Zpracovávání informace a inteligence

Zpracovávání informace a inteligence

Minulé kapitoly popsaly, že se teoretici zabývající se zpracováváním informací (information-processing) věnují zkoumání otázky, jak lidé mentálně manipulují s tím, co se učí a co vědí o světě. Způsoby, jimiž jednotliví teoretici studují inteligenci, se primárně liší co do míry složitosti zkoumaných procesů. Zastánci tohoto přístupu jsou Ted Nettelbeck, Arthur Jensen, Earl Hunt, Herbert Simon a já. Všichni tito badatelé chápali jak rychlost, tak přesnost zpracovávání informací jako důležité složky inteligence. Kromě rychlosti a přesnosti zpracovávání informací bral v úvahu Hunt verbální dovednosti v protikladu k prostorovým dovednostem a přibíral orientovanou pozornost. Simon i já jsme inteligentní zpracovávání informace chápali jako poměrně složité kognitivní úlohy, jejichž příkladem jsou úlohy mající vztah k řešení problémů. Nejprve se budeme zabývat rychlostí.

#Teorie zaměřené na časový průběh zpracovávání informace

#Inspekční čas

Ted Nettelbeck a jeho spolupracovníci (např. 1987; Nettelbeck a Lally, 1976; Nettelbeck a Rabbitt, 1992; viz rovněž Deary a Stough, 1996) vytvořili indikátor inteligence, který má vztah k rychlosti a jenž se týká kódování zrakové informace do krátkodobého uložení v pracovní paměti. Pokud byste zaváděli Nettelbeckovu techniku měření inspekčního času, postupovali byste takto: V každém z velkého počtu pokusů byste na obrazovce počítače předvedli na 500 milisekund fixační podnět (to je bod v místě, kde se objeví cílový obrázek). Poté byste 360 milisekund počkali. Následovala by prezentace cílového podnětu, která by trvala vymezenou dobu. Nakonec byste předvedli zrakovou masku (podnět, jenž vymaže stopu v ikonické paměti).

Cílový podnět je tvořen dvěma nestejně dlouhými vertikálními čarami (např. 25 mm versus 35 mm), které nahoře spojuje horizontální „trámec“, rovněž v podobě čáry. Kratší z obou vertikálních čar se může objevovat buď na levé, nebo na pravé straně cílového podnětu. Zraková maska je dvojice čar, které jsou silnější a delší, než jsou čáry užité jako cílový podnět. Úkolem je zraková inspekce neboli prohlédnutí cílového podnětu a určení, na které jeho straně se objevila kratší čára, což se oznamuje stiskem buď levého, nebo pravého tlačítka na klávesnici připojené k počítači, jenž zaznamenává odpovědi.

Základní proměnná je doba, po kterou je prezentován cílový podnět, nikoli rychlost, s níž pokusná osoba odpovídá stiskem tlačítka. Nettelbeck operacionálně definoval inspekční čas jako dobu prezentace cílového podnětu, po níž pokusná osoba určuje ještě s přinejmenším 90% přesností stranu, na které se objevila kratší čára. Nettelbeck (1987) zjistil, že kratší inspekční časy v různých skupinách pokusných osob korelují s vyšším skóre inteligenčních testů (např. s výsledky v různých součástech WAIS). Další vědci tento objev potvrdili (např. Deary a Stough, 1996).

#Reakční čas

Arthur Jensen (1979) zdůraznil odlišnou stránku rychlosti zpracovávání informací. Prohlásil, že se inteligence dá popsat v pojmech rychlosti neuronálního vedení. Jinak řečeno - chytrý je člověk, jehož neuronální obvody vodí informace rychle. V době, kdy Jensen s tímto nápadem přišel, bylo přímé měření rychlosti vedení neuronálních vzruchů zjistitelné jen obtížně. Jensen proto začal primárně zkoumat velmi blízkou možnost měření rychlosti zpracovávání nervových vzruchů - (výběrový) reakční čas (choice reaction time), což je doba nutná k volbě jedné odpovědi z několika možností.

Předpokládejte např., že jste jednou z Jensenových pokusných osob. Posadíte se před skupinu světel na projekčním systému. Jakmile se některé světlo rozsvítí, očekává se, že je co nejrychleji zhasnete stiskem správného knoflíku, jenž je pod ním. Experimentátor přitom bude měřit rychlost, s jakou to dokážete.

Jensen (1982) zjistil, že reakční čas pokusných osob s vyšším IQ (mezi něž samozřejmě patříte i vy) je kratší než reakční doba osob s nižším IQ. Reakční čas je doba mezi rozsvícením světla a okamžikem, v němž prst opustí „výchozí“ knoflík (home, central button). V některých studiích se u osob s vyšším IQ zjistila i kratší doba nutná pro pohyb prstu mezi výchozím knoflíkem a dotykem knoflíku pod rozsvíceným světlem, jinak řečeno kratší čas pohybu (movement time). T. E. Reed a Jensen (1991, 1993) z toho vyvodili, že jejich zjištění odpovídají vyšší rychlosti vedení vzruchů v centrálním nervovém systému, byť jejich závěr v současnosti zůstává spekulativní.

Nověji vědci došli k závěru, že různé druhy výsledků zjištěné měřením reakčního času mohou být spíše než reakční rychlostí samou ovlivněny větším počtem alternativ odpovědi a požadavky kladenými na pokusné osoby Jensenovým přístrojem (Bors, MacLeod a Forrin, 1993). Bors a jeho spolupracovníci např. zjistili, že proměny počtu knoflíků a velikosti úhlu, pod nímž se pozoruje displej, mohou míru korelace mezi IQ a reakčním časem snížit. Vztah mezi reakčním časem - dobou nutnou k odpovědi - a inteligencí tudíž zůstává nejasný.

#Rychlost lexikálního přístupu a rychlost simultánního zpracovávání informace

Earl Hunt (1978) podobně jako Jensen tvrdil, že se inteligence dá měřit rychlostí. Hunta zejména zajímala verbální inteligence, takže se zaměřil na rychlost lexikálního přístupu (lexical access speed), což je rychlost, s níž jsme schopni získat informace o slovech (např. pojmenování písmen) uložených v dlouhodobé paměti. K jejímu měření Hunt vytvořil úlohu zjišťující rychlost, s níž pokusné osoby korelují písmena (Posner a Mitchell, 1967).

Představte si např., že jste jednou z Huntových pokusných osob. Budou vám předvedeny dvojice písmen, jako jsou „A A“, „A a“, „A b“. Budete požádáni, abyste v každé dvojici určili, zda si její členové odpovídají pojmenováním - neboli jsou v korelaci (např. „A a“ jsou v korelaci z hlediska jména písmena v abecedě, zatímco „A b“ nekorelují). Budete rovněž řešit jednodušší úlohu, v níž budete požádáni, abyste rozhodli, zda si písmena odpovídají fyzicky (např. „A A“ jsou v korelaci, zatímco „A a“ nikoli). Hunta zejména zajímalo určení rychlosti řešení prvního druhu úlohy - korelace pojmenování - v porovnání s druhým typem úlohy - korelace fyzických vlastností. Hunt užil rozdíl reakčního času v obou úlohách k určení rychlosti lexikálního přístupu. Jinak řečeno, ze své rovnice odečetl dobu odpovědi při korelaci fyzických vlastností. Podle Hunta není čas odpovědi nutný k určení, že „A A“ fyzicky korelují, důležitý. Zajímal ho složitější reakční čas - čas nutný ke korelaci pojmenování písmen. Hunt a jeho spolupracovníci zjistili, že studentům s menšími verbálními schopnostmi trvá získání přístupu do lexikální informace delší dobu než studentům s lepšími verbálními schopnostmi.

Earl Hunt a Marcy Lansman (1982) rovněž jako funkci inteligence zkoumali schopnost lidí rozdělit svou pozornost. Předpokládejte např., že jste požádáni, abyste řešili matematický příklad a současně naslouchali, až zazní tón, a stiskli tlačítko v okamžiku, kdy tón zaslechnete. Lze předpokládat, že vy osobně dokážete řešit matematický příklad a rychle odpovíte, jakmile uslyšíte tón. Podle Hunta a Lansmana inteligentnější lidé dokážou mezi oba úkoly dělit čas lépe a oba je řešit efektivněji.

Shrnujeme: Teorie zaměřené na časový průběh zpracovávání informace se pokoušejí vysvětlit rozdíly inteligence jako rozdíly rychlosti různých typů zpracovávání informace - inspekční čas, výběrový reakční čas, rychlost lexikálního přístupu podle nich pozitivně korelují s mírou inteligence. Tato zjištění dokládají, že vyšší inteligence může mít vztah k rychlosti různých druhů schopností zpracovávání informace, a to: a) rychlejšího kódování informace do pracovní paměti, b) rychlejšího přístupu k informaci v dlouhodobé paměti, c) vyšší reakční rychlosti. Proč by měly být rychlejší kódování, vybavování a vyšší reakční rychlost spjaty s vyšším skórem inteligence dosaženým v testech - naučí se lidé, kteří rychle zpracovávají informaci, víc?

Novější výzkum učení u starších lidí zjišťoval, zda existuje vztah mezi zpomalením zpracovávání informace vázaným na věk a: a) počátečním kódováním a vybavováním informace, b) dlouhodobou retencí (Nettelbeck, Rabbitt, Wilson a Batt, 1996; viz také Bors a Forrin, 1995). Nálezy dokládají, že vztah mezi inspekčním časem a inteligencí nemusí mít vztah k učení. Nettelbeck a kolektiv zvláště zjistili, že mezi počátečním vybavováním a přímým dlouhodobým učením je rozdíl. Zatímco výkon v úloze na reprodukci krátce po expozici je zprostředkováván rychlostí zpracovávání informace (starší, pomalejší pokusné osoby vykazovaly úbytek), dlouhodobější retence nové informace (u starších pokusných osob zachovaná) je zprostředkovávána jinými kognitivními procesy, než je rychlost zpracovávání informace. Mezi tyto procesy patří strategie opakování. Z toho plyne, že rychlost zpracovávání informace může ovlivňovat počáteční výkon týkající se úkolů zaměřených na reprodukci a na čas potřebný k inspekci, k dlouhodobému učení však rychlost vztah nemá. Je možné, že rychlejší zpracovávání informace pomáhá pokusným osobám ve výkonnostních složkách testů inteligence spíš, než by pomáhalo bezprostřednímu učení a inteligenci. Je jasné, že tato problematika vyžaduje další výzkum, jenž vztah rychlosti zpracovávání informace k inteligenci zpřesní.

#Teorie složek a řešení složitých problémů

V průběhu své rané práce zabývající se inteligencí jsem začal užívat kognitivní přístupy při studiu zpracovávání informace během složitějších úloh, jako jsou analogie, sériové problémy (např. doplnění číselné nebo obrázkové řady) a sylogismy (R. J. Sternberg, 1977, 1983, 1984a, viz kap. 12). Mým cílem bylo zjistit, co dělá z některých lidí inteligentnější zpracovatele informací. Mou myšlenkou byla izolace komponent (složek) inteligence - mentálních procesů užívaných při provádění různých úloh, jako je převod senzorického vstupu do mentální reprezentace, transformace jedné pojmové reprezentace do jiné nebo převod pojmové reprezentace do motorického výstupu. Šlo o úkoly z konvenčních inteligenčních testů (R. J. Sternberg, 1982b).

Analýza komponent analyzuje reakční rychlost a četnost chyb v těchto úkolech u vyšetřovaných lidí v pojmech procesů, kterými se dané úkoly řeší. Prozrazuje, že lidé mohou řešit analogie a podobné problémy užitím procesů tvořených několika komponentami, mezi něž patří: a) kódování členů, z nichž sestává problém; b) usuzování na vztah mezi několika členy; c) přenášení vztahů, na které lidé usoudili, na další členy, o nichž předpokládají, že by mohly mít podobné vztahy; d) užití vztahů, na které lidé dříve usoudili, na nové situace.

Uvažte analogii PRÁVNÍK : KLIENT :: LÉKAŘ : (1. PACIENT, 2. LÉK). Řešení vyžaduje nutnost kódovat každý člen problému, což zahrnuje vnímání členu a vybavení informace o něm z dlouhodobé paměti. Poté usuzujete na vztah mezi právníkem a klientem - první pro druhého zajišťuje profesionální služby. Potom přenášíte (doslova „mapujete“) vztah mezi první polovinou analogie na její druhou polovinu s tím, že mezi členy druhé poloviny bude vztah stejný. Nakonec užijete vztah, na který jste usoudili, k vytvoření konečné podoby analogie, jež vede ke správné odpovědi PACIENT. (Obrázek 14.3 ukazuje, jak se dá analýza komponent užít na analogický problém: A se má k B, jako se má C k D, D je řešení.) Zkoumání těchto komponent zpracovávání informace prozrazuje víc než samo měření mentální rychlosti.

@Obr. 14.3 (Obr. 14.3): Analýza analogického problému pomocí složek

V průběhu řešení analogického problému musí řešitel nejprve zakódovat, že se problém A k B má jako C k D. Poté musí usoudit na vztah mezi A a B. V dalším kroku řešitel přenese vztah mezi A a B na vztah mezi C a všemi možnými řešeními analogie. Nakonec musí tento vztah užít k rozhodnutí, které z možných řešení je správné řešení problému.@@

V průběhu měření rychlosti jsem zjistil signifikantní korelace mezi rychlostí výkonu těchto procesů a výsledky v dalších tradičních testech inteligence. Zajímavějším objevem však byla skutečnost, že pokusné osoby s vyšším skórem v tradičních testech inteligence potřebovaly delší dobu ke kódování pojmů problému než osoby s nižším inteligenčním skórem, celkově však byl výkon inteligentnějších osob lepší, protože potřebovaly kratší dobu na zbylé komponenty úlohy. Obecně řečeno - inteligentnějším pokusným osobám trvalo déle globální plánování - kódování problému, formulace obecné strategie útoku na problém (nebo množinu problémů), zatímco lokální plánování - tvorba a užití strategií pro řešení podrobností úlohy - je stálo méně času (R. J. Sternberg, 1981).

Výhodou plynoucí z delší doby věnované globálnímu plánování je růst pravděpodobnosti, že bude celková strategie správná. Z toho lze vyvodit, že chytřejším lidem může trvat určitá činnost déle než lidem méně chytrým, a to tehdy, když je výhodnější této činnosti čas věnovat. Chytřejší jedinec kupř. může strávit delší dobu vyhledáváním pramenů a plánováním toho, co napíše jako svou ročníkovou práci, než mu potrvá vlastní psaní. Stejné rozdíly v rozdělení času byly doloženy i v případě jiných úloh (např. při řešení fyzikálních problémů, Larkin, McDermott, Simon a Simon, 1980; viz R. J. Sternberg, 1979, 1985a) - to znamená, že inteligentnější lidé patrně stráví více času plánováním a kódováním problému, jemuž čelí, než zpracováním dalších komponent řešení úlohy. To může mít vztah k výše zmíněným metakognitivním atributům, které mnozí autoři zahrnují do pojmu inteligence.

Herbert Simon, v podobně kognitivním přístupu k problematice, studoval inteligentní zpracovávání informace u lidí vtažených do situací, jejichž těžištěm je řešení komplexních problémů - příkladem je šachová hra nebo logické odvozování (Newell a Simon, 1972; Simon, 1976). Jednoduchý, krátký úkol může např. vyžadovat, aby pokusné osoby sledovaly aritmetické nebo geometrické série (řady), nalezly pravidlo, které se skrývá za jejich vývojem, odhadly, které číslo nebo geometrický obrázek budou v sérii následovat. Složitější úlohy zahrnují některá zadání zmíněná v kapitole 11 (viz např. problém se sklenicemi a vodou; Estes, 1982).

Simon s Allenem Newellem a dalšími vytvořili pro studium řešení složitých problémů počítačové simulace. Myšlenkou bylo pochopit inteligenci prostřednictvím řešení vysoce složitých problémů, u nichž doba potřebná k řešení se měří spíše v minutách než v sekundách. Simona zejména zajímaly meze dané pracovní pamětí a způsoby, jimiž inteligentnější lidé organizují a sekvencují procesy, jejichž pomocí řeší problémy. Podobně jako počítačové programy umělé inteligence je možné vytvořit tak, aby efektivněji zvládaly jednotlivé postupy, měli by inteligentnější lidé efektivněji koordinovat své mentální postupy. Jedna z cest zkoumání mentální efektivity je biologická analýza.

#Biologické základy inteligence

Lidský mozek je zcela jasně orgán odpovídající za lidskou inteligenci, nicméně rané studie (např. Karla Lashleye a dalších), které se snažily najít biologické indikátory inteligence a dalších aspektů mentálních procesů, byly přes velké úsilí zřejmou prohrou. Někteří vědci (např. Matarazzo, 1992) jsou přesvědčeni, že se užitečné psychofyziologické indikátory inteligence objeví v prvních letech třetího tisíciletí, byť bude trvat řadu dalších let, než budeme mít k dispozici další, k širšímu použití vhodné ukazatele. Biologické studie, které jsou zatím k dispozici, jsou z valné části korelační - ukazují statistické asociace mezi biologickými a psychometrickými nebo dalšími měřítky inteligence. Studie nedokazují kauzální vztahy.[1]

Některé současné studie nabízejí přitažlivé možnosti. Například komplexní struktury elektrické aktivity mozku podmíněné specifickými podněty se zdají korelovat s výší skóru v testech IQ (Barrett a Eysenck, 1992). Několik prací (např. McGarry-Roberts, Stelmack a Campbell, 1992; P. A. Vernon a Mori, 1992) zpočátku tvrdilo, že rychlost vedení neuronálních vzruchů může souviset s inteligencí měřenou testy IQ. Následné práce (Wickett a Vernon, 1994) však vysokou míru korelace mezi rychlostí vedení neuronálních vzruchů (měřenou touto rychlostí na velkém nervu paže) a inteligencí (měřenou Multidimensional Aptitude Battery, MAB, mnoharozměrovou baterií schopností) nekonstatovaly. Bylo překvapivé, že rychlost vedení neuronálních vzruchů se jeví jako mohutnější prediktor skóru IQ u mužů než u žen - pohlavní rozdíly tedy mohou stát za některými rozdíly v naměřených datech (Wickett a Vernon, 1994). Je nutné další zkoumání žen i mužů.

Odlišný přístup ke studiu mozku ukazuje, že by k inteligenci mohla mít vztah výkonnost neuronů. Pohled tohoto druhu je založen na studiích zkoumajících, jakým způsobem mozek metabolizuje glukózu (jednoduchý cukr nutný pro činnost mozku) v průběhu mentální aktivity (viz kap. 2, kde je více o PET a dalších zobrazovacích metodách mozku). Richard Haier a jeho spolupracovníci (Haier, Siegel, Tang, Abel a Buchsbaum, 1992) citovali několik dalších badatelů podporujících jejich nálezy: vyšší inteligence koreluje s nižší mírou metabolismu glukózy v průběhu úloh zaměřených na řešení problémů - chytřejší mozky v průběhu řešení stejné úlohy spotřebují méně cukru (vydávají tudíž menší námahu) než mozky méně chytré. Haier a jeho kolegové nadto zjistili, že výkonnost mozku během řešení poměrně složité úlohy cílené na vizuospaciální manipulace (počítačová hra Tetris) roste coby výsledek učení. Výsledkem učení je, že inteligentnější účastníci vykazují nejen menší celkovou spotřebu glukózy, ale i její ohraničenější metabolismus. Chytřejší pokusné osoby spotřebovávají ve většině mozkových oblastí menší množství glukózy, ve vybraných oblastech mozku (jejichž činnost se považuje pro řešení úkolu za důležitou) však vykazují vyšší míru spotřeby glukózy. Z toho plyne, že se inteligentnější pokusné osoby mohou naučit při zaměřování pozornosti na daný úkol efektivněji užívat své mozky.

Novější výzkum Haiera a jeho spolupracovníků však ukazuje, že vztah mezi metabolismem glukózy a inteligencí může být složitější (Haier, Chueh a kol., 1995; Larson, Haier, LaCasse a Hazen, 1995). Zatímco Haier, Chueh a kolektiv (1995) potvrzují své ranější nálezy týkající se růstu spotřeby glukózy u méně chytrých pokusných osob (v tomto případě šlo o lidi lehce mentálně retardované), studie Larsona a kolektivu (1995) zjistila v protikladu s dřívějšími nálezy, že míra metabolismu glukózy u chytřejších osob v porovnání s průměrnou srovnávací skupinou vzrostla.

Metodickým problémem původních studií je, že užité úlohy nebyly pro skupinu chytrých a průměrných jedinců vyrovnány co do stupně obtížnosti. Studie Larsona užila pro skupinu chytrých a průměrných pokusných osob úkoly vyrovnané tak, aby svou náročností odpovídaly inteligenci osob, a ve skupině chytrých osob zjistila vyšší míru spotřeby glukózy. Míra spotřeby glukózy byla nadto v pravé hemisféře inteligentnějších pokusných osob v průběhu řešení náročného úkolu nejvyšší - což opět svědčí pro selektivitu mozkových oblastí. Co může stát za růstem spotřeby glukózy? V současnosti se zdá, že klíčovým faktorem je subjektivní náročnost úlohy - chytřejší pokusné osoby ji v původních studiích prostě shledávaly jako příliš snadnou. Korelace náročnosti úlohy s mírou schopností probandů zřejmě dokládá, že se u chytřejších lidí míra spotřeby glukózy, vyžaduje-li to úloha, zvyšuje. Předběžné závěry v této oblasti bude nutné dále přezkoumat.

Určitý směr neuropsychologického výzkumu (např. Dempster, 1991) dokládá, že výkon při řešení inteligenčních testů nezjišťuje kritickou stránku inteligence - tou je jedincova schopnost formulovat cíle, plánovat způsoby, jak je dosáhnout, a tyto plány uskutečnit. Konkrétně - lidé s poškozenými čelními laloky mozku často dobře řeší standardizované testy IQ, které vyžadují odpovědi na otázky v rámci vysoce strukturovaných situací, ale které nevyžadují příliš mnoho z hlediska formulace cílů nebo plánování. Jestliže se inteligence týká schopnosti učit se ze zkušenosti a adaptovat se na prostředí, pak nelze pomíjet schopnost formulovat cíle a plány, jakož i schopnosti plán uskutečnit. Klíčovou stránkou formulace cílů a plánování je schopnost věnovat přiměřenou pozornost relevantním podnětům a schopnost ignorovat nebo odbourat irelevantní podněty.

Co určuje, že jsou některé druhy odpovědí přiměřené, nebo nepřiměřené a některé podněty relevantní, nebo irelevantní? Klíčem je kontext, v němž se odehrávají. Konkrétně to znamená, že nejsme s to realisticky studovat mozek, jeho obsahy a procesy izolovaně, bez úvahy o celé lidské bytosti, včetně interakcí této osoby se všemi souvislostmi prostředí, v němž se chová inteligentně. Některé odlišné názory na inteligenci se nadto pokoušejí definici inteligence rozšířit tak, aby rozsáhleji zahrnovala rozmanité lidské schopnosti.