Шахматы в эксперименте

Глава из книги В. Н. Пушкина "Эвристика - наука о творческом мышлении", Москва: 1967

  Когда мы рассказывали об особенностях машинного способа решения сложных задач, об уровне моделирования с помощью машины сложных форм интеллектуальной деятельности, мы обращались к помощи шахмат. Но  игра в шахматы — прекрасный объект и для  собственно психологических экспериментов.  И дело не только в отмеченной уже выше сложности шахматной деятельности, которая ставит человека в условия неопределенной среды и требует от него решения творческих задач. Дело еще и в том, что для шахматиста высокой квалификации игра в шахматы — это деятельность, глубоко, иногда целиком, захватывающая его личность. В связи с этим решение шахматной задачи для шахматиста приобретает огромный интерес и вызывает полное напряжение всех его интеллектуальных сил. Другие проблемные ситуации в опытах по психологии мышления далеко не всегда могут вызвать у человека хотя бы приближенно такое интеллектуальное напряжение.

С самого начала в экспериментах было решено не пользоваться обычными шахматными задачами, в которых требуется поставить мат в два, три и более хода. Задачи эти носят довольно абстрактный характер, они непохожи на реальные шахматные партии. Были взяты позиции из малоизвестных реальных партий, содержащие большое число элементов (20—30 фигур). Это ставит испытуемого перед необходимостью определить, какие из расположенных на доске фигур существенны для решения задачи и какие — нет.  В ходе опытов регистрировались рассуждения испытуемого вслух, а также попытки   решить задачу.  Ходы фиксировались с помощью известной шахматной нотации      (основные обозначения: Л — ладья, Ф — ферзь, Кр— король,  С — слон, + — max королю;   : — взятие фигуры; Са6— с4 — слон,     стоящий на поле а6, пошел па поле с4, X — мат).

Одна из экспериментальных позиций типа «Найдите лучший ход» изображена на рис. 2. В этой позиции испытуемый, играющий за белых, должен найти следующую выигрывающую комбинацию:

1.  Ф b3: е6+     Kpf7:e6
2.  Са6 —с4+    Кре6 — f6
3.  Лd1- d6+      Ce7 :d6
4. Лd7 — f7X

Задачу решали испытуемые трех ступеней шахматной квалификации: 1) кандидаты в мастера, перворазрядники с кандидатскими баллами, 2) шахматисты, имеющие второй, третий разряды, 3) лица, не имеющие спортивной квалификации. Представители первой группы не испытывали никаких трудностей в решении задачи, она не выступала для них как проблемная и решалась некоторыми шахматистами в течение нескольких секунд. Во второй группе задачу решали с трудом, после целого ряда попыток, время решения растягивалось иногда до получаса. И наконец, для новичков задача представлялась в некоторых случаях вообще неразрешимой.

Цель эксперимента — выяснить характер и механизмы формирования вариантов стратегии у человека, решающего проблемную задачу. С этой точки зрения наиболее интересна вторая группа испытуемых, т. е. шахматисты, решающие задачу посредством выработки целого ряда вариантов. Это наиболее типичная разновидность деятельности по решению задач.

Анализ протоколов показывает, что испытуемые не начинают со слепого перебора вариантов. Более того, каждый вариант формируется под влиянием получения сведений о свойствах элементов. Поэтому характерной особенностью процесса решения становится оценка ситуации. На этой стадии не возникает вопроса о том, какой вариант испробовать. Здесь констатируются различные свойства элементов (например, «ферзь bЗ, бьющий по королевскому флангу черных», «конь 8 с угрозой ладье» и т. п.), их возможности, их взаимодействие друг с другом.

Лишь получив некоторые сведения о свойствах фигур, испытуемые намечают план действий (например,   Лd1 — d6, с тем чтобы взять пешку е6), но оказывается, что этот вариант не подходит. Испытываются и отвергаются другие варианты. И хотя эти попытки,  пробы неудачны, они небесполезны. Они служат источником сведений о тех свойствах элементов, которые необходимы для решения задачи и которые вначале были скрыты от испытуемого. Если соотнести найденную комбинацию с ходом решения, то можно обнаружить, что почти все нужные для решения свойства фигур найдены в предшествующих попытках.

Однако изложенная методика эксперимента не позволяет в полной мере раскрыть структуру познавательной деятельности человека в процессе решения сложной задачи. По самоотчету и регистрации попыток решения можно судить лишь о некоторых результатах мыслительного процесса — о том, что отчетливо осознает испытуемый, а именно о самом варианте решения. Но существенные моменты получения информации об элементах задачи протекают, не будучи осознаваемы человеком. Как выявить, зарегистрировать этот не осознаваемый испытуемым микропроцесс получения информации?

На помощь экспериментаторам здесь приходит киносъемка и другие виды регистрации движения глаз человека в тот момент, когда он анализирует шахматную позицию. Этим способом можно исследовать решение лишь некоторых видов мыслительных задач.

К ним относятся главным образом задачи, условия которых даны в плане зрительного восприятия; важнейшим моментом их решения служит зрительный анализ свойств элементов, их взаимного расположения. Такого рода наглядную ситуацию представляет собой и шахматная позиция. Поэтому здесь и применима  кинорегистрация движения глаз. Техника киносъемки проста: в одной из центральных клеток доски делается окно для объектива киносъемочного аппарата, глаз испытуемого освещается специальной лампой.
Что дает эта методика? Она делает наглядным процесс анализа проблемной ситуации. Вот решающий задачу человек обводит взором всю позицию, вот он останавливается па одном элементе, затем на другом. Снова переводит взгляд на первый и т. д.

Сопоставляя маршрут движения глаз с протоколом решения задачи (словесным отчетом испытуемого), мы можем судить о тех мыслительных процессах, которые происходят в его голове.
Глаз здесь служит по сути дела не органом зрения, а органом мышления. Ведь даже тогда, когда человек решает сложную абстрактную задачу, он переходит своим внутренним взором с одного условия на другое. В нашем случае глаз и осуществляет эту функцию, без чего нельзя решить задачи.

Эта методика была применена и в экспериментах с игрой «15». Оказалось, что, если задача может быть решена легко, глаз только один раз останавливается на каждом ее элементе. В тех же случаях, когда испытуемому предлагалась сложная задача, глаз вновь и вновь возвращался к уже осмотренным элементам, как бы пытаясь получить о них дополнительную информацию.

Но ведь с помощью глаз осуществляется и простое зрительное восприятие условий задачи. Как же отличить маршруты глаза, связанные с восприятием, от тех, которые являются выражением собственно мыслительной деятельности? Для того чтобы ответить на этот вопрос и глубже выяснить характер информационной, познавательной деятельности, которая предшествует выработке вариантов решения, был проведен следующий эксперимент.

Испытуемым предъявлялась сложная игровая позиция, которая изображена на рис. 2 (см. стр. 168),
Опыт проводился в двух вариантах. В одном случае испытуемый должен был как можно скорее решить задачу — найти выигрывающую комбинацию за белых;  в другом случае ему предлагалось просто запомнить и воспроизвести данную позицию. Затем результаты обоих вариантов сравнивались.

На рис. 3 зарегистрирован маршрут глаза при инструкции  решить задачу, на рис. 4 — при инструкции запомнить позицию. Нетрудно обнаружить характерные различия между этими двумя протоколами.

Точки фиксации глаз и соответственно маршруты их движения на рис. 3 располагаются в довольно ограниченном районе доски. Около некоторых полей группируется по нескольку точек, между этими полями видны повторные движения. С другой стороны, имеются довольно значительные районы доски, в которые центр глаза вообще не заходит. Скопления точек и пересечения маршрутов движения глаз в основном соответствуют функционально значимым     пунктам позиции. Например, множество точек фиксации есть в районе черного короля f7, белого ферзя b3, белого слона а6. Характерно, что словесный отчет испытуемого в основном согласуется с зафиксированными на рисунке функционально значимыми пунктами позиции. Испытуемый говорит: «...неясно: то ли жертва Лd7 : e7+, то ли Фb3 : е6+»... После непродолжительного раздумья: «Наверное, 1. ФbЗ : е6+ и 2. Са6—с4+ решает. Может быть, мат».

На рис. 4 точки фиксации глаз равномерно распределяются по всей доске. Характерен и словесный отчет испытуемого, в котором дается лишь самая общая оценка  позиции: «Позиция белых выиграна».
   
Когда      испытуемый воспроизводил эту позицию, то оказалось, что он запомнил фигуры, стоящие не только в точках, где останавливался его глаз, но и в стороне от этих точек. Это явление связано с так называемым многоканальным отражением фигур, когда глаз одновременно отражает несколько элементов ситуации.

В среднем время фиксации на одной точке у опытного шахматиста равно 0,24 секунды. За это время шахматист может отразить несколько полей доски, оценить находящиеся на этих полях фигуры и выработать стратегию дальнейшего осмотра доски. Это дает основание предполагать, что постепенно в процессе практики шахматист приобретает способность к одномоментному оперированию несколькими элементами ситуации.

Роль многоканального отражения элементов ситуации еще более возрастает, когда ситуация анализируется с целью решения задачи. При этом существенно увеличивается площадь оперативного поля зрения, т. е. площадь, на которой глаз может одновременно отразить несколько предметов. Такое расширение оперативного поля зрения в процессе решения задачи можно объяснить, по-видимому, тем, что испытуемый в этом случае стремится с самого начала ограничить район сбора информации и наиболее рациональным образом вычленить те элементы ситуации, которые могут иметь отношение к поставленной проблеме.

Шахматная позиция представляет собой совокупность   разобщенных   друг   от   друга элементов (так называемую дискретную совокупность). Поэтому в процессе ее анализа возрастает деятельность по установлению связей между элементами. Это определяет и роль многоканального отражения. Ведь информацию об отдельных элементах можно получать последовательно, т. е. одноканально, но связь между ними будет установлена лишь тогда, когда они отражены, зафиксированы в одном поле.

При этом, если шахматист должен лишь воспринять и запомнить позицию, для установления связи элементов ему достаточно той способности к многоканальному отражению, которой он обладает. Для решения же задачи этого мало, испытуемый должен осуществлять продуктивную, творческую деятельность.
Таким образом, стратегия информационной деятельности шахматиста при анализе сложной позиции состоит в ограничении числа рассматриваемых элементов, выборе из всех элементов данной дискретной совокупности тех, которые имеют отношение к поставленной задаче, и установлении связи между ними. Можно утверждать, что именно такая деятельность и обеспечивает формирование небольшого числа реальных вариантов решения из огромного числа возможных.

Для выявления специфических особенностей мыслительной деятельности в процессе решения шахматных задач представляет интерес серия экспериментов с шахматистами высшей квалификации (мастера спорта, гроссмейстеры).   Эксперименты   состояли   в следующей. Испытуемым на 10 секунд давалась ситуация, изображенная на рис. 2, и предлагалось найти выигрывающую комбинацию за белых. После опыта их просили воспроизвести позицию по памяти. В протоколе записывался и вариант решения, предложенный испытуемым, и воспроизведенная им позиция.

Нетрудно увидеть, что непродолжительное предъявление шахматной позиции ставило наших испытуемых в условия, исключающие сколько-нибудь развернутые рассуждения и  вынуждающие их решать задачу с помощью того самого процесса «видения», о котором упоминал Б. М. Блюменфельд. Условия опыта исключали, следовательно, возможность перебора вариантов решения и требовали   совершенно   других   механизмов.

Уже первоначальный анализ полученных материалов обнаруживал такой немаловажный факт, как неполное воспроизведение позиции. Испытуемые обычно забывали значительную часть фигур и воспроизводили только те из них, которые включались в сформированный ими вариант решения.

Рассмотрим позицию, воспроизведенную одним из испытуемых (мастером спорта по шахматам), после того как задача была им решена (рис. 5), и сравним ее с той позицией, которая предъявлялась (рис. 2). В воспроизведенной позиции отсутствуют две пешки — черная и белая, стоящие па вертикали с, черный конь на вертикали h. Изменено положение черной ладьи и пешки, которые перемещены с вертикали b на вертикаль а, вместо белой пешки на поле с5 стоит черная пешка. Интересно также, что белый ферзь, который участвует в выигрывающей комбинации, также несколько смещен — с поля b3 на поле с4, хотя он сохраняет свою атакующую позицию    относительно черного короля. Нетрудно увидеть, однако, что основная структура задачи воспроизведена верно.

Таким образом, при воспроизведении совокупности шахматных фигур позиция как целое может существенно варьировать, устойчивым остается (в том случае, когда задача решена правильно) лишь выявленный в процессе познавательной деятельности тип связи между фигурами. Этот вывод проливает свет на характер деятельности шахматиста, которая связана с оценкой им позиции. Вспомним, как представлял оценку К. Шеннон: в виде некоторого приема суммарного взвешивания всей совокупности наличных фигур, их свойств и признаков. В действительности же позиция не предстает перед шахматистом в нерасчлененном виде, он выделяет те фигуры, которые объединены между собой определенной системой связи.

В ходе экспериментов выявился следующий факт, который может представлять определенный психологический интерес. Некоторые из наших испытуемых в первый момент после того, как им была предъявлена экспериментальная позиция, заявляли, что они ничего не помнят. Затем, спустя несколько секунд, фигуры одна за другой начинали всплывать в сознании испытуемого, пока предложенная позиция не восстанавливалась довольно полно. Так, после момента провала один из испытуемых констатирует, что у белых атака на короля. Выделив таким образом основную точку позиции, шахматист воссоздает ее элемент за элементом, причем процесс восстановления отражает взаимодействие элементов позиции.

Этот факт позволяет сделать вывод о том, что в то время, когда испытуемый «ничего не помнит» (в период провала), осуществляется некоторый процесс, сущность которого состоит в организации элементов.
Интересно, что процесс развертывания (воссоздания) позиции в сознании шахматиста и процесс решения задачи как бы сливаются воедино. При этом материал восприятия фигур и их взаимосвязи переводится в план своеобразного внутреннего «видения» этих фигур, благодаря чему и находится решение задачи. Правда, этот специфический процесс проявляется именно тогда, когда условия задачи предъявляются человеку на ограниченный отрезок времени. Для раскрытия его форм и закономерностей необходима дальнейшая исследовательская работа. Очень важно в этой связи изучить механизм кратковременной памяти, привлекающий в настоящее время большое внимание представителей психологии, физиологии и кибернетики.

Следует отметить, что решение задачи на основе воспроизведения позиции в представлении наблюдалось далеко не у всех наших испытуемых. Возникает вопрос: представляет ли это явление специфическую форму интеллекта, свойственную определенным людям, или это есть некоторая стадия, фаза развития шахматного мышления, высшая стадия которого — непосредственное, мгновенное решение задачи в течение данного экспериментального времени, без перевода процесса в план представления? Для ответа на этот вопрос также необходимо специальное экспериментальное исследование.

Здесь имеет значение тот факт, который обнаружился в ходе опыта: шахматист тем легче и полнее схватывает экспериментальную позицию, чем выше его мастерство. Так, мастер, потерявший форму, за 10 секунд смог воспроизвести лишь отдельные и очень немногие элементы позиции.

Особенно отчетливо разница в схватывании позиции проявлялась в тех случаях, когда позиция предъявлялась на свободное время. В зависимости от уровня развития шахматного мышления длительность решения колебалась в пределах 25—114 секунд.

Значение схватывания, непосредственного «видения» позиции свидетельствует о том, что механизм шахматного мышления существенно иной, чем он представляется кибернетикам. Поэтому, чтобы «научить» машину человеческому   способу   игры   в   шахматы,необходимо прежде всего смоделировать именно это «видение». Материал этот говорит еще и о том, что подготовка молодых шахматистов сейчас осуществляется несколько односторонне. Подготовка сводится к разъяснению различных вариантов игры, дебютов и типичных, наиболее рациональных продолжений, к разбору комбинаций и партий. В настоящее время не существует специально разработанных методик тренировки той способности быстро видеть смысл любой позиции, схватывать существенные связи между ее элементами, которая характеризует больших мастеров шахмат.

Разумеется, у одаренного шахматиста такая психологическая функция формируется в процессе игры и разбора партий, но формируется она медленно и в значительной мере стихийно. Между тем во многих профессиях, предъявляющих высокие требования к психическим свойствам человека, обучение далеко не сводится к рассказу и показу. В качестве важнейшего звена обучения в этих случаях применяют специальные тренажеры, которые способствуют выработке необходимых качеств. Есть все основания думать, что такого рода тренажер возможен и в шахматах. Его разработка, однако, потребует решения некоторых принципиальных вопросов формирования мышления.

Полученные в ходе экспериментов данные позволяют судить о тех способах получения информации, которые существенно отличают решение задач человеком от работы кибернетической машины.

Основной вывод из этих материалов состоит в том, что перебор вариантов не только не является единственной формой мыслительной деятельности в шахматах, но само возникновение той или иной совокупности вариантов обусловлено некоторой предшествующей деятельностью по сбору информации об элементах шахматной позиции. Деятельность эта не осознается испытуемым, и первое, что всплывает в его сознании,— это уже сложившийся вариант, определенная последовательность ходов. Вместе с тем именно деятельность по сбору информации определяет тот отмеченный К. Шенноном факт, что из всего огромного числа возможностей избирается для дальнейшего опробования лишь несколько вариантов.
Но в чем структура этой информационной деятельности? Что обеспечивает ее протекание? Ответ на эти вопросы может в известной степени продвинуть понимание механизмов эвристической деятельности.