3.03. Ментальные модели
Ментальные модели
Ментальные модели — фундаментальная концепция в когнитивной науке, психологии, философии науки и проектировании сложных систем. В контексте информационных технологий они служат объяснительным механизмом того, как люди воспринимают, интерпретируют, проектируют и взаимодействуют с программным обеспечением, базами данных, интерфейсами, сетевыми протоколами и даже абстрактными вычислительными моделями. Понимание ментальных моделей необходимо как для разработчиков, проектирующих системы, так и для пользователей и аналитиков, которым предстоит эти системы осваивать, расширять или поддерживать.
Под ментальной моделью понимают внутреннее, субъективное представление индивида о том, как устроена и функционирует та или иная система — будь то физический объект, программная архитектура, алгоритм или интерфейс. Ментальная модель не обязательно точна или полна, но она позволяет человеку делать предсказания, принимать решения и планировать действия в рамках взаимодействия с этой системой.
В информационных технологиях ментальные модели играют двойственную роль: с одной стороны, они формируются у пользователей при взаимодействии с системой (например, веб-приложением); с другой — они возникают у самих разработчиков при проектировании этой системы. Соответствие или несоответствие между проектируемой моделью (моделью системы) и ментальной моделью пользователя или другого разработчика — один из ключевых факторов успешности программного продукта.
Истоки понятия
Первоначально термин «ментальная модель» был введён психологом Кеннетом Крейком в 1943 году. Он предположил, что когнитивные системы — в частности, мозг — строят внутренние «маленькие модели» внешнего мира для симуляции возможных исходов событий до того, как человек совершит действие. Эта идея была развита Джонсон-Лэйрдом в 1980-х годах, который формализовал концепцию ментальных моделей как основы человеческого рассуждения. В его трактовке ментальная модель — это структура, которая представляет собой возможное состояние дел, допускающее логический вывод без использования формальных правил.
В 1986 году Дональд Норман в работе «The Psychology of Everyday Things» перенёс эту идею в сферу дизайна, особенно — интерфейсов. Он ввёл различие между моделью системы (как объект на самом деле устроен) и моделью пользователя (как пользователь думает, что он устроен). Когда эти модели не совпадают, возникает когнитивное трение: пользователь ошибается, теряется, делает неверные предположения.
Эта дихотомия напрямую применима к программному обеспечению: разработчик создаёт модель системы, руководствуясь техническими требованиями и архитектурными принципами, тогда как пользователь или даже коллега-разработчик формирует собственную ментальную модель на основе документации, интерфейса, поведения системы или аналогий с ранее известными системами.
Базовые свойства ментальных моделей
Ментальные модели обладают рядом устойчивых свойств, независимо от предметной области:
-
Неполнота. Люди редко строят исчерпывающие модели сложных систем. Вместо этого они фокусируются на тех аспектах, которые кажутся релевантными для текущей задачи. Например, пользователь базы данных может не знать о физическом расположении данных на диске, но хорошо понимать, как составлять SQL-запросы.
-
Упрощение. Для снижения когнитивной нагрузки ментальная модель часто заменяет сложные механизмы на интуитивно понятные аналогии. Пример — представление о «облаке» как о некоем виртуальном хранилище, хотя на самом деле это распределённая инфраструктура с географической репликацией, шифрованием, кэшированием и т.д.
-
Динамичность. Ментальные модели не статичны: они обновляются по мере получения нового опыта, ошибок, обратной связи. Разработчик, впервые сталкивающийся с реактивным подходом в программировании, может изначально строить модель, основанную на императивных циклах, но со временем перестраивает её под парадигму потоков событий.
-
Контекстуальная привязка. Ментальная модель формируется в зависимости от цели, задачи и предыдущего опыта. Один и тот же программный компонент может иметь разные ментальные модели у DevOps-инженера, backend-разработчика и конечного пользователя.
-
Иерархичность. Ментальные модели часто вложены друг в друга: высокоуровневая модель (например, «система обработки заказов») содержит подмодели («корзина», «платёжный шлюз», «инвентаризация»), каждая из которых может иметь собственную структуру и детализацию.
Эти свойства отражают когнитивную экономию — способность человеческого разума работать с ограниченными ресурсами внимания и памяти.