通往專家心智之路(1/3)

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通往專家心智之路(1/3)

撰文/Philip E. Ross|譯者/黃榮棋
轉載自《科學人》2006年9月第55期

專家的能力從何而來?科學家藉由研究西洋棋大師的思路,了解人類如何在專業領域內成為行家。

1909年,古巴西洋棋王卡帕布蘭卡(José Raúl Capablanca)在一場表演賽中,一人獨對數十位業餘棋士。卡帕布蘭卡在棋桌圍成的圈子內走著,依序輕瞥每個棋盤兩、三秒之後,下了一步,而外圍的業餘棋士則等棋王在所有棋盤都下了一步之後,開始沉思回應之道。比賽結果一面倒,棋王贏了全部28局。這場表演賽是卡帕布蘭卡巡迴比賽中的一場,他連贏了168局。

他怎麼會下得這麼好、這麼快?在這麼短的時間之內,他能想幾步棋呢?據說卡帕布蘭卡是這麼回答的:「我每次只會想一步棋,但總是正確的一步。」

卡帕布蘭卡短短一句話,正是後來心理學研究花了一世紀才得到的結果:西洋棋大師(chess master)比新手強的地方,主要在最初幾秒的思考。這種知識導向的快速感知(perception),有時稱為統覺(apperception),在其他領域的專家身上也看得到。就像大師記得住比賽中下過的每步棋一樣,訓練有素的音樂家也經常可以記住只聽過一次的奏鳴曲樂譜。而且就像大師能在瞬間想到最佳棋步一樣,有經驗的醫師有時也可以在看了病人幾眼之後,就做出正確的診斷。

不同領域的專家,如何擁有如此非凡的技巧呢?其中有多少是天生的?又有多少是密集訓練的結果?心理學家在研究了這些西洋棋大師之後,找到了答案。這類研究在一個世紀中累積下來的結果,產生了一個新的理論,可以解釋心智是如何組織並提取訊息的。更甚者,這項研究可能還對教育工作人員意義重大。也許棋士用來鍛鍊技巧的方法,也可以用在課堂上,教導學生的閱讀、寫作與算術。

認知科學的最佳研究對象:西洋棋

人類的專業技術始於狩獵,這項技巧攸關人類祖先生存。經驗老道的獵人不僅知道獅子曾待過的地方,也能判斷出獅子會往哪兒去。美國加州州立大學福勒頓分校的波克(John Bock)說,許多研究指出,孩童成長的過程中,追蹤技巧會以「線性方式一直增強,直到30多歲才停止」。腦外科醫師都不用訓練這麼久。

如果無法證明自己具有遠遠超越新手的優勢技巧,就不能算是個真正的專家,充其量不過是個有證書的外行人罷了。當然囉,這類人比比皆是。20年來的嚴謹研究指出,專業選股投資人的投資不比業餘人士來得成功;著名品酒師的品評能力也與村夫差不多;而擁有一疊證書的精神疾病治療師,也不會比認證較少的同業,更知道怎麼幫助病人。毫無疑問,像是在教學或商業管理的領域中,的確有專家的存在,但也經常難以測量,更不用說去解釋他們的專業能力從何而來了。

但西洋棋技卻可以測量,並且能將棋技分解、個別進行實驗測試,也很容易在自然環境(比賽廳)中觀察。正是這些原因,讓西洋棋成了檢驗思考理論的最佳單項實驗,有人稱之為「認知科學的果蠅」(果蠅是生物學重要的實驗動物)。

比起其他的遊戲、運動或競賽活動,西洋棋技的測量更進一步。統計結果可以用來評估棋手最近與先前的表現,再根據對手的程度,來決定勝局的機率。統計結果得出的選手評分,能夠預測比賽結果,而且出奇地可靠。如果甲選手的評分比乙選手高出200分,甲選手就有75%的機會贏乙選手。這樣的預測適用於排名最前面的或是一般的選手。蘇俄西洋棋特級大師(grandmaster)卡斯帕洛夫(Garry Kasparov)的評分是2812,若與評分2616、排名第100名的荷蘭西洋棋特級大師亭曼(Jan Timman)較量,將有75%的勝算。同樣的,在美國的賽場,評分為1200的中等程度棋手,在面對評分為1000(排名約為後40%)的棋手時,也一樣有75%的勝算。評分制度讓心理學家可以用專精程度、而非名聲,來評估一個棋手,同時也可以針對特定的棋手,追蹤其職業生涯的棋技變化。

認知科學家會選擇西洋棋當做研究模型,而非撞球或橋牌,有另一個理由:西洋棋的名聲。用德國詩人歌德的話來說,是「知性的試金石」。長久以來人們將西洋棋大師的棋技歸因於其魔法般的心智能力,而最厲害的表現,則是進行不看棋盤的盲棋。1894年,共同發明第一個智力測驗的法國心理學家比奈(Alfred Binet),要西洋棋大師描述他們是如何下盲棋的。比奈原先以為大師運用腦中幾近真實的棋盤影像,但不久後他就了解到,大師在下盲棋時,所「看」到的東西要抽象得多。大師看到的不是騎士(馬)的鬃毛,也不是木材的紋路,而是騎士與其他棋子的相對位置的全盤概念。這與通勤者對地下鐵停靠站的內隱知識(implicit knowledge)是類似的。

下盲棋的大師還提供了另一項知識的細節,這是有關目前的棋局與曾經下過的棋步中,重要部份的記憶。我們或許可以說,大師多少記不得士兵的確切位置,但他可以從典型的開棋策略開始(開棋部份已研究得相當徹底,沒有多少種開棋走法),找出士兵應該出現的位置。或者他可以記得之前棋步的邏輯,例如推敲著「前兩步沒有逮到主教,表示士兵一定擋在前面……」。大師不見得需要時時都記得所有細節,因為他可以透過組織良好的連結系統,重建任何特定的細節。

當然,如果擁有這種複雜結構的知識,不僅可以解釋下盲棋,還可以解釋大師的其他能力,像是計算棋步與計畫策略,那麼西洋棋的專業知識就不會是依靠天生的能力,而是特殊的訓練。荷蘭心理學家德葛魯特(Adriaan de Groot)自己是西洋棋大師,1938年,他利用荷蘭舉行的一次大型國際比賽的機會,比較了世界頂尖特級大師、一般棋手、有實力棋手後,也證實了這種想法。他所用的方法是要求比賽選手針對該場比賽的一局棋,描述他們的想法。他發現,西洋棋高手(expert,大師的次一等級)的確要比棋技較弱的選手,多考慮了幾步棋,但大師或特級大師所考慮的棋步沒有再增加。一如卡帕布蘭卡所說,棋下得好的選手考慮的不是更多棋步,而是更好的棋步。

最近的研究指出,德葛魯特的發現,也取決於他所選定的棋局。比起業餘選手,需要全面精確計算的棋局,更能讓特級大師大展身手,他們會深入探討各種棋步可能產生的變化。可以推論,有經驗的物理學家也許偶爾會比物理系學生考慮較多的可能性。不過就這兩者而言,專家依靠的比較是自己知道的結構性知識,而不是原本就比較強的分析能力。面對一盤高難度的棋局,較弱的選手可能會考慮個半小時,往往想了好多步棋,卻又錯失了該下的棋步;特級大師卻可以一眼看出來,完全不必刻意分析。

德葛魯特也讓受測者檢視一盤棋局一小段時間之後,要他們憑記憶將棋局重新排設出來。執行這項工作,就可以看出新手與大師之間棋技的差別。初學者即使是看了30秒鐘,還是只能記得極少數的棋子位置,而特級大師只看了幾秒鐘,往往就可以正確無誤地排設出棋局。這種差異代表著某種特殊的記憶,專責棋賽中經常出現的棋子位置。這種特殊的記憶必然是訓練的結果,因為西洋棋特級大師在一般的記憶測試結果,並不會比平常人好。

橋牌選手記得住許多比賽的牌局、程式設計師寫得出大量的電腦程式、音樂家記得住很長的樂曲片段,都是類似的能力。這種特定領域主題的記憶能力,很明顯就是證明專家存在的標準測試。

專家比較依賴結構性知識而非分析能力,也在一個罕見的案例研究當中得到證實。一位姓名縮寫為DH的選手原本實力不強,但在九年內,成為加拿大1987年的頂尖大師。美國弗羅里達州立大學的心理學教授查尼斯(Neil Charness)指出,DH的實力雖然增強了,但不是因為他能更廣泛的分析棋局,而是對棋局陣勢及其相關策略的知識大幅增加的結果。(待續)

(本文由教育部補助「AI報報─AI科普推廣計畫」取得網路轉載授權)

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