1976；Klatzky1971等)。自动停止搜寻模型的倡导者们认为，Sternberg等人的实验中之所以没有出现系列位置效应，是因为识记项目范围太小、呈现速度太慢、间隔太长等。Wingfield和Bolt(1970)，Wingfield和Byrness(1981

9、)、罗春荣(1987)在再认时运用多个探测词的实验方法，也进一步证实了信息提取是依照序列的、自动停止的搜索模型进行的。此外，Townsend(1971)还引进了“有限加工能力”(Limited processing capacity)的概念，提出了有限能力的平行加工模型。该理论认为，人的加工能力可能是固定的，当所需加工的项目较少时，每个项目分到的加工能力多，因此做起来就较快；而当所需加工的项目较多时，每个项目分到的加工能力就随之减少，而每个加工的效率就降低，因而反应时就增加。在这种情况下，做的都是平行加工，但反应时都会随要做的加工的增加而增加。这一模型能解释RT与识记项目间的函数关系，但它缺乏

10、必要的实验证据的支持。 直通模型（直接存取模型,direct access model）的提出可谓是异军突起。Eysenck(1977)等研究者认为，提取不是对识记字表的搜寻过程，而是对探测词的内部表征的“直通”即直接提取。他们假定，被试在提取时，首先确定探测项的熟悉值，然后根据其熟悉值判定它是否在前面识记过的识记组中呈现过。直接存取的证据是识记组中有重复项目且探测项是该项目时，反应时大大加快。但是直通模型很难解释为什么会出现搜寻的现象，不能很好地说明反应时随识记项目的增多而直线增加。 1973年，Atkinson和Juola将串行搜寻模型和直通模型结合起来，提出了搜寻直通双重模型。该模型认为

11、，被试是依据探测词在主观熟悉量表上或高或低的值来作反应的。他们假设每个探测词在主观熟悉量表上都有一个值，这个值或高或低。被试在主观上有两个标准，一个是“高标准”，如果某一探测词的熟悉值高于这一标准，被试便作肯定反应；同时还有一个“低标准”的探测词，被试就要采用搜寻记忆字表的过程才能作出反应。根据这一模型，被试有时基于熟悉度便作出判定，有时则要通过搜寻才能作出判定。前者是一快速的过程，后者则较慢。根据反应标准可变的假设，如果主试强调速度，那么低标准与高标准的距离将减少，即被试更多的是依赖于熟悉值进行直通的反应；反之，如果主试强调的是反应的正确性，那么两个标准间的距离将增大，从而使判断更多地依赖于

12、较慢的搜寻过程。 搜寻直通模型能较好地说明现有的许多研究材料。Sternberg的搜寻模型亦可被视为其特例。同时，双重模型也得到被试内省报告的支持。如被试报告说，有时他们很快就对探测项作出判断，但不能肯定是否一定对，被试犯错误后通常马上能发觉。这些都可以解释为被试是基于熟悉值作出判定的。但是，与其他模型一样，双重模型也有其困难。按此模型，发生错误反应的时间应短一些。但实验结果并不证实这一点(Corballis 1975)。此外，Eysenck(1977)认为，这种理论强调“痕迹强度”、“项目熟悉性”这类概念，便忽视了记忆痕迹的多维特性。我们应对“熟悉性”概念作进一步的分析。 我们认为，认知心理

13、学以信息加工的思想对人类的认知加以研究，一改过去认知研究中的静态分析（如心理测量学对智力的研究，使研究更加注意认知的动态过程分析，对深化认知研究起到了积极的作用。在这些研究中，对短时记忆的研究更具有重要意义。从信息加工模式看，无论Broadbent(1953)提出的模型雏形还是后来倍受心理学家关注的Atkinson和Shiffrin(1965，1969)的三成份模型，都强调短时记忆是信息加工中不可缺少的重要阶段，并且短时记忆在功能上起着工作记忆的作用。近几十年来，心理学家围绕短时记忆在多方面（如编码、容量、信息提取等）进行了细致的研究，而对作为信息加工最后阶段的信息提取的研究，无疑对揭示短时记

14、忆的规律进而揭示人的信息加工的规律有重要的作用。然而，纵观短时记忆信息提取的研究历程，我们也可以发现尚存以下不足之处： 首先，心理学研究者尽管在短时记忆信息提取这一课题上，作了大量的细致的研究，但这些研究还有待于进一步验证、补充、修正和深化。迄今为止，不同研究者运用不同材料和不同控制条件，建立了形形色色的短时记忆信息提取模式，如从头至尾的串行加工模式(Sternberg 1966)、自动停止的串行加工模式(Anders 1973)、平行加工模式(Townsend 1971)、直通搜寻双重模式(Atkinson Juola 1973)以及直通模式(Eysenck 1977)等等。这些模式的出现一

15、方面说明了在此课题上研究的不断深入。同时也从另一方面说明在本问题上认识的不一致性，换言之，即人们尚未达成共识，没能揭示出更为普遍的规律。从这个意义上讲，我们认为，要想揭示一般的普遍的规律，还应利用更多的材料，从更广泛的角度加以研究，以求使已有的诸模式得到验证和补充。 其次，就采用什么方法研究信息提取问题上，我们一贯沿用的反应时法本身就有很大的局限性，如被试在实验中具有速度准确率权衡的反应倾向(Speed-accuracy trade-off)，即被试可以通过牺牲准确率而大大提高反应速度；反之，如要保证反应准确率则速度又会下降。另外，反应时技术也只能反映信息加工过程的一个侧面，在本质上并未深入到

16、加工活动的本身。如果要深入而全面地揭示整个人类信息加工过程，我们还必须寻求到更为有效的研究手段和方法。 第三，在本课题上，尚未有从发展的角度考察不同年龄的短时记忆信息提取的规律。有必要在这一方面加以考察。 此外，以前的研究均以字母、数字、文字等为材料，其中负荷了经验的因素。我们认为，要全面了解短时记忆信息提取的规律，还应该从另外角度变化一下实验材料，以排除经验因素的影响。 综上所述，我们认为，信息提取是信息加工的最后阶段，对于信息提取的研究无疑对揭示短时记忆规律进而揭示信息加工规律有重要作用。短时记忆信息提取问题远未得到彻底解决，有关这方面的研究尚待进一步深化。 参考文献 1.朱智贤主编心理学

17、大词典，北京师范大学出版社，1989年. 2.Sternberg, S. Science, Vol.153,1966. 3.Sternberg, S. American Scientist, Vol.57,1969. 4.Chase, W.G. Calfee, R.C., Journal of Experimental Psychology,Vol 8,1969. 5.Anders, T.R. et al.,Developmental Psychology, Vol 6,1972. 6.Solso, R.L., Cognitive Psychology, Harcourt Brace JovanovichInc.,1979. 7.Briggs, G.E. Swarson, J.M., Journal of ExperimentalPsychology,Vol.86,1970. 8.Corballis, M.C. et al, Journal of Experimental Psychology,Vol.94,1972. 9.Wingfield, A.Bolt, R.A., Journal of Experimental Psychology,Vol.85,1970. 10.Wingfield, A.Byness,D,The Psychology of Hum