开智公开课 | 黄扬名博士：工作记忆背后的故事
黄扬名 开智学堂
“ 研究大脑的科学家之间有个玩笑：如果神灯只能增进你的一种能力，那么就请将你的工作记忆能力提高一倍。什么是工作记忆？工作记忆是如何发现出来的？开智学堂特邀「工作记忆模型」发现者艾伦·巴德利（Alan Baddeley）的关门弟子——黄扬名教授为你讲述工作记忆的故事。本文为开智公开课直播稿，主持人是阳志平老师，一问一答，深入浅出，干货满满，适合收藏阅读。
作者丨黄扬名
本文为开智公开课系列
开智学堂（http://www.OpenMindClub.com）
分享嘉宾简介
黄扬名，英国约克大学心理系博士毕业，台北辅仁大学心理系副教授。
博士阶段师从知名认知科学家、「工作记忆模型」发现者艾伦·巴德利（Alan Baddeley）和情绪心理学权威安迪·杨（Andy Young）。
目前的主要研究领域为认知老化、老年痴呆症方向。黄扬名博士同时是一位科普狂人与科学奶爸，在业余时间里经常将阅读心理学论文的心得，转换为通俗易懂的科普文章，发表在自己的博客「认知与情绪新闻网」上。
为了准备这次的开智公开课分享，黄扬名老师特意给巴德利老师发了一封信。巴德利老师不仅回复了邮件，还发来了有关工作记忆研究的最新文章。现在，让我们来一起来听听黄扬名老师聊聊「工作记忆」背后的那些故事。
Part1： 解读「工作记忆」
Q1：什么是「工作记忆」？
黄扬名博士：如果说「长时记忆」是人脑的「超大容量硬盘」，那么「工作记忆」就是人脑的「高速内存」，它由我的博士导师巴德利老师发现。
熟悉计算机原理的同学都知道，任何需要写入硬盘的信息以及处理这些信息的程序，包括操作系统程序，都是要载入到内存中才能进行处理和运作的。由此可见「工作记忆」对人脑的重要。
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人的记忆过程，从输入开始，分别经过「感知记忆」→ 「工作记忆」→「长时记忆」。
其中「感知记忆」，大家可以理解为人视觉、听觉、触觉等感官系统所接收到的信息，它经人的神经系统传输到「工作记忆」并进行相应处理之后，才会转到我们人脑中的「硬盘」去，当然「工作记忆」也可以直接从「硬盘」中读取信息。
这个过程可以简略用下面这张图来表示：
阳志平老师：熟悉电脑的同学应该知道内存大小和频宽对性能的决定影响。不同的是，我们人类这个内存大小一般是服从心理学家米勒的「魔法数字 7 」，即一般只人有 7±2 组块。至于它对于智力的影响，黄扬名老师后面会详细谈到。
Q2：之前只听说过「短时记忆」，它和「工作记忆」有什么区别？
黄扬名博士：现在说的「短时记忆」是「工作记忆」发现之前的一个模型，它粗略解释了人的记忆原理，最早由美国心理学家米勒（George A. Miller）通过理论推倒得出。
但是自从巴德利老师在 1974 年发表「工作记忆」相关论文来，到现在心理学界普遍使用「工作记忆」来代替前者，认为前者只是后者的一部分。
尤其是，「工作记忆」模型中不仅包括短时记忆的信息，还包括对信息所处理的各种系统（类似于计算机内存中的操作系统和程序），如「中央执行系统」、「情景缓冲器」、「语音环路」、「视觉空间画板」等，能解释更多人类记忆过程中的心理现象。
到现在这篇论文已经被引用超过接近三万次，在心理学领域踞于引用之首，这是非常了不起的成就。
从下面这张图可以看出它们之间的区别。我后面会详细讲述「工作记忆」模型如何从前者脱胎而来，并逐渐发展进化的过程。
阳志平老师：大家可以看到，我现在手头有三本认知心理学教材，之前的教材还把「短时记忆」和「工作记忆」并列，但现在最新的这本已经完全把前者去掉了。
下面我简单说下它包含的几个子系统。其中中央执行系统相当于系统内核，是指导整个「工作记忆」加工的认知系统。
语音环路是对声学信息编码的系统，视觉空间板则是平行于于语音环路对视觉和空间信息进行编码和存储的系统。情景缓冲器则是巴德利老师最新的研究结果，有的教材还没有包括，从功能上讲它主要是对语音和视觉等信息进行一些混合处理操作。
Part2：有趣的巴德利老师
Q3：能介绍下巴德利老师以及您和他相处经历吗？
黄扬名博士：其实我成为巴德利老师的学生也是机缘巧合。开始是准备申请美国读书的，但因服兵役没有时间复习 GRE，才申请的英国学校。然后就拿到了一所英国学校的 Offer ，刚准备要去，又突然收到了约克大学的来信，是他们俩写的， Andy Young 和 Alan Baddeley 的亲笔写邀请邮件。
我当时欣喜若狂，他们可是从事情绪和记忆研究的知名学者啊，又和我想做的课题方向吻合，怎么能不去呢，这简直是没法拒绝的事，所以当时立刻决定就去了（笑）。
到了约克大学就和巴德利老师共事研究。说起和巴德利老师相处，有非常多有趣的事情。
比如他有个有趣的小习惯，他总是随身带一条手帕，当天遇到什么事情是要去做的，他就在上面打一个结，一天结束后再检查回想有没什么没有做的。当然他记的一般都是重要的事情啦，不然一条手帕根本不够打（笑）。
阳志平老师：这是通过外在装置来减轻大脑认知负荷，集中体现了一位记忆学者的风范（笑）
黄扬名博士：对。巴德利也是一位很健谈的老师，不仅鼓励我们多问问题，他自己也常常在记忆研究会议中去提问，我们每个礼拜都有演讲，他都非常愿意回答学生的问题。
他也会从一个记忆研究者的角度，去问出蛮聪明的问题。他认为，聪明地提出问题，是一个研究者在平时就需要认真培养的能力。
但是在我们华人，比如在台湾，这种能力是很缺乏的，大家在一个会议中提问环节往往是面面相觑。
当然，在英国的学术会议中，大家也往往去创造这种提问的环节。比如每年春天会办一个工作记忆的会议，大家就会去爬山，也许在路上边走边爬就私下问了很多问题了，这会对你的研究有很多启发。
另外和他相处感受比较深的就是差异化思维。做研究要真的想：怎么样把差异最大化？然后你才能设想去观察效果。学术圈通常觉得没有差异的研究没有意义，大家往往更能看到那些有差异化的研究。
但我们做情绪研究时，在实验室很难刺激来诱发人们的情绪反应，所以就很难看到差异性量化，所以巴德利后来也接受，我们确实在一个很艰辛的领域。这也是我后来一直很遗憾的地方。
阳志平老师：刚才黄扬名老师讲了巴德利老师非常友好的一面，并且讲到了做研究的一个关键点：对于一位科学家来讲，重要的是发现差异。刚开始，差异也许是微不足道的，那就要想办法通过各种手段来进行放大。
这在创业和互联网产品领域尤其也是如此：发现一个差异后，就设计一套方法来把差异放大。这样你才能找到与众不同之处，确立自己的核心竞争力。
Part3：「工作记忆模型」的前世今生
Q4：巴德利老师是如何发现「工作记忆模型」的？
黄扬名博士：在 1956 年，认知心理学研究刚刚兴起，当时记忆领域普遍的研究是长时记忆。就像大家直觉上对记忆的印象一样，那时候人们理所当然地认为所谓记忆就是现在的长时记忆。
到 1970 年，当时哈佛大学心理系主任米勒，认为人先需要一部分短暂的记忆空间去保存接收到的信息，然后再转为长时记忆去存储，因此他提出了「短时记忆」的概念。
但是他只是从理论上提出了概念，没有对此再做深入的研究。大家会发现，这个过程依然是从感觉经验出发去构建的的一个理论模型，我相信即使大家没有听过短时记忆和长时记忆，也会有类似的感觉：自己在记东西时有时候只能短时间记住，但有的内容却能长时间记住。
而 1974 年，巴德利老师提出的「工作记忆模型」，和前面的记忆理论发现过程就很不一样了。
他首先是从注意到的有关记忆研究「不同寻常」问题，即现有理论下出现的「反常识」现象入手，然后才提出了新的理论模型。
巴德利老师首先在现有的记忆理论下发现了两个反常问题：
1）当时有关记忆的心理学研究，一直沿着美国心理学家阿特金森（Jeremy Atkinson）的思路：短时记忆要经过不断复述、强化，才能转移到长时记忆。短时记忆复述时间越久，长时记忆就越牢固。
但后来的研究发现，记忆复述的次数长短并非关键。就好像是你深刻理解了的内容才会记得更牢。
2）如果记忆是从短期记忆直接转移到长期记忆的，那如何解释有一些失忆症病人，他短期记忆是坏的、而长期记忆却是好的？
这两个问题引发了巴德利开始去探究长时记忆和短时记忆的差异。当时，他在 CBU——剑桥大学的一所认知脑科学的一流研究机构，进行应用性的研究。在那里需要巴德利解决的一个实际问题：如何让邮递员把邮政编号记得更好？
关于邮编编号，在台湾和美国是纯数字串组成，英国则是「英文+数字」的形式，比如「PO13AX」，其规则含义如下：
巴德利老师敏锐地意识到：「英文+数字」的结构要比纯数字更好记，因为它是按照以上规则组成的有意义的字符串。事实也证明了这点。
他还发现，人们也更容易记住语音区分度较大的字母，比如说，语音区分度很大的字母 K、M 要比语音相近的 B、C 来得好记。巴德利老师认为，这很可能是因为某种声学编码系统参与了记忆过程。
对上面这些发现，大家也可以想一下。它是不是暗示了，从短时记忆到长时记忆不是一个简单的存储过程？是不是可能有一个区域负责执行、管理，甚至可能有不同记忆相关的系统？
然而，如果你现在就提出一个什么理论，就说是有经过什么处理，像这种模型构建，就和上面记忆理论一个思路了。巴德利老师做得远远不止如此，对科学研究来说，光设想是不够的，还必须进行实验验证。
于是他开始做实验。实验是这样设计的，让被试者在短时间记忆东西时，比如单词语音，同时执行一个与此不同的较复杂任务，比如一个视觉图片任务。
根据原有的记忆理论，因为它们不是同一件事情，应该会彼此影响，会受制于人脑信息处理任务数量的「魔法数字7」准则，即人脑同时只能处理 7±2 个信息组块。
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并且在实验过程中，巴德利还在测试时对受试者引入一些干扰作业，以便很好地引出结果。
比如去模拟语音处理有困难的人，就会叫他一直念一个字，如 one、two、tree、four……不断重复，然后去干扰他语音的发音，去看看最后病人语音和图片记忆保存的结果如何。
最终实验结果表明，语音任务和同时进行图片任务没有互相影响，并且当语音任务被阻断干扰时，有关视觉短期记忆并没有受到影响，依然能正常进行保存。反过来也一样。
这就用实验有力证明了人脑的短期记忆中，语音信息处理是一个独立的系统，视觉也是类似一个平行的系统，它们互不干扰。这就是被现在心理学被称为的「记忆双分离」机制。
因此，巴德利老师根据实验结果，在 1974 年发布论文，提出了现在大家很熟悉的「工作记忆模型」。这篇论文发表后到现在已经被引用接近三万次，成为心理学研究领域引用次数最高的论文。
阳志平老师：从上面的研究过程中，我们可以看到，一个伟大的科学成果，并不是自己拍脑门想出来的一个概念，然后能说服两万七千人引用他的论文。
而是他首先发现了别人忽视的、不寻常的事实，即「反常识证据」。然后再通过实验，用强有力的证据去证实，最终将其统帅在一个词汇下。而这个词汇有可能是自己发明的，也有可能是别人发明的。
作为对比，其实也有一位学者，名字叫纳尔逊· 科文（Nelson Cowan）。他的记忆模型和巴德利有极高的相似性。他在 2008 年有一篇文章谈长期记忆、短期记忆和工作记忆差异。
从科文自己的说法，他会觉得短期记忆和工作记忆还只是名称上的差异。之前在一些教材中，为了避免争端，往往会是将其称之为一个「短期保存系统」。但是像目前我们刚才眼前的三本认知心理学的教材，其中一本最新的教材，就把「短时记忆」给去掉了。
这里是要强调，科文和巴德利在研究方式上最大的差别就是，科文是自上而下的，他是先构建一个看似完美这个理论，然后去找一些证据来进行证明；而巴德利是由下而上的，不断去寻找反常识证据，然后去建构理论；
也正因如此，巴德利老师的理论中有大量语音环路、视觉空间板的证据，而不仅仅是一个看似完美无懈可击的模型，这也是他1974那篇论文被引用得如此广泛、具有生命力的原因。
而反观科文的理论，就没有讲得这么细致，也缺乏足够多的证据，因此现在逐渐失去了竞争力。到现在巴德利老师的理论已经得到认知神经科学「脑成像」研究的证据。
Q5：「工作记忆」模型近些年的发展？
黄扬名博士：在 2000 年，巴德利老师对原本的模型进行了升级。在一篇文章中他提出：原本的工作记忆模型中，缺失了一个能整合语音信息、视觉空间信息的系统，他把这个系统称为「情景缓冲器」（Episodic buffer）。
这个系统会做一些混合（bundling）操作，就是把单纯语音、单纯视觉、语音与视觉之间的信息，进行混合处理。
巴德利老师提出「情景缓冲器」这个系统的时候，我还特意去问他，到底这个系统是什么？和我们的意识有没有关系？其实他在论文中早就提到了，「情景缓冲器」就反应了人类意识。
虽然人的大脑可以保留记忆信息，但这些资讯必须以某种方式被展现激活，这种展现的方式就是在「情景缓冲器」中。甚至可以说，「情景缓冲器」就是人类意识所在。
如果你没有这么关注去探讨意识，就会简单地把工作记忆当作一个短暂保存系统。举个例子，你在想「一只熊」，你的脑海里其实不是仅仅有「熊」的概念，你也会想到熊的动作、样貌，等等。
「工作记忆模型」就表征了这么一种可能性，人的大脑从长期记忆提取之时，本身就会诱发重新激发（rebuilding）信息。比如小时候闻过的香水，当时可能并不喜欢这个味道；但今天回想，却可能会出现惊奇的感觉——这就是进行了记忆的重新激发混合。
2011-2012 年，巴德利又一次对模型进行了调整。我们从下图可以看到，「情景缓冲器」、「语音环路」和「视觉空间画板」三者地位原本是对等的；但经过调整后，是「情景缓冲器」下面衍生出上面两个系统。
我们在前面讲述「情景缓冲器」和「意识」的关系，就已体现了「情景缓冲器」的重要性，后来巴德利老师的研究进展也果然说明了这点。
到现在，「情景缓冲器」也还是一个前沿研究课题。虽然有关论文已经有了一二百篇，但是对它到底是什么，我们还是不太了解。目前也有人在做脑科学研究，希望找到相关脑科学证据，我也期待这方面进一步研究进展。
阳志平老师：大家看我手头现有的教材，其中有的并没有讲到「情景缓冲器」，有的也没有提高到更接近「中央执行系统」的地位。
这就我为什么总是要同学们多读论文、多从时间源头获取知识的原因，这样你会比还看教科书、甚至科普书的那些人信息优势要早几年、甚至几十年。
Part4：如何提高「工作记忆」？
Q6：「工作记忆」如何进行测量和提高？和智商有什么关系？
黄扬名博士：要对工作记忆进行测量，不仅包括记忆，还必须包含运算的部分。因为视觉空间现在很难有方式去测量，所以一般都采取测量语音的方式。
如果是语音的方式，那么可以是通过数字，也可以通过文字，我这里就讲讲用数字的测量的方式。测试是这样的：
比如请你做一个加减法的运算，算等于多少。在做运算之外，还要记得结果。举例子来说，「15+20=35」，你要把 35 记下来，然后做第二题，再做运算，又会得到一个总和，就这样一直下去，最后看你记住多少个计的结果。
“ 这是一个工作记忆核心观念：你不是只记得这些数字，还要对这些信息进行运算处理。通过用这种方法就可以对工作记忆进行测量。
大家会很好奇，那怎么去提升工作记忆呢？
这同样要回到工作记忆的模型去想。因为工作记忆并不是一直叫去记，还需要对记忆进行调节，所以就可以从这方面入手。
目前有一个比较常用的方法叫「n-back作业」。
比如我现在有一串数字，353511，如果做 one back，就要到第二个数字5开始时，判断和前面数字一样不一样。可以看到 3、5、3、5、1 前五位都不一样，但到最后一个 1 的时候，因为前面也有一个1，所以要做一个一样的判断；
如果是 two back 的话，就要去想，他和两个之前是不是一样。比如到第二3和第二个五的时候，都会判断和两个之前是一样的，这个作业比较难了，因为要不断更新和做判断。极少数人能做到上限大概是 7-back 左右。
此外，也有用改进的方式，叫「duel n-back」来进行智力训练，它包括文字和空间位置两部分。现在实验已经证明。「n-back作业」可以有效提升人的「流体智力」。
当然，如果从提高记忆执行功能入手，也有人认为通过冥想和打坐，也是一个可能的提升方式，因为在记忆执行功能会包含意志能力。虽然可能看起来和记东西有距离，但是工作记忆本来就不仅是记忆东西，只要其培训和工工作记忆相关的能力，对工作记忆都可能有帮助。
阳志平老师：大家已经很清楚了，工作记忆不仅是记忆，记住了，还包括运算。受制于前面提到的「魔法数字 7」，人类通常有 7±2 记忆长度，即一般人只能做到4的量级，7 已经很厉害了；
昨天「爱贝睿大会」有一位实力派选手，就可以做到 7 这种量级。之前北大、清华本科生也测量过工作记忆广度，的确比一般人平均值要好一些。
所以，现在科学证明的结果是人的「工作记忆广度」确定无疑和人类智商（主要是流体智力）正相关，而「n-back作业」也是唯一被广泛证明可以提高人类智商的范式。这就是科学的威力。而你之前看到有关提高智商的知识，很可能都是伪科学知识。
Part5：关于「工作记忆」你还应该了解这些
Q7：人们对「工作记忆」误解是什么？
黄扬名博士：巴德利曾在一篇文章中写道：人们这么相信工作记忆，是因为人们凭借经验直觉就更愿意相信，记忆不是一个死的东西。它虽然开始被提取出来，但是之后会去被做一些演算、调整等操作，然后展现出来。而在过去的记忆模型中，都没有包含这些元素，所有过去的模型都把记忆当做一个僵死的东西。
因此在我问巴德利老师时，他回答说，人们对工作记忆最大的误解，第一个就是很多人觉得记忆是死的，但不是这样的，在短时记忆模型中才是，他的工作记忆模型中是记忆看成是活的存在。
此外，还有很多人觉得工作记忆模型只谈语音，这也是不对的。确实现在语音环路有很多人在做，而视觉空间模板研究得人就比较少，但这只是因为后者很难。
如果没有一些专业设备，比如眼动仪的话，在实验中就很难去确保，参与被试者的眼睛是否真的在活动，去很难控制视觉空间板参数。语音环路则单纯是语音就比较容易，只要被试者讲话就好了，这是第二个最大的误解。
阳志平老师：因为有工作记忆「情景缓冲器」的存在，让人的记忆是鲜活、每时每刻的存在，而不是单单硬盘上某个副本。
所以你小时候闻到过很难闻的香水，在再次闻到时就可能会觉得很清新，还有之前遭受过的苦难，现在想起来也可能变成甜的，都是这个原因。
大家再联想一点，我们「通识部落」同学学习的「人类理性偏差」主题，其实这就是造成认知偏差的一个机制上的原因。
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Q8：「工作记忆」对人类的意义？
黄扬名博士：工作记忆对人类具有的重要意义。因为工作记忆是人类最核心的能力之一，是决定人类智力的最重要因素，所有心理学工作者其中一个崇高的使命就是，去发现类似「n-back」这种范式，从而改善提高工作记忆、提高人类智商。
有一本书叫《超负荷的大脑》，作者也是这方面专家，他在书中提到：
假如向神灯许愿改善人类的能力，那么唯一值得改善的是工作记忆。
工作记忆的改善就相当于人类突破了信息瓶颈，从而影响能使人类各方面能力的得到提高。
并且，因为「工作记忆」有「中央执行系统」，这样就可以解释一些特别病理现象并着手进行解决。
比如忧郁症的病人和老年人的工作记忆往往表现比较差，就是因为中央执行系统受到了影响，才导致了整个能力的下降。我们在这方面就可以进行研究，去治愈、改善这些病人的因为记忆系统产生的疾病，这些都是造福整个人类福祉的事情。
阳志平老师：所以现在大家都知道的该向神灯许什么愿望了吧（笑）。
Q9：想更多了解「工作记忆」和巴德利老师的研究，需要去看哪些资料？
黄扬名博士：关于工作记忆，巴德利老师2012年发表了一篇回顾性的文章：《Working Memory: Theories, Models, and Controversies》 ，此外还有一个介绍视频。在这篇文章中巴德利老师详细介绍了工作记忆以及他提出这个模型的缘由。
地址：http://dx.doi.org/10.1146/annurev-psych-120710-100422
视频：
此外，有一本书值得向大家推荐《Scientists making a difference 》。这本书访问了一百个心理和行为科学家，写 100 个最有名的研究故事，其中就有写到巴德利老师的研究。大家可从中去看到他发现工作记忆的整个旅程。
以及，巴德利老师首次提出 episodic buffer 的文章也很值得大家去看。
地址：http://dx.doi.org/10.1016/S1364-6613(00)01538-2