Глава 6. Пропускная способность сознания
Глава 6. Пропускная способность сознания
Среди 34 глав «Человеческой психологии», 825-страничного учебника для студентов-медиков, есть одна, финальные четыре с половиной, строчки которой выделены курсивом. Для книг подобного уровня необычно оканчивать технические моменты заключением, которое было бы столь явно выделено. Тем не менее профессор Манфред Циммерман из института психологии Университета Гейдельберга поступил именно так в своей главе «Нервная система в контексте информационной теории». И не без причины, так как заключение содержит факт, который был известен на протяжении почти 40 лет — и тем не менее оставался практически незамеченным. И это несмотря на то, что он представляет собой одно из важных свидетельств того, что такое быть человеком. Циммерман пишет:
«То, что мы воспринимаем в каждый момент времени, при этом ограничено исключительно малым размером потока информации о нашем окружении, которая поступает от органов чувств».
В другом учебнике профессор Циммерман заключает главу на ту же тему следующими словами — на этот раз без курсива:
«Следовательно, мы можем заключить, что максимальный информационный поток процесса сознательного сенсорного восприятия составляет около 40 бит/сек — на много порядков меньше, чем поток, воспринимаемый нашими рецепторами (нервными окончаниями). Тогда наше восприятие, по-видимому, ограничивается только ничтожной частью того изобилия информации, которое поступает через сенсорные каналы». Невероятное количество учебников по психологии и нейропсихологии вообще об этом не упоминают. И не потому, что анализ Циммермана является оригинальным — он совершенно точно таким не является. Он просто повторяет заключение, к которому ученые пришли к концу 50-х годов прошлого века и которое время от времени повторяется с тех пор в медицинской, психологической и информационной теории, не оказывая при этом почти никакого влияния ни на психологию, ни на нейропсихологию, ни на нашу культуру в целом.
Волнует то, что каждую секунду через наши органы чувств проходят миллионы бит информации. Но наше сознание способно обработать скорее всего только 40 бит в секунду — максимум. Миллионы и миллионы бит собираются в наш сознательный опыт, который практически не содержит никакой информации. Каждую секунду каждый из нас отсеивает миллионы бит, чтобы достичь особого состояния, которое известно, как сознание. Но сознание само по себе мало что может сделать с информацией. Сознание содержит информацию, которой больше нет, информацию, которая была потеряна по пути.
Сознание ассоциируется не с информацией, а с ее противоположностью — порядком. Сознание — это не сложное явление, сложным является то, для чего формируется сознание.
Возможно, именно этот факт является причиной того, что в течение десятилетий многие ученые привыкли воспринимать информацию как нечто, включающее в себя порядок и организацию. Ведь сознание — это восприятие порядка и организации. Но сознание — это состояние, в котором обрабатывается немного информации — сознательно. Сознание состоит из информации не более, чем человек, который потребляет большое количество пищи, состоит из пищи. Сознание питается информацией точно так же, как тело питается пищей. Но человеческие существа не состоят из хот-догов — они состоят из поглощенных хот-догов. Сознание не состоит из хот-догов — оно состоит из хот-догов, которые были поняты. Это гораздо менее сложно.
Этот тезис является исключительно простым, во всяком случае, если выразить его цифрами. Мы можем измерить, сколько информации поступает через наши органы чувств. Это можно сделать, просто сосчитав, сколько рецепторов содержит каждый орган чувств: сколько зрительных клеток в глазу, сколько чувствительных точек есть на коже и сколько вкусовых почек — на языке. Затем мы можем подсчитать, сколько нервных соединений посылают сигналы в мозг и сколько сигналов в секунду посылает каждое из этих соединений.
Эти количества будут огромными. Глаз посылает в мозг по меньшей мере 10 миллионов бит каждую секунду. Кожа посылает миллион бит в секунду, ухо — 100 тысяч бит, наши обонятельные сенсоры — еще одну сотню тысяч бит в секунду, наши вкусовые почки — возможно, тысячу бит.
В общей сложности наши сенсорные механизмы получают от мира более 11 миллионов бит информации в секунду.
Но наши ощущения далеко не столь велики: сознание обрабатывает намного меньше бит. В течение десятилетий ученые измеряли, сколько информации в секунду может воспринимать человеческое сознание. Эти измерения проделывались всевозможными способами, один из которых заключался в том, чтобы измерить, сколько лингвистических бит мы обрабатываем, когда читаем или слушаем. Но язык — это не единственный аспект, который подвергался изучению. Возможность видеть и различать вспышки света, чувствительная стимуляция кожи, способность различать запахи и многое другое может быть использована для того, чтобы подсчитать — на сознательном уровне мы воспринимаем около 40 бит в секунду. Эта цифра, возможно, даже преувеличена.
Наше сенсорное восприятие принимает миллионы бит в секунду, сознание — четыре десятка. Поток информации, измеренный в битах в секунду, описывается как пропускная полоса, или производительность, сознания. Пропускная полоса сознания намного меньше, чем пропускная способность наших сенсорных рецепторов.
В 1965 году Дитрих Тринкер, немецкий психолог, читал лекцию по случаю 300-летней годовщины основания Университета Киля, в которой эти цифры были сведены в полезное правило: в нашу голову поступает в миллион раз больше бит, чем способно воспринять наше сознание.
«Из всей информации, которая каждую секунду поступает в наш мозг от органов чувств, только малая часть достигает нашего сознания: отношение производительности перцепции к производительности апперцепции составляет в лучшем случае миллион к одному, — пишет Тринкер. — Это равнозначно тому, что только миллионная доля того, что видят наши глаза, слышат наши уши и того, о чем информируют нас наши остальные органы чувств, появляется в нашем сознании».
«Метафорически, — продолжает он, — сознание можно сравнить с прожектором, который резко выделяет лицо одного актера, в то время как все остальные люди, костюмы и декорации, находящиеся на большой сцене, теряются в глубокой темноте. Конечно, этот прожектор может двигаться — но требуется много времени, чтобы лица всех участников массовки, одно за одним, появились из темноты».
«Не вызывает сомнений то, что этот вновь открытый факт имеет огромное практическое значение для всех областей человеческой жизни», — пишет Тринкер. Далее он продолжает технический анализ, в ходе которого приходит к выводу, что только «невероятно незначительная часть» нашего сенсорного опыта и памяти может пройти через наше сознание в тот или иной момент.
Сознание в гораздо большей степени состоит из отсеянной информации, чем из информации, присутствующей в настоящий момент. В нашем сознании почти не осталось никакой информации. Это можно выразить по-другому: информация — это далеко не лучшая мера сознания. Информация говорит нам о сознании не больше, чем количество калорий, полученных из пищи, говорит о пируэтах, совершаемых балериной.
Но прежде чем возникнет сознание, должна существовать информация — точно так же, как балерина должна позавтракать.
Странно, что этот факт, известный уже долгое время, оставался совсем незамеченным. Возможно, причиной тому — спонтанное чувство возмущения, которое возникает в нашем сознании, когда мы начинаем осознавать, как же мало мы на самом деле осознаем.
Так как сознание может мгновенно переключаться с одного объекта на другой, его производительность не воспринимается как ограниченная. В один момент вы осознаете, что вам тесны туфли — в следующий момент размышляете о расширяющейся Вселенной. Сознание отличается несравненной способностью маневрировать. Но это не меняет того факта, что в любой момент времени вы проявляете не слишком большую сознательность.
В текущий момент вы можете отдавать себе отчет в том, что написано на этой странице, в том, как вы сидите или в том, что вы ждете телефонного звонка, или осознавать комнату, в которой вы сидите, помнить о ситуации в Центральной Европе или о шуме на заднем фоне. Но в каждый момент времени это будет что-то одно. Вы можете переключаться взад и вперед между событиями, процессами и фактами, которые широко разбросаны во времени и пространстве. Поток, который проходит через ваше сознание, ограничен только диапазоном вашего воображения. Но в каждый момент времени существуют пределы объемов этого потока, несмотря на то, что уже в следующий момент через сознание может проходить что-то другое.
Несмотря на то, что эти факты могут показаться очень простыми, они входят в противоречие с нашим интуитивным восприятием производительности сознания как огромной величины.
Следовательно, есть все основания тщательно проинспектировать знания, которые ведут к ограниченной производительности сознания: помимо всего прочего подобная инспекция ведет к заключению, что наше сознание обрабатывает намного меньше информации, чем 40 бит в секунду. Правильной будет, скорее всего, цифра от 1 до 16 бит. Но это настолько противоречит интуиции и настолько запутанно, что нам потребуется немало глав, чтобы объяснить весь смысл этого утверждения: если вы осознаете переживание, это значит, что оно уже завершено.
Закройте глаза — нет, не раньше, чем прочтете инструкцию — закройте глаза, немного поверите голову, чтобы вы не смотрели на эту страницу. Затем на долю секунды откройте глаза, не более чем на время, равное одному морганию — а затем снова закройте глаза и вспомните, что вы видели. Попробуйте!
Немного практики — и вы сможете отлично «захватывать» образ на мгновение, достаточное для того, чтобы ваше сознание его «прочитало».
Можно попробовать делать то же самое, поворачивая голову в разных направлениях. Попробуйте.
Смысл заключается вот в чем: когда вы на мгновение открываете глаза, вы что-то видите. К примеру, вы видите лампу. Или свое пластиковое растение. Или стопку книг. Прямо сейчас. Но пока ваши глаза еще закрыты, вы можете припомнить также и другие вещи, которые попали в поле вашего зрения. И даже несмотря на то, что вы больше не «видите» образ, вы можете направить на него свое сознание.
Другими словами, в мгновение ока вы видите намного больше, чем можете немедленно осознать. Вам нужно много секунд, много «мгновений», чтобы прочитать образ, который вы запечатлели в это мгновение. В то время, когда вы смотрите на образ, сознание не может охватить его целиком. Вам удалось увидеть только «лампу» — и только когда вы начинаете исследовать образ в своем мысленном взоре, вы также начинаете видеть «растение», «стол» и «другую лампу».
Сознание работает медленно. Ему нужно время, чтобы идентифицировать различные объекты, которые мы наблюдаем во время короткого взгляда. Сознание не может сразу же воспринять все, что мы видим.
Еще один эксперимент. Закройте книгу, положив большой палец на этот абзац. Посмотрите на обложку секунду или две. Рассмотрите ее. Снова посмотрите на этот абзац. Попробуйте!
О чем вы думали, выполняя это упражнение? Отведите взгляд от книги и оцените, о чем вы думали в те пару секунд, когда смотрели на обложку. Не думайте об обложке (ну или пусть это будет не обложка, а растение) — вспоминайте то, о чем вы думали. Реконструируйте свои мысли. Не торопитесь. Подумайте хорошенько!
Это правда, не так ли — вам удалось довольно о многом подумать всего за пару минут! «Что он имеет в виду?» «Почему бы ему не дать мне почитать спокойно!» «Это как анализировать игру, которую только что посмотрел!» «Мне не нравится эта обложка!» «Неплохо бы прямо сейчас съесть яблоко!».
Важно не то, о чем были ваши мысли. Важно то, что вам потребовалось намного больше времени, чтобы объяснить себе, о чем вы думали, чем ушло на то, чтобы подумать.
Сознание намного медленнее, чем ваша внутренняя ментальная жизнь. В вашей голове происходит намного больше, чем вы осознаете, если не остановиться и не задуматься об этом. Еще один эксперимент, последний. Закройте глаза и прислушайтесь. Когда вы послушаете какое-то время, постарайтесь определить, сколько звуков вокруг вас. Начните с того, что определите их источник. Попробуйте!
Может быть много звуков — дорожное движение, люди, птицы, компьютерные мониторы, самолеты, радио, соседи. А может, было очень тихо, только ваше собственное дыхание.
Но звуки были всегда, и вы все время могли их слышать. Когда вы «ловите ухом» (по аналогии с «поймать взглядом»), вы можете услышать, что звуки всегда были вокруг вас. Вы просто их не замечали. Большую часть времени в ваши уши и вашу голову входит гораздо больше, чем вы можете осознать.
Это очень простые эксперименты, обычные самонаблюдения. Вы можете и сами придумать много им подобным (Обратите внимание, как ощущается положение ног, давление в талии, температура в комнате, вкус во рту, поднятие бровей, сжатие нижней челюсти, округлость плеч, запах в комнате — а как чувствуют себя ваши ноги?). Все эти упражнения потребуют от вас только перевести внимание на тело или на то, что вас окружает, или на то, что происходит в вашей черепной коробке.
Смысл эксперимента простой: вам доступно гораздо больше переживаний и ощущений, чем вы можете испытать в одном моменте. Вы можете по собственной воле переместить внимание и ощутить то, присутствие чего вы всегда ощущали. Вы можете видеть свет, слышать шум, отдавать отчет в том, во что вы одеты, отслеживать свою позу, чувствовать запахи или ощущать тепло. Если захотите. Или, может, не захотите. Вы можете направлять свое внимание по собственному желанию.
Безусловно, вам доступно множество вариантов выбора. Ваше сознание не идентично тому, что воспринимают ваши органы чувств. Вы воспринимаете намного больше, чем осознаете, хотите ли вы того или нет.
Так что, возможно, не слишком удивительно, что сознание принимает намного меньше бит в секунду, чем органы чувств. Представьте, каково было бы все время думать обо всем! Сознанию присуще единство. Мы можем осознавать что-то одно в конкретный момент времени или воспринимать только одну сенсорную модальность — получать информацию от одного органа чувств: слух, зрение, вкус или ощущение.
Когда мы осознаем объект в своем окружении, мы одновременно используем все наши органы чувств и комбинируем полученную от них информацию — и при этом не осознаем отдельные сенсорные модальности. Но если в какой-то момент нам надо слушать, мы выключаем все остальные чувства из своего сознания. Мы закрываем глаза, чтобы лучше слышать. Мы можем направить свое внимание и сознание на объект или на его сенсорную модальность: все свои чувства на что-то одно — или одно чувство на все.
Но, конечно же, мы можем осознавать больше одного предмета одновременно?
Измерение количества бит, которые проходят через наше сознание каждую секунду, началось как раз с подобного вопроса. Это началось несколько лет спустя после того, как Клод Шеннон предложил свою теорию коммуникации и информации. Уэнделл Гарнер и Гарольд Хэйк, два психолога из американского Университета Джона Хопкинса, опубликовали исследование о нашей способности различать раздражители — такие, как свет или звук — измеренной в битах. В последующие годы появилась целая серия исследований на тему того, сколько информации может обработать человеческое сознание.
Некоторые из этих результатов были обобщены в 1956 году — была сформулирована ключевая концепция «магического числа 7» — числа, о котором было известно уже давно.
В прошлом веке сэр Уильям Гамильтон, шотландский философ, написал: «Если бросить на пол пригоршню мраморных шариков, то окажется сложным одновременно наблюдать более чем за шестью из них, максимум семью, не путаясь».
В марте 1956 года психолог Джордж А. Миллер опубликовал в журнале «Psychological Review» статью, в которой множество анекдотов и научных наблюдений были обобщены в элегантную презентацию под названием «Волшебное число 7, плюс-минус 2: некоторые пределы нашей способности обрабатывать информацию». Начал он так:
«Моя проблема заключается в том, что меня преследует число. В течение семи лет это число повсюду ходило за мной, вмешивалось в мою самую приватную информацию и нападало на меня со страниц наших национальных журналов».
Число, которое везде находил Миллер, было числом семь. Семь плюс-минус два. Выражение «плюс-минус два» — это научный жаргон для числа, которое не известно точно: семь плюс-минус два означает число, которое находится где-то между 5 и 9.
Люди могут удерживать в своей голове одновременно семь различных слов, чисел, терминов, звуков, фонем, впечатлений или мыслей. Когда они действительно задаются такой задачей.
Одновременно удерживать в уме четыре предмета не сложно; пять — уже сложнее; шесть… семь… Мы обнаруживаем, что все перепуталось, когда доходим до 10.
«Похоже на то, что у нас есть некий встроенный либо обучением, либо строением нашей нервной системы предел, предел, который удерживает производительность нашего канала в этих общих рамках», — писал Миллер.
Конечно, это вовсе не значит, что мы не в состоянии усвоить более семи вещей одновременно. Но это означает, что если мы удерживаем их в уме, мы больше не способны воспринимать их как отдельные предметы и начинаем ощущать их как нечто целостное.
Ц-е-л-о-с-т-н-о-с-т-ь. Вы сейчас читали это слово не так, как читали его, когда только учились читать. Вы восприняли его как единое целое. Как сложную картину. В противном случае вы вообще не смогли бы делать орфографических ошибок — или игнорировать опечатки в написанном тексте (Вам случалось замечать, что в слове есть опечатка, еще до того, как вы понимали, какая буква пропущена?).
Это явление носит название «разделение на блоки», и оно является необходимым для того, чтобы мы могли, к примеру, читать — или воспринимать толпу. Или отличать лес от деревьев.
Нам не нужно идти дальше, чем несколько предметов, прежде чем мы начнем воспринимать их как единую массу. Учитывая всю ту термодинамику, о которой мы уже говорили в этой книге, естественно будет сказать, что семи микросостояний для нас достаточно, чтобы мы перешли к макросостоянию.
И наоборот, если мы говорим «тот шарик» — и мы знаем, что это один из семи, о которых мы думаем — мы сможем сказать, сколько бит содержит наше наблюдение. В конце концов, если мы можем различать семь шариков, это значит, что в нашей голове одновременно присутствуют семь разных состояний. Сколько это в битах?
Бит — это единица измерения информации, которая выражает нашу способность замечать различия. Информация определяется как логарифм количества микросостояний, объединенных в макросостояние. Раз мы можем воспринимать семь предметов или семь различных состояний, давайте возьмем логарифм семи. Мы говорим о так называемом бинарном логарифме, который применяется в информационной теории, так что вопрос, который мы должны будем задать, звучит так: «Сколько раз 2 нужно умножить на само себя, чтобы получить семь?». Два умножить на два, как мы знаем — 4, а два умножить на два умножить на два — 8. Так что log 7 будет находиться где-то между 2 и 3; если более точно — 2,8.
Миллер утверждал, что наша способность обрабатывать информацию достаточно велика, чтобы мы могли удерживать в сознании одновременно 2,8 бит. Да, не слишком много!
В конце концов, мы могли бы удержать в голове 7 бинарных цифр: 0100101. Это семь бит. Правда, придется немного попрактиковаться, прежде чем вам удастся одновременно удерживать семь бинарных чисел). Так что можно сказать: если мы запомним семь бинарных чисел, то сможем удерживать в сознании больше, чем 2,8 бит.
Или семь букв: TIYRFIO. Каждая буква алфавита содержит в среднем почти 5 бит, так как это одна из 26 возможных букв, так что семь букв будут точно больше, чем 2,8 бит. В этом случае — 7х5 бит, или 35 бит. (Строго говоря, это верно только в том случае, если последовательность букв будет случайной, как в приведенном выше примере. Если мы возьмем обычное слово, содержание бит в нем будет меньше, так как в языке присутствует избыточность).
Другими словами, символы умны. Они помогают нам запоминать массивы информации, даже несмотря на то, что мы можем удерживать в уме одновременно только семь предметов. Символы — это троянские кони, с помощью которых нам удается контрабандой протащить в сознание дополнительные биты.
«Наша память ограничена количеством единиц или символов, которые мы можем удерживать, а не количеством информации, которую представляют эти символы. Следовательно, будет весьма полезным с умом организовать материал перед тем, как пытаться его запомнить», — писал Миллер.
Но есть и альтернатива подобной организации — «метод попугая», механическое запоминание. Множество людей обладают способностью запоминать впечатляющие массивы цифр, слов или расписания поездов — даже вне экзаменационной сессии. По порядку и почти без остановки.
Но существование подобных мнемонических техник не вступает в конфликт с волшебным числом Миллера — семеркой. Эти техники представляют собой формирование цепочек предметов таким образом, что один предмет тянет за собой другой, и так далее. Актер может пользоваться суфлером, даже если суфлер не читает для него всю роль. Одного ключевого слова достаточно — и цепочка снова начинает двигаться.
Комбинация интеллекта и механической памяти особенно полезна, когда вы, к примеру, говорите речь. Типичная структура того, что вам нужно запомнить, сводится к отдельным элементам, которые организованы в дерево с возрастающим количеством элементов. Но это предполагает определенную «температуру» — толерантность — к деталям: текст, который мы отлично понимаем, гораздо сложнее запомнить полностью наизусть, вплоть до запятой, нежели запомнить его в достаточной мере, чтобы далеко не каждое слово было таким, как в оригинале.
Если вам нужно будет запомнить только несколько основных идей и последовательностей, а не каждое слово, то в голове придется удерживать меньшее количество единиц. Но если каждая деталь обязательно должна быть правильной, задача усложняется. Чем больше число разрешенных микросостояний, относящихся к семи основным пунктам вашей речи, которые вы сможете запомнить (и еще семь подзаголовков, которые можно запомнить для каждого основного пункта), тем проще все пройдет. Важно иметь энтропию в макросостояниях: они должны допускать массу различных микросостояний.
Схема хороша, если она будет содержать высокоэнтропийные макросостояния: много возможных микросостояний для каждого макросостояния. Но схема будет негодной и хрупкой, если она будет соответствовать только единственному правильному порядку слов, так как в этом случае каждый переход должен будет сформирован корректно, чтобы схема была рабочей.
Таким образом, интеллект будет проявляться не в одновременном запоминании множества микросостояний в определенной последовательности. Интеллект — это способность видеть, какие макросостояния наилучшим образом объединяют все микросостояния.
Трюк интеллекта заключается не в том, чтобы учитывать огромное количество информации, а в том, чтобы учитывать большое количество эксформации — информации, намеренно отсеянной, сжатой в понятия, которые содержат большой объем эксформации.
Подобное сжатие больших количеств информации в несколько богатых эксформацией макросостояний с небольшим количеством номинальной информации — это не только очень умно: зачастую это еще и очень красиво — да даже сексуально. Видеть набор смешанных данных и обрывков объектов механической памяти, сжатый в краткое и понятное сообщение — это действительно заводит.
Примером подобного сжатия могут служить законы природы. А, пожалуй, самые красивые из всех — уравнения Максвелла.
Красота, изящество, легкость и спокойствие связаны друг с другом: умение сказать многое, используя всего несколько слов, или знаков, или движений, или взглядов, или ласк — вот что красиво, ясно и вызывает катарсис.
Безрассудство обладания высокой простоты прекрасного: ничего не сознание, вдыхающее информацию и ясной осознанностью является сущностью такой присутствует, при этом — ничего и не исчезло! Это и эксформацию.
Волшебная семерка Миллера 1956 года являлась результатом комбинации многих исследований, которые были проведены в рамках формулы информационной теории Шеннона в 1948 году. Теперь, когда у нас есть объединяющая концепция, стоит взглянуть на то, что, собственно говоря, она объединяет. Были выполнены измерения множества видов распознавания, чтобы обнаружить, сколько информации может обработать человеческое сознание. Распознавание точек на линии, музыкальных интервалов, объемов и вкусов. Нет нужды вдаваться во все эти детали, так что мы суммируем в небольшую таблицу результаты совершенно разных экспериментов, чтобы увидеть, насколько на самом деле малы эти различия:
Ранние психофизические измерения способности распознавать:
Год / Ученые / Что распознавалось / Биты, различия
1951 Гарнер и Хэйк точки на линии 3,2
1952 Поллак высота звука 2,2
1953 Гарнер громкость 2,1
1954 Эриксен и Хэйк размер небольших квадратов 2,2
1954 МакГилл точки на линии 3,0
1955 Аттнив высота звука/лидер в оркестре 5,5
1955 Биб концентрация сахара 4,4
1953 Клеммер и Фрик точки на поверхностях 4,4
1954 Поллак и Фрик высота музыкальных звуков, динамика 7,0
Мы можем увидеть в таблице волшебную семерку Миллера (логарифм которой 2,8). Если не считать руководителя оркестра, люди могут распознавать только в пределах 4–8 пунктов друг от друга (2–3 бита) — не считая случаев, когда речь идет о нескольких измерениях: при нахождении точки на поверхности выражается больше информации, чем при нахождении точек на линии. Но это и сложнее, так что бит в способности распознавать будет в два раза больше. Больше бит и в распознавании между высотой нот и их громкостью одновременно, чем распознавании только высоты. Это соответствует факту, что отличить один мраморный шарик от другого вовсе не то же самое, что распознавать бинарные числа или буквы.
Но задача усложняется по мере того, как увеличивается количество измерений, описывающих различаемые состояния. И только когда нам известен контекст, эти символы могут иметь какое-то значение: человек, никогда не слышавший о романском алфавите, может вообще не различать A и A.
Карл Стайнбух, немецкий инженер, указывает, что шесть букв могут составлять часть слова, а, следовательно, иметь не более 10 бит (так как каждая буква языка содержит 1–2 бита); шесть букв могут также быть шестью знаками алфавита безотносительно их семантического значения, а если так, то на каждую букву алфавита, состоящего, как датский, из 29 букв (в целом 30 бит) будет приходиться по 5 бит. Но кто-то может воспринимать буквы просто как чернильные пятна на бумаге — в этом случае, по подсчетам Стайнбуха, человек увидит 200 точек, что составит 12 сотен бит для шести букв.
Но изучение шести букв описанными различными способами займет разное количество времени. Есть разница между чтением слова как единого целого, чтением букв, которые его составляют, а также помимо чтения — изучение типографических деталей, таких, как толщина перекладины буквы «Т».
Таким образом, изучение вопроса, сколько знаков одновременно мы можем удержать в своей голове, нужно комбинировать с фактором времени: в действительности нам нужно узнать количество бит, которые сознание может обработать за одну секунду.
И этот вопрос также изучался в свете теории Шеннона 1948 года.
В 1952 году Эдмунд Хик из лаборатории прикладной психологии Кембриджа, Великобритания, проводил исследование субъекта, который выступал в качестве коммуникационного канала. Человек смотрел на несколько мигающих лампочек и должен был нажимать несколько клавиш, чтобы обозначить, какая лампочка загорелась. Насколько быстро экспериментаторам удастся посылать информацию через такой субъект, чтобы он не делал ошибок? Выяснилось, что без ошибок удается передавать 5,5 бит в секунду.
В другой вариации этого эксперимента испытуемого попросили реагировать быстрее, даже если он при этом делал бы ошибки. В результате он принимал в секунду больше решений и нажимал на клавиши чаще. Но появились ошибки. Скорость увеличилась — но увеличилось и количество ошибок. Увеличение количества ошибок практически сводило на нет преимущество во времени.
Скорость в 5,5 бит в секунду оказалась постоянной, не зависящей от того, достигалась ли она медленной и безошибочной работой или быстрой работой с ошибками. 5,5 бит в секунду в эксперименте Хика выглядели как потолок скорости, с которой человек может передавать информацию.
Много лет спустя эксперимент Хика получил такой комментарий: «У этой и других подобных техник, предназначенных для измерения битрейта нервной системы человека, есть глубокая проблема — количество альтернатив, которые может обеспечить экспериментатор, не имеет предела». Так написал в своей книге «Оксфордский компаньон для ума» Ричард Грегори, выдающийся английский экспериментальный психолог. Далее он продолжает: «Следовательно, испытуемый в эксперименте Хика (который вообще-то и был редактором книги «Компаньон для ума»!) не был ни глухим, ни слепым и мог воспринимать не только лампочки, на которые он отвечал, так что его возможности всегда были больше, чем думали или принимали во внимание экспериментаторы».
Возможно, человек может обрабатывать более 5,5 бит в секунду, если только ему предложат что-то не столь скучное, как мигающие лампочки!
В исследовании, которое было проведено американцем Генри Квастлером и результаты которого были опубликованы в 1956 году, изучалась игра на пианино. Оказалось, что играющий на пианино может ударять по клавишам со скоростью 4,5 ударов в секунду, или 22 бита (всего 37 клавиш). «Примерные оценки скорости передачи информации хорошим читателем и хорошим игроком в теннис позволили получить такие же результаты — около 25 бит в секунду», — писал Квастлер. Его исследование было представлено на симпозиуме по информационной теории в сентябре 1955 года в Лондоне. После чтения доклада Квастлера Бенуа Мандельброт, математик, который несколькими десятилетиями позже обрел всемирную славу за свою работу по фракталам — математическим объектам исключительной красоты — задал ему вопрос: «Есть ли оценка способности человека вести поиск в собственной памяти?». Ответ Квастлера: «Мы попытались провести подобное исследование, используя информацию из популярной игры, где испытуемым нужно было как можно быстрее назвать звучащую мелодию. Их скорость оказалась равной 3 битам в секунду, считая с того момента, когда начинала играть музыка».
«Я прочитал об информационной теории и психологии больше, чем мог бы и хотел бы запомнить», — писал инженер лабораторий Bell Джон Пирс в своей книге «Символы, сигналы и шум».
Джон Пирс не был большим сторонником попыток измерить скорость в битах. Но после обобщения измерений, выполненных Хиком и другими, он опубликовал собственные идеи по этому вопросу. В 1957 году он провел серию экспериментов вместе с Дж. Карлином, в которых буквально давил на испытуемых до тех пор, пока они не начинали «пищать». В результате была получена цифра в 44 бита в секунду.
«Эти эксперименты позволили продемонстрировать самую высокую информационную скорость из всех, ранее полученных, — пишет Пирс, но он не вполне удовлетворен. — Мы можем спросить: что же ограничивает скорость?»
Для инженера в сфере коммуникаций полученные результаты весьма тревожны.
Телевизионный канал может передавать 4 миллиона бит в секунду. Телефон — 4 тысячи. Джон Пирс и его работодатель зарабатывают на жизнь, продавая телефонные системы, способные передавать тысячи бит в секунду — а человеческое сознание не может воспринимать более 40 бит!
Неужели же мы колем орехи кувалдой, устанавливая телефонные столбы?
«И правило Миллера «7 плюс-минус 2», и эксперименты по скорости чтения имеют очень смущающие последствия, — пишет Пирс. — Если человек может перерабатывать только около 40 бит информации в секунду, как показывают эксперименты со скоростью чтения, можем ли мы передавать ТВ-сигналы или голос удовлетворительного качества, используя только 40 бит в секунду?»
«Я полагаю, что ответ на этот вопрос — нет. Что не так? А то, что мы измерили нечто на выходе, а не на входе. Возможно, люди в определенных случаях могут воспринимать только 40 бит информации в секунду — но они могут выбирать, на что обращать внимание. Человек может, к примеру, заметить девушку или может заметить платье. Возможно, он замечает и больше — но оно ускользает от него раньше, чем он способен это описать».
Телефонный инженер вынужден признать, что в человеческом сознании есть больше, чем то, о чем знает сам человек — в противном случае не было бы смысла придумывать все эти высококачественные телефоны. Человеческое сознание может выражать свои ощущения и переживания со скоростью всего несколько бит в секунду. Но это не значит, что мы не можем получать больше. Сознание — это мера всего лишь небольшой части того, что воспринимают наши органы чувств.
В конце 50-х-начале 60-х годов Карл Купфмюллер, профессор технического университета в Дармстадте, провел серию опытов на тему, сколько информации поступает к человеку и выдается человеком. Его измерения показали, что на входе мы имеем от 10 до 100 миллионов бит в секунду, в то время как то, что выдает на выходе сознание, находится на гораздо более низком уровне.
Базируясь на вышеупомянутых исследованиях и оценках немецких ученых, Купфмюллер получил таблицу, отражающую способности сознания:
Деятельность — Бит в секунду
Чтение про себя — 45
Чтение вслух — 30
Редактирование — 18
Печатание — 16
Игра на пианино — 23
Умножение и сложение двух чисел — 12
Счет предметов — 3
Цифры Купфмюллера соотносятся с нормами обычной речи. Люди, которые создают радиопрограммы, следуют такому правилу: на чтение вслух одной страницы уходит 2,5 минуты. Страница содержит 40 строк, каждая длиной в 60 символов. Это 2400 символов за 150 секунд, или в среднем 16 в секунду. В среднем один символ содержит 2 бита, то есть мы получаем скорость 32 бита в секунду. Чтение вслух включает в себя не только символы, так что количество бит можно примерно довести до 40, если учитывать еще и ритм, интонацию, высоту звука и др. — то есть мы получим почти такую же цифру, как и у Пирса. По умолчанию предполагается, что поток информации измеряется в соответствии с количеством символов.
Карл Купфмюллер подводит итог: «Все процессы в организме человека, принимающие участие в обработке информации, скорее всего, имеют верхний предел в 50 бит в секунду».
Удивительно, что на входе и на выходе системы мы получаем примерно одинаковые цифры: читаем ли мы или пишем, пропускная способность языка будет примерно одной и той же.
Одновременно с Купфмюллером профессор Хельмут Франк из Института кибернетики в Берлине опубликовал результаты исследования производительности сознания.
Работа Франка базировалась на более теоретической точке зрения, и он получил несколько более скромные цифры — 16 бит в секунду. Основная разница между подходами двух немецких ученых заключалась в том, что Купфмюллер собирал эмпирическую информацию, в то время как Франк использовал идею о том, что «максимальный центральный поток информации» нужно в целом рассматривать как качество, которое выражается посредством различных навыков. Франк представляет себе некую определенную производительность сознания, которая находит свое выражение в навыках — а их, в свою очередь, можно измерить различными психофизическими методами.
У Хельмута Франка был очень изящный аргумент в пользу производительности сознания на уровне 16 бит в секунду: он оперирует субъективными квантами времени, или SZQ, которые обозначают психологический момент. Это наименьший промежуток времени, который мы способны воспринимать — временная разрешающая способность человеческого восприятия.
Франк указывает, что человеческое ухо воспринимает колебания звука, имеющего частоту менее 16 в секунду, как колебания. Но если частота составляет более 16, ухо слышит нечто совсем другое — непрерывный звук. То же касается и изображений: если нам показывают менее 16 кадров в секунду, мы видим мелькающие вспышки, когда же каждую секунду демонстрируется более 16–18 кадров, мы видим движущееся изображение. В кинофильмах принята скорость 24 кадра в секунду, на телевидении — 25 или 30.
В противовес приведенным наблюдениям и многим им подобным Франк полагает, что может определить продолжительность SZQ — ровно 1/16 секунды. Другими словами, мы воспринимаем 16 SZQ в секунду, когда наши умственные способности находятся на пике — в позднем подростковом возрасте. С возрастом эти моменты становятся длиннее, и в секунде их будет меньше.
Длительность SZQ также варьируется от организма к организму: считается, что у улитки SZQ составляет четверть секунды.
Таким образом, производительность сознания можно определить простым способом: человек может обрабатывать ровно один бит в SZQ. То есть человек в лучшей форме имеет пропускную способность 16 бит в секунду.
Точку зрения Франка далее развил его ученик Зигфрид Лерт, и в настоящее время она применяется в ходе исследований умственных способностей как связанная с концепциями времени реакции и умственной мобильности. В течение десятков лет помимо Лерта, связать умственные способности со временем реакции пытались лондонский ученый Х. Айзенк и калифорниец Артур Дженсен — две весьма противоречивые фигуры, принимавшие участие в спорах о связи умственных способностей с генетикой и окружением.
Пропускная способность сознания в зависимости от возраста. Своего пика она достигает в подростковом возрасте, когда она составляет 16 SZQ(cубъективный квант времени) в секунду (По Франку и Райделю).
В 1985 году Зигфрид Лерт из Психиатрической университетской клиники Эрлангена, и Б. Фишер из Бадена перечислили различия взглядов, которые мы можем обнаружить у Купфмюллера и Франка, используя восхитительный критицизм, которым характерны близкие академические традиции. Так как они являлись учениками Франка, нет никаких сомнений, на чьей они были стороне, даже несмотря на то, что название их статьи в «Humankybemetik» ограничивается вопросом: «Максимальный центральный поток информации по Кумфмюллеру и Франку: 50 бит/с или 16 бит/с»? Но уже в подзаголовке статьи мы видим проявления темперамента, которые нередко встречаются в академических спорах: «О пользе и вреде исследований психологии распространения информации Купфмюллера». Два ученых приходят к заключению: «Трагедия публикации Купфмюллера заключается в ее первоначальном позитивном воздействии на психологов, так как их интерес привлек тот факт, что когнитивные различия поддаются количественному измерению информационно-теоретическими методами. Однако с другой стороны она содержит неявные аргументы против универсальности понятия пропускной способности применительно к информационному потоку. Вследствие этого применение данной концепции является сомнительным. В итоге Купфмюллер, возможно, внес существенный вклад в недавнее снижение интереса психологов к информационной психологии».
Исследования этого вопроса практически прекратились — не было ни британских, ни американских анализов с 1950-ых годов, ни продолжения анализов Купфмюллера и Франка начала 1960-ых. Делая обобщение, Е.Р.Ф.В. Кроссман, британский психолог, в 1969 году написал: «Эти методы с интересом применялись в течение десяти лет после того, как работы Шеннона впервые привлекли внимание. Однако после того, как основные области были распланированы, интерес начал угасать».
С начала 60-х годов было опубликовано всего несколько материалов. Учитывая важность глубоких и удивительных открытий, которые были сделаны в этих исследованиях, остается тайной, почему этой сфере позволили уйти в небытие.
Вряд ли в этом можно упрекать Купфмюллера или других ученых, работавших в этой области. Но эта тайна заслуживает пристального рассмотрения. Мы вернемся к ней в следующей главе.
Но есть хорошие основания полагать, что многие оценки производительности сознания на самом деле показывали слишком большие значения: измерялись навыки обработки информации, но не сознательный их аспект. Машинистка может безошибочно напечатать отрывок текста, даже если не имеет представления о его содержании. Человек может играть на пианино, не задумываясь о том, что он делает. И действительно, существует множество навыков, которые позволяют получить наилучшие результаты, когда мы не думаем о том, что делаем.
В августе 1975 года три психолога из Корнельского университета — Элизабет Спелке, Уильям Херст и Ульрик Найсер — представили в Американской психологической ассоциации свое исследование. Два взрослых молодых человека, Диана и Джон, найденные через студенческую программу обмена, должны были читать короткие рассказы и писать под диктовку. Да, это так — им нужно было одновременно читать текст и записывать слова, которые им диктовались. Сначала у них получалось не слишком хорошо, однако через несколько недель практики картина уже была совершенно другая. «Диана и Джон были способны записывать слова, улавливать связи между словами и определять их значение, одновременно читая так же эффективно и быстро, как и обычно. «Что отвечает за их удивительные способности?» — задали вопрос Спелке, Херст и Найсер.
Объяснение кроется в том, что многие довольно сложные виды деятельности могут осуществляться «автоматически», то есть неосознанно. Но требуется определенный период обучения. Мы можем превратить наши навыки в автоматические — но сначала нам следует попрактиковаться. Или, как писали Спелке, Херст и Найсер: «Способность человека развивать навыки в определенных ситуациях настолько замечательна, что, возможно, нам никогда не удастся определить границы наши познавательных способностей».
Когда вы отшлифовали навык до такой степени, что он становится автоматическим, вы можете обрабатывать очень большие количества информации нетривиальным способом — без вовлечения сознания. Это знакомо большинству из нас по повседневной жизни — вождение автомобиля в пробках, к примеру.
Это призвано показать, что мы должны быть внимательными и не переоценить количество информации, которая обрабатывается, когда мы изучаем производительность сознания. Только потому, что автоматические навыки подразумевают охват большого объема информации с определенным смыслом, не означает, что данная информация находится в нашем сознании.
Многие измерения производительности сознания проведены на основе таких видов деятельности, при которых приобретенные навыки являются частично автоматическими и основаны на распознавании закономерностей в картинах из букв и цифр. Поэтому много бит просачиваются в поведение испытуемых даже несмотря на то, что они не присутствуют в сознании.
Исследования сознания, следовательно, переоценивают его способности, если они не принимают в расчет подобных троянских коней — когда биты информации проходят через человека, не фиксируясь его сознанием. Так что цифры, характеризующие производительность сознания, предположительно намного ниже, чем 40 бит в секунду. Более точной будет цифра 16 бит/с, но даже эта цифра может быть преувеличена. В реальности нормальная производительность сознания может составлять всего несколько бит в секунду.
Но на самом деле это неважно. Важно то, что мы получаем гораздо больше бит, чем фиксирует наше сознание.
Ричард Юнг, выдающийся немецкий нейрофизиолог из Университета Фрайбурга обобщил знания, полученные Франком, Купфмюллером и другими следующим образом: «Все эти цифры приблизительные … Несмотря на то, что данные авторов различаются на одну или две логарифмические единицы, они все сходятся на уменьшении восприятия информации сознанием».
Можно воспользоваться цифрами, которые приводит Манфред Циммерман в своем учебнике «Человеческая психология».
Информационный поток в сенсорных системах и сознательное восприятие:
Сенсорная система — Общая пропускная способность, бит/с — Пропускная способность сознания, бит/с
Глаза — 10,000,000 — 40
Уши — 100,000 — 30
Кожа — 1,000,000 — 5
Вкус — 1,000 — 1
Запахи — 100,000 — 1
Требуется очень мощный компьютер: каждую секунду миллионы бит необходимо сжимать до очень маленьких размеров. Это позволяет нам осознавать, что происходит вокруг, не отвлекаясь, если не происходит ничего важного.
Но насколько велик на самом деле должен быть этот компьютер, чтобы проводить огромную отбраковку информации, которая в конечном итоге становится сознательным опытом? Он обязательно должен уметь обрабатывать больше информации, чем те 11 миллионов бит, которые мы принимаем через наши органы чувств. В конце концов он должен выполнять и вспомогательные функции в организме — и создавать все те странные и удивительные образы и идеи, которые возникают внутри нас. Производительность каналов мозга сложнее измерить экспериментальным путем — но мы можем приблизительно оценить нужную величину.