第3章 腦中和外界的知識 (Knowledge in the Head and in the World)
需要用來做精確動作的知識並不完全存在腦中。一部份的知識在頭腦，一部份在外界，一部份是受外界限制，不精確的知識能用來得到精確的動作，是基於下列理由：
理由 | 說明 |
① 訊息存在外界 | 人所需的訊息大都存在於外界，腦中加上外界的訊息決定了我們的行為。 |
② 極度精確是沒必要的 | 精確和完整的知識是很少需要的，如果所得的知識足以使人從眾多可能性中選出對的行為，那麼所做的行為便是一個完整的行為。 例如，我們不需要細究硬幣的花紋就會使用。 |
③ 外界存在著自然的侷限 | 由於外界的侷限，有些行為就不會發生。一件器具因為其特有的物理性質，限制了人能操作它的方法。 例如，十字螺絲就只能用十字螺絲起子。 |
④ 文化與傳統知識的限制，存在於腦中 | 除了自然的局限外，社會也產生了一些傳統，決定哪些行為是可以接受的。社會性的傳統是需經由學習，並且在學到後，會作用到其他很廣的範圍。 |
我們只須記住足夠的知識，就能完成手上的任務，因為大多數的知識都存在於環境中。這也是為什麼人可以在所處環境運作自得，卻難以說明他們是怎麼做的。例如，人對銅板只需要分辨不同幣額即可，不需要仔細分辨同一面額銅幣之間有何不同，因此這不會造成他們花費銅板方面有任何問題。
人類透過兩種知識進行運作
Knowledge of | Knowledge how |
Declarative knowledge (陳述的知識) | Procedural knowledge (程序知識) |
此類知識包含事實與規則，容易教導與訴諸文字。 | 程序知識大都是下意識的，位於處理層級的行為層級，很難訴諸文字來傳授，要教它最好的方法是示範 (demonstration)，要學它最好的方法是練習 (practice)。 |
例如，在十字路口遇到紅燈要停車、中國人口是印度兩倍。 | 例如，知道如何彈吉他、知道如何游蛙式、知道如何在網球場上發球 |
🚥 擁有陳述知識，不代表會遵守，例如，擁有交通規則知識的駕駛，還是會闖紅燈。 | 🏊♂️ 蛙式金牌得主，很難描述他們怎麼游泳，只能實際游給學生看 (demonstration)。 |
陳述知識未必是事實，例如中國人口僅多印度 10% | 🏊♂️ 想學習游泳的學生，只能透過練習來學會 (practice)，無法看教科書學會游泳。 |
這個世界透過旨意 (signifiers)、實體限制 (physical constraints) 與自然對應 (natural mappings) ，提供線索、扮演外部知識的角色，讓我們可以在世界中順利運作，但我們將其視為理所當然，所以沒有察覺。例如，汽車儀錶板的剩餘油量不足會亮燈提醒你趕快去加油站 (siginifier) ⛽。你家裡內部空間的擺設與物品的可視性，都透露出其重要性的資訊，例如，不重要的東西就會收起來、在玄關擺放衣帽架來披掛外出衣物 (natural mappings)。
只要大環境沒有出現重大改變，人類腦中約略的知識加上外部環境知識，就可應付大部分的情況，例如，硬幣透過直徑大小來判斷錢幣金額；透過顏色與數字來判斷大小一致的鈔票。但是若外部環境出現重大改變，現有腦中知識無法應付，就會出現一片混亂。
腦中大致正確的知識 + 外部知識 即可應付大部分情況 |
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以新硬幣 (Susan B. Anthony dollar) 為例 |
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以日圓 50 元硬幣為例 |
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透過外部限制或許無法完全避免犯錯，但透過外部限制可以減少選項與記憶力、縮短學習時間、降低犯錯機率。例如，我們要修理家中的電器，有會有許多限制，指引我們如何拆裝。
電器修繕限制 | 說明 |
鬆緊轉向 | 順時針就是鎖緊螺絲、逆時針就是放鬆螺絲 |
十字螺絲紋路 | 看到就知道該拿十字起子 (Phillips screwdriver) |
一字螺絲紋路 | 看到就知道該拿一字起子 (flathead screwdriver) |
心理學家將人類的記憶分為兩種
memory | 說明 |
Short-term memory (working memory) | 常用 STM 縮寫來表示短期記憶，儲存最近／當下的經驗或重要的事件。 資訊被自動儲存於此、取用毫不費力，但容量非常有限，容易因分心而忘記剛剛記住的資訊。通常只能記住 5 ~ 7 的項目；若某個重要的事件重複發生，則上限可以增加到 10 或 12 個。 短期記憶在我們日常工作中扮演很重要的角色，可以讓我們記住重要的交辦事項、人名、電話號碼、郵遞區號等，所以又稱為 working memory。但是當數量太多或因其他導致你分心的事物，就會抹除你剛剛記住的 STM。 如果個人接收到訊息後沒有機會複誦，則其中的短期記憶會隨時間遺忘。反之，透過一些特定方法如背誦、聯想等，可以再將短期記憶轉換成長期記憶。《Unlimited Memory》所提出的記憶技巧，就是在協助你強化 STM，並轉換為 LTM，包含車輛記憶法、身體記憶法、押韻對應記憶法、旅程記憶法等。 👩⚕️ 以護士為例，你會看到護士會將病人的重要醫藥資訊寫在手上，避免受到醫生、患者、同事的干擾，導致忘記重要資訊。不要過度仰賴 STM，將重要的資訊白紙黑字寫下來。 因 STM 容易因分心而忘記，為了讓 working memory 效率最佳化，應透過不同的形式來展現不同的資訊，包含視覺、聲音、觸覺、聽覺、空間感與手勢。以駕駛為例，視覺是主要的部分，應善用聽覺與觸覺來將視覺任務 (visual task) 干擾最小化 透過方向盤震動提醒駕駛偏離車道 透過 BB 聲提醒沒放下手剎車
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Long-term memory (LTM) | |
人的記憶其實是存於腦中的知識，是內在的知識。若我們研究人們如何使用他們的記憶與如何找出腦中的知識，可以發現兩個類別的知識：
沒有特殊意義事物的記憶 |
所儲存的事物沒有特殊意義、彼此間沒有關聯。例如，人名、英文單字、九九乘法表、數學公式、化學元素表等，都是透過死記硬背 (rote learning) 來想辦法記住。 填鴨式學習常遇到兩個問題：① 學習困難、耗時與費力；② 當某個記憶點中斷後，就會腦袋一片空白，難以回想。 這類的事物缺乏結構與關聯性，故會透過「車輛記憶法、身體記憶法、押韻對應記憶法、旅程記憶法」等，使其產生人造結構與關連性 (artificial structure and relationships)，以強化記憶。
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有意義事物的記憶 |
所儲存的事物彼此間擁有有意義的關聯，且有意義、有關連的事物不需要特別去記憶。 好的設計應讓使用者不須特別去記憶，將必要的資訊都提供於外部，讓使用者看到就知道怎麼使用。 透過使用限制、強迫功能 (forcing function)、自然對應、前饋、回饋，讓使用者無需做任何記憶。例如，看到一字螺絲 (i.e forcing function)，就知道該拿一字起子，不用記憶要拆這台機器時，應該拿十字或一字起子。
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近似模型 (approximate model) - 真實世界的記憶
Real world |
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Example：華氏與攝氏單位轉換 |
精確公式 | (55-32)59=2359=12.8 | 近似公式 | (55-30)2=252=12.5 |
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Example : STM 模型 |
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Example : 夠好的算數 (good enough arithmetic) |
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科學理論 vs. 日常實務
Scientific Theory | Everyday Practice |
追求事實、精確。 科學家間彼此爭辯、衝突、推翻對方研究成果。
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外部知識 (external knowledge) 是協助我們記憶的重要工具，但是只有在對的時間、對的地方、對的情境的前提下，才能發揮預期效果。若無法善用外部知識，使用腦中的內部知識的比例就會大增。
備忘 (reminder) 在外部知識扮演重要角色。很多人可能遇過忘記上週前約好今天中午要給某人吃飯的約會，因為人的記憶容量有限，為了減輕你的記憶負擔，應該將重要的約會／會議，從腦中轉換成外部，例如紙本行事曆、iCloud Calender 等，主動提醒你即將來臨的約會／會議。
Reminder (備忘) 有兩種，理想的 reminder 須兼具 signal 與 message 兩個功用。若 signal 發生在對的時間與地點，就可喚醒需被記憶的事物；若太早提醒或在不對的地方提醒，則毫無用處。例如，手機行事曆提前 15 分鐘提醒我們下個會議即將開始，這就是將外部知識儲存於科技的例子。
Signal (信號) | Message (訊息) |
提醒的動作 | 要提醒的資訊本身 |
【例】🥽 將泳具放在家門口，發出今天要游泳記得要帶泳具的信號。 | 【例】寫下備忘錄提醒自己，若你沒主動去看備忘錄，備忘錄也不會主動提醒你。 |
提醒(reminders)是一個用來說明腦中和外界知識相對重要性的好例子。內在知識是時而出現時而消失的，因此我們需要透過外界的事物去幫助我們喚起內在的知識。
知識儲存於外部世界與腦中的平衡：偏重運用外部知識，代表失去腦中知識的效率優勢。
知識儲存於外部世界 | 知識儲存於腦中 |
扮演 reminder，協助我們恢復原本已忘記的資訊。 | 是有效率地，不需要搜尋或理解外部環境提供的信號。 |
每當有察覺到時，可輕易取得資訊。 | 資訊儲存於 working memory 中，可隨手取得；若儲存於 LTM，則需費力搜尋。 |
用理解取代學習，理解外部世界資訊的容易程度，需仰賴設計師的功力。 | 需耗費時間學習，透過記憶技巧給賦予資訊意義或結構，或擁有好的概念模型，以利日後回想或說明。 |
因為需要搜尋與理解知識，導致過程緩慢。 | 若精通記憶技巧，搜尋過程很有效率。 |
初次使用的易用性 (ease of use) 很高。 | 初次使用的易用性很低。 |
在需要呈現大量知識的情況下，呈現方式可能雜亂無章。如何美觀的呈現大量資訊，需仰賴圖像與工業設計師 (graphics and industrial designer)。 | 由於知識記憶在腦中，沒有需要視覺化的設計，產品外觀較整潔、美觀。 |
知識儲存地點比較
| 知識儲存於外部世界 | 知識儲存於腦中 |
需要費力儲存與搜尋 | 否 | 是 |
需要花時間學習 | 否 | 是 |
運用效率 | 低 | 高 (若有受過訓練，可快速找出想要的資訊) |
與外部環境關係 | 可能難以使用，有可能因外部環境的改變導致知識消失，整體效能仰賴外部環境的設計與穩定性 | 低 |
拿走計算機，很多人就喪失計算能力；沒有汽車導航，很多人就不知道如何找路；手機通訊錄消失，你就不知道該如何聯繫朋友。現代人越來越仰賴儲存於外部的資訊與知識，當我們更精通如何 google，就會帶來更好的工作效能，讓我們更加聰明與有智慧。但是，線上的資訊常常錯誤百出，重要的是最後我們採用的資訊品質。
瓦斯爐的爐火與控制器位置，影響人的 natural mapping，C 與 D 的 layout 設計，較為直覺且簡單易懂，降低 mental efforts 與可能的誤解與錯誤。 A 與 B 要在控制器上標示前後，C 與 D 則讓 layout 設計說明一切。
Natural mapping 的三個易用等級
等級 | 說明 |
優 | 控制器直接安裝在要被控制的項目上，例如，自動感應給皂機、自動感應水龍頭等。但是，若使用者對 signifier 感到困惑，就會不知如何使用。 |
次佳 | 控制器盡可能安裝在靠近要被控制的項目旁。 |
次次佳 | 控制器的配置與要被控制的項目的空間配置 (spatial configuration) 一致，例如，上圖的 C 與 D 的爐火控制器的配置。 |
Natural mapping 會與風俗民情、看事情角度而不同：飛行姿態儀 (attitude indicator) 的顯示器用一條水平線來表示地平線，上面有一個從飛機後方看到的飛機圖示。如果翅膀是平的，而且和顯示器的水平線重疊，表示飛機是朝水平方向飛行。假設飛機向左轉、向左傾斜，顯示器應該如何呈現？應該顯示一條固定的地平線和一架向左傾斜的飛機，還是一架固定的飛機和一條向右邊傾斜的地平線？若已習慣某一種顯示方式，若突然去開另外一種顯示方式的飛機，會導致機長感到困惑。
以上兩個觀點都是正確的，一切取決於你認為是飛機或水平線在移動。對設計而言，這又有什麼意義？什麼是自然的？取決於你看的角度和選擇用什麼比喻，因此這是一個文化的問題，設計上的困難源於比喻和相對觀點轉換的時候。
