Кіріспе

Психологиялық теориялар мен құбылыстарды математикалық модельдеу. Психологиялық психология – қабылдау, ойлау, танымдық және қимыл процестерін математикалық модельдеуге, сондай-ақ сандық стимул сипаттамаларын сандық мінез-құлықпен байланыстыратын заңдарға ұқсас ережелерді орнатуға негізделген психологиялық зерттеулерге қатысты тәсіл (практикада бұл көбінесе тапсырма орындау арқылы жүзеге асырылады). Математикалық тәсілдің мақсаты – дәлдігі жоғары гипотезаларды тудырып, осылайша қатаң эмпирикалық растауға қол жеткізу. Математикалық психологияда бес негізгі зерттеу саласы бар: оқып үйрену және есте сақтау, қабылдау және психофизика, таңдау және шешім қабылдау, тіл және ойлау, өлшеу және масштабтау. Психология ғылымның тәуелсіз саласы ретінде физикадан кейінірек пайда болғанмен, математиканы психологияға қолдану физикалық ғылымдардағы осы тәсілдің жетістіктерін қайталау үмітімен жасалды, бұл кем дегенде XVII ғасырға дейін жетеді. Психологияда математика шамамен екі бағытта кеңінен қолданылады: біріншісі – математикалық психологияға алып келетін психологиялық теориялар мен тәжірибелік құбылыстарды математикалық модельдеу, екіншісі – психологиядағы сандық өлшеу практикасына статистикалық тәсіл, ол психометрияға негізделген. XVIII ғасырда Николас Бернулли шешім қабылдау кезінде Санкт-Петербург парадоксын ұсынды, Даниэль Бернулли оған шешім берді, ал Лаплас кейіннен осы шешімге өзгеріс енгізді. 1763 жылы Бейес "Имовірліктер доктринасындағы мәселені шешуге қатысты эссе" атты мақаласын жариялады, бұл Байес статистикасының маңызды кезеңі болып табылады. Роберт Гук адам есін модельдеумен айналысты, бұл есте сақтауды зерттеудің алғы күші болды.

XIX ғасырдағы математика мен психология

XIX ғасырда Германия мен Англияда жүргізілген зерттеулер психологияны жаңа академиялық пәнге айналдырды. Неміс тәсілі барлық адамдар ортақ психологиялық процестерді зерттеуде эксперименттерге баса назар аударғандықтан, ал ағылшын тәсілі жеке айырмашылықтарды өлшеуге бағытталғандықтан, математиканың қолданылуы да әртүрлі болды. Германияда Вильгельм Вундт алғашқы эксперименталды психология зертханасын құрды. Неміс психологиясындағы математика негізінен сезімдік және психофизика салаларында қолданылады. Эрнст Вебер (1795–1878) түрлі эксперименттер негізінде ақыл-ойының алғашқы математикалық заңын – Вебер заңын жасады. Густав Фехнер (1801–1887) сезімдер мен қабылдаулар теориясына үлес қосты, олардың бірі – Вебер заңын өңдеген Фехнер заңы. Математикалық модельдеудің психологиядағы тарихы ұзақ, ол 19 ғасырда Эрнст Вебер (1795–1878) және Густав Фехнер (1801–1887) психологиялық процестерге функционалдық теңдеулерді қолданған алғашқылардың бірі болғандықтан басталды. Осылайша, олар жалпы эксперименталды психологияны, әсіресе психофизиканы қалыптастырды. XIX ғасырдағы астрономия зерттеушілері жұлдыздар арасындағы қашықтықты телескоп арқылы жұлдыздың бағыт сызығынан өту уақытын дәл белгілеп, картаға түсіріп отырды. Автоматты тіркеу құралдарының болмауынан бұл уақыт өлшемдері толығымен адамның реакция жылдамдығына тәуелді болды. Әртүрлі астрономдар өлшеген уақыттарда шағын жүйелі айырмашылықтар байқалды және оларды алғаш рет жүйелі түрде неміс астрономы Фридрих Бессел (1782–1846) зерттеді. Бессел негізгі реакция жылдамдығын өлшеу арқылы жеке теңдеулер құрастырды, бұл астрономиялық есептеулерден жеке айырмашылықтарды жоятын. Физик Герман фон Гельмгольц реакция уақытын өлшеп, нервтік өткізгіштіктің жылдамдығын анықтады, естудің резонанстық теориясын және түс көрудің жас-Гельмгольц теориясын дамытты. Бұл екі зерттеу бағыты голланд физиологы Ф. С. Дондерс пен оның шәкірті Ж. Ж. де Ягердің зерттеулерінде бірікті, олар реакция уақытының элементарлық ақыл-ой операцияларына қажетті уақытты белгілі бір дәрежеде объективті өлшеу мүмкіндігін көрсетті. Дондерс өзінің психикалық хронометриясын қарапайым реакция уақытын өлшеу арқылы күрделі танымдық белсенділіктің элементтерін ғылыми тұрғыдан анықтау үшін қолдануды жоспарлады. Сезім мен қабылдау саласындағы жетістіктерге қарамастан, Иоганн Гербарт сананың психикалық процесін түсіну үшін танымдық аймақта математикалық теориялар жүйесін жасады. Ағылшын психологиясының бастауы Дарвиннің эволюция теориясына байланысты. Бірақ ағылшын психологиясының қалыптасуына Франсис Гальтонның психологиялық айнымалылар бойынша адамдар арасындағы жеке айырмашылықтарға қызығушылық танытуы себеп болды. Ағылшын психологиясындағы математика негізінен статистиканы құрайды, ал Гальтонның жұмысы мен әдістері психометрияның негізін қалады. Гальтон бір адамның қасиеттерін модельдеуде екі айнымалы қалыпты таралымын енгізді, сондай-ақ өлшеу қатесін зерттеді және өзінің моделін жасады, әрі отбасылық есімдердің жойылуын зерттеу үшін стохастикалық тармақталу процесін дамытты. Ағылшын психологиясында Гальтоннан бастау алған интеллектіні зерттеуге деген қызығушылық та бар. Джеймс Маккин Каттл мен Альфред Бине интеллект тестілерін жасады. Бірінші психологиялық зертхананы Германияда Вильгельм Вундт құрды, ол Дондерстің идеяларын кеңінен пайдаланды. Алайда, зертханадан алынған нәтижелерді қайталау қиын болды, бұл көп ұзамай Вундт енгізген интроспекция әдісіне байланысты екені анықталды. Кейбір мәселелер астрономдар анықтаған реакция жылдамдығының жеке айырмашылықтарынан туындады. Вундт бұл жеке өзгерістерге қызығушылық танытпаған сияқты, бірақ оның назарын жалпы адам ақыл-ойының зерттеуіне аударды, бірақ Вундттың АҚШ-тағы шәкірті Джеймс Маккин Кэттелл осы айырмашылықтарға қызығып, Англияда болған кезінде олармен жұмыс істей бастады. Вундт әдісінің сәтсіздігі түрлі ойлау мектептерінің пайда болуына әкелді. Вундт зертханасы Фехнер мен Вебердің ынталандырудың қарқындылығы туралы жұмысына сәйкес саналы адам тәжірибесін қарастырды. Ұлыбританияда Фрэнсис Гальтон бастаған антропометриялық дамудың ықпалымен психологиялық айнымалылар бойынша адамдар арасындағы жеке айырмашылықтарға қызығушылық артты, бұл Бесселдің жұмысына сәйкес келеді. Көп ұзамай Кэттелл Гальтонның әдістерін қабылдап, психометрияның негізін қалауға көмектесті.

20 ғасыр

Көптеген статистикалық әдістер 20-шы ғасырдан бұрын да дамыған: Чарльз Спирман факторлық талдауды ойлап тапты, ол дисперсия мен ковариация арқылы жеке айырмашылықтарды зерттейді. Неміс психологиясы мен ағылшын психологиясы біріктіріліп, АҚШ-қа көшті. Статистикалық әдістер ғасырдың басында бұл салада үстемдік құрды. Екі маңызды статистикалық жетістік бар: Құрылымдық теңдеу модельдеуі (SEM) және дисперсияны талдау (ANOVA). Факторлық талдау себеп-салдарлық тұжырымдар жасауға қабілетсіз болғандықтан, Сьюолл Райт корреляциялық деректерге қатысты себеп-салдарлық байланыстарды анықтау үшін құрылымдық теңдеу модельдеу әдісін әзірледі, бұл әлі де маңызды зерттеу саласы болып табылады. Осы статистикалық әдістер психометрияны қалыптастырды. 1935 жылы Психометриялық қоғам құрылды және 1936 жылдан бастап "Психометрика" журналы жарияланды. АҚШ-та мінез-құлық интроспекционизмге және оған байланысты реакция уақытын зерттеуге қарсы болды, психологиялық зерттеулердің назарын толығымен оқыту теориясына бұрды, сондай-ақ Эстестің психологиялық теориядағы стимулдарды таңдау дәстүрін бастаған мақаласы жарық көрді. Бұл екі мақалада оқу эксперименттерінен алынған деректердің алғашқы толыққанды формалды есептері ұсынылды. Оқу процесін математикалық модельдеу 1950-ші жылдары жүріс-тұрыс оқыту теориясының дамуымен бірге қадам басқан. Бір жетістік – Уильямс К. Эстестің стимулдарды таңдау теориясы, екіншісі – Роберт Р. Буш пен Фредерик Мостеллердің сызықтық операторлық модельдері. Сигналды өңдеу және анықтау теориясы қабылдау, психофизика және сезімдік емес таным салаларында кеңінен қолданылады. Фон Нейманның "Ойындар теориясы және экономикалық мінез-құлық" кітабы ойындар теориясы мен шешім қабылдаудың маңыздылығын көрсетті. Р. Дункан Люс және Говард Райффа таңдау және шешім қабылдау саласына үлес қосты. Компьютерлік ғылым мен лингвистиканың, әсіресе ақпарат теориясы мен есептеу теориясының дамуымен тіл және ойлау саласы назарға алынды. Чомский лингвистиканың және есептеу иерархиясы теориясының моделін ұсынды. Аллен Ньюэлл мен Герберт Саймон адамның мәселелерді шешу моделін ұсынды. Жасанды интеллект пен адам-компьютер интерфейсінің дамуы компьютерлік ғылым мен психологияның белсенді салалары болып табылады. 1950 жылдарға дейін психометриктер өлшем қателігінің құрылымына және психологиялық шамаларды өлшеу үшін жоғары қуатты статистикалық әдістерді дамытуға баса назар аударды, бірақ психометриялық жұмыстың аз бөлігі өлшенетін психологиялық шамалардың құрылымына немесе жауап деректерінің артында тұрған танымдық факторларға қатысты болды. Скотт пен Суппес деректердің құрылымы мен деректерді көрсететін сандық жүйелердің құрылымы арасындағы байланысты зерттеді. Кумбс статистикалық деректерді өңдеу алгоритмдерінің орнына, өлшеу жағдайында жауап берушінің формалды танымдық модельдерін құрды, мысалы, ашылу моделі. Тағы бір жаңалық – психофизикалық масштабтау функциясының жаңа түрінің дамуы, сондай-ақ психофизикалық деректерді жинаудың жаңа әдістері, мысалы, Стивенстің күш заңы. 1950-ші жылдар психологиялық процестердің математикалық теориясының өркендеуіне куә болды, соның ішінде Люстің таңдау теориясы, Таннер мен Свецтің адам стимулын анықтау үшін сигналды анықтау теориясын енгізуі және Миллердің ақпаратты өңдеуге қатысты көзқарасы. 1950 жылдардың соңында математикалық психологтардың саны психометриктерді есептемегенде, он есеге артты. Олардың көпшілігі Индиана, Мичиган, Пенсильвания және Стэнфорд университеттерінде шоғырландырылды. Олардың кейбіреулері АҚШ-тың Әлеуметтік ғылымдар зерттеу кеңесімен Стэнфорд университетінде әлеуметтік ғылымдар үшін математика бойынша жазғы семинарларда сабақ беруге тұрақты түрде шақырылып, ынтымақтастықты ынталандырды. Математикалық психология саласын жақсырақ анықтау үшін 1950 жылдардағы математикалық модельдер Люс, Буш және Галантер редакциялаған томдар тізбегінде біріктірілді: екі оқулық және үш нұсқаулық. Бұл томдар сериясы осы саланың дамуына көмектесті. 1963 жылдың жазында психологияның барлық салаларында теориялық және математикалық зерттеулер үшін журналдың қажеттілігі сезілді, негізінен факторлық талдауды қоспағанда. Р. С. Аткинсон, Р. Р. Буш, В. К. Эстес, Р. Д. Люс және П. Суппес басшылығымен "Математикалық психология журналының" алғашқы саны 1964 жылдың қаңтарында жарық көрді.

Журналдар мен ұйымдар

Орталық журналдар – «Математикалық психология журналы» және «Британдық математикалық және статистикалық психология журналы». Бұл салада жыл сайын үш конференция өтеді: АҚШ-та Математикалық психология қоғамының жылдық жиыны, Еуропада Еуропалық математикалық психология тобының жылдық кездесуі және Австралиялық математикалық психология конференциясы.