科技时代新浪首页 > 科技时代 > 科学探索 > 正文

《环球科学》:天才思维解密


http://www.sina.com.cn 2006年09月08日 16:54 《环球科学》
科技时代_《环球科学》:天才思维解密
■要想在象棋、古典音乐、足球等诸多领域出人头地,就必须全身心投入。新近研究表明,动机比天赋更重要。
点击此处查看全部科技图片

  撰文 菲利普·E·罗斯(Philip E. Ross)

  大师的非凡能力来源于何处?思维方式是关键。科学证据告诉人们,没有天生的大师,只有炼就的专家。只要拥有专家的思维,你就能成为大师!

  1909年的一天。多张象棋桌围成了一个圈,一个男子在圈内慢慢踱步。他的双眼不
断扫描周围的棋局,每隔两三秒钟就会下一步棋。而在圈外,数十位象棋迷不停地搔头、苦想对策。这个人是谁?为什么他能以一人之力抗衡数十人的智慧?他就是国际象棋界的传奇人物,古巴象棋大师卡帕布兰卡(JoséRaúl Capablanca)。比赛结果毫无悬念,卡帕布兰卡28局全胜。这只是他巡回表演赛中的一站,在整个巡回表演赛中,卡帕布兰卡赢了168局。

  为什么眨眼间他就能作出最正确的决定?面临巨大的压力,他能提前计算几步?卡帕布兰卡轻描淡写地说:“我只提前看一步,但总是最正确的一步。”

  这句话再简单不过,却开创了心理学研究的新纪元:象棋大师优于新手的地方就在于那电光火石间的思考。这种快速的、由知识引导的知觉,有时叫做“领悟”。在其他领域,专家们同样具有“领悟”的本领。一次比赛完毕,象棋大师能记住自己走过的每一步棋;对于一段音乐,哪怕只听过一遍,资深音乐家也能写出乐章的曲谱。无论多么困难,象棋大师也能在瞬间想到最妙的棋着;不管多么复杂,经验丰富的专业内科医生有时只须瞥上病人几眼,就能作出准确的诊断。

  专家们的非凡技艺从何而来?源于天赋,还是得益于强化训练?通过对象棋大师的研究,心理学家找到了答案。一个世纪的探索积累了大量研究成果,新的理论应运而生,人脑处理信息(信息的组织与提取)之谜也由此破解。这项研究的意义还不仅在于此,人类的教育事业也将从中受益:象棋棋手提高棋艺的技巧,可否用于提高学生们的阅读、写作和计算能力呢?

  象棋是最好的研究对象

  人类何时开始拥有专业技术?这也许要从祖先们的狩猎说起。对于他们而言,狩猎技术是维系生命的重要工具,不掌握它就难以生存。经验丰富的猎人不仅知道狮子在哪里出没,而且还能推断出狮子的行踪。从孩提时代开始,他们就得跟随长辈练习追踪技术。随着年龄的增长,追踪技术也日益娴熟。“技术的熟练程度随着年龄的增长而增长,35岁左右达到技术的巅峰,”美国加利福尼亚大学富勒顿分校的人类学家约翰·博克(John Bock)说道。练习追踪技术要花费很多时间,可能比培养优秀的脑外科医生还要费事。

  相对于新手,如果在技术上没有绝对优势,那就难称专家,只不过是多了一张唬人的文凭。这种披着专家外衣的人比比皆是。过去20年的研究结果表明,所谓的专业炒股者并不比业余者赚的钱多;知名品酒家对酒类的鉴别能力并不比馋酒的老农强;高学历的精神病医生并不比低文凭的同行出色……即使真的存在专业技术,如教学、工商管理,都很难去衡量,更别提如何去阐释。

  不过,棋艺却可以度量、可以分解、可以接受试验研究,并且十分直观,尤其在比赛时,任何人都能随时观看。正是基于以上原因,认知科学家如获至宝,将象棋作为研究思维理论的最佳试验对象。于是象棋被称作“认知科学的果蝇”。

  对象棋手棋艺的度量,已经走在了其他任何比赛、运动或竞技活动的前面。运用统计学公式,对棋手曾获得的所有成绩进行分析,就可以得到棋手的实力等级。然后根据棋手的等级与对手的实力,即可准确地推算出棋手的获胜几率。如果A棋手的等级分高于B棋手200点,那么在比赛中,A战胜B的平均几率为75%。不管棋手是顶级的还是普通的,这种预测都很准确。例如,俄罗斯特级象棋大师加里·卡斯帕罗夫(Garry Kasparov),他的等级分是2812点,而荷兰象棋大师扬·蒂曼(Jan Timman)的等级分是2616点。如果二者对弈,那么卡斯帕罗夫就有75%的胜算。同样,中等水平的棋手(1200点)与另一个1000点的棋手对弈,前者亦有75%的胜算。选手的等级分代表着他们的真正实力,以选手的等级为标准,心理学家就可以客观地评估他们的专业技术,动态追踪他们整个象棋生涯,而不会受到选手名气的影响。

  为什么认知科学家没有选择台球或桥牌作为研究模型,而偏偏选择象棋呢?可能是因为象棋比赛最考验人的智慧。正如德国诗人歌德所言,象棋是“智慧的试金石”。象棋大师的技艺出神入化,令人叹为观止,人们将他们的能力归因于他们“拥有魔力”的大脑。这种魔力在下盲棋时体现得淋漓尽致。法国心理学家阿尔弗雷德·比奈(Alfred Binet)是首个智力测验的发明人之一。1894年,他曾请象棋大师描述他们下棋的过程。起初,他认为棋盘就像照片一样存在于象棋大师的大脑中,但是他很快断定,大师们大脑中的图像还要抽象得多。他们整体把握棋子的位置关系而不注重具体细节,就像只关心马而不关心马的鬃毛一样。

  通过把握比赛的即时细节以及回想走过的棋步,盲棋大师能将脑海中的棋局补充完整。假设大师忘记了卒的准确位置,该怎么办呢?他立即开始回想开局时的套路,因为在开局时,套路相对固定,而且已经烂熟于胸,因此很容易找到卒曾经所在的位置。他也可以回忆走过的棋步,通过推理来找到卒的位置——“前两步我没能抓住他的相,所以当时一定有卒在挡路……”他不必纠缠细节不放,利用组织完善的连接系统,可以重获任何想要的细节。

  如果大师们的魔力——超凡的计算、计划能力都是以复杂的知识结构为基础,那么就可以肯定,专业技术多半来源于刻苦训练,而非上天的恩赐。荷兰心理学家阿德里安·德赫罗特(Adriaan de Groot)是一位象棋大师。1938年,荷兰举行了一场国际象棋锦标赛,他利用主场之便,对普通棋手、专业棋手与世界顶级大师进行比较后,进一步巩固了上述观点。他曾使用的一种方法就是请棋手观看节选自比赛的棋局,然后说出自己的想法。他发现,尽管专业棋手的分析能力要比普通棋手强,但是当他们的实力提升至大师级时,反而不会去思索更多的下法。因为在高手的心中,只会留下最妙的棋着——正如卡帕布兰卡声称的那样。

  近来研究表明,德赫罗特的发现只展示了象棋大师的部分实力。在一场对弈中,如果大量而精确的计算无法避免时,大师们就会拿出真功夫,深入研究各种可能的棋步走法。这种能力,会让普通棋手望尘莫及。同样,知识渊博的物理学家遭遇难题时,也会比他的学生想出更多的解决办法。然而在上述两种情况下,专家依靠的不是与生俱来的强大的分析能力,而是多年来逐渐建立起来的知识结构。面对困难的棋局,一个实力平平的棋手可能会耗费大半个小时去计算、提前看许多步,然而总是错过最正确的一步。相反,一个大师级的棋手根本不用有意识地去分析,立即就能看到精妙入微的一步。

  德赫罗特还让参加试验的棋手在短时间内审视棋局,然后凭记忆重建棋局。在这样的试验条件下,任何棋手的实力都会暴露无遗。就算用长达30秒钟的时间去回忆棋局,新手能记起的细节也是支离破碎的。而象棋大师,即使只瞟上几眼,也能轻松重建棋局。这种差别源于一种特殊记忆,也就是对棋局的特异性记忆。特殊记忆是训练的结果,因为在一般性的记忆测试中,大师的表现并不比其他人好。

  同样的现象还能从桥牌牌手(多场牌局后,仍记得出过的牌)、计算机程序设计师(能重组大量的计算机编码)和音乐家(能记住大段大段的乐章)身上看到。在特殊领域,对主题事务的记忆能力,是衡量专业技术水平的重要标准。

  一个不常见的案例也能证明,知识结构才是专家们战无不胜的法宝。一个叫D.H(姓名不全)的业余棋手,经过9年的训练,终于在1987年成为了加拿大一流的象棋大师。美国佛罗里达州立大学的心理学教授尼尔·蔡内斯(Neil Charness)指出,尽管这个棋手的实力已经今非昔比,但是他对棋局的分析范围并不比从前广泛,反而是日益精深的棋局知识和相关策略帮助他连连告捷。

  非凡能力来自何方

  在上世纪60年代,美国卡耐基-梅隆大学的心理学家赫伯特·西蒙(Herbert Simon,1978年诺贝尔奖得主)和威廉·蔡斯(William Chase),试图通过研究专家的记忆局限性来更好地洞察专家的记忆能力。按照德赫罗特的研究思路,他们请各个级别的棋手重建曾被人动过的棋局。不过这盘棋局不是大师对弈后的残局,而是一盘乱摆的棋局。在重建这盘随机棋局时,棋手间的差距并不明显。

  因此,象棋运动中的特异性记忆不只取决于象棋这项运动,还取决于棋局的类型。这些实验验证了早期的研究结果,有力地证明了能力的非通用性,不同的领域需要不同的能力。早在一个世纪前,美国心理学家爱德华·桑代克(Edward Thorndike)就首先提出了上述理论。当时他指出,拉丁语说得好不等于英语水平高,几何证明也不能教会人们在日常生活中运用逻辑思维。

  象棋大师要处理的信息,数量极其庞大,似乎已经超越了人类记忆的极限。为了解释他们这种超凡的能力,西蒙引入了模块理论。1956年,美国普林斯顿大学的心理学家乔治·米勒(George Miller)曾发表过一篇著名的论文——《非凡的数字7±2》。米勒在论文中指出,人的记忆有一定的限度,每次只能处理5~9条信息。西蒙强调说,通过把不同层次的信息构建成一个一个模块,大师就能突破记忆的极限。通过这种方法,他们会去捕捉5~9个模块,而不是5~9个具体细节。

  以“Mary had a little lamb”(玛丽有一只小羊羔)这句诗为例。诗里的信息模块数取决于读者对诗歌与英语的熟悉程度。对于以英语为母语的人,这句诗是一个非常大的模块——著名诗歌的一部分;对于懂英语却不懂诗歌的人,这就是一句话——一个完整的模块;对于记得单词却不明白含义的人,这句话是5个模块(单词);而对于认得字母,却不认识单词的人,这句诗就是18个模块(字母)!

  在象棋新手和象棋大师之间就能清楚地看到这种差别。假如有一个摆着20个棋子的棋局放在面前,新手和大师会怎么处理其中的信息呢?新手满眼都是棋格,而棋子又有多种摆法,因此他获取的信息模块远多于20个。那么大师呢?他会将棋局整体化,然后把整个棋局分割成5~6个模块,这样记起来不就轻松多了!根据获取一个新的记忆模块所花掉的时间,以及普通棋手成长为大师级选手所需要的时间,西蒙估算出了象棋大师的大脑中存储的信息模块数:5万~10万个!就像我们听几个字就能背出一首古诗一样,象棋大师只要看一眼棋局,就能从记忆中提取出相应的信息模块。

  但是模块理论还有缺陷。对一些记忆现象,例如当大师们精力分散时,他们的表现并没有受到明显影响,模块理论就无法给出合理的解释。佛罗里达州立大学的K·安德斯·埃里克森(K. Anders Ericsson)与蔡内斯认为,可能还存在另外一种机制,使得专家可以把长时记忆当作暂存区使用。埃里克森说:“训练有素的棋手在不看棋盘的情况下,能以几乎正常的水平下棋,要用模块理论来解释这样的事例,几乎不可能。因为你必须先了解棋局,然后才能在记忆中把它翻出来。”这一处理过程需要改变已有的信息模块,就像倒背 “Mary had a little lamb”,虽然可以做到,但是很难,而且还会错误不断。然而在下盲棋的时候,象棋大师仍然可以精准快速地下棋,让对手无所适从。

  埃里克森还引证了内科医生的学习过程。医生们先把信息变为长时记忆,当需要使用这些信息来诊断疾病时,再把它从记忆中提取出来。埃里克森还列举了一个最普通、最常见的例子——阅读。1995年,他在研究中发现,越是熟练的读者越不容易受到干扰。就算阅读被打断,熟练的读者也能在几秒钟的时间内恢复原有的阅读速度。研究人员用长时工作记忆来解释这一现象。这一说法似乎自相矛盾,因为长时记忆与工作记忆是两个相互对立的概念。不过在2001年,德国康斯坦茨大学进行的大脑成像研究却为这一说法提供了依据。研究结果表明,较之新手,专业棋手的长时记忆显然更容易激活。

  上世纪90年代末期,西蒙曾提出过一种竞争理论。英国伦敦布鲁内尔大学的费尔南德·戈贝特(Fernand Gobet)对它推崇备至。竞争理论实际上是模块理论的延伸,它引入了“模板”的概念,也就是一种极其典型并包含了大约12只棋子的大型布局。模板拥有许多插口,大师可以插入卒或者相这样的变量。再以诗句“Mary had a little lamb”为例,如果某个词的韵律与诗句中的词等同,那么就可以用这个词来替换诗中的词。例如,用“Larry”替代“Mary”,用“pool”来替代“school”等等。任何知道原始模块的人,都能在瞬间插入另一个词。

  天才是怎样“炼”成的

  要想在大脑中建立复杂的知识结构,就得不断努力。西蒙提出了“十年规则”,他认为要掌握任何技艺,十年的艰辛历程是无法避免的。即便是数学天才高斯,音乐奇才莫扎特,象棋神童菲舍尔,也得去拼搏、去奋斗,也许他们所付出的努力是常人难以想象的。

  近年来,象棋天才似乎不断涌现,但这都归因于计算机的强大功能。计算机能让孩子们研究海量的大师级比赛,频繁地与大师级程序对抗,于是在较短的时间内,他们就能积累丰富的实战经验。1958年,15岁的菲舍尔获得了象棋大师的称号,当时这一消息震惊了全世界。而目前的记录保持者、

乌克兰的谢尔盖·卡尔亚金(Sergey Karjakin)获得大师称号时,仅有12岁零7个月!

  埃里克森认为,光是练习远远不够,还需要全身心投入,不断挑战极限、超越自我。就像业余爱好者,他们可能会用大量的时间来练习下棋、打

高尔夫球、演奏乐器,却始终达不到专业水平;然而一个经过正规训练的学生,却能在较短的时间内超过他们。这是一个很有趣的现象,说明练习和比赛对棋手的帮助似乎不如踏踏实实地学习。训练和比赛的主要价值在于,新手可以从中发现自己的缺陷,从而在以后逐渐弥补。

  在学习初期,新手往往兴趣浓厚,钻研劲儿十足。他们刚开始学习打高尔夫球或者开车时,技术的进步速度可用“神速”二字来形容。但是技术一旦攀升到一定的阶段,例如跟上了高尔夫球友的节奏,或者考取了驾照,大多数人就松懈了。于是,他们变得懒散,技术也被荒废。相反,训练专家总是让人不停地思考,因此参与学习的人就会自觉自律地去钻研、不断提高技术,从而缩小与高手之间的差距。

  人类在进步,衡量专业水平的技术标准也在不断提高。现在的高中生能在4分钟内跑完一英里(约合1.6公里);学音乐的学生敢于演奏曾经只有名家才敢尝试的曲子。如果说上述比较还不能让人信服,那么我们再来看看象棋上的证据。英国人约翰·纳恩(John Nunn)既是数学家,又是象棋大师。他利用计算机,比较了1911年和1993年举行的两届国际象棋锦标赛。结果发现,现代棋手出错的几率要小很多,换言之,他们比前辈们下得更准确。纳恩还研究了1911年的一个棋手下过的所有棋局。在当时,这个棋手算是一个中等级别的选手。按照今天的标准,他的等级分不会多于2100点,离大师级标准还有一大段距离。与普通棋手相比,百年前的大师仍然实力强劲,不过与今天的大师相比,可能就有一定的差距。

  在卡帕布兰卡的那个时代,计算机、象棋数据库都还没有出现,他们只能靠自己解决一切问题,正如巴赫、莫扎特和贝多芬。如果说今天的大师在技术上已经超越了曾经名满天下的先辈们,然而在创造力方面他们却难以望其项背。今天,刚毕业的物理学博士掌握的物理知识,恐怕连牛顿也要自叹弗如,但是在这些博士中,有谁能像当年的牛顿一样发现万有引力定律?

  说到这里,很多怀疑论者的耐心可能会荡然无存。他们肯定会说,要步入卡耐基殿堂,除了练习、练习、再练习之外,还要付出更多的东西。虽然相信天资的重要性,尤其是专家和他们的学生对此深信不疑,然而奇怪的是,没有任何证据来支持这一观点。2002年,戈贝特曾做过一项研究。研究中,他用图形记忆测验衡量各级别棋手的视觉空间智能。结果发现,棋艺的高低与视觉空间智能的强弱根本没有联系。还有研究人员发现,职业裁判预见赛马结果的能力与他们的数学能力也没有什么关系。

发表评论 _COUNT_条

爱问(iAsk.com)



评论】【科学探索】【收藏此页】【 】【多种方式看新闻】【下载点点通】【打印】【关闭




科技时代意见反馈留言板 电话:010-82628888-5595   欢迎批评指正

新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 会员注册 | 产品答疑

Copyright © 1996 - 2006 SINA Inc. All Rights Reserved

新浪公司 版权所有