工作记忆的容量和功能

记忆是由一些信息加工储存所组成的，这一观点已由Atkinson和Shiffrin（1968）给出了最为完整的描述。他们对储存的信息（即“记忆”，例如短时记忆、长时记忆）和进行储存的结构（称之为“储存”，例如短时储存、长时储存）做出了区分。在他们看来，短时储存所进行的绝不仅仅是在几秒之内保存了7个或更少的信息。他们认为，短时储存中的信息还在某种程度上激活了长时储存中的相关信息，并将这一部分内容也涵盖在短时储存之中。他们将短时储存等同于意识，并把它看作各种控制加工的场所，这些控制加工管理着诸如复述、编码、整合和决策制定这样的信息流动。短时储存还与信息转移到长时储存、整合各种信息以及保存某些信息以便随时利用有关。

Baddeley和Hitch（1974）进行了一系列的实验以检验该模型。其总体的设计是让被试暂时储存一些数字（用以消耗一些短时储存的容量）并同时完成另一个任务，例如推理或言语理解。这些任务同样需要短时存储中的资源，尤其是刚才提到的控制加工过程。其假设是：如果短时储存容量被保存的数字所占据，其他任务就只能占有较少的资源，因而在执行表现方面就会受到影响。

让我们来详细分析一个Baddeley和Hitch的研究（1974）。被试看到一句描述两个字母出现顺序的句子，例如“A在B之前”，以及两个按某种顺序出现的字母“B、A”。其任务是尽快判断这个句子是否正确地描述了字母的顺序。在核实这些句子的同时，让被试记1~6个数字。只记1或2个数字时，被试在判断上的表现与不记任何数字时的一样。然而，6个数字的记忆负担确实会影响被试的表现：此时句子的核对耗时就会变长。所要判断的句子是否定句式或者是被动语态时（例如B不在A前面）这个影响尤其明显，因为这两种类型的句子都较难加工。尽管保存6个数字会影响另外一项任务执行的表现，但这种影响并不是灾难性的（Baddeley，1990）。也就是说，复述6个数字的同时还要进行推理，耗费的时间虽会拉长，但他们仍能完成任务。而按照Atkinson和Shiffrin（1968）模型的预测，他们是做不到的。相关的实验表明，在记忆中储存数字也会干扰阅读理解以及对最近学习材料的提取。

Baddeley和Hitch（1974）以及Baddeley（1981）解释了来自各种后续研究中的发现。首先，存在一个公共系统，它对诸如暂时储存信息、推理或理解语言等认知加工过程有所帮助。在短时记忆中注入6个数字的确对各种认知任务的表现有所损害，表明该系统正被用于这些任务的执行。然而，尽管实验中采用的记忆负荷已接近短时记忆容量的极限，但却并没有完全打乱被试的表现。因为研究者认为短时记忆的容量是7±2个项目，6个字母的记忆负荷基本上应该终止任何其他的认知活动。因此，Baddeley和Hitch（1974）认为存在一种所谓的工作记忆（working memory，WM）。Baddeley（2007）将工作记忆定义成一个“为人类思考提供支持的、容量有限的暂时性储存系统”（pp.6-7）。

Baddeley（1981，1986，1990，2000，2007）设想，工作记忆由如图5-5所示的多个成分构成。首先是中枢执行系统（central executive）。这一部分指挥信息的流动，选择何种信息在何时以何种方式得到操作。研究者认为，执行任务的资源和容量的总量是有限的。一些容量可以用于储存信息。一般认为中枢执行系统的运作更像是一个注意系统而非一个记忆储存系统（Baddeley，1990），即该系统其实并不是处理信息的储存和提取，而是认知任务所需资源的分配方式。所以，中枢执行系统是一个控制许多第4章中提到的现象的系统。中枢执行系统还可以协调来自当下环境的信息和所提取的关于过去的信息，从而使人们可以利用这些信息来做出选择或形成策略。Baddeley（1993a）将这种协调等同于意识觉察。

图5-5　Baddeley的工作记忆模型

Baddeley模型中另外几个组成部分与信息的储存和暂时保持有关：它们分别是语音回路（phonological loop），用于执行默读复述以保持言语材料，以及视觉空间模板（visuospatial sketch pad），用于通过形象化的方式来保持视觉材料。研究者认为，语音回路在学习阅读、理解语言和获得词汇等任务中扮演着重要的角色。而视觉空间模板则包含了心理意象的产生和使用。最终，情节缓冲器（episodic buffer）被认为是一个临时性系统，它能够将不同来源的信息整合到一起（Baddeley，2000）。

值得注意的是，假设以单独的语音回路存在为出发点，就可以解释为什么让一个人记住数字（这可能给语音回路增加负载）不会完全破坏其他需要工作记忆的任务表现。研究者认为，之所以会出现这样的情况是因为剩下的任务会由工作记忆中的另一个部分来完成。

研究者认为语音回路由两个结构组成：一个短时语音缓冲器（可以短期地保存语言信息，如果没有组织附属物的话可以保持几分钟），和一个默读复述环路，用来抵消语音缓冲器中信息的快速衰退（Demetriou，Christou，Spanoudis & Platsidou，2002）。此处的观点是，当人们最初遇到信息，特别是言语信息时，会将其转化为某种听觉编码并通过语音回路对之进行加工。因为来自语言缓冲器的信息衰退得很快，人们就必须不出声地复述信息，复述加工越快，保存的信息就越多。如果语音缓冲器被“占满”（比如让一个人重复一个音节或大声地计数），那么这个系统就只有很少的容量可以用于其他任务的执行。

研究者设计了许多不同的包含语音回路的工作记忆广度任务。其中由Daneman和Carpenter（1980）设计的最为著名。该任务如下：让被试读一组句子（通常是出声的），但同时要求记住每句的最后一个词，过后再进行回忆。例如，假设给被试呈现以下三个句子：

The leaves on the trees turn various hues in autumn.（树叶在秋天变成各种各样的颜色。）

A group of students congregates outside the front entrance of the delicatessen.（一群学生聚集在熟食店前门入口处的外面。）(www.xing528.com)

Although lying and fabrication are generally not acceptable，they are sometimes necessary.（尽管说谎和捏造通常不为大家所接受，但有时它们也是必要的。）

在大声朗读这些句子之后，被试就要回记每句的最后一个词。在这个例子中，正确的答案是autumn（秋天）、delicatessen（熟食店）和necessary（必要的）。被试能够加工并且准确回忆出其中单词的句子数量，就是其记忆广度的大小。这个测量结果与其他认知方面的（如阅读理解和其他复杂的认知任务）测量结果有显著的相关（Miyake，2001）。

正如语音回路是针对听觉及言语材料的，视觉空间模板是针对视觉信息的。研究者认为，它保持并包含于对视觉信息和图像的操作中（Baddeley & Andrade，2000）。我们将在第8章讨论视觉图像的话题，所以把细致的讨论留待那时再讲。

Baddeley在2000年修订了他提出的工作记忆的最初模型，将所包含的第四个成分称为情节缓冲器。这是另一个暂时的储存系统，但是却能够与语音回路、视觉空间模板以及长时记忆相联系。它同样受中央执行系统的控制，用来将来自不同形式的信息进行整合，并且帮助信息转化进入长时记忆或者从长时记忆中提取。

Teasdale等人（1995）报告了一项有关Baddeley工作记忆观的有趣应用。他们着重关注“与刺激无关的思想”（stimulus-independent thoughts，SITs），将其定义为“思想或意象的流动，内容与即时感觉输入无关”（p.551）。SIT包括白日梦，甚至是侵入性的思想，例如当我们担心或对一个问题及所关注的对象进行反思的时候。

Teasdale等人（1995）通过让被试执行其他的任务来检验SIT的产物是否能被干扰。他们让被试执行的任务中有一部分是听觉的，它们包含工作记忆的语音回路。例如“傻句子”（silly sentences）任务，被试会看到一个句子［例如，“Bishops can be bought in shops”（主教能够在商店中买到）］，并尽快判断句子的正误。给被试的其他任务则更多是视觉或空间方面的。例如，给被试观看复杂的图画并要求从中找出“隐藏的”几何图案，或以某种特殊方式敲击键盘上不同的键。

而在实验期间，会在不同时刻让被试停下来，请他们告知实验者“在实验者叫‘停’的时候他们头脑中正在想些什么”。实验者记录并在稍后进行分类，看它们究竟是从属于手头的任务，还是与之无关（即一些与刺激无关的思想）。Teasdale等人（1995）发现，听觉和视觉空间任务都会明显地干扰与刺激无关的思想的产生。语音回路和视觉空间模板都不能单独地对SIT负责。

在后续实验中，Teasdale等人（1995）确定，这些侵入性思想的产生与中枢执行系统有关。他们让研究被试练习一个空间任务（让一个铅笔之类的器件发出的光束保持照射在一个旋转的圆形物体上，这称为追逐转子任务）或一个记忆任务（记住某个每4秒改变一次的特定数字）。接着，被试同时执行这两项任务，并且实验者再次在不同的时刻打断他们，让他们报告那时所想。Teasdale等人发现，无论哪种任务，只要是练习过的，它所产生的对SIT的干扰，要比未练习过的任务所产生的影响小得多。换句话说，当人们执行一个新的富有挑战性的任务时，很少会体验到入侵式的、无关想法（例如，刚才发生的与同伴的吵架，或有朝一日能得到一个梦幻般的假期）的干扰。而执行一项驾轻就熟的任务时，思想就很容易走神。

请注意，这一解释与我们在第4章中讨论过的议题相吻合。可能的解释是，练习过的任务需要较少的注意，或者用Baddeley的术语来说，需要较少的来自工作记忆中枢执行系统的资源。因而思维就有更多的容量用于其他任务的执行，如去想其他无关的事情。相反，执行未经过练习、要求高的任务时，会“吸收”更多中枢执行系统的资源，使得思维无暇产生无关的其他想法。

Teasdale等人（1995）指出了他们研究的实用意义。假如你不想再为某事担心。如果只是简单地重复记住的短语，或将同样的单词像唱山歌一样反复念叨的话，恐怕效果极其有限。因为这样的任务不需要多少中枢执行系统的资源，以打消担心的念头。Teasdale等人指出，只有投入到那种需要“持续需求中枢执行系统的控制和协调资源”的任务中时才会有效（p.558）。一个建议是，不妨尝试在任意的时间间隔里想出一个单词或短语，这会使你持续监控自己的表现，并将你当前的反应与过去的加以协调。

Baddeley（1992）自认为他关于工作记忆的观点是对短时记忆思想的一种深化，而不是与之相对立的一种思想。短时记忆已不再被看作一种被动的、临时的、容量有限的储藏室，Baddeley和其他学者现在所研究的是运作当前信息的加工系统所扮演的主动角色，以及将这一功能从信息的暂时存储中分离出来。在诸如把视觉信息转化为听觉编码，形成组块，通过复述以保持对所要记忆材料的注意（如先前提到的电话号码的例子），以及有时从长时记忆调用与输入信息有关的知识以对信息进行精细加工的过程中都包括了工作记忆。因此，工作记忆一词所表达的远不只是临时性储藏室的含义。相反，所指的是这样一个场所：人们在此付诸主动的心理努力去关注材料，而且常常是转化材料。