最早的记忆研究
最早真正以科学方式研究并描述遗忘相关过程的科学家,可能是德国心理学家Hermann Ebbinghaus。虽然他并没有创造“间隔重复”这个术语,但在1879—1880年和1883—1884年间,他开展了两轮各持续一年多的、自行设计的实验,并在专著《Über das Gedächtnis》中发表结果,英文书名为《Memory: A Contribution to Experimental Psychology》,即《记忆:实验心理学的一项贡献》。艾宾浩斯的测试,是记忆一系列自造音节,由两个辅音夹一个元音组成,例如KAB、LEZ、GEC等。没有意义,是为了保证待记信息的新鲜性,并尽量减少它们自行被重复的可能。正如他在著作中所写,这些材料不会引发联想或情感,既能构造任意长度的序列,又不容易运用记忆术。
需要注意,艾宾浩斯并不是研究某个序列是否被遗忘,因为他预先就假定,自己不能完整地复述出来。他实际测量的是:过一段时间后重新学习,所需时间或重复次数减少了多少。在每次测试中,他记忆几个序列,每个包含十几个或几十个音节,反复阅读和背诵,直到能够凭记忆完美复述。过程中,他记录记住序列所需的阅读和背诵次数,以及阅读或背诵一个音节所用的平均时间。随后,他把记住一个全新序列的时间,与重新学习该序列所需时间作比较,据此计算“学习节省量”。在他看来,这与记忆程度,也就是某个序列的保持情况直接相关。
在研究中,艾宾浩斯开展了几组实验,分别研究:
- 要凭记忆复述某个特定长度的音节序列,需要重复多少次,见第5章。
- 初次记忆时的重复次数,从不足到过多,如何影响24小时后的学习节省量,见第6章。
- 分别在20分钟、1小时、9小时,以及1、2、6、31天后,第一次重新学习一个音节序列所需的时间,见第7章。
- 在连续6天、间隔24小时的6次重新学习中,不同长度序列分别需要重复多少次,见第8章。
- 改变序列中音节的顺序,对重新学习节省量的影响,见第9章。
今天,人们引用艾宾浩斯研究时,最常提到的是第7章的实验结果。在那里,这位心理学家提出一个公式,表达重新学习节省量与初次学习音节序列后所经过时间的关系。最短的20分钟间隔后,节省率高达58%;1天后为34%;31天后为21%。艾宾浩斯把这些节省视为各个间隔结束时记忆量的衡量标准。根据实验结果,他构造数学公式,用初次有效记忆后经过时间t的对数函数,描述第一次重新学习的节省量b,他将其解释为记忆保持:
b = 100k/((log t)^c + k),
其中k和c是为尽量符合实验测量结果而适当选取的常数。艾宾浩斯的著作中没有任何图,但根据其中的数据表,可以绘制他的遗忘曲线。

艾宾浩斯曲线。来源:SuperMemo.guru。
20世纪关于复习如何影响学习的研究
一百多年间,艾宾浩斯的研究没有影响主流心理学或教学方法。只有少数科学家和实践者关注记忆保持与复习,但他们仍值得一提。1932年,英国哲学家、心理学家C. A. Mace教授提出了一种按1、2、4、8天等间隔复习的计划。1939年,H. F. Spitzer发表了一项大规模实验的结果,对不同学习者群体采用不同测试周期。在20世纪60至70年代,H. Simon、R. Bjork等人发表了关于记忆和最优复习周期的研究。同一时期,也就是1967年,美国语言学家、语言课程作者P. Pimsleur发表短文《A memory schedule》,其中可能首次出现了表示记忆概率的典型锯齿状曲线。Pimsleur根据自己的经验及其他几篇文献提出假说:“理想”的学习周期,应当以指数增长的间隔安排复习,例如5秒、5²=25秒、5³=125秒等。1972年,德国记者、科普作者Sebastian Leitner发表了第一个实用方案:对写在闪卡上的信息进行有组织的复习。其思路是在不同盒子之间移动闪卡。第一个盒子里的卡片每天复习,越往后的盒子复习越少。成功回忆的卡片移到下一个盒子;没记住的卡片,则根据具体制度,退回前一个盒子或第一个盒子。

莱特纳系统。来源:Wikipedia。
上述序列的缺点,是安排固定,无法快速适应待记信息的特性。艾宾浩斯和Pimsleur自己都指出,他们的结果只适用于某种特定类型或难度的材料。艾宾浩斯的公式针对的是首次重新学习13个无意义音节序列时的记忆特征。他在第8章写道,只有长度相近的序列,才可能得到相似结果。专注词汇记忆的Pimsleur也指出,指望同一复习序列适用于所有单词,是不明智的。他解释说,较短、常见、有联系的词,比如法语le garage,与英语garage或波兰语garaż相似,可能只需重复几次;较长、少见且缺乏联系的词,比如法语ahurissement,对应英语stupefaction或波兰语oszołomienie,则可能需要很多次。此外,我们已经知道,从一个人的母语来看容易学习或与已知词相关的单词,对另一种语言的使用者未必如此。因此,不管记录这些观察或直觉有多精确,它们都只涉及具体数据,无法最优地适用于其他材料。要突破这一限制,必须通过计算机,分析长期积累的大量多样化学习数据。20世纪80年代,Piotr Woźniak在寻找一种能够有效学习海量材料的方法时,得出结论:如果能发现正确的记忆规律,就能利用计算机,为自己和其他用户建立适用于任何信息的个性化最优学习模型。他后来发明了间隔重复,并创建了SuperMemo方法。
间隔重复是什么时候发明的?
1982年,Woźniak还是一名分子生物学学生。他对课程中必须学习的大量材料感到沮丧,也对考试几个月后还能记住的内容少之又少感到失望。他开始记录并主动回顾学习生物化学和英语所需的信息,这些信息形成了数千对问答。他把它们写在纸上,有空时就拿来看,每次都记录复习日期、遗忘的信息,以及遗忘的数量。利用这些材料,他发现并运用了最初的知识表述规则,其中包括:通过主动回忆测试知识,而不是被动阅读;以及最小信息量原则,即一个问题只聚焦一条待学信息。随着时间推移,他意识到,后续复习会强化某条信息的记忆,而且每条信息都有自己的生命周期。通过分析这些零散的复习数据,Woźniak绘制了自己的第一条遗忘曲线。


Woźniak的实验笔记,1982—1984年。
1985年,Woźniak还没有计算机,他用若干组英语词汇进行了系列记忆实验,在不同复习间隔下,测量后续复习的错误数量。他先寻找错误率处于可接受范围内的最长间隔,再把这个间隔视作周期中的固定部分,测量下一个间隔,如此继续。由此,他形成了一套逐渐增长的复习间隔:1、7、16、35天,此后每次乘2。他把这套安排用于自己的人体生物学问答,也据此形成了纸质SuperMemo方法。今天听起来或许令人惊讶,但Woźniak当时并不知道艾宾浩斯、Spitzer或Bjork的研究。互联网尚不存在,想找到这些文献,需要费力地翻阅图书馆资料。不过,Woźniak首先关注的是自己的学习,并从中得出能提高效率的结论。他确信一定有人比自己更准确地测量过最佳间隔,但认为自己做实验,比查阅大量科学文献更快,也更有趣。正如他自己承认的,直到1986至1987年,他才花大量时间在大学图书馆寻找关于优化复习的深入研究。不过,他没有发现能为自己的实验增添内容的资料。
1985年秋,Woźniak开始学习信息技术,几个月后买了自己的第一台个人计算机ZX Spectrum。在ZX上,每次都需要从磁带把数据载入计算机内存,这限制了它的可能性,但没有阻止他开展大量模拟与分析。在这一时期,他得出了一些结论:使用他的方法,知识增长几乎是线性的,不会因已记材料增加而逐渐放缓;允许约20%至30%的材料被遗忘时,获取新信息的速度最快。
1987年,在家人的帮助下,Woźniak买到了第一台带硬盘的PC。三个月后,也就是1987年12月13日,第一版SuperMemo程序诞生了。第一年,他用它学习了大约一万条信息,从此开始积累一个可用于后续研究的庞大数据库。这个最初的应用采用了经过修改的SuperMemo算法,称为SM-2,为每条信息分配动态计算的难度系数,分别影响其间隔长度。忘记的信息回到周期起点,但保留此前的难度系数。1998年,SM-2算法在supermemo.com网页上公开,此后一直是许多采用间隔重复的其他应用的灵感来源。Anki多年使用它,Quizlet也曾使用过一段时间。

第一个SuperMemo应用程序。
不过,Woźniak仍继续开发后续算法版本,提高准确性,以及对具体用户和待记材料特性的适应能力。与SM-2不同,后续版本还以用户实际知识保持情况的测量等数据为基础,将它们作为反馈,改变算法的运行方式。这让系统可以控制复习,以达到要求的保持水平。标准水平为90%;但由于算法能够预测用户在任意给定时刻记起信息的可能性,也可以设为80%或95%等,从而降低或提高复习频率。同时,Woźniak通过硕士论文、博士论文、学术文章,以及SuperMemo.com上的持续发表,公布工作的理论基础。如今,他的全部文章都可以在SuperMemo Guru网站找到。迄今,这项研究的最新成果是2016年创建的SM-17算法,完全以记忆双成分理论为基础。
因此,依据我们现在掌握的信息,可以把柏拉图视为记忆哲学思考的奠基者,把艾宾浩斯视为以数学方法研究遗忘的先驱;而Piotr Woźniak应被视为间隔重复的创造者,即一种确定最优复习时刻、以达到所需记忆保持水平的方法的创造者。借助计算机,这种方法能够在SuperMemo应用中,为具体用户的需求实现个性化。
关于SuperMemo与间隔重复的更多历史,可以阅读Piotr Woźniak的文章《间隔重复的真实历史》。