记忆的结构

大声说出1、7、4、2、8这5个数字，然后重复一遍。你可以闭上双眼再说一遍，你或许还会“听到”这些数字在脑海中回响。或者请别人随便读一句话，然后问你句子中都有些什么词，你也会毫不费力地立刻回忆起刚刚听到的信息，因为这些信息还非常清晰完整地储存在你的记忆里。

三天前的晚餐你吃了些什么？要想回答这个问题，你得花时间好好回忆一下，因为在你的记忆里，这样的信息比较模糊零散，提取时相当花费脑力。与提取刚刚储存的信息不同，提取过去的信息需要付出更多的努力，回忆起来的信息也不太清晰。实际上，这里说的“过去”并不一定指很久以前。试试看，你是否还记得刚才所说的5个数字？对某些人而言，现在回忆那5个数字可不是件容易的事。（摘自《学习和记忆》，诺曼著，1982年。）

心理学家把记忆分为两大类：短时记忆（或工作记忆），和长时记忆（LTM）。这两类记忆区别相当大，对设计也有不同的影响。

短时记忆或工作记忆

短时记忆或工作记忆^[1]储存的是当前最新的经验或思索的内容，是刚刚产生的记忆。信息自动进入短时记忆，人们可以毫不费力地回忆起来，但这种记忆的容量非常有限，一般短时记忆只能储存5～7个信息项目。如果对记忆内容一再重复，心理学家称之为“复述”，储存量可达到10～12个信息项目。

心算一下27乘以293。如果在脑子里用类似于纸和笔来做算术的方法做这道题，短时记忆让你几乎无法处理所有的数字和中间的答案。你会失败。传统的乘法算式对于用纸和笔演算是有效的。由于数字已经写在纸上，承担了短时记忆的功能（外部的知识），不会增加短时记忆的负担，所以计算对短时记忆的要求（即头脑中的知识）是十分有限的。有专门做乘法心算的方法，但这些方法与那些使用纸和笔的算法相当不同，需要大量的培训和实践。

短时记忆在日常生活中扮演着至关重要的角色，让我们记住单词、名字、词组和日常活动的部分内容。作为一种工作记忆或暂时记忆，短时记忆相当脆弱，如果受到其他活动的干扰，记忆的信息就会立即消失。它可以储存一个5位数的邮政编码或一个7位数的电话号码，如果没有任何干扰，该记忆内容可以保存到使用之时。9位或10位数的号码则不容易进入短时记忆，如果是10位以上的号码，你就得写下来，或是把长号码分割成若干个短号码储存在短时记忆中。

记忆专家使用特殊的技巧，即所谓的记忆术，通常只在看一眼之后，就能记忆多到惊人的内容。一种方法是将数字转换成有意义的片段（一个著名的研究表明，让一个运动员将数字序列想象成奔跑的时间，经过长时间的训练，他就能一眼记住很长的数字，很不可思议）。有一个传统的编码长位数序列的方法，首先将每个数字转换为辅音，然后将辅音序列变换成一个令人难忘的短语。转换位数辅音的标准表单已经存在了几百年，经过巧妙地设计，很容易学习，由于辅音可以来自数字的形状。因此，“1”被变成“t”（或类似发音的“d”），“2”变成了“n”，“3”变成了“m”，“4”是“r”，“5”变成了“l”（l在罗马数字中代表50）。很容易找到学习配对的全部表单和记忆法，只要在互联网上搜索“数字—辅音记忆法”（number-consonant mnemonic）就行。

使用的数字—辅音转换法，字符串4194780135092770可以转换成字母rtbrkfstmlspncks，再次转换就成了，“A hearty breakfast meal has pancakes”（一顿丰盛的有煎饼的早餐）。大多数人不是记忆一长串任意字符的专家，所以尽管研究记忆的奥秘非常有趣，但如果将此假定为用户的记忆水平，这将是设计系统时的一大差错。

衡量短时记忆的能力会出乎意料的困难，因为可以保留多少记忆，取决于一个人对材料的熟悉程度。此外，保留记忆的时长似乎是有意义的衡量方式，而不是使用其他一些简单的测量方法，诸如记忆时用了多少秒，记住了多少种独特的声音或多少个字母等。记忆力同时受到时间和内容多少的影响。记忆的数量比时间的影响更重要，每一个新的内容都会降低我们记住所有以前内容的可能性。记忆的能力可以用条目来表示，因为人们能够记忆大致相同数量的数字和文字，还有几乎相同数量的三五个字的短语。这怎么可能？我怀疑短时记忆拥有类似于线索的东西，指向在长时记忆中已编码的条目，这意味着短时记忆能力由它可以存储的线索的数量来决定。事实表明，材料的长度和复杂性对短时记忆能力的影响很小——有影响的仅仅是简单的条目数。除非存储的线索属于一种听觉记忆，否则我们不可能出现短时听觉记忆错误，这仍然是科学探索中一个开放的课题。

传统衡量短时记忆能力的范围大约为5到7个条目，但从实际的角度出发，最好想象它只有3到5项。那是不是看起来太少？好的，当你遇到一个陌生人，你能够经常记得他或她的名字吗？当你拨打电话时，你需要好几次看着电话号码拨号吗？即使是轻微的干扰，也可以消除我们正试图抓住的短时记忆的线索。

那么短时记忆对设计意味着什么？不要指望短时记忆能保存很多信息。计算机系统通常会增强人们的挫折感，当事情出错时，以短消息在显示屏上呈现关键信息，然后又突然消失了，而用户正希望使用此信息来解决问题。人们又如何能够记住这些关键信息呢？所以当有人踢打或者攻击他们的电脑时，我并不感到惊讶。

我曾经看到护士在她们的手上记下患者的重要医疗信息，因为如果有人问问题，护士一走神儿，这些关键信息就可能会消失。当电子病历系统显示不在使用状态时，系统会自动退出。为什么自动退出？为了保护病人的隐私。这样设计可能出于好的动机，但自动退出措施对护士是个严峻的挑战，在工作中她们不断地被医生、同事或病人打断。当被打扰时，系统就自动退出，她们不得不重新开始。难怪这些护士要写下一些信息，但这大大否定了电脑在减少手写错误方面的价值。然而她们还能做什么？如何才能留存关键信息？她们根本不能记住所有的东西：而这正是她们使用电脑的原因。

对短时记忆系统造成的约束来源于干扰任务，可以通过几种方法减轻。一是通过使用多种感官。视觉信息不会过于干扰听觉，行动也不会干涉太多听觉或视觉。触觉（触摸）也是最低限度的干扰。为了最大限度地提高工作记忆的效率，最好用不同的模式呈现不同的信息，像视觉、触觉（触摸）、听觉、空间位置以及手势等等。汽车应该使用听觉呈现加速指令，司机的座位侧面或方向盘应该提供触觉振动，用以警告司机不要离开自己的车道，或者有其他车辆行驶在左侧或右侧，这样不会影响需要可视化处理的行车信息。开车主要是视觉的活动，所以使用听觉和触觉的方式可以最大限度地减少对视觉的干扰。

长时记忆

长时记忆储存的是过去的信息。一般说来，它的储存和还原需要花费更多的时间和精力。睡眠在加强对每日经历的记忆方面扮演着重要的角色。请注意，我们不会以一个精确的记录回忆自己的经验；相反，随着每一次零散的记忆碎片被重建和解释，我们逐步恢复记忆，这意味着它们常常遭受人类强加于生活的解释机制所带来的扭曲和改变。我们能否有效地从长时记忆中提取知识和经验，在很大程度上取决于当初解释这些信息的方法。采用某种方式解释储存在长时记忆中的信息，在其他解释方式下就提取不出来。至于说长时记忆的容量有多大，恐怕没有人真正知道一个精确的数字：也许十亿或者万亿比特的条目。我们甚至不知道用什么样的单位衡量。不管具体数字到底是多少，它太大了，无法施以任何实际的约束。

睡眠对加强长期记忆的作用仍不清楚，但有许多论文研究这个课题。一个可能的机制是复习。众所周知，对内容的不断复习，即当它仍然活跃在工作记忆时，在脑子里回顾它，是形成长期记忆印象的一个重要组成部分。“你在睡眠期间回顾的东西将决定以后你会记得哪些内容，或者反过来说你会忘记哪些内容。”西北大学教授肯·帕勒说，他是最近关于此项研究的作者（欧碟特、安东尼、克里利和帕勒，2013）。但尽管在睡眠中回顾可以增强记忆，也可能伪造记忆：“我们大脑中的记忆时常在改变。有时你通过回顾所有的细节来提高记忆，也许以后你会记得更牢。但如果你曾经添枝加叶得太多了，你的记性会更差。”

还记得你是怎么回答第二章的这个问题？

三小时前在你待过的房子，当你走进前门时，门把手在左边还是右边？

对大多数人来说，需要付出相当大的努力回答这个问题，首先要回忆是哪个房子，再加上一些在第二章中描述的特殊技巧，把自己带回到现场，重构回忆。这是一个程序性记忆的例子，记忆我们如何做事情，而不像陈述性记忆是对事实性信息的记忆。在这两种情况下，可能都需要大量的时间和精力来得到答案。此外，不能够以直接检索的方式得到答案，类似于我们阅读书籍或者搜寻网站寻找答案。答案是知识的重建，所以会受偏见和扭曲的影响。记忆里的知识是有意义的，在检索时一个人可能会得到一个完全不同意义的解释而不是完全准确的解释。

长时记忆的主要困难在于组织管理。当要回忆一个名字或单词时，怎样才能找到自己已经记住的东西？大多数人都有“话在口边”的经历：一种似乎知道，但就是说不出来的感觉，信息不会自觉地出现。稍后，在从事其他不同的事情时，这个名字可能突然从脑海里蹦出来。人们追溯所需要知识的方法仍然未知，这可能涉及某种形式的模式匹配机制，再加上一个确认的过程，对所要求的知识的一致性进行检查。这就是为什么当你回想一个名字时，会不断记起错误的名字，而你知道那是错误的。由于错误的结果妨碍了正确地回忆，你不得不转而从事一些其他的活动，让潜意识的记忆回溯过程重新复位。

回溯记忆是一个重建的过程，可能会犯错。我们可能会以自己喜好的方式重建事件，而不是我们曾经经历的方式。所以有偏见的人比较容易形成虚假的记忆，对他们来说即使根本没有发生过的事情，“回忆”也可能非常清晰。这就是目击者的证词在法庭上也会有问题的原因：众所周知，目击者未必可信。大量的心理学实验表明，虚假记忆可以被轻而易举地植入人们的脑海，然后，自我信服的人们会承认那些从未发生过的事件。

头脑里的知识就是记忆里的知识：内部知识。如果我们研究人们如何运用他们的记忆和如何获取知识，我们会发现各种类型。现在，对我们来说有两种记忆类型很重要：

1.随意的记忆：似乎随意记忆的项目，没有意义，与另一个事情或已经知道的事情没有特别的联系。

2.有意义的记忆：要记忆的项目与本人或与其他已知事物形成有意义的联系。

随意的记忆与有意义的记忆

随意的知识可分为几类，一类是简单地记忆没有隐含意义或结构的东西。记忆字母表里的字母和它们的顺序、人的姓名和一些外语词汇等，就是很好的例子，那些内容似乎没有明显的结构。没有规则的键盘序列、命令、手势和许多现代科技也属于此类。这些知识需要死记硬背，是现代生活的灾难。

有些事情需要死记硬背地学习，例如字母表里的字母。即使这样，我们可以将表面上毫无意义的单词表加上结构，例如，把字母变成一首歌，使用韵律和节奏的自然约束创建一些结构。

死记硬背的学习会产生问题。首先，因为所学到的东西是随意的，学起来就会很困难：需要付出大量的时间和精力。其次，当问题出现时，记忆的操作次序不能提供线索，让我们知道什么地方出了错，也不能建议我们做些什么来解决问题。虽然有些事情需要死记硬背，大多数却不需要。唉，它仍然是许多学校主要的教学方法，甚至应用到很多成人培训之中。一些人就这样机械地学习如何使用电脑、做饭等。有时，我们也不得不生搬硬套地学习使用一些新的（设计糟糕的）高技术设备。

我们依靠人工搭建的结构来学习无章法的思想或杂乱的系列。许多用以提高记忆力（记忆法）的书和课程，使用各种各样有规则的方法提供结构使人可以记忆很随意的事情，比如杂货清单，或者看到人的外表即想起人的名字。正如我们在短时记忆里对这些方法的讨论，一连串的数字甚至可以与有意义的结构关联起来，然后帮助记忆。那些没有接受过这样的培训或者还没有发明一些方法的人，经常尝试着建立一些人为的结构，但结果往往不能令人满意，学习效果很差。

世界上的大多数事情都有一个合理的结构，从而极大地简化了记忆的负担。当事情被赋予意义，与我们已经掌握的知识契合，新的内容就容易理解和解释，并与以前所获得的知识结合起来。现在，我们可以使用规则和约束来帮助理解什么样的东西可以组合在一起。有意义的结构可以理顺明显的混乱和随意性。

还记得我们在第一章讨论过的概念模型吗？一个好的概念模型的部分功效在于其提供意义的能力。来看一个例子，有意义的诠释是如何将明显的随意的任务转换为自然的行动。请注意，适当的诠释不会刚开始就显而易见；它也是知识，同样需要被发掘。

一位日本同事，东京大学的教授佐伯裕（Yutaka Sayeki）总记不住如何使用摩托车左把手上的转向灯。将开关向前推代表右转，向后滑代表左转。转向灯开关的含义非常清楚和明确，但它们移动所表明的方向却让人一头雾水。佐伯教授一直在想，在左边的车把上的开关，向前应该表示左转信号。换句话说，他曾经努力地想在“前推左开关”的行动与“左转”的意图之间建立起映射，这是错误的。结果，他记不清用于控制摩托车转向灯的开关方向。大多数摩托车的转向灯开关安装在不同位置，形成90度角，将开关滑到左边，指示左转弯；滑到右边，右转弯。这种映射很容易学习（这是一个自然映射的例子，我们会在本章的最后讨论）。但是佐伯教授的摩托车使用向前推和向后滑，而不是左右移动来控制转向灯。怎么能学会呢？

经过重新理解开关的信息，佐伯教授解决了问题。他仔细思考了摩托车的转向把手，如果车子左转，需要将左边的车把向后移动。右转则将左车把向前推。开关的移动完全配合车把的运动方向，这样就容易操作了。所以，如果将转向信号所在的左车把运动方向作为概念模型来构建，并不是用转向灯开关匹配摩托车的行驶方向，转向灯开关的移动可以用来模拟左车把的运动方向，这样，最后就建立了一个自然的映射。

当开关的移动方向看起来似乎是任意的，就很难被记住。一旦佐伯教授在开关移动方向、车把移动方向与摩托车行驶方向之间建立了一种有意义的联系，就会很容易记住正确的开关操作。（有经验的车手可能会指出这个概念模型是错误的：自行车转弯时，车手首先要将车头转向相反方向。这是在下一节中将要讨论的例子“近似模型”。）

设计的意义显而易见，即提供有意义的结构。或许更好的方法是不需要记忆，将所需的全部信息展现在外部世界。这就是传统的图形用户界面与过时的菜单结构结合使用的功效。当有疑问的时候，人们总是会搜索所有的菜单栏，直到发现所需的程序。如果系统不使用菜单，仍然需要提供一些结构，比如合理的限制和强制功能，良好的自然映射，还有前馈和反馈等工具。帮助人们记忆的最有效方式就是使人们不需要记忆。