GPS 如何削弱記憶力——以及我們能做些什麼

一款新應用可幫助你導航,不是透過逐向轉彎的指示,而是透過音訊“信標”

A woman in a car, wearing a scarf and glasses, checks her GPS location.

使用手機導航已成為第二天性。無論你是去新的公園、在餐廳與朋友會面,還是去跑腿辦事,你只需在手機上點選位置然後出發。在 GPS 出現之前,探索和在新地方尋路需要準備。我們必須思考、查閱紙質地圖、計劃並記住路線的部分內容。但在當今的技術世界中,沒有必要思考。只需按照手機上的逐向轉彎指示,你就會到達目的地。但你對整個地方的整體感覺會受到影響。曾經完全由人腦和感知系統執行的空間導航,現在已經讓位於技術。

然而,在這樣做的過程中,我們也放棄了自主權。這重要嗎?

大腦中有專門負責這些複雜尋路任務的結構。特別是海馬體,與支援空間記憶、空間導航和心理地圖密切相關。


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人類學家甚至認為,導航需求可能是所有記憶的起點(正如尼古拉斯·卡爾的《玻璃籠子》一書中所討論的那樣)。例如,用於記住大量數字(例如圓周率的數字)的記憶技巧通常依賴於西塞羅所出名的“記憶宮殿”(或“位置法”),其中有多個樓層和相連的房間,人們可以在其中以心理方式儲存數字。然後,可以透過想象的導航,重新訪問這個記憶宮殿的房間,來回憶起一長串數字。

如果我們不用它,我們就會失去它

隨著年齡的增長,我們的記憶力會下降。雖然沒有健康的衰老的靈丹妙藥,但神經科學家一致認為,成功衰老的關鍵要素之一是保持大腦活躍。研究表明,我們可以透過探索和空間導航來鍛鍊海馬體的記憶力。與普通人群相比,倫敦計程車司機等專業導航員由於其對城市的密集空間地圖繪製和多感官體驗,擁有更大的海馬體。

如果空間導航對於健康衰老和大腦活動如此重要,我們為什麼要將這項關鍵技能讓給手機呢?透過遵循一系列數字逐向轉彎指示,GPS 導航應用將我們視為被動的乘客,而不是積極的探索者,從而剝奪了我們做出決定的自主權。反過來,這會抑制我們建立周圍環境的適當心理地圖的能力,並對海馬體產生負面影響,而海馬體對大腦健康至關重要。

雖然技術的進步顯然有很多好處,但我們必須記住,技術會影響大腦。最終,我們的目標應該是以能夠補充我們的大腦並增強我們與周圍現實世界互動和參與的機會的方式來創造和設計技術。

實體地圖,第一次革命

心理地圖來自直接經驗。當我們探索新環境時,大腦會不斷繪製我們周圍環境的地圖。我們使用所有感官來了解和記住周圍環境,而不僅僅是視覺。特別是,進化獎勵了聽覺導航:作為狩獵採集者,我們傾聽環境並朝著聲音移動,這使我們能夠避開掠食者、追蹤獵物並找到水源。我們的大腦最終可以透過積極探索來生成我們環境的詳細地圖,這是一項來之不易的進化技能,永遠不會消失。

因此,即使在今天,沿著現代城市的濱水區漫步,我們可能會聽到海鷗為爭奪麵包皮而發出的暴躁尖叫聲,或者霧中駛近的船隻發出的低沉的喉音。我們將這種獨特的、空間定位的聲音稱為聽覺信標

然而,隨著文明的擴張和發展,僅透過感官體驗和記憶來長距離導航變得更加困難。僅憑感官無法航行到另一個大陸。因此,地圖是人類的一場革命。早在公元前 16,500 年,人們就在洞穴的牆壁上繪製繪畫,顯示星星或景觀特徵,從而製作了最初的地圖。後來,這些被刻在木頭或岩石上,以便在旅行時攜帶。但直到古希臘和中國早期王朝,才出現了第一批紙質地圖。

實體地圖是一場革命。它們可以在一張簡單的紙上包含大量關於周圍環境的資訊,但成功使用它們需要將自己正確地放置在地圖中並保持正確的航向。地圖是以他為中心導航的一個例子,allo-的意思是“其他”:地圖上的所有資訊都根據它與環境中的其他特徵和地標的關係來顯示。

相比之下,一組指示是直接且易於遵循的。指示是以自我為中心導航的一個例子,ego-的意思是“自我”:所有資訊都與人的當前位置和方向相關。然而,以自我為中心的導航和指示的靈活性要差得多,因為它們僅從單個位置工作,並且包含的關於更廣泛環境的資訊要少得多。

挑戰在於,實體地圖可能非常抽象,並且需要許多其他技術才能執行,例如確定自己在地圖上的位置的能力。事實上,地圖與尋路技術並行發展。尋路工具可以實現自我定位,從指南針到星星、緯度、經度和重新對齊的地標。這些工具使我們能夠實現以他為中心導航所需的自我定位和航向。但成為一名成功的導航員所需的專業知識並非人人都能掌握。即使是商用飛機過去也有一名專業的導航員:一個專門負責在地圖上確定飛機當前位置以及航向的下一個變化的人。在個人層面,我們大多數人都負擔不起導航員,家庭會舉行餐桌討論來為他們的旅行準備路線。然後指定他們自己的家庭導航員。

GPS 導航

衛星支援的 GPS 的興起對導航來說是一場革命,隨著手機的興起,任何人都可以擁有自己的個人導航員。我們可以自發地去任何地方,幾乎不需要計劃或其他人導航。GPS 導航應用透過易於遵循的逐向轉彎指示來實現以自我為中心的導航:“在 100 米處右轉,然後左轉”,一直到達目的地。有了這些觸手可及的便利,我們不再是積極的導航員;我們是 GPS 上的被動乘客。

然而,多項實驗表明,與紙質地圖等更傳統的以他為中心的導航方式相比,這種簡單的以自我為中心的導航也會降低空間意識和心理地圖的構建。例如,請參閱 Eran Ben-Elia 最近的將紙質地圖與谷歌地圖進行比較的研究,其中應用程式使用者在指向或地標識別等傳統記憶地圖任務中的表現明顯不佳。

我們的問題是:我們能否找到一種方法來繼續使用 GPS,同時減少當前 GPS 導航對記憶力的有害影響?

挑戰在於建立足夠簡單以供大眾使用,但也能實現以他為中心導航的替代形式的 GPS 導航,從而更有可能提高空間意識。

我們的研究發現,適當設計的音訊信標提供了一種替代方案,可以促進更積極的以自我為中心的導航形式。我們可以將感興趣的位置透過耳塞或耳機轉換為獨特的聽覺信標(上述暴躁尖叫聲和低沉喉音的數字版本),而不是引導使用者在前往目的地的途中右轉和左轉。我們的聽覺導航應用程式,被稱為Soundscape,具有類似於教堂鐘聲或宣禮塔的效果,在遠處可以聽到鳴響或祈禱的召喚;我們未來的導航員可以透過朝著聲音的方向前進。

但是,可以為任何選定的目的地建立音訊信標,並且不會出現聲音衰減,因此可以在需要的遠處聽到它們。目的地有一個音訊信標後,兩英里外的藥房可以發出我們可以透過手機聽到的聲音。然後,你只需朝著它移動,但與逐向轉彎指示不同,你可以透過積極和直接探索沿途的環境來建立空間意識。

在我們發表在Scientific ReportsNature 出版商的開放獲取期刊)上的最新實驗中,我們表明,透過音訊信標進行的這種感官導航在心理地圖的建立方面優於逐向轉彎導航。

我們認為,這些結果至少部分來源於人們在導航中發揮了更積極的作用。他們在使用聽覺信標時會進行更多的探索,並且可以與環境互動,這兩者都支援以他為中心的導航和心理地圖的構建。

我們邀請讀者透過在他們的手機上嘗試Soundscape應用程式來體驗這種聽覺信標。Soundscape 團隊最初將該應用程式設計為一種實驗工具,使視障人士能夠獲得比逐向轉彎選項更安全、更強大和更易於訪問的導航;迄今為止,它已在七個國家/地區進行了超過 500,000 次步行。

聽覺信標導航是我們正在進入一個自動化對我們大腦健康的有害影響將成為技術發展前沿的時代的例證。技術不需要取代我們的進化功能,使我們遠離環境,而是透過適當的設計可以補充我們大腦處理的感官輸入。在這方面,基於聽覺信標的 GPS 導航提供了一個引人注目的感官增強示例,它可以幫助人類更深入地與現實聯絡;也許我們可以由此更深入地參與人類、我們當地的環境以及生活本身,而不是進化成一種新的逐向轉彎殭屍物種。

這是一篇觀點和分析文章。

Mar Gonzalez-Franco, Ph.D., is a neuroscientist and computer scientist at Microsoft Research. Her work is at the intersection of human perception and computer science. In her research, she fosters new forms of interaction that will revolutionize how humans use technologies. Her interest lies in spatial computing and on the wild use of technology. Follow her on Twitter @twi_mar.

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Amos Miller is the leader of Microsoft Soundscape, a project by the Microsoft Research Enable team. His interest is in technologies that augment human perception and sensory interaction with the environment which promote inclusive experiences for people with different abilities. He also happens to be blind and has been creating Soundscape to empower all people to be able to navigate through the world freely like never before.

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