Метакогнитивные процессы в психологии

Как измерить метакогнитивные процессы? Как их зафиксировать? Чаще всего, чтобы их изучить, используется оценка уверенности. Оценка уверенности — это типичный метакогнитивный процесс. Люди решают какие-то задания, и мы замеряем не только то, насколько точно они их решают, с какой скоростью, но и то, насколько уверены люди в этих решениях.

Если привести пример из повседневной жизни, можно вспомнить телевизионную игру «Jeopardy!» (в российской версии — «Своя игра»). В последнем туре участники параллельно отвечают на один и тот же вопрос. Они пишут ответ на планшете, затем этот ответ выдается, ответы сравниваются. Но при этом участники также делают ставку на свой ответ. Если они отвечают неправильно, то сумма, которую они поставили, вычитается из их баланса. Если отвечают правильно, то она прибавляется. Величина этой ставки служит отражением метакогнитивных процессов, а именно оценки правдоподобности того ответа, который дает человек.

Изучать метакогнитивные процессы важно по нескольким причинам. Во-первых, это интересно само по себе. Одна из основных функций сознания или свойств сознания — это рефлексивность, то есть возможность человека наблюдать свои собственные познавательные процессы, отчитываться, рассказывать об этом другим людям. И это уникальная способность для человека и, может быть, еще для некоторых высших приматов.

Второй момент состоит в том, что метакогнитивные процессы позволяют нам получить полезную информацию о первичных когнитивных процессах, о самих процессах обработки внешней информации.

Третья причина, по которой метакогнитивные процессы сейчас начинают снова активно изучаться, — это применение в клинике. За последние десятилетия выяснилось, что многие психические расстройства включают в себя нарушения метакогнитивных процессов. Например, при некоторых типах шизофрении у людей сильно нарушается способность оценивать адекватность своих познавательных процессов, страдает оценка уверенности, страдает оценка того, насколько собственные действия связаны с событиями в окружающем мире.

Если обратиться к истории изучения метакогнитивных процессов, можно выделить несколько этапов, которые в основном связаны с теми областями когнитивной науки, в которой эти процессы изучались.

Первыми метакогнитивные процессы начали изучаться в исследованиях памяти. Где-то в 1960–1970-х годах, когда механизмы памяти в принципе уже были в достаточной мере описаны, исследователи обратились к вопросам о том, как люди оценивают свои способности к запоминанию и воспроизведению информации. Были описаны ретроспективные метакогниции и проспективные. Ретроспективные метакогниции — это оценка при воспроизведении информации, насколько, как вам кажется, вы хорошо запомнили то, что вам предъявлялось неделю назад. А проспективные метакогниции — это, наоборот, ваша оценка того, насколько хорошо вы воспроизведете через неделю ту информацию, которую вы сейчас запоминаете.

Кроме того, было описано много интересных эффектов. Один из них — это эффект чувства на кончике языка. Ситуация, когда мы точно знаем, что мы можем дать ответ на какой-то вопрос, но вот в данную минуту мы не можем вспомнить. Это какое-то слово или чья-то фамилия. Она крутится у нас на языке, но мы не можем вспомнить, как точно она звучит. Это интересный пример того, когда метакогниция присутствует. Мы точно знаем, что эта информация хранится у нас в памяти, но мы не можем ее воспроизвести: отсутствует первичный когнитивный процесс.

Следующим шагом исследования метакогниций было изучение того, какую роль они играют в обучении, например в школе. Эти исследования активно развивались в 80–90-е годы XX века. Основным результатом этих исследований можно назвать следующее: понимание того, что метакогнитивные способности оказываются очень мощным предиктором успеваемости школьников. Оказывается, даже школьники, которые отстают по таким показателям, как IQ, в итоге показывают успеваемость, сравнимую с высокоинтеллектуальными школьниками, просто потому, что они адекватно оценивают свои знания, а соответственно, могут использовать какие-то приемы, чтобы ликвидировать существующие пробелы.

Следующая область, в которой начали изучаться метакогниции, — это изучение базовых когнитивных процессов, таких как зрительное восприятие. Ларри Вайскранц проводил исследования с пациентами, которые страдали синдромом слепозрения. Это ситуация, когда у человека выпадает половина зрительного поля: он ничего не видит справа или слева. Особенность этого нарушения в том, что оно наблюдается при травмах первичной зрительной коры. Глаз, зрительный аппарат, зрительный нерв — все находится в абсолютном порядке, но поражена первичная зрительная кора, которая является первым этапом обработки зрительной информации к коре больших полушарий. Если у человека поражена зрительная кора в левом полушарии, то у него выпадает правая половина поля зрения. И наоборот, если поражено правое полушарие.

Вайскранц проводил следующие эксперименты с такими пациентами. Он ставил простую задачу: им нужно было сказать, какая картинка им сейчас предъявляется — кружок или квадрат. Очень просто. Но если картинки предъявлялись в слепую половину зрительного поля, то пациенты не могли сказать, что перед ними находится. Но когда их просили ответить наугад, квадрат или кружок сейчас предъявлен, то оказалось, что испытуемые отвечали с очень высокой точностью, она могла достигать 90%. Внешний наблюдатель мог подумать, что человек все видит, хотя субъективно пациенты совершенно ничего не видели. Еще один яркий пример того, как происходит первичный когнитивный процесс, — зрительное восприятие. У нас происходит обработка зрительной информации — категоризация объектов на разные классы. Но при этом субъективно человек ничего не видит, метакогнитивные процессы отсутствуют напрочь.

Еще один пример в другой области изучения метакогнитивных процессов — это изучение мышления. В этой области существует старая дихотомия, которая актуальна до сих пор: мышление и решение задач репродуктивным способом и решение с помощью творческих приемов. Решение репродуктивное предполагает, что человек применяет известные ему приемы и эвристики, чтобы достигнуть решения. В то время как творческие решения предполагают переинтерпретацию ситуации, резкое понимание правильного ответа и, как правило, сопровождаются эмоциональным сигналом — обычно это называют инсайтом. Многие исследователи на самом деле считают, что нет принципиального различия между двумя типами мышления и все можно свести к планомерному применению известных эвристик.

Джанет Меткалф в конце 1980-х годов провела следующий эксперимент. Она давала своим испытуемым задачи двух типов: те, которые решаются инсайтно (их можно назвать задачами на сообразительность), и те, которые решаются репродуктивно, например алгебраические задачи. Каждые 15 секунд испытуемые должны были оценивать близость к решению задачи, отмечая это на нарисованной шкале. Если они ставили полосочку ближе к левому полюсу шкалы, это считалось оценкой того, что они далеки от решения. Если они ставили ближе к правому полюсу, то это было сигналом того, что человек близок к решению.

Оказалось, что при объективном приближении к решению репродуктивной задачи оценки близости к решению постепенно растут. То есть чем меньше времени остается, тем выше оценка близости к решению. В то время как при решении инсайтных задач никакого устойчивого паттерна не наблюдалось. Лишь за 15 секунд до решения задачи наблюдался резкий рост этих оценок. То есть люди в самый последний момент понимали, что они у решения. Джанет Меткалф и другие исследователи также считают это сильным доказательством того, что на самом деле существуют принципиально разные базовые когнитивные процессы. Это тот пример, когда исследование метакогниций позволило сделать вывод о базовых познавательных процессах.

Первые теоретические модели для объяснения или описания метакогниций были односистемными моделями. Они предполагали, что в основе первичных познавательных и метакогнитивных процессов лежит одна и та же информация. Например, если я вас попрошу сравнить два звуковых сигнала по высоте, то вам будет намного легче это сделать, если разница будет большая, чем если разница будет маленькая. Односистемные модели предполагают, что разница между высотой двух звуков влияет и на точность решения, и на время решения, и на уверенность, с которой люди отчитываются в решении таких задач.

Оказалось (и это было видно по моим предыдущим примерам), что во многих ситуациях метакогниции не совпадают с первичными познавательными процессами. Хакван Лау из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, один из современных исследователей, занимающийся этой проблемой, проводил эксперименты, которые легли в основу его модели метакогниций. В этих экспериментах он создал ситуацию слепозрения на здоровых испытуемых. Испытуемым также предъявлялись кружочки и квадратики, которые они должны были классифицировать. Но для того, чтобы они их плохо видели, ситуация восприятия сильно затруднялась. Стимулы предъявлялись на очень короткое время — на 100 или 80 миллисекунд, а еще они зашумлялись.

Хакван Лау добился двух экспериментальных ситуаций. И в той и в другой была примерно одинаковая точность определения того, что за стимул предъявляется, — около 80%. Из-за того, что тип зашумления был разный, в одной ситуации люди абсолютно четко видели все стимулы, и, когда их просили сказать, действительно ли они видели стимул или ответили наугад, люди отвечали, что они абсолютно все видели. В другой ситуации люди чаще отвечали, что они не видели стимула. То есть субъективный опыт был совершенно разный, притом что точность определения предъявленной картинки была одинаковая. Это хорошая демонстрация того, как варьируется метакогнитивный процесс при стабильном процессе первичном.

В этих исследованиях также изучалась активация мозга с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии. Были идентифицированы те зоны коры, которые коррелируют со зрительным осознанием, то есть с метакогнитивным процессом. Это была дорсолатеральная префронтальная кора. В следующих исследованиях группы Лау исследователи намеренно воздействовали на эту кору с помощью метода транскраниальной магнитной стимуляции, которая позволяет целенаправленно неинвазивно, то есть на абсолютно здоровых испытуемых без вскрытого черепа, воздействовать на отдельные участки мозга. Когда исследователи стимулировали дорсолатеральную префронтальную кору в такой же задаче, то при сохранности первичного когнитивного процесса на одном и том же уровне метакогнитивный процесс сильно варьировался под воздействием экспериментаторов.

Исследования легли в основание иерархических моделей метакогниций, которые предполагают существование нескольких отдельных модулей в мозге, отвечающих за первичные познавательные процессы и за вторичные, или метакогнитивные, процессы.

Параллельно происходит развитие нейросетевых моделей метакогниций. Если классические искусственные нейронные сети могут научиться, например, классифицировать объекты на два типа, то метакогнитивные нейросетевые модели выглядят примерно так: одна сеть учится выполнять задачу классификации, а вторая учится на данных первой сети предсказывать, правильно та отвечает или нет. Такие модели демонстрируют такие же паттерны метакогниций, как и люди. То есть они начинают демонстрировать уверенность, и вторая сеть, по сути, учится давать оценки уверенности. Получается зафиксировать поведение сети, которое напоминает вообще сознательные отчеты человека — по крайней мере в аспекте саморефлексивности.

Пример из области искусственного интеллекта также можно привести — это машина IBM Watson, которая несколько лет назад обыграла сильнейших англоязычных игроков в «Jeopardy!». Интересно, что Watson не только понимает вопросы на естественном языке, находит их и выдает ответы, но также умеет делать ставки на свои ответы. И оказывается, в компании IBM есть целый отдел, который занимается тем, чтобы научить Watson правильно оценивать свои ответы. Это не такая легкая задача, и исследователи искусственного интеллекта сейчас занимаются тем, чем занимаются и когнитивисты.

Если подытожить, можно сказать следующее: метакогнитивные процессы — это познавательные процессы, объектом которых являются другие познавательные процессы. В основе метакогнитивных процессов, по-видимому, лежат отдельные структуры в мозге, которые их обеспечивают. Я думаю, в решении проблемы сознания — одной из важнейших научных проблем XXI века — значительное место будет занимать изучение метакогнитивных процессов. Кроме того, я считаю, что в этой области, в исследовании метакогнитивных процессов, на стыке когнитивной науки и искусственного интеллекта будет происходить много интересных событий.