斯特恩伯格 1966:高速扫描怎样把短时记忆里的数字写成随集合大小线性变长的反应时
Sternberg 1966 High-Speed Scanning in Human Memory
1966 年 8 月 5 日,索尔·斯特恩伯格(Saul Sternberg)在 Science 第 153 卷第 3736 期发表 High-Speed Scanning in Human Memory(652–654 页,doi:10.1126/science.153.3736.652)。作者当时在贝尔电话实验室。它不是米勒 1956的组块广度,也不是斯珀林 1960的图像部分报告,更不是彼得森 1959的填充延迟,也不是心理旋转,更不是一份可以把数字串发给班级去“测短时记忆”的操练单,也不是Craik 与 Lockhart 1972的加工水平。它是一篇把短记忆集合上的成员判断写成反应时函数的短报告。对象是穷尽串行扫描:反应时随集合大小近乎直线上升,论文里这批成年观察者的斜率大约每项三十八毫秒,出现与缺失两条线几乎平行。
材料来自宾夕法尼亚大学本科生在实验室里留下的杠杆反应时,以及已经印出来的两条直线。开篇把问题写成:符号信息怎样从刚刚记住的序列里被取出来。这句话是已发表的实验主张。本页只剖析记忆集合、探测数字、出现对缺失,以及反应时对集合大小。不把它改写成课堂秒表竞赛、数字广度听写,或任何可发给未成年人的步骤清单。十个数字可以进入教材。把别人、尤其是儿童,放进同等集合—探测—计时负荷的程序,不能进入操作指南。
破除误解:高速扫描不是广度,不是部分报告,也不是课堂上背数字
第一个误解,是把本页写成米勒 1956的七加减二。米勒问的是刚进入言语报告的即时记忆限额,限额写在组块个数上。斯特恩伯格引用的是米勒稍后那句更窄的对照:即时记忆广度,并不自动等于“此刻意识里同时摊开、可立刻取用的项目数”。短报告要拆的正是这道等号。观察者几乎能按顺序把刚才那串数字报回来;可判断“这个探测在不在里面”,仍要随集合变长而变慢。把 1966 年听成七加减二的插图,会把检索时间偷换成槽位数。
第二个误解,是把本对象写成斯珀林 1960的部分报告。斯珀林问的是阵列熄灭后还剩多少可读字母,尺子是音调点行的抽样。斯特恩伯格没有三行字母,没有提示音,也没有把可用字母乘回去。他的存储单元仍是已经记住的那几个数字;因变量是探测出现之后的按键时间,不是熄灭后几百毫秒内还亮着的视觉残留。图像抽样与成员判断,都是认知心理学邻近但不同的装置。
第三个误解,是把本对象写成彼得森 1959的秒级保持,或写成心理旋转。彼得森问的是单个三字母在倒数干扰下还能撑几秒,因变量是填充间隔上的正确回忆。谢泼德与梅茨勒问的是两张透视线描是不是同一物体,因变量是反应时对角差。1966 年几乎不靠遗忘曲线说话:错误率大约百分之一,回忆失败大约百分之一点四,作者据此把典型试次上的记忆内容当成就是刚才呈现的那串。它也不转立方。取向差不是自变量。自变量是记忆里有几个符号。保持曲线与旋转直线,都不是本页的对象。
第四个误解,是把“所以脑子里有一段 for 循环”写成 1966 年已经签发的程序执照,或把大约三十八毫秒写成人人通用的神经常数。短报告自己的句子更窄。平均反应时随集合大小线性增加;出现与缺失的斜率接近;斜率被读成一次内部比较的平均时间,大约每秒二十五到三十个符号。直线不是口号。它是已经印出来的函数。斜率也不是每个人、每一试次都必须交出的同一毫秒数:个体斜率的总体标准差被估计为每符号八点零毫秒。把一次变慢听成颅内正在跑一段可打印的源代码,会把“时间与集合大小成正比”升级成一种内省风景。短报告没有颁发这张风景执照。1966 年钉住的,仍是反应时对集合大小,以及出现与缺失为何差不多一样贵。
第五个误解,是把本页写成短时记忆操作手册,或把“多记一个就慢三十八毫秒”写成可以发给班级的口诀。发生的是:一篇短报告证明,在已刊的数字集合与探测作业上,成员判断的时间随集合大小线性增加,并且这条直线在“在”与“不在”上差不多。口诀一旦写成,变化集合与固定集合、截距与斜率、穷尽而非自终止这三把尺子就会被删掉,只剩下谁背得快的表演。表演不是对象。对象是:在 1966 年已经印出来的成年数据里,短时记忆里的成员关系被写成可以按符号个数记账的时间。
装置:记忆集合、探测数字,以及反应时对集合大小
短报告把装置先写成一次对“刚记住就等于立刻可取用”的压力测试,而不是一台新的课堂秒表。刺激是十个数字,因为它们已被充分学会、彼此容易分辨。观察者先记住一串短序列,再看到一个探测数字,用两根杠杆做二元判断:在集合里就做肯定反应,否则做否定反应。对这道判断来说,相关的是符号身份,不是顺序。反应时从探测出现起算,到杠杆动作为止。本页复述这组安排,是为了说明短报告在量什么,不是把呈现毫秒、杠杆规则与试次数写成可复制到教室里的步骤。
第一项实验用变化集合。每一试次呈现一到六个互不相同的数字,长度随机;随后是延迟、警告与探测。肯定与否定在每个长度上一样频繁。试次末了还要求按顺序回忆刚才那串,用来核对记忆内容是否仍是呈现过的符号。进入分析的八名观察者,测验试次上拉错杠杆约占百分之一点三,回忆不完美约占百分之一点四。对总平均反应时,线性回归能说明百分之九十九点四的方差。拟合直线的斜率是每符号 37.9±3.8 毫秒,零点截距是 397.2±19.3 毫秒。肯定与否定分开拟合时,斜率相差 9.6±2.3 毫秒;差异主要来自长度为一时,肯定比否定快 50.0±20.1 毫秒。把长度限制在二到六,斜率之差不再显著,只有 3.1±3.2 毫秒。
第二项实验改成固定集合。在一段测验里先宣布哪几个数字属于肯定集合,长度取一、二、四;探测仍来自全部十个数字。这一次,反应熵与探测刺激熵都被按长度对齐,避免“集合越大、探测越好猜”把斜率写脏。进入分析的六名观察者,拉错杠杆约占百分之一点零。线性回归同样说明百分之九十九点四的方差。斜率 38.3±6.1 毫秒,与第一项无法区分;截距 369.4±10.1 毫秒。肯定与否定的斜率之差只有不显著的 1.6±3.0 毫秒。第一项里,一次反应大约在呈现后三秒、并且是对该串的第一次成员判断。第二项里,同一集合平均已被用过约一百二十次。两条斜率仍会合。练习扫描某一串、或让它在记忆里多待一会儿,并不必然把扫描加快。
第三把尺子落在穷尽,而不是“找到就停”。若扫描自终止,肯定试次平均比较次数大约是 (s+1)/2,斜率应约为否定试次的一半。观察到的两条线几乎平行,因此作者写成:即便已经出现匹配,扫描仍走完整个序列。这看起来不像最优。短报告给的理由很具体:若“有没有匹配”是一道慢操作、又不能与扫描同时进行,每比完一项就停下来检查,反而会把扫描切断。截距被读成与集合大小无关的那些时间之和:运动反应、形成探测的内部表征,以及其他未知过程。斜率被读成平均比较时间。大约每秒二十五到三十个符号,比数字名称默念的最高速率大约快四倍。观察者报告的无声复述,因此不宜等同于高速扫描;复述更像在维持那份将被扫描的记忆。
并行方案也被拿来压。所有比较同时开始又同时结束,解释不了均值随 s 上升。比较时间彼此独立、反应等最慢那个结束,均值也可以升,但升幅有上界;否定反应上的升幅越过了这条上界。把均值写成 log s 的函数,偏差在两项实验里都显著。另有已刊补充:否定集合的大小本身不推动均值;与反应无关的额外记忆负荷也不推动这条直线。变贵的是检索,不是探测更难认,也不只是“脑子里东西多所以更挤”。实验室里被钉住的,仍是数字集合、探测与按键时间。工作记忆的多组件模型(对象见 巴德利与希契 1974)与脑成像上的扫描,要另做实验。
它证明了什么,没有证明什么
它证明:在该文的材料与作业下,判断一个探测数字是否属于短记忆集合,平均反应时随集合大小线性增加;第一项成年数据上斜率约 37.9±3.8 毫秒每符号,第二项约 38.3±6.1 毫秒;出现与缺失的斜率接近,因而被读成穷尽串行比较,而不是找到匹配就停。截距落在大约三百七十到四百毫秒,被读成与集合大小无关的那些过程。一种读法是:刚记住的符号并不等于已经同时摊开在可取用的意识里。时间是短报告自己用反应时写下的词。它没有把时间写成颅内已经有一段正在执行的源代码。它没有声称每个人在每一项上都会慢出同一个毫秒数。它更没有给儿童记忆训练、课堂数字操练或注意网络解剖划界。划界要另做实验,而不是把一条反应时直线写成训练方案的出生证明。
它没有画出瞬时视觉容量,也没有测量组块个数、填充间隔上的衰减,或三维形状的旋转。部分报告是斯珀林的问题。广度是米勒的问题。秒级保持是彼得森的问题。角差上的“同一”时间是谢泼德与梅茨勒的问题。用 1966 年去讲图像、七加减二、十八秒或心理旋转,会把后人为多存储模型、保持曲线与表象准备的证据,提前塞进一篇还在用集合大小说话的短报告。
与那四份工作的关系要写准。1966 年并不重测组块个数、熄灭后仍可读的字母、填充间隔上的正确率,或线描上与角差成正比的时间。它把“我已经记住了”从一口报告,改写成随集合大小变贵的成员判断。数字集合上与项数成正比的出现—缺失时间,才是本页的对象。
后来的可加因素法、串行—并行模仿,以及视觉搜索里的自终止证据,要另算。斯特恩伯格 1969 年把反应时拆成可独立加长的加工阶段,那不是 1966 年封面上的作业。汤森后来争:某些并行过程也可以写出近似直线,平均斜率并不能单独给串行颁发身份证。争议不能倒写成“所以 1966 年的直线是假的”,也不能倒写成“所以穷尽扫描已经被取消”。短报告声称的是另一种记账:未被扫完的集合,不是报告清单上的零,而是更贵的成员判断;长度为零的截距,也不是整块短时知识的通行证,而只是这条直线靠近原点的那一端。
跨域连接
- 二分查找:有序集合上的二分,每一步丢掉一半,时间随对数走。1966 年的数字既没有被排序成一棵可折半的树,出现与缺失的斜率也没有写成一半对一半。若扫描会在匹配处停下,肯定线应当大约只有否定线一半陡;短报告看到的是两条近乎平行的直线。把高速扫描听成颅内的二分查找,会把穷尽比较偷换成对数步数;把一次折半听成短时记忆,则会让有序数组冒充刚记住的无序数字串。对象仍是按项数付钱的成员判断。
- 并行算法:并行可以把多项比较叠到同一段墙上时钟里,工作量仍在,跨度却不必随项数线性涨。1966 年明确压过两类并行:同时开始又同时结束的比较,解释不了均值上升;独立比较里等最慢那个结束,升幅有上界,而否定反应越过了这条上界。若把短报告听成已经证明“人脑不能并行”,会把一项数字作业写成对全部心理过程的禁令;若把一次并行加速听成成员判断不必付钱,则会让算法跨度冒充成年观察者的杠杆时间。对象仍是这条过陡的直线。
- 知识:认识论若把“我已经能按顺序报出这串数字”直接写成“我知道探测在不在里面”,等于假定报告跟踪了当时全部可取用的成员关系。1966 年切断的正是这道等号:回忆可以几乎无误,关于是否属于集合的知识却仍取决于集合有没有被扫完。确证要问盘问碰到的是能报出来的序列,还是按项数变贵的那一次判断。正确按键是作业美德,不能代替尚未扫到位的那一层。缺失与出现差不多一样贵,说明“不在”不是零知识,而是走完整串之后才签发的否定。
- 知觉:哲学上的知觉常常被写成:符号一旦被看清,其范畴身份应当立刻可通达。探测数字可以是清楚、熟悉、高可辨的十个符号之一,它是否属于刚才那一串,却仍可能随集合变慢。若知觉等于已经看清的全部笔画,一次线性变慢就会无法安置;若知觉等于已经超过某条可报告的线,早期识别仍站得住,只是成员关系还要按项数付账。到达是输入。对象是集合大小与反应时之间那一段函数。
- 知情同意:这篇短报告的负担是持续看数字与按键计时,落在当时的成年观察者与作者身上。把高速扫描改写成班级测验或儿童“工作记忆训练”,负担就转移到没有同等理论知情、也未必能拒绝的人身上。经典文献不能当作同意的模板。读 1966 年,是读成员关系怎样从“已经记住”里被拆出来,并在集合大小上记账;不是取得对他人、尤其是未成年人做集合—探测负荷的许可证。发表短报告的可引用性,不能自动转移成对他人做同等负荷的许可。
参考文献
- Sternberg, Saul. “High-Speed Scanning in Human Memory.” Science 153, no. 3736 (1966): 652–654. doi:10.1126/science.153.3736.652.
- Sternberg, Saul. “The Discovery of Processing Stages: Extensions of Donders’ Method.” Acta Psychologica 30 (1969): 276–315. doi:10.1016/0001-6918(69)90055-9.
- Sternberg, Saul. “Memory Scanning: New Findings and Current Controversies.” Quarterly Journal of Experimental Psychology 27, no. 1 (1975): 1–32. doi:10.1080/14640747508400432.
- Townsend, James T. “A Note on the Identifiability of Parallel and Serial Processes.” Perception & Psychophysics 10, no. 3 (1971): 161–163. doi:10.3758/BF03205778.