понедельник, 31 августа 2009 г.

Магическое число 7 — ОЗУ человека

Посылка

Достаточно часто в литературе и в общении можно встретить утверждение, согласно которому «человек может обрабатывать не более 7 элементов одновременно».

Совсем недавно наткнулся на оригинал научной публикации, откуда все это началось (что-то есть даж в википузии).

В жизни получалось так, что в большинстве случаев происходило следующее. Человек смотрел на что-то, видел что оно слишком сложное, и далее шло заявление: "А вы знаете, что человек не может обрабатывать большое число элементов сразу? а ну давайте упрощайте!". Это достаточно сносное использование "правила 7", но тут отсутствует во-первых его понимание (в каких случаях превышена сложность), а во-вторых не описаны способы каким образом уменьшить сложность (или срезается набор функциональности, или просто в лоб повышается вложенность). При таком отношении исходное правило преобразуется в нечто вида "существует некое предельное число объектов, которое превышать нельзя; как только мы ощущаем превышение, необходимо это число урезать". Да, в такой формулировке правило работает, но по сравнению с оригиналом весьма и весьма сносно.

Описание результатов

В работе рассматриваются два типа экспериментов (делал Миллер большинство из них не сам, а использовал результаты других лабораторий; сама же работа была обобщением результатов по описываемому правилу). В первом из которых смысл заключался в том, что испытуемому предоставлялся некий раздражитель, который он должен был различить и выдать ответ, к какому классу из N возможных он принадлежит. Раздражители были разные: размер квадрата, его яркость, цвет, тон звука, громкость звука, интенсивность вибрации на коже, соленость (вкус) и и др.. N менялось в эксперименте, т.е. человеку сначала демонстрировались N эталонов, он должен был запомнить входное значение и выдать ответ как выходное. В результате исследований выяснено, что в любом случае получается так, что до какого-то предела человек свободно различает раздражитель и может сказать какой он был, а после наступления предела начинается резкое увеличение числа ошибок. Для различных стимулов разный, но пропускная способность варьировалась от 1.6 до 3,9 бит (от ~3 до ~15 вариантов для запоминания), среднее число порядка 2.6 бит (~6 вариантов).

Все описанное это одномерный случай. Но особенность человеческого восприятия в том, что когда мы в повседневности работаем с различными раздражителями, то мы используем множество мерностей, особенно для узнавания и запоминания знакомых объектов. Таким образом при проведении исследований было установлено, что пропускная способность канала человека увеличивается при увеличении мерности (но не по максимуму). Например для определения интервала в одномерном случае результат предела 3.25 (~9.5 вариантов), а в двумерном (определение места точки в рамках квадрата) составлял 4.6 (~24 варианта). Для перехода соленый — соленый+сладкий соотношение составляет 1.9 — 2.3. При чем та же зависимость прослеживается в случае, если мерность происходит между независимыми величинами (например цвет и размер). Т.е. чем больше различных типов раздражителей используется, тем шире пропускная способность канала.

И теперь второй, более существенный по теме, тип эксперимента. Это эксперименты в таком варианте, когда на вход дается N раздражителей различного простого класса (двоичная цифра, цифра, несложное английское слово), испытуемый должен запомнить эти раздражители и через некоторое время назвать их. Таким образом ему необходимо было запомнить/оперировать одновременно заданным числом объектов. В результате предельное число (число, при превышении которого начинался лавинообразный поток ошибок) составляло 9 двоичных цифр, 8 обычных цифр, 5 английских слов.

Кроме того психология не стоит на месте. И в этом вопросе в том числе. Например по более поздним исследованиям выяснена зависимость магического числа от связи объектов с долгосрочной памятью. Т.е. если человек не может увязать объект со своим опытом, то число 7 падает вплоть до 1 (!). Эксперименты Миллера заключались в обработке простых объектов (различающихся по цвету, разным буквам/словам, известным звукам и т.д.). Если же посадить европейца и дать ему множество иероглифов на вход, то получим снижение магического числа 7, а вот с представителем родного языка иероглифов такое не произойдет. Таким образом, если человек работает с указателями на долгосрочную память, то кол-во элементов запоминания и обработки составляет порядка 7, если элементы ему малознакомы, то это число может резко падать.

Свое резюме

  • Само число 7 не является константой и панацеей. Оно может варьироваться в достаточно широких пределах. В наших интересах эти пределы по возможности расширять и всегда вписываться в них. Сам же предел определяется только в конкретной задаче.
  • Само число это не только количество элементов, которыми оперируем, но и число порогов узнаваемости. Т.е. число классов, на которые можно разбить незнакомые элементы сходу по одному знакомому признаку (измерению) и внятно с ними работать.
  • Чем более знакомые элементы, тем они проще классифицируются и разбиваются.
  • Чем больше мы используем признаков (мерностей), тем больше элементов можем классифицировать.
  • Если мы часто используем некоторые элементы (например меню оператора ЭВМ), то их число может быть намного больше 7 (того первичного числа, в котором вначале сложно ориентироваться). Если мы редко используем элементы, то этот 7-предел лучше не нарушать. Например, работаем с кодом, и при постоянной работе 7-предел может расшириться. Но если забыть про него на пару недель-месяцев-лет, то ориентироваться в нем будет сложно и получим синдром швейцарского ножа (хотя во время глубокой разработки мы его не замечали).
  • Сами элементы по возможности лучше блочно перекодировать на такие, которые несут больше бит информации, но вписываются в заданное число элементов. Например E5 7C запомнить намного проще, чем 11100101 01111100. Или 375 29 64 51 143 намного проще, чем сплошняком, при чем из этих блоков первые 2 хранятся в долгосрочной памяти (375 тел код РБ, 29 тоже стандарт).
  • Информацию записывать или предоставлять в виде последовательной ленты (такое легче запоминается — особенность человеческого мозга (см. например Human Mind)).
Отправить комментарий