(记忆工场出品)
欢迎来到Memoryer(中文译为:记忆者)的神奇世界!让我们一起来探究人类大脑和神经元认知与记忆的奥秘,开启神经网络学习的奇幻之旅。
认真阅读完此《关于记忆》,你会深入地了解大脑神经元与记忆的形成—保持—提取机制,理解Memoryer的运行机理,从而更快速地学习与记忆。
1、记忆是人类一切知识的总和。——英国 培根
2、记忆是学习认知的结果。—— 《认知心理学》
3、记忆是大脑神经元的联结。——《认知神经科学》
4、记忆就是我们学习完功课之后要考试的一切知识——北大附中学生
5、记忆就是我们要背的那一大堆材料——准备公务员考试的机关人员
6、记忆就是我能回忆起来的全部人生影像——一位70岁老人
7、记忆就是Memoryer系统为我做的一切——Memoryer使用者
是的,从认知的角度来看,学习是获取新信息的过程,学习的结果就是记忆。
大脑的记忆活动有一个根本的特性——大脑只会记住感兴趣的东西。
所以,记忆工场的认知科学家和神经生物学家是这么认识“记忆”的——记忆是人类满足知性快感的一种典型行为。当你记忆时,知性快感得到满足,大脑会分泌一种叫多巴胺的神经化学物质,刺激神经组织进行记忆。
这里,我们重点强调的是要有强烈的进取心和兴趣,要能从记忆当中获取成就感和快感
记忆的加工过程分成编码-存储-提取三个阶段。
第一个阶段是信息进入记忆系统,叫编码,又叫识记。它把来自感官的信息变成记忆系统能够接受和使用的形式。一般来说,我们通过各种感觉器官获取的外界信息,首先要转换成各种不同的记忆代码,形成客观物理刺激的心理表征。它分为两个阶段:获取和巩固。
编码过程需要注意的参与,注意使编码有不同的加工水平,或不同的表现形式。它包括听觉编码、视觉编码和语义编码。在背单词的过程中,编码就是我们所说的“助记方法”。例如,将ambulance(救护车)记忆成“俺不能死”,就属于语音编码;将zoo(动物园)记忆成“200”,属于视觉编码;而英语高手常用的词根词素法,就是便准的语义编码。
编码的强弱直接影响着记忆的长短,强烈的情绪体验也会加强记忆效果。一般情况下,对信息采用多种编码会收到更好的记忆效果。
第二个阶段是信息在记忆中存储,又叫保持。信息的保持并不是自动的,为了日后的应用,我们采用不断复述的方法,努力将信息保存下来。已经存储的信息还可能受到破坏,出现遗忘。科学家们一直在研究影响记忆存储的因素,以便与遗忘作斗争。
第三个阶段是将信息从记忆中提取出来,所以叫提取。提取有两种表现方式:再认和再忆。再认比较简单,就是背过的单词,再次出现时能够认出来。再忆又叫回忆,就是能完整回忆起这个单词的全部细节。
Memoryer背单词软件针对记忆加工的三个阶段,根据每个使用者的记忆力特征,通过反复的编码、再认、再忆、提取、分类等多种手段加强记忆,并在每个阶段都采用个性化多核记忆引擎进行了有针对性的认知训练。
根据记忆操作的时间长短,人类记忆有三种类型:感觉记忆、短时记忆(工作记忆)和长时记忆。三者的关系如图:
1、感觉记忆又称感觉寄存器或瞬时记忆,是感觉信息到达感官的直接印象,或者说是感觉的残留现象。感觉记忆只能将来自各个感官的信息保持几十到几百毫秒,存储的形式主要在视觉通道和声音通道。感官信息只有受到注意,经过编码获得意义,才能进入短时记忆。如果不被注意或者编码,这些感觉信息就会被摒除。
2、保持时间不超过一分钟的记忆,叫短时记忆。如果没有短时记忆,个体就无法将总要的少数刺激提取出来进行精细加工。
感觉记忆一般不超过1秒钟,短时记忆不超过1分钟。但短时记忆与感觉记忆的大区别,在于两者的容量不同。感觉记忆的容量极大,各种海量的声音和视觉信息一起涌入脑海,但经过大脑自动过滤筛选后的短时记忆,容量极小,一般不超过7±2,这就是我们常说的大脑中“神奇的7”效应。
3、长时记忆是指保持时间在一分钟以上的信息存储。短时记忆通过复述的方式转换为长时记忆。
过去人们认为长时记忆的容量几乎是无限的,但科学家Landauer开始计算长时记忆的容量。如果以神经突触的数量来计算,我们的大脑皮层中约有1013个突触,理论上可以存储1013比特的信息;但如果采用人一生的神经冲动的次数来计算的话,人的长时记忆应该能存储1020比特的信息;不过Landauer终打了个折扣,认为人的长时记忆大约能存储10亿比特的信息。
长时记忆分为过程记忆和命题记忆。命题记忆又分为情景记忆和语义记忆。有人又简单地称为形象记忆和抽象记忆,并认为人的左脑负责抽象记忆,右脑负责形象记忆。其实,根据记忆工场™科学家的意见,在脑神经科学领域,这种说法是不够严谨的。
要掌握记忆的原理,就要了解记忆的敌人——遗忘。遗忘其实分成几种情况: 能再认不能再忆的,叫不完全遗忘;既不能再认也不能再忆的,叫完全遗忘;一时不能再认或再忆,叫临时性遗忘;永久不能再认或再忆的,叫永久性遗忘。
对于遗忘的原因,科学家们有不同的看法,归纳起来有四种:
a) 衰退说。认为遗忘是记忆痕迹得不到强化而逐渐减弱,以致后消退的结果;例如,大学里考完了英语四六级的同学,毕业工作之后如果不再接触英语,大约2年以后再看英语书报,就有很多英语单词不认识了。
b) 干扰说。认为遗忘是在学习和回忆的过程中受到了其他刺激物的干扰,信息之间的相互干扰导致了遗忘。干扰又分为前摄干扰和倒摄干扰。例如,在使用背单词软件的时候,同时学习好几个形近词或意近词,往往就容易混淆。
c) 压抑说。认为遗忘是由于情绪或动机的压抑作用引起的。这种情况是弗洛伊德在临床试验时发现的。考试时情绪过于紧张,平时学过的内容怎么也想不起来,就是这种情况。老师家长对记忆力不好的孩子采用惩罚性举措,也会造成孩子在浅意识中逃避学习,从而导致更加记不住。
d) 提取失败。认为凡是学过的东西是永远不会忘记的,只不过不知道存储到大脑神经中的什么位置上去了。就像一本书丢到浩如烟海的图书馆里,怎么也找不到了。所以,我们应该经常分类整理一下大脑中的知识点。Memoryer™背单词软件在背单词过程中安排的类比助记法,其实就是这个原理。
短时记忆与长时记忆是完全不同的两套记忆系统。很多科学家认为短时记忆与长时记忆是以平行的、相互独立的方式运转。有些人大脑受过损伤的人,对过去的事情完全遗忘了,但短时记忆与正常人不相上下;而另一些大脑受过损伤的人,他们对很久以前的事情记得很清楚,但对眼前的事情却根本记不住。以上两类情况我们在很多影视剧里都能看到。
从大脑神经科学的角度来研究,科学家们发现,短时记忆主要发生在大脑的海马体和杏仁核等神经回路当中,短时记忆并没有改变大脑的神经结构。支配记忆力的是海马,但存储记忆的却不是海马,而是大脑的颞叶,乃至整个大脑皮层。长时记忆改变了神经元之间的联结结构,产生了新的突触。短时记忆类似于电脑的内存,而长时记忆类似于电脑的硬盘。
了解长时记忆和短时记忆的不同,对我们的学习记忆有极大的意义。
由于短时记忆是通过复述才能变成长时记忆。在一遍遍的有效的复述中,大脑的神经元联结被改变了,新的神经突触产生了,这是一个渐变的过程,绝不是一触而就的。
现在社会上有些专业记忆力培训机构,号称能让学生一天记住300个单词。按照这种说法,一个月就可以背完研究生和托福的全部单词。你相信吗?实际上,一天记住300个新单词并不难,难的是3个月后你还能完整地再忆起它们。
也就是说,短期记忆很容易,但能不能形成长期记忆,能不能有效的提取、再认和再忆。这才是难点。Memoryer背单词软件拥有专业设计的长时记忆(隔夜记忆)引擎,通过不断的测试、比较与优化,Memoryer的长时记忆引擎的记忆效率,已经达到世界领先。
德国心理学家艾宾浩斯(H.Ebbinghaus)研究发现,遗忘在学习之后立即开始,而且遗忘的进程并不是均匀的。初遗忘速度很快,以后逐渐缓慢。他认为"保持和遗忘是时间的函数",他用无意义音节(由若干音节字母组成、能够读出、但无内容意义即不是词的音节)作记忆材料,用节省法计算保持和遗忘的数量。并根据他的实验结果绘成描述遗忘进程的曲线,即著名的艾宾浩斯记忆遗忘曲线。
这条曲线告诉人们在学习中的遗忘是有规律的,遗忘的进程不是均衡的,不是固定的一天丢掉几个,转天又丢几个的,而是在记忆的初阶段遗忘的速度很快,后来就逐渐减慢了,到了相当长的时候后,几乎就不再遗忘了,这就是遗忘的发展规律,即"先快后慢"的原则。观察这条遗忘曲线,你会发现,学得的知识在一天后,如不抓紧复习,就只剩下原来的25%。随着时间的推移,遗忘的速度减慢,遗忘的数量也就减少。
Roger Sperry教授发现了左右脑执行不同的功能,他因此获得了诺贝尔奖。左脑负责抽象思维(语义思维),主管逻辑、词汇、列表、数字、顺序、线性感;右脑负责图像思维(情感思维),主管节奏、想象、幻想、色彩、维度、空间感、整体感。
这里请注意:因为词汇是抽象概念,所以负责词汇的是人的左脑。但是,要记住这么多的抽象概念,难度太大了,没有经过长时间艰苦持续的努力,是很难完成词汇的记忆的。
怎么办?诀窍就是将每一个词汇,与右脑的图像、声音、情感、空间、经历、想象联系起来,让枯燥的词汇变得栩栩如生,调用右脑的鲜活记忆,来帮助左脑提取抽象的词汇记忆。
这方面,Memoryer通过提供5万种帮助记忆的方法,在背单词时让词汇与相关的联想物建立编码关系。
记忆工场的科学家们通过长期对人体大脑神经网络是如何认知记忆的研究,提出了人类神经元学习记忆的四度模型,用人工智能的方法对大脑学习记忆的方式进行了模拟,并在Memoryer™背单词软件系统中予以实现。
学习记忆过程的四度模型如图所示:
该模型以记忆认知的全过程为基础,创造性地将记忆学习分为4个阶段,并对每个阶段的任务、能力、大脑神经活动的过程进行了详述。
依据上述人类学习记忆的LRRP认知模式,学习记忆的第一个过程是学—记—忆—习,对应学习能力是注意力—想象力—记忆力—思维力。
1、 注意力是智力的五个基本因素之一,是记忆力、观察力、想象力、思维力的准备状态,所以注意力被人们称为心灵的门户。注意力有四种品质,即注意的广度、注意的稳定性、注意的分配和注意的转移,这是衡量一个人注意力好坏的标志。
记忆的开始过程就是编码,编码过程需要注意的参与,注意使编码有不同的加工水平,或不同的表现形式。
注意力不集中,即所谓的不专心,是一个在学生中十分普遍的现象,也是困扰我们家长的重要问题之一。在Memoryer™背单词软件的人工智能老师的帮助下,提高注意力吧。
2、 依据人类学习记忆的LRRP认知模式,学习记忆的第二个过程是记,对应的学习能力是想象力。
人能在过去认识的基础上,去构成没有经过的事物和形象的能力就叫想象力。想象是一种特殊形式的思维,它是以感性材料为基础,把表象的东西重新加工而产生的新形象,因此任何想象都会有其根源。不久前,教育进展国际评估组织对全球21个国家进行的调查显示,中国孩子的计算能力排名世界第一, 创造力排名倒数第五,想象力却排名倒数第一。
想象力与记忆有很大的关系,是因为我们在记忆的时候需要进行编码,而无论哪种编码方式,都与想象力有关。
3、 记忆力是识记、保持、再认识和重现客观事物所反映的内容和经验的能力。
4、 思维力是人脑对客观事物间接的、概括的反映能力。当人们在学会观察事物之后,他逐渐会把各种不同的物品、事件、经验分类归纳,不同的类型他都能通过思维进行概括。
20世纪50年代,世界科学史上的诞生了探索人类智慧产生与发展的前沿性尖端科学——认知科学。认知科学的诞生,受到了计算机科学、语言学、神经科学等他学科的影响。迄今为止,研究者沿着三条途径展开探索:一条途径是以符号为定向,以计算机作为比喻,通过符号的串行加工方式建立心理模型,可称为符号加工方向;
另一条以人脑的神经系统为比喻,试图通过神经网络的并行加工方式建立心理模型,称为联结主义取向;后一条认为人的心理活动是由文化背景塑造的,应在具体环境中研究人的认知活动,称之为认知的生态学研究取向。
Memoryer™是根据第二条研究方向,即联结主义方向来进行学习逻辑与算法的设计的。这一选择并不偶然,因为记忆工场™的科学家们大多工作于脑与神经科学领域和人工智能领域,通过电脑程序来模拟人类大脑的神经网络活动,是他们多年来研究方案的选择。
人类大脑神经元的信号处理传播的方式是并行的,故联结主义算法也是并行处理记忆数据的。这种网络模型具有自学习的特征,即根据一定的学习法则,网络可自行调节原有的联结权重,直到网络内部的联结权重对训练的全部输入都能给出正确的输出。
在联结主义网络中,知识并不储存于特定的单元中,而是以交互作用的激活模式扩散在整个网络中,或者说人类的知识和记忆存在于神经网络的联结权重中——这与人类大脑的长期记忆储存方式非常相似,研究表明人类的长期记忆并不是存储于一个特定的大脑区域(例如海马体),而是广泛地分布式地存储于整个大脑皮层之中。
如果神经网络模型是正确的,则说明人脑的学习记忆可以依据依据这个模型和算法,来选择和优化认知记忆的方法和手段,使得认知记忆的效率,能大程度地与其本人的大脑活动特征和能力相匹配。
在使用背单词软件进行英语学习过程中,经常会遇到长词,例如appropriat、optimisti、Wednesday等;有些单词也许不长,但很不规则,叫做难词。例如rhyme、vehicle等;更有一些源于拉丁语或法语的单词,又长又难,例如floccinaucinihilipilification这种。人们在记忆这些词汇的时候,实际上要付出远远比一般单词更多的时间和精力。也就是记忆时消耗的心理能量比较大,难怪有些同学开玩笑说自己得了“长词恐惧症”。
Memoryer™软件除了在加工编码方面对难词长词进行了重点照顾之外,在记忆引擎上,也对此加以了考虑。软件能够根据过往的经验数据,对难词长词的记忆频率进行预先的频率密度调整;在学习过程中,Memoryer有一个针对单词难度的算法,对使用者本人学习时间长、复述次数多的单词,予以重点的复习和加强。人工智能老师也会不时提醒学习者,在学习长词难词时提高注意力和运用想象力。
这些算法考虑学生的掌握情况、对相关内容的熟悉程度以及其他学生觉得较难或容易的内容,确定他们忘记特定内容的可能性和何时该复习此内容。
在Memoryer™背单词软件的学习界面,每当新词出现的时候,软件会让用户选择:认识、不认识;随后软件会将正确答案显示出来,让用户选择:正确、错误。
为什么设计成这样,这里面有什么科学依据吗?
原来,这与脑波实验中的几个专业研究词汇与现象相关。
记忆研究中广泛使用的实验范式是“学习-再认”实验范式,就是将记忆研究分为学习与再认两个阶段。再认阶段实际上是通过再认对于学习阶段记忆效果的测试,也成为测试阶段。
再认阶段的结果有4种:
1 击中,即旧词被认为是旧词,简称认出(对应Memoryer软件中的认识—正确)
2 漏报,即旧词被认为是新词,简称为认出
3 正确否定,即新词被认为是新词
4 谎报,即新词被认为是旧词(对应Memoryer软件中的认识—错误)
工作记忆指的是一个容量有限的系统,用来暂时保持和存储信息,是知觉、长时记忆和动作之间的接口,因此是思维过程的一个基础支撑结构。(Baddeley,2003)。它是人们在完成认知任务的过程中将信息暂时储存的系统,可以被理解为一个临时的心理“工作平台”。
工作记忆(working memory,WM)被形容为人类的认知中枢,是当前认知心理学和认知神经科学中活跃的研究领域之一。目前针对WM的机制,国际上已经提出十几个有影响的理论模型,其中著名的是Baddeley的多成分模型:
1) 基于语音的语音回路。主要用于记住词的顺序,保持信息。
2) 视觉空间展板。重要用于加工视觉和空间信息。
3) 类似于注意的中枢系统。主要用于分配注意资源,控制加工过程,这是工作记忆的关键成分。
工作记忆的概念与Memoryer™软件的语音回路、视觉展板、加工控制体系(记忆引擎)有很大的关系。其理论与实验成果,极大地影响了Memoryer™在背单词学习界面的视觉设计、听觉回路设计和记忆重复范式的设计方式。
目前所有的学习软件,其界面设计都是非常丰富多彩的,有些还包含了大量的图片、动画、链接等。Memoryer™根据工作记忆中与视觉空间展板有关的实验范式设计经验,构建出非常独特的背单词学习界面,简洁、耐看,甚至显得有些笨拙。但是,经过记忆工场™科学家们的脑波测试之后,我们认为这是效果最佳的背单词学习界面。
这里面有两个概念要清楚:
1 学习靶:我们要学习记忆的目标,就是英语单词。
2 分心物:不是我们要记忆的目标,属于不必要的无用信息、垃圾信息,以及多余的冗余信息。
Memoryer™的界面设计宗旨是:尽可能突出学习靶对大脑的刺激,同时尽可能减少分心物对视觉的干扰。
脑波实验表明:在拼音语言(例如英语)中,语音提取先于语义提取,而汉语则正好相反。同时,人们已习惯于用母语的方式处理第二语言。所以,我们要学第二语言,一定要像马克思所说的,忘记自己的母语,将英语用母语的方式学习,也就是看到一个英语单词,首先要想到读音,在大脑中搜寻语音记忆存储。
语音记忆在单词记忆中处于优先的位置,要强于视觉记忆和语义记忆。所以,我们要求和加深语音记忆。
与此同时,在单词记忆的过程中,还有另外一写记忆与发音有关,那就是发音时嘴部、喉部与舌头的肌肉记忆。这些记忆熟能生巧之后,遇见英语单词就会“脱口而出”,就像与生俱来的本能一样。母语学习者很少专门背单词,他们大脑中负责词汇储存的神经元,已经与负责嘴部肌肉记忆的相应神经元紧密地联接在一起了。
一般来说,我们通过各种感觉器官获取的外界信息,首先要转换成各种不同的记忆代码,形成客观物理刺激的心理表征。
它包括听觉编码、视觉编码和语义编码。编码过程需要注意的参与,注意使编码有不同的加工水平,或不同的表现形式。
编码的强弱直接影响着记忆的长短,强烈的情绪体验也会加强记忆效果。一般情况下,对信息采用多种编码会收到更好的记忆效果。
有研究文献表明,国内学习英语3年左右的学生,98%的学习者采用的是死记硬背方法,这也是效率低的一种记忆策略。
Memoryer提供了齐备、丰富的英语单词编码,将常用英语单词编码按照语义、语音、视觉、类比分为4类约5万种助记方法,使用者可以根据个人的背景经验、记忆策略、学习阶段的不同而选择不同的助记方法。
1) 谐音法:脑波实验表明在拼音语言(例如英语)中,语音提取先于语义提取,语音记忆在单词记忆中处于优先的位置,要强于视觉记忆和语义记忆。中国儿童所背的99乘法表和唐诗儿歌,是靠着朗朗上口快速形成记忆,甚至是终身记忆(超长时记忆)。初学英语的人背单词时一般愿意采用这种方法。其实老外们初学汉语的时候,也是习惯于先把中国字的发音翻译成英语发音。
2) 编码联想法:右脑记忆的容量远远大于左脑。知道为什么有些人1分钟内能记住一幅扑克牌,2分钟内记住100个数字?他们都是使用了专业的记忆系统,这类记忆策略都是属于编码联想法,将抽象的东西形象化,然后再进行记忆。
3) 词素法:专业学习英语人的记忆方法,随着对英语单词词根词素的掌握,越到学习的后期,使用起来越容易,前提是,你已经记住了大量的词根词缀。
4) 类比法:记忆存在于神经元的广泛联结中,就和图书馆里的书籍一样。我们学会的单词后来想不起来,很大的原因不是彻底忘记,而是提取失败。类比法就像我们对图书馆的书籍进行整理归类一样,让你深度整理你的记忆库。整理之后大脑会很容易地提取到想要的东西。
在Memoryer™的左侧图标,有一个“记忆测试”。第一次使用软件的时候,需要做一个“个人记忆特征测试”。为什么要做这个测试?因为每个人的大脑年龄、大脑发育状况、记忆模式、背景经验、机械记忆能力、联想加工能力、语音和视觉编码能力、抗干扰能力、分类方式、提取的能力和倾向不同,由此决定了Memoryer用户所使用的记忆引擎彼此也不尽相同。
利用记忆特征测试,Memoryer在背单词时为每一个学习者定制了个性化多核记忆引擎,并为其匹配了不同的助记方法缺省模式。
一直以来,人们有一种说法:人类仅仅使用了大脑的10%(近有国内所谓国际记忆大师说只用到了5%)。不久前在里约热内卢,科学家们在大学校园里进行了一次调查,大约半数人认为这个10%的传说是真的。
不过,这个传说早在几十年前就被学术界证伪了。现在很难找出“10%传说”的起源了,有人说是爱因斯坦说的,但没有证据。
从认知心理学和解剖学角度来看,人脑的每个部分都是具有其功能的,如果人类只用了10%,那么你想去掉哪些占90%的功能呢?
从脑部扫描的脑成像结果来看,脑部没有“黑洞”,认知过程中,脑部的所有区域都被点亮。
强有力的证据是:人脑的重量虽然只占了全身的2%,但却大约需要心脏供给血量的20%及其中所含的氧气。如果还有90%的潜力的话,我们的心脏和全身的血液能否满足?
10%的传说,用来形容人在心灵方面的潜力,也许是适用的,但不能强行拿过来用于大脑的脑功能。人的大脑的确需要开发,但这不等于要给大脑增加负荷,人的记忆和学习是有科学规律的,与其增加负荷,倒不如找出更聪明的方法来学习记忆,不如给学生腾出更多的时间用于体育锻炼和休息。
所以,”Know The Brian, Learn Smarter(了解大脑,聪明学习”)是全体记忆工场科学家们追求的目标,也是Memoryer软件设计的初衷。
科学家们早已发现睡眠对于巩固记忆的作用,大量的实验研究发现,人在睡眠时是大脑内部重新整理存储位置和关系。
实验室证据表明:经验决定的神经元结构的变化需要通过睡眠来表现和强化,也就是说睡眠中完成短时记忆向长时记忆的转化。Mazzoni发现睡眠中非快速眼动出现的数量与试验中记忆词汇的数量成正比;Gais等人发现完成词汇记忆任务后被试睡眠中睡眠锭的数量也会增加,并且记忆成绩与睡眠锭的数量正相关。
所以,有不少教育家和心理学家认为:在临睡前进行记忆的效果高。从干扰的角度来看,早晚记忆分别只受“倒摄抑制”和“前摄抑制”的单项干扰,因而记忆效果较好。
记忆工场的科学家们也做过类似的实验,实验结果强烈支持以上的结论。所以,要想把单词记得牢,一定要有高质量的、充足的睡眠。记住,在你睡眠时,大脑内部正发生着悄然的变化,将你的记忆过程转变为神经元结构上的变化。
研究表明,词汇的习得,并不存在大脑发育的敏感期,人生中的任何时间都可以很好地,同等地掌握。
这就是说,如果仅仅就背单词或者学习书面的外语而言,人生中的任何年龄难度都是均等的。马克思在50多岁的时候开始学俄语,没用半年的时间他就能看懂俄语报刊。
过去20年的研究数据表明,脑的可塑性可以持续终生,只不过不同的阶段学习方式不同。就像使用Memoryer背单词软件的助记法时,不同年龄的人选择的助记方法有明显的区别。
但是口语发音存在大脑发育敏感期。如果你想掌握一门流利的外语听力和口语的话,还是越早越好。
版权所有©记忆工场(北京)科技有限公司 京ICP备13015051号