Mémoire de travail : pourquoi un plateau semble impossible

Pendant des décennies, le chiffre des manuels pour la mémoire à court terme était de sept éléments, plus ou moins deux. Dans une synthèse de 2001, Nelson Cowan a soutenu qu’une fois qu’on empêche les gens de répéter ou de regrouper les éléments, la capacité réelle se situe plutôt entre trois et cinq chunks, quatre étant une estimation centrale raisonnable. Tout ce avec quoi vous jonglez activement en résolvant un casse-tête doit tenir dans cet espace : la position en cours, le but, le coup envisagé et ce qu’il bloquerait.

Quatre, ce n’est pas beaucoup. C’est pourquoi un plan de dix coups isolés s’effondre à mi-chemin, et pourquoi on peut repérer une astucieuse séquence de trois coups, détourner les yeux un instant et la perdre entièrement. La plupart des gens ont rencontré cette limite sur un plateau sans avoir de nom pour elle.

L’espace de travail n’a pas non plus une taille fixe d’un moment à l’autre. La fatigue, les distractions et les soucis se le disputent, ce qui explique en partie qu’un plateau impossible en fin de longue journée puisse paraître simple le lendemain matin. Si un plateau vous semble soudain bien plus dur que le précédent, demandez-vous si c’est le plateau qui a changé, ou vous.

Sources1Source 1Cowan, N. (2001). The magical number 4 in short-term memory: A reconsideration of mental storage capacity. Behavioral and Brain Sciences, 24(1), 87–114.

La théorie de la charge cognitive de John Sweller est née de la recherche sur la résolution de problèmes. Dans un article de 1988, il soutenait que l’analyse moyens-fins, la stratégie qui consiste à comparer sans cesse où l’on est avec où l’on veut aller et à choisir les coups qui réduisent l’écart, occupe une grande partie de la mémoire de travail. Il reste alors peu de capacité pour remarquer les motifs qui rendraient le problème suivant plus facile. On pouvait résoudre des problèmes de cette façon et en apprendre étonnamment peu.

Trois décennies de travaux ultérieurs, résumés par Sweller, Jeroen van Merriënboer et Fred Paas en 2019, ont bâti une théorie de l’enseignement autour de cette même limite. Son affirmation centrale est simple : les informations nouvelles doivent passer par une mémoire de travail limitée à la fois en capacité et en durée, tandis que les connaissances déjà stockées en mémoire à long terme échappent à ces limites. L’expérience rend les problèmes difficiles plus faciles en grande partie en faisant passer ce que l’on sait du petit espace de travail au grand entrepôt.

Pour un amateur de casse-têtes, cela explique une frustration familière. Sur un plateau tout au bord de vos capacités, toute votre capacité passe à trouver des coups, et vous pouvez le vider sans trop savoir comment. Sur un plateau juste en deçà de votre limite, il vous reste de la capacité pour remarquer pourquoi la solution a marché, et c’est là que vous apprenez.

Sources2Source 2Sweller, J. (1988). Cognitive load during problem solving: Effects on learning. Cognitive Science, 12(2), 257–285.3Source 3Sweller, J., van Merriënboer, J. J. G., & Paas, F. (2019). Cognitive architecture and instructional design: 20 years later. Educational Psychology Review, 31(2), 261–292.

Louise Phillips, Ken Gilhooly et leurs collègues ont testé directement la planification mentale avec la tour de Londres, un casse-tête de déplacement de disques très utilisé pour étudier la planification. La plupart des gens planifiaient avec précision jusqu’à deux sous-buts à l’avance, mais pas trois. Dans une autre expérience, les personnes à qui l’on demandait d’élaborer un plan mental complet avant de jouer passaient bien plus de temps à planifier que celles qui n’avaient reçu aucune consigne, sans pour autant exécuter leur solution plus efficacement.

C’est un chiffre utile, et qui rend humble. Deux sous-buts, chacun étant une courte série de coups, c’est à peu près aussi loin que la plupart des gens peuvent voir de façon fiable sur un casse-tête de ce genre, et chercher à planifier au-delà gaspille souvent de l’effort. Planifiez jusqu’au prochain point où le plateau change de nature, jouez-le, puis regardez à nouveau.

Sources4Source 4Phillips, L. H., Wynn, V. E., McPherson, S., & Gilhooly, K. J. (2001). Mental planning and the Tower of London task. The Quarterly Journal of Experimental Psychology Section A, 54(2), 579–597.

On n’agrandit pas sa mémoire de travail en le souhaitant, mais on peut mieux la dépenser. L’outil le plus puissant est le chunking : traiter plusieurs coups comme une seule intention, par exemple « dégager le couloir de droite », pour qu’un plan plus long tienne dans le même espace. Notre article sur la façon dont les experts voient les motifs explique comment se forment les chunks.

Le second outil consiste à laisser le monde retenir des informations pour vous. Evan Risko et Sam Gilbert ont passé en revue la recherche sur le délestage cognitif : le recours à des gestes physiques ou à des aides extérieures, comme des notes, des rappels ou le fait de pencher la tête pour lire un texte incliné, afin de réduire les exigences de la réflexion interne. On se déleste davantage quand une tâche est exigeante et quand on doute de sa propre mémoire. Sur un plateau, le plateau lui-même est la mémoire externe. Suivre un trajet du doigt, ou jouer un coup d’essai puis le reprendre, libère une place dans votre tête.

• Planifiez par chunks nommés de deux à quatre coups, pas coup par coup.
• Ne planifiez pas plus de deux chunks à l’avance, puis relisez le plateau.
• Servez-vous du plateau comme mémoire : montrez, suivez du doigt ou testez au lieu de tout simuler de tête.
• Réduisez le but : visez à libérer une couleur à la fois plutôt qu’à résoudre tout le plateau d’un coup.

Sources5Source 5Risko, E. F., & Gilbert, S. J. (2016). Cognitive offloading. Trends in Cognitive Sciences, 20(9), 676–688.

Un bon casse-tête devrait dépenser votre mémoire de travail pour le casse-tête, pas pour de la comptabilité. OutBrick s’efforce de garder cette charge accessoire basse. Chaque brique affiche sa couleur et, avec le mode daltonien activé par défaut, un symbole assorti : vous ne gaspillez pas une place en mémoire à retenir quelle teinte voisine est laquelle ; les raisons en sont exposées dans pourquoi la couleur ne doit jamais être le seul indice d’un casse-tête. Les portes font respecter elles-mêmes la règle des couleurs, les objectifs et la limite de coups restent à l’écran, et rien n’est chronométré : vous ne gardez jamais un plan en tête tout en surveillant une horloge.

Il reste la partie difficile pour laquelle vous êtes venu : les positions, les obstacles, l’ordre. Quand un plateau semble impossible, demandez-vous à quel type de difficulté vous faites face. Si c’est un problème de recherche, continuez à lire le plateau. Si c’est un problème de mémoire, et que vous vous surprenez à perdre vos plans à mi-chemin, raccourcissez le plan. La page consacrée à l’accessibilité liste d’autres façons d’adapter le jeu à votre manière de jouer, et le plateau dans le navigateur permet de s’entraîner vite à planifier par chunks.