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通往專家心智之路

 

《科學人》雜誌9月號   / 撰文/羅斯(Philip E. Ross) 翻譯/黃榮棋

專家的能力從何而來?科學家藉由研究西洋棋大師的思路,了解人類如何在專業領域內成為行家。

 
1909年,古巴西洋棋王卡帕布蘭卡(Capablanca)在一場表演賽中,一人獨對數十位業餘棋士。卡帕布蘭卡在棋桌圍成的圈子內走著,依序輕瞥每個棋盤兩、三秒之後,下了一步,而外圍的業餘棋士則等棋王在所有棋盤都下了一步之後,開始沉思回應之道。比賽結果一面倒,棋王贏了全部28局。這場表演賽是卡帕布蘭卡巡迴比賽中的一場,他連贏了168局。 他怎麼會下得這麼好、這麼快?在這麼短的時間之內,他能想幾步棋呢?據說卡帕布蘭卡是這麼回答的:「我每次只會想一步棋,但總是正確的一步。」 卡帕布蘭卡短短一句話,正是後來心理學研究花了一世紀才得到的結果:西洋棋大師(chess master)比新手強的地方,主要在最初幾秒的思考。這種知識導向的快速感知(perception),有時稱為統覺(apperception),在其他領域的專家身上也看得到。就像大師記得住比賽中下過的每步棋一樣,訓練有素的音樂家也經常可以記住只聽過一次的奏鳴曲樂譜。而且就像大師能在瞬間想到最佳棋步一樣,有經驗的醫師有時也可以在看了病人幾眼之後,就做出正確的診斷。 不同領域的專家,如何擁有如此非凡的技巧呢?其中有多少是天生的?又有多少是密集訓練的結果?心理學家在研究了這些西洋棋大師之後,找到了答案。這類研究在一個世紀中累積下來的結果,產生了一個新的理論,可以解釋心智是如何組織並提取訊息的。更甚者,這項研究可能還對教育工作人員意義重大。也許棋士用來鍛鍊技巧的方法,也可以用在課堂上,教導學生的閱讀、寫作與算術。 認知科學的最佳研究對象:西洋棋 人類的專業技術始於狩獵,這項技巧攸關人類祖先生存。經驗老道的獵人不僅知道獅子曾待過的地方,也能判斷出獅子會往哪兒去。美國加州州立大學福勒頓分校的波克(John Bock)說,許多研究指出,孩童成長的過程中,追蹤技巧會以「線性方式一直增強,直到30多歲才停止」。腦外科醫師都不用訓練這麼久。 如果無法證明自己具有遠遠超越新手的優勢技巧,就不能算是個真正的專家,充其量不過是個有證書的外行人罷了。當然囉,這類人比比皆是。20年來的嚴謹研究指出,專業選股投資人的投資不比業餘人士來得成功;著名品酒師的品評能力也與村夫差不多;而擁有一疊證書的精神疾病治療師,也不會比認證較少的同業,更知道怎麼幫助病人。毫無疑問,像是在教學或商業管理的領域中,的確有專家的存在,但也經常難以測量,更不用說去解釋他們的專業能力從何而來了。 但西洋棋技卻可以測量,並且能將棋技分解、個別進行實驗測試,也很容易在自然環境(比賽廳)中觀察。正是這些原因,讓西洋棋成了檢驗思考理論的最佳單項實驗,有人稱之為「認知科學的果蠅」(果蠅是生物學重要的實驗動物)。 比起其他的遊戲、運動或競賽活動,西洋棋技的測量更進一步。統計結果可以用來評估棋手最近與先前的表現,再根據對手的程度,來決定勝局的機率。統計結果得出的選手評分,能夠預測比賽結果,而且出奇地可靠。如果甲選手的評分比乙選手高出200分,甲選手就有75%的機會贏乙選手。這樣的預測適用於排名最前面的或是一般的選手。蘇俄西洋棋特級大師(grandmaster)卡斯帕洛夫(Garry Kasparov)的評分是2812,若與評分2616、排名第100名的荷蘭西洋棋特級大師亭曼(Jan Timman)較量,將有75%的勝算。同樣的,在美國的賽場,評分為1200的中等程度棋手,在面對評分為1000(排名約為後40%)的棋手時,也一樣有75%的勝算。評分制度讓心理學家可以用專精程度、而非名聲,來評估一個棋手,同時也可以針對特定的棋手,追蹤其職業生涯的棋技變化。 認知科學家會選擇西洋棋當做研究模型,而非撞球或橋牌,有另一個理由:西洋棋的名聲。用德國詩人歌德的話來說,是「知性的試金石」。長久以來人們將西洋棋大師的棋技歸因於其魔法般的心智能力,而最厲害的表現,則是進行不看棋盤的盲棋。1894年,共同發明第一個智力測驗的法國心理學家比奈(Alfred Binet),要西洋棋大師描述他們是如何下盲棋的。比奈原先以為大師運用腦中幾近真實的棋盤影像,但不久後他就了解到,大師在下盲棋時,所「看」到的東西要抽象得多。大師看到的不是騎士(馬)的鬃毛,也不是木材的紋路,而是騎士與其他棋子的相對位置的全盤概念。這與通勤者對地下鐵停靠站的內隱知識(implicit knowledge)是類似的。 下盲棋的大師還提供了另一項知識的細節,這是有關目前的棋局與曾經下過的棋步中,重要部份的記憶。我們或許可以說,大師多少記不得士兵的確切位置,但他可以從典型的開棋策略開始(開棋部份已研究得相當徹底,沒有多少種開棋走法),找出士兵應該出現的位置。或者他可以記得之前棋步的邏輯,例如推敲著「前兩步沒有逮到主教,表示士兵一定擋在前面」。大師不見得需要時時都記得所有細節,因為他可以透過組織良好的連結系統,重建任何特定的細節。 當然,如果擁有這種複雜結構的知識,不僅可以解釋下盲棋,還可以解釋大師的其他能力,像是計算棋步與計畫策略,那麼西洋棋的專業知識就不會是依靠天生的能力,而是特殊的訓練。荷蘭心理學家德葛魯特(Adriaan de Groot)自己是西洋棋大師,1938年,他利用荷蘭舉行的一次大型國際比賽的機會,比較了世界頂尖特級大師、一般棋手、有實力棋手後,也證實了這種想法。他所用的方法是要求比賽選手針對該場比賽的一局棋,描述他們的想法。他發現,西洋棋高手(expert,大師的次一等級)的確要比棋技較弱的選手,多考慮了幾步棋,但大師或特級大師所考慮的棋步沒有再增加。一如卡帕布蘭卡所說,棋下得好的選手考慮的不是更多棋步,而是更好的棋步。 最近的研究指出,德葛魯特的發現,也取決於他所選定的棋局。比起業餘選手,需要全面精確計算的棋局,更能讓特級大師大展身手,他們會深入探討各種棋步可能產生的變化。可以推論,有經驗的物理學家也許偶爾會比物理系學生考慮較多的可能性。不過就這兩者而言,專家依靠的比較是自己知道的結構性知識,而不是原本就比較強的分析能力。面對一盤高難度的棋局,較弱的選手可能會考慮個半小時,往往想了好多步棋,卻又錯失了該下的棋步;特級大師卻可以一眼看出來,完全不必刻意分析。 德葛魯特也讓受測者檢視一盤棋局一小段時間之後,要他們憑記憶將棋局重新排設出來。執行這項工作,就可以看出新手與大師之間棋技的差別。初學者即使是看了30秒鐘,還是只能記得極少數的棋子位置,而特級大師只看了幾秒鐘,往往就可以正確無誤地排設出棋局。這種差異代表著某種特殊的記憶,專責棋賽中經常出現的棋子位置。這種特殊的記憶必然是訓練的結果,因為西洋棋特級大師在一般的記憶測試結果,並不會比平常人好。 橋牌選手記得住許多比賽的牌局、程式設計師寫得出大量的電腦程式、音樂家記得住很長的樂曲片段,都是類似的能力。這種特定領域主題的記憶能力,很明顯就是證明專家存在的標準測試。 專家比較依賴結構性知識而非分析能力,也在一個罕見的案例研究當中得到證實。一位姓名縮寫為DH的選手原本實力不強,但在九年內,成為加拿大1987年的頂尖大師。美國弗羅里達州立大學的心理學教授查尼斯(Neil Charness)指出,DH的實力雖然增強了,但不是因為他能更廣泛的分析棋局,而是對棋局陣勢及其相關策略的知識大幅增加的結果。 窺探專家的記憶方式 1960年代,美國卡內基美倫大學的賽門(Herbert A. Simon)與蔡斯(William Chase)想從記憶能力的局限,來探討專家的記憶。他們延續德葛魯特的工作,要求不同等級的選手,憑記憶排設出人工設計的各種棋局,也就是棋子隨機分佈在棋盤上的棋局,而非經典棋賽的棋局(見前一頁的〈西洋棋大師的記憶奧秘〉)。結果顯示,面對棋子隨機分佈、而非真正棋賽的棋局時,選手的棋技與記憶正確性之間的相關性就降低很多。 因此,棋局的記憶能力比想像的更專一,它不僅專屬於西洋棋而已,還必須是典型的棋局。這些研究結果支持了先前就確證的結論:某個領域的能力不能轉用到另一個領域。一個世紀前,美國心理學家桑戴克(Edward Thorndike)最先提及這種能力無法轉移的觀點。舉例來說,他的研究就指出,學習拉丁文並不能增進英文的能力;幾何的證明也無法教導我們在日常生活使用邏輯。 賽門利用稱為意元集組(chunk)這種含有意義的樣式,建立一個模型,來解釋何以大師無法重建人工隨機棋局。他用這個觀念來說明大師如何運用似乎超越工作記憶所能負荷的大量儲存的資訊。美國普林斯頓大學的心理學家米勒(George Miller),在1956年發表了一篇著名的論文〈神奇數字7加減2〉,估計了工作記憶(心智的便條紙)的極限。米勒指出,人們一次只能思考5~9個項目。賽門認為,一旦將資訊分級組裝成意元集組之後,大師就可以克服這個極限。因為透過這個方法,大師就可以處理5~9個集組,而非同樣數目的小細節。 以Mary had a little lamb這句話為例,其中包含的資訊意元集組數目,會因不同人對詩與英文的理解程度不同,而有所差異。對大多數以英語為母語的人而言,這句話包含在一首耳熟能詳的詩中,後者是一個大得多的集組。但對了解英文卻不知道這首詩的人而言,這句話是個單一且獨立的集組。而對記得這些字卻不知其義的人而言,這句話有五個集組;對只知道字母卻不認識這些字的人而言,這句話則有18個集組。 同樣的差異,也可以在西洋棋新手與特級大師身上看到。對初學者來說,棋盤上有著20顆棋子的棋局,所包含的資訊可能不只20個集組,因為棋子可以排設成許多種不同的組合。但特級大師可能會將棋局的一部份看成「主教在王側騎士之前、王短移位」(見右圖),以及「中央壅塞的古印度式防禦」,因而將整盤棋局壓縮成五、六個集組。賽門測量一個新集組變成記憶所需要的時間,以及一個人達到特級大師的程度,需要花多少時間研究棋局。他估計,一般大師可以掌握約略5~10萬個西洋棋資訊集組。特級大師可以單看一眼棋局,就從記憶提取出集組,就像大多數以英語為母語的人一樣,可以只聽到浢ary had a little lamb茷e面幾個字,就可以背出整首詩一樣。 即便如此,意元集組理論還是有缺陷,無法完全解釋記憶的某些面向,像是專家即使注意力受到干擾(記憶研究的慣用伎倆),依然能夠完成任務。美國弗羅里達州立大學的艾瑞克森(K. Anders Ericsson)與查尼斯認為,勢必還有其他的機制讓專家能夠利用到長期記憶,就好像是便條紙一樣。艾瑞克森說:「棋技高超的選手在下盲棋時,幾乎能不損其棋技。光是這種情況,就讓意元集組理論無法解釋,因為你必須知道棋子的位置,然後你還必須在記憶裡探索。」這類運作,需要交換儲存的意元集組,起碼從某些角度來說,可以把它看成是倒背浢ary had a little lamb荂C我們可以做得到,但不會太容易,而且一定會出現許多次錯誤。但特級大師在快速盲棋比賽中展現的精湛棋藝,常會讓人訝異不已。 艾瑞克森也參考了其他人的研究,指出醫師顯然會將資訊貯存在長期記憶之中,然後提取出來幫助診斷病情。他指出,最平常的例子也許就是閱讀了。1995年,他與美國科羅拉多大學的金取(Walter Kintsch)在一項研究中發現,閱讀能力極佳的讀者被打斷時,幾乎可以毫不遲疑地繼續閱讀下去,最終也只斷掉幾秒鐘。為了解釋這項發現,研究人員求助於長期工作記憶(long-term working memory)這個構造。這幾乎是個自我矛盾的用語,因為這個詞語將長期記憶與思考放在一起。一直以來,思考與長期記憶都界定成不可並存的。不過,2001年德國康士坦茲大學所做的腦造影研究卻支持這項理論,這項研究指出,棋技高超的選手使用長期記憶的機會,要比新手高出許多(請見左頁插圖)。 英國倫敦布魯內爾大學的哥貝特(Fernand Gobet),在1990年代末期與賽門合作,提出了一項相抗衡的理論。在這個理論中,他們將非常特殊的極大型樣式(約由10幾個棋子組成)這種概念,納入意元集組,使得意元集組的概念加以延伸,成為他們所稱的模板(template),模板上會有許多插槽,讓大師用來安插士兵或主教,產生各種變化。例如可能會有一個模板專門用來代表「尼姆佐印度式開局(Nimzo-Indian Defense)的皇后孤兵」的觀念,大師可以在改變其中一個插槽後,重新加以分類成同樣的棋局「沒有了走黑格的主教」。回到那首詩的比較,就有點像是維持浢ary had a little lamb茠漣Y興重複片段,但將某些插槽的元件以音韻相當的字彙置換,像是浢ary荍鵀例Larry茤扂school荍鵀例pool茧央C任何知道原始模板的人,都應該能立即記住改變過的模板。 本文章由《科學人》雜誌授權刊登,更多內容請見本期《科學人》雜誌

資料來源 摘自:全球華文行銷知識庫

資料來源 :1758網誌

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