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對人類的記憶建模

記憶，是人類對過去感知過的事物再度進行知覺的方式。既是一切自我認知、社會交往和思維活動的基礎，又是一切獲取知識和學習行為的結果。諸多電影、文學作品都刻畫過一旦失去記憶，人的生活將面臨的種種挑戰(zhàn)。

從生理結構層面，神經科學已經為我們揭示了記憶的神經機制。大腦，作為人體最具有可塑性的器官，在人的一生中，幾乎無時不刻都在機體內外環(huán)境的影響下，發(fā)生著改變。

隨著神經突觸的連接增強，新的神經回路產生，神經元間的連接效率提升，使得某項認知任務變得越發(fā)容易完成，新的技能就隨之習得。

大腦前額葉，參與學習和記憶形成的主要過程；而位于顳葉皮層內部的海馬及其周邊結構，對于長時記憶留存的關鍵——長時程增強效應（Long-Term Processing）有著重要的作用。

現(xiàn)代計算機信息論和人工智能理論的發(fā)展，讓人們日漸認識到人類記憶的過程，與一臺計算機對于信息的處理，有著高度的相似性。

因此，認知心理學按照計算機的工作流程，將人類對信息的學習與記憶，分為從編碼（encoding），到存儲（storage），最后提取（retrieval）的過程。

記憶研究領域的鼻祖，圖爾文（Endel Tulving），將記憶描述為「精神的時間旅行」，猶如一桶陳年發(fā)酵的紅酒，其成分蘊含著時間的維度。根據(jù)在記憶在時間層面的保持長短，可將其分為感覺記憶、短時記憶、長時記憶。

感覺記憶，是指感官信息傳入人腦效應器官后，被極為短暫地保存的現(xiàn)象。比如，注冊一個賬號的時候給你發(fā)送的短信驗證碼中的 4 個數(shù)字，雖然在十幾秒的時間內還有印象，但一轉眼就再也想不起來。

斯伯林，用部分報告法（partial-report procedure）的方式，讓被試根據(jù)隨機呈現(xiàn)的音調，直接回憶相匹配的那行字母，發(fā)現(xiàn)平均每 4 個字母中，能回憶出大約 3.4 個。由于提供的記憶材料總共 3 行，因此推算出感覺記憶中的圖像記憶容量大約在 9 個左右。

認知神經科學家，借助 ERP，記錄下來，與原刺激音調不同的聲音在 10 秒以內呈現(xiàn)，都會在聽覺皮層中引發(fā)一種失匹配負波（MMN），從而標識出了聽覺感覺記憶的持續(xù)時間。

短時記憶（short-term memory）的理論模型，從布羅德本特（Broadbent）觀點發(fā)展而來，構建在沃和諾納曼（Waugh & Norman）的理論框架之上。

它假設人類信息加工過程是存在分立階段的。其中，連接來自環(huán)境中的感覺信息，和相對持久保存的長時記憶的中繼站，就是短時記憶。

感覺信息能否進入短時記憶，主要取決于注意力的指向，而從短時記憶再要轉換成長時記憶，則需要不斷的復述。

然而，值得許多習慣于埋頭苦學的人深思的一點是，根據(jù)克雷克和洛克哈特（Craik & Lockhart）的加工深度理論，被動的復述實際上幾乎無益于記憶的保持。只有在有意義的深度加工基礎上的復述，才能促進記憶。

甚至，有研究表明，若是采取足夠有深度有意義的加工方式，信息可以直接從感覺記憶進入長時記憶。因此，關于「短時記憶」這個中繼站的存在，以及整個模型的結構，正在受到越來越多學者的質疑。

更多的研究已經支持的理論，是巴德利（Baddeley）提出的工作記憶（working memory）模型，這是一種不涉及長時記憶存儲的復述過程的理論。

他認為，工作記憶，是用以保存我們執(zhí)行當下認知任務時所需信息的，容量有限的系統(tǒng)，其處理的內容既可以來自感覺記憶，也可以從長時記憶中提取而來。

因此，相比于短時記憶的「暫存」功能，工作記憶更強調對當下處理信息的一種注意的集中與維持狀態(tài)。它包括四個子系統(tǒng)。

中央執(zhí)行系統(tǒng)（central executive）控制著信息在不同子系統(tǒng)中的保持與轉化；視覺空間模板（visuospatial sketchpad）專門處理以視覺和空間形態(tài)進行編碼的信息；語音環(huán)路（phonological loop）則是一種通道特異的對聲音信息進行編碼的系統(tǒng)，包含發(fā)音回路和語音存儲兩種成分；情境緩沖器（episodic buffer）主要是對語音和視覺等信息進行一些混合處理。

那么，是什么決定了長時記憶中的信息，提取到工作記憶中的難易程度呢？

美國著名認知心理學家，安德森（John R. Anderson）在《認知心理學及其啟示》中，提到了他所開創(chuàng)的 ACT（adaptive control of thought，思維的自適應控制）理論。

擴散激活（spreading activation），指當前受到注意的項目使與之相關聯(lián)的記憶變得更加容易提取的過程。研究表明，記憶中信息的聯(lián)想擴散能夠有效促進閱讀單詞的速率。

ACT 理論假定，激活（activation）的水平，決定了記憶的可能性和速度，激活的容易程度反映了當下長時記憶中最活躍的信息內容。

ACT 理論的精妙之處，在于用一個簡潔的激活計算公式，表現(xiàn)出在人的自由聯(lián)想過程中，特定元素 i 的激活程度 A_i 是如何反映整個網(wǎng)絡的和狀況的。

比如，給出「圣經」、「動物」、「洪水」三個詞，人們最有可能快速聯(lián)想到的就是「諾亞方舟」。但是，單獨三個詞中的任一，聯(lián)想結果都更有可能是其他詞。

根據(jù)公式，單獨給出「圣經」的時候，「諾亞方舟」激活程度為：A=1+(1x2)=3，而「耶穌」的激活程度為：A=3+(1x2)=5，由此可見，從「圣經」聯(lián)想到「耶穌」有更強的激活水平，因此意味著更容易在第一時間想起。

而當同時給出三個詞時，根據(jù)公式，「諾亞方舟」的激活程度 A=1+(1x2)+(1x2)+(1x2)=7。更高的激活程度，意味著更小的提取難度。因此就不難解釋上面的情境了。

影響記憶的因素

遺忘，被認知心理學家定義為：記憶變得難以提取的過程。

從艾賓浩斯使用無意義音節(jié)，繪制出記憶保持量隨著時間減少的冪函數(shù)圖像起，無數(shù)研究已經將遺忘的進程，抽象為非常有規(guī)律的數(shù)學模型。但是，對于遺忘發(fā)生的原因，兩大主要流派仍然存在爭議。

消退理論（decay theory）認為，識記過的知識會在大腦中留下痕跡，而遺忘就是由于未得到充分的重復，記憶痕跡的強度簡單地隨著時間消退減弱。

其隱含假設是，時間因素，是整個模型中的唯一產生影響的自變量。

干擾理論（interference theory）卻認為，記憶的保持受到干擾材料的強烈影響。各種研究表明，學習新的信息，會導致對舊信息的遺忘。

從安德森的激活方程中可以看到，干擾效應與從刺激到記憶結構的擴散激活量有關。

由于從一個刺激源能擴散的激活總量是有限的，因此與一個源相關聯(lián)的對象越多，能夠擴散到其中任何一個特定的記憶結構的激活量就越少，反應時間也越長。

該效應，被安德森命名為「扇面效應（fan effect）」，如下圖所示，當由一個概念（如「律師」）發(fā)出的擴散激活通路變多，通路形成的夾角扇面面積增大，每個通路受到更多干擾，因而被激活的強度和速度都會降低。

相反，如果一個概念只有單一激活通路（如「醫(yī)生-銀行」），回憶再認的速度就會很快。

如何改善你的記憶

通過對記憶模型的初步了解，不難得到一個結論，那就是決定記憶效果的最重要因素，是我們對于需要記憶的材料的學習和練習情況。

前文中也提到，簡單的重復，并不能改善記憶成績，關鍵在于進行深層次的加工。同時，所要記憶的材料內容對人們自身而言越有意義，越能更好地被記住。

為此，安德森等人提出了另一個概念，增細加工（Elaborative processing），即創(chuàng)建與需要記憶的事物有關且對它有所補充和擴展的額外信息。

在一項實驗中，他們讓被試記憶一些簡單的句子，如「醫(yī)生恨律師」，讓一組被試僅僅學習句子本身，而另一組被試則要根據(jù)自己的理解生成相關細節(jié)（如「由于治療不當導致的訴訟」）。

隨后對兩組被試的記憶測驗表明，增加細節(jié)所帶來的信息冗余，為記憶的保持提供了優(yōu)勢：擴展了用以啟動原信息的線索，使得提取變得更容易，回憶的成績顯著提升。

值得注意的是，由于增細加工中的信息，與原信息存在內在關聯(lián)，因此并不會產生扇面效應帶來的無關信息間的干擾，相反，會易化對信息的激活。

未來 or 記憶

人類對于記憶的探索，雖然在過去的一個多世紀中有了質的飛躍，但相比于大腦認知機制的復雜性而言，卻只能算是尚處萌芽階段。

現(xiàn)代神經科學的進步，已經為科學家提供了更一步觀察和定位整個記憶周期中對應腦機制的運作，更多的實驗成果也已經開始運用在諸如對遺忘癥和阿爾茲海默癥的治療中。

我們有理由展望，也許當腦機接口等新技術更為成熟的未來，人類現(xiàn)有記憶的限制將被突破：

更為增強的感覺記憶將帶來更豐富的感官體驗；更大容量的工作記憶將極大擴展人類解決復雜高級認知活動的能力；隨意調用的無限量長時記憶會極大擴展思維的廣度和深度；可自主操控的遺忘進程也會給人類身心更多自由。

這些場景，已經不只是停留在科幻作品中，它正在逐步變成我們所經歷的現(xiàn)實，而所有的未來有一天也都會成為人類的記憶。

那么，可以選擇的話，你想要帶著什么樣的記憶，進入未來呢？

答案就在此時此刻你所做出的每一個決定當中。■

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