Nadia Jamnik

Кибернетика помогает проникнуть в сложные механизмы работы мозга, лежащие в основе креативного мышления. Но каков характер этих процессов, каковы их закономерности? Как человек ищет и находит новые способы деятельности при решении сложных задач? На эти вопросы современная кибернетическая теория не дает ответа. Создаваемые на ее основе эвристические программы для компьютеров не могут служить подлинной теорией интеллектуальной творческой деятельности. Они не учитывают многих важных компонентов творческого процесса.


Был проведен ряд психологических экспериментов, анализирующих структуру мыслительных действий в процессе решения задач. Это позволяет наметить пути для создания теории эвристической деятельности, а следовательно, и для ее моделирования. Такая теория может быть построена лишь для задач определенного класса таких задач, каждое условие которых может быть четко и недвусмысленно выявлено. Таковы, например, оперативные задачи. Это довольно широкий класс проблемных ситуаций, условия которых даны в виде некоторых перемещающихся в неподвижной среде (оперативных) элементов.


К этому классу задач относится игра в шахматы. Оперативные элементы шахмат — фигуры, статическая система, в рамках которой они перемещаются, — поля шахматной доски.


Более простым примером такой задачи может служить хорошо известная многим игра «15». Будучи изобретена в конце XIX века, она производила сильное впечатление на современников, да и сейчас еще пользуется заслуженным успехом. Эта игра как бы специально создана для психологического эксперимента. Ее элементы — 15 фишек, пронумерованных в последовательном порядке. Они расположены в поле, разграфленном на 16 клеток. Вначале фишки размещаются в произвольном порядке, и задача заключается в том, чтобы расставить их в порядке возрастания номеров. При этом перемещаться могут лишь фишки, находящиеся рядом с пустой клеткой.
Для проведения психологических исследований нет необходимости брать всю задачу, т. е. все 16 клеток и 15 фишек. Обычно самый трудный этап решения — упорядочение фишек в последних 6 клетках. Именно этот заключительный этап был избран в качестве экспериментальной задачи.


Эксперимент проводился следующим образом. На бланке с 6 клетками (клетки расположены в 2 ряда и обозначены буквами а, б, в, г, д, е) размещены в произвольном порядке 5 перенумерованных фишек, так что одна из клеток (клетка «г») остается свободной.


Испытуемому предлагается одна из ситуаций и дается инструкция: «Расставьте фишки в нормальной последовательности, используя свободную клетку и переставляя фишки ходом ладьи. Менять фишки посредством перекладывания нельзя, нельзя также ходить по диагонали. В конечной ситуации, так же как и в исходной, должна быть свободной клетка «г».


Каждый ход испытуемого регистрируется (по номерам перемещаемых фишек). Последовательность этих номеров позволяет восстановить весь процесс решения.
Разумеется, чтобы решить эту задачу, не нужно никаких открытий. Она не требует деятельности ученого, изобретателя. Вместе с тем человек, решающий ее, должен создать новую последовательность действий в относительно новых условиях. Ему необходимо сформировать новую стратегию, а это невозможно без элементов креативного мышления.


Эта простая задача интересна еще и потому, что ее условия легко могут быть заложены в машину и на ее примере можно сравнивать человеческий способ решения задач с различными машинными программами. При создании программы для машины, решающей задачи этого типа, возможны два пути. Первый путь заключается в том, что в память машины закладываются оптимальные решения всех возможных ситуаций и машина должна лишь опознать предъявленную ситуацию и выдать соответствующее этой ситуации решение. Этот путь наименее интересен с точки зрения перспектив моделирования интеллектуальных процессов. Более принципиальное значение имеет такое программирование, при котором машина знает лишь начальную и конечную ситуации, а также способ передвижения фишек, т. е. работает примерно в тех же условиях, в которых действовали наши испытуемые. Для разработки подобных программ необходимо знание закономерностей человеческой мыслительной деятельности.


В пользу исследования реального мышления человека, решающего эту задачу, говорит и следующее. До сих пор все попытки найти экономичное математическое описание процесса ее решения были не вполне удовлетворительны. Примером может служить следующая попытка, весьма, впрочем, логичная. Та или иная задача игры «15» может быть измерена определенным числом инверсий — обратных расположений фишек по отношению к той ситуации, которой нужно достигнуть. Инверсией может считаться, например, случай, когда 2 стоит впереди 1. И здесь возникает заманчивая мысль: если бы машина от хода к ходу могла уменьшать число инверсий (или хотя бы не увеличивать его), то она успешно решила бы задачу. Это предложение основывается и на том, что число инверсий в исходной ситуации больше, чем на завершающей стадии решения. Однако если проанализировать те оптимальные варианты решения, которые предлагает человек, то окажется, что число инверсий в этих вариантах колеблется, то увеличиваясь, то уменьшаясь. Таким образом, указанное математическое описание процесса решения задачи не соответствует оптимальному ходу ее решения, который весьма успешно вырабатывает человек.


При исследовании мышления с помощью игры «15» оказалось возможным раскрыть некоторые важные механизмы эвристической деятельности.


В экспериментах отчетливо выявилась связь между результатами решения задачи и характером, структурой мыслительного процесса, приводящего к решению.
Некоторые испытуемые начинают с беспорядочного, хаотического перемещения фишек. Они расставляются каждая в отдельности, вне связи друг с другом. Все это затягивает процесс решения. Так, в одной ситуации такой способ решения приводил к результатам лишь за 56 ходов, тогда как оптимальный вариант — всего 6 ходов.
Значительно облегчается процесс решения, когда с самого начала продумывается план. Нередки случаи, когда испытуемые «с ходу» видят решение.


О чем говорят эти факты? Прежде всего о том, что чем большее количество элементов испытуемый связывает между собой, тем оптимальнее, успешнее его деятельность. Если в одном случае мы наблюдаем случайное, хаотическое перемещение фишек, то в другом случае отображенные испытуемым фишки уже связываются между собой. Все элементы разбиваются на две группы, и фишки передвигаются на основе соотнешения их внутри этих групп. Ходы, следовательно, не носят случайного характера. И наконец, для последнего факта характерно отображение всех элементов ситуации в их связях и отношениях. Поэтому задача и решается сразу.
Таким образом, уже анализ решения задач в условиях этой простой игры дает известное представление о механизмах построения нового плана, без которого не может быть успешной эвристическая деятельность. Человек, решающий задачу, вырабатывает план, стратегию деятельности на основе построения модели, отображения ситуации.


Этот процесс проходит определенные стадии. Вначале условия задачи предстают перед испытуемым в виде совокупности отдельных разрозненных элементов (дискретной совокупности). Другими словами, все элементы задачи (в данном случае все пять фишек) служат единицами действия. Однако в дальнейшем, по мере установления связей между элементами, число единиц, которыми оперирует решающий задачу человек, уменьшается. Испытуемый действует с объединенной в структуру, в систему совокупностью элементов как с единым новым элементом.
В связи с этим уменьшается и число операций, приводящих к решению задачи. Если, например, объективно та или иная задача решается за 12 перемещений фишек, то субъективно для испытуемого решение этой задачи может означать всего две операции по перемещению (в том случае, если элементы сгруппированы в две структуры) или даже один ход (если все фишки связаны в одно целое и для расстановки их по местам достаточно «повернуть» всю ситуацию). Такого рода организация элементов задачи в единое целое имеет определяющее значение для формирования навыка в решении задачи.


Итак, игра «15» проливает некоторый свет на важнейшую закономерность разработки плана решения задач — построение системы из совокупности разрозненных элементов.


На примере простейшей игры в пятнашки раскрывается алгоритм действий искусственного интеллекта. Сравнивается человеческий способ решения задач с различными машинными программами. Главный вывод: человек, решающий задачу, вырабатывает план, стратегию. Искусственный интеллект этого не делает. Пока не делает.