第三章  知觉与注意

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在本章中，我们将揭示人类如何运用计算式大脑（computational brain）来完成下列功能：

1.感知周围的世界

2.注意周围的世界

3.在初始阶段加工信息

 

    我们首先考察对感觉信息的知觉，这是信息加工中的初始步骤。在这一过程中处于核心地位的是脑，其任务是对进入周围神经系统（peripheral nervous system，由除了脑和脊髓以外的神经构成的，其功能是感觉和知觉）的事物加以理解，并有效地弄清楚它们的意义。

 

一、计算式大脑

    计算式大脑的概念建立于这样的观念之上，即心灵是脑的所作所为——心灵对信息进行加工。

    我们观看、聆听、闻嗅和触摸这个世界，这还只是一连串的事件的第一个环节，继之而来的还有对刺激的编码、对信息的存储、对材料的转换、思考，以及最后形成知识。

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    一个信息加工模型：

    位于人类察觉范围之内的物理能量会刺激感觉系统，接受转换（变成神经能量），在感觉存储机制中短暂存留，在中枢神经系统（central nervous system，CNS）中接受进一步的加工和编码，并有可能进入记忆系统以备加工。其结果可能引发行为反应，反应又成为进一步加工中的一部分刺激条件。

    （这只是假设，脑的结构未必是按照这种方式组织起来的。该模型的价值在于，将认知心理学所假定的信息加工诸阶段，以形象的方式进行了概念上的阐述。）

   

二、感觉与知觉

    心理物理学（psychophysics），研究外部世界物理属性的改变与相应的心理体验之间的关系的学科。

   

感觉（sensation），指对物理世界的能量的初始探测。

对于感觉的研究一般是探讨感觉机制的构造和加工过程，以及刺激如何对这些机制产生作用。

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知觉（perception），这一术语涉及解释感觉信息的高级认知过程。

感觉是对刺激的初始探测，知觉是对我们感觉到的事物的解释。每一个感觉事件都是在我们关于世界的知识这个背景下得以加工处理的，我们先前的经验为单纯的感觉体验赋予了意义——这就是知觉。

 

（一）错觉

    有时，感觉和对感觉体验的知觉解释之间存在差异——实际上就是我们的感觉系统所接受的内容和我们的心灵所解释的结果之间存在差异。

    错觉现象，即同一感觉刺激的物理属性（“真实”的反映）和心理属性（感觉上的反应）的不一致。

 

（二）先备知识

    知觉不仅受到感觉信号的影响，还受到过去知识、先前假设以及偏见的影响。

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    我们知觉来自外部世界的初始信息的方式，在很大程度上既受到感觉系统和脑的最初构造方式的影响——“硬件”决定了我们以特定的方式来感知这个世界，又大大受制于我们过去的经验，它赋予刺激的初始感觉体验丰富多彩的意义。

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（四）我们所知的一切都是错误的

    我们的感觉系统的接收能力是有限的，我们只能通过如此有限的（因而是歪曲的）渠道来理解现实世界。

    我们对知觉过程的观点是——感觉的探测和解释取决于：

    1.感觉系统和脑所感知到的刺激能量；

    2.先前储存在记忆当中的知识。

 

    存储于我们记忆当中的事物是关于现实世界的抽象表征。对感觉信息的加工处理和认知解释的关键之处在于对信息的抽象化处理过程。在感觉的层面上，信息是非常具体的；而在知觉解释层面上，信息通常是抽象的。

    我们对世界的看法取决于我们所知（在抽象意义上）和我们所感（在具体的意义上）之间的整合。

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三、知觉的广度

    知觉广度（perceptual span）是指一次短暂呈现中能够感受到的信息量。

在考察人类知觉广度的问题上，主要的混淆来自无法区分两个假设的结构——知觉的感觉存储器和短时记忆。

    我们显然拥有感觉存储器，它能够在短暂接触事件的基础上进行快速决策。常识也验证了这个说法。如果我们闭上眼睛，我们仍能“看到”这个世界。

   （假设在对刺激材料进行报告的过程中，至少需要两个阶段：1.知觉；2.对先前印象的回忆。因此难以判断最后的报告是我们实际知觉到的，还是知觉到了但已经忘记了部分的结果。因此无法确定知觉广度。）

 

四、视像存储

    Neisser把视觉印象的持续和一段时间内可供进一步加工的现象称为视像记忆（iconic memory）（然而很多认知心理学家认为将记忆这一术语运用于感觉现象并不恰当）

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    视像存储本质上是视野内大量事物的快照。每一张快照大约持续1秒。这些快照的作用在于让大脑的加工赶得上眼睛接受视觉信息的速度。

    很多研究者发现，输入的信息准确地存储在视像记忆当中，但是如果不转入进一步的加工过程，它们就会迅速消失。如果确实如此，则知觉广度（测验中的结果）是受视像消失的速度和报告视觉信息所需时间共同影响的。

    研究表明，视像的持续时间约为250毫秒（1/4秒）。

 

 

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五、声像存储

    构成言语的听觉脉冲是随着时间的流逝而传播的。在言语、音乐或其他声音中，任何一个小片段所包含的信息都是没有意义的，除非将它们置于其他声音的背景之内。声像存储通过短暂地保留听觉信息，为我们理解信息提供了直接的环境线索。

 

    声像存储与短时记忆（short—term memory）不同。

    声像存储的存储时间非常短（介于250毫秒到4秒之间），而短时记忆的存储时间则相对较长（10—30秒）。此外，听觉信息在声像存储中以原始形式存在，而在短时记忆中则以部分受到加工的形式存在。

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    关于味觉、嗅觉和触觉，是否存在与视觉中的存储相对应的早期感觉记忆存储机制，尚未收集到充分的资料以供我们作出正确的判断。目前已经发表的一些证据证明，我们的触觉中也含有一种类似早期存储的机制。

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六、感觉存储的功能

    关于视像存储和声像存储（的目的）的一个推测是：对来自外部物理世界的信息提取，遵循节省法则。由于激发我们神经系统的感觉信息的数量大到天文数字，而高级认知系统的加工能力有限，因此只有一小部分感觉信息能够被选取出来进行进一步加工。

 

    在选取恰当的信息以备进一步加工和摈弃不适宜的信息之间，似乎存在着某种精妙的平衡。像视像、声像存储那样，对感觉信息进行短暂、生动而又准确的存储，似乎为我们提供了一种机制，借此可以选取恰当信息进行进一步加工。通过短暂地保存完整的感觉印象，我们能够扫描刚刚发生的事件，提取出那些最显著的刺激，并将其置于人类记忆那盘根错节的矩阵之中。如果一切都运行顺畅，那么被编码、转换或存储的信息将不多也不少，刚好为人类维持正常生存所必需。

 

    Edwin Boring的假说：知觉的目的是思维的经济性。它选取并确定那些经久不变因而对机体的生存和福祉意义重大的事物。

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七、注意

    注意（attention）的通用定义：心理能量在感觉事件或心理事件上的集中

注意研究一般涵盖这一主题的五个主要方面：处理容量和选择性注意、唤醒水平、注意的控制、意识以及认知神经科学。

 

    当代关于注意的观点都建立于这样的前提之上，即对人类观察者而言，在任何给定时刻，我们周围可获得的线索数不胜数。但是我们的神经加工能力是有限的，无法感知全部的外部刺激；而且就算这些刺激被探测到了，大脑也无法对它们全部加以处理，我们的信息处理能力太有限了。

 

    注意研究的新时代是由英国心理学家Donald Broadbent 于1958年开创的，他在其《知觉和通讯》中写道：注意是一个容量有限的信息处理系统的必然结果。

    他的理论中的基本观点是，世界上的感觉对象的数量远远大于人类观察者的知觉和认知加工的容量。因此，为了应对信息的洪流，人类只能选择性地注意其中的一部分线索，而将其他的忽略掉。

    他的信息加工模型的基本原理可以暂用“管道“理论的概念加以表述。比方说，以人的声音为形式的信息，进入了一个通道（管道），并以序列化的方式从一个存储器或加工系统传递到另一个存储器或加工系统：从感觉存储机制到短时记忆系统，再到长时存储机制。

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    长久以来人们认为注意一个线索的代价是忽略其他线索。如果我们试图理解同时呈现的信息，尤其是同类信息（同一感觉管道中的），那就必须牺牲一定得精确性。

 

    日常经验告诉我们，我们对某些环境线索的注意优先于其他线索，被注意到的线索通常会受到进一步的加工处理，而未被注意的线索则不会。

 

   有关注意的5大主题：

   1.处理能力与选择性。

   2.控制

   3.自动加工

   4.认知神经科学

   5意识

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   注意之所以有选择性的原因是：

   1.你的信息处理能力受限于通道容量（channel capacity）。

   2.你对选择哪些特征加以注意施加了一定得控制。

   3.你对事件的知觉与对刺激材料的自动加工有关。

   4.人的注意系统独立于脑的其他系统。

   5.你所注意到的那些事物是你有意识的体验中的一部分。

 

（一）注意、意识与阈下知觉

    阈下知觉（subliminal perception），指的是当刺激强度明显超出生理阈限产生的效应，但这种效应未进入意识。

    许多理论中包含着一个固有的观念，即在信息加工的早期阶段，人们并没有对信号产生意识，而是在某种决策或选择过程完成之后，将一部分信号转入进一步的加工处理。

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八、加工容量与选择性注意

    人们常常将选择性归结为通道容量的不足，这种观念意味着，在信息处理过程的某个环节，存在一个瓶颈，其部分原因在于神经机制上的限制（感觉系统的局限，认知能力的局限）。

    我们对一个信号做出反应的能力，还部分地取决于它有多么“纯净”，也就是说，它在多大程度上不受竞争信息或“噪音”的干扰。

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九、听觉信号

    在我们的日常生活中，我们积累了大量关于语音、语调、句法、语法、声音模式、字母组合以及短语结构的知识。在向单耳呈现语言，甚至还向另一耳同时呈现其他听觉信号的情况下，人们仍然能够对语言加以理解，这是因为我们能够注意情境线索并及时运用我们的语言知识加以检验。反常的信息（那些与正常的语法结构和语词结构不一致的信息）就需要具有很强的信号特征才能被接收。非常熟悉的信息更容易进行加工。

 

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十、选择性注意额理论模型

 

（一）过滤器模型（filter model）

    也是第一个完整的注意模型，是由Broadbent（1958）提出的。

Broadbent认为，要区别沿特定神经传导的信息，既取决于它们激发的是哪根神经纤维，也取决于它们所产生的神经冲动的数量（神经心理学研究已经揭示，高频信号和低频信号是有不同纤维传导的）。因而，当若干神经纤维同时兴奋的时候，若干感觉信息会同时抵达脑部。

    在Broadbent的模型中，这一过程可以借由若干并行的感觉通道完成（他假定这些通道拥有不同的神经代码，并可以根据代码选择通道）。

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一个信号只有被注意到，并且经由过滤器被传递到一个容量有限的通道中，才能够得到进一步的加工。而进入系统的信息量多于容量限制通道所能处理的信息量。Broadbent假定，为了避免系统超负荷，选择性过滤器可以被切换到任何一个感觉通道。

 

由于我们的信息处理能力有限。为了从我们所听到的东西中理出头绪，脑可以注意其中一类神经冲动（基于物理特征）。如果情况需要，我们可以将注意力切换到另一个通道。然而，如果注意的选择过程就像Broadbent最初设想的那样，是依据信号的物理性质，那么切换注意的过程应该与信号的内容无关。

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（二）衰减器模型

    过滤器模型的问题之一在于，人能够从非注意通道中探测到敏感的或者有趣的信息。

    衰减模型由Anne Treisman提出。根据她的观点，存在某种大脑“执行机制”需要先做出决策（初始的筛选），然后才对信号特征进行分析。

    筛选过程的第一步是根据粗略的物理特征对信息进行评估，然后由更为缜密的筛查过程根据意义对信号进行评估。初始筛查过程发生的机制是衰减器或知觉过滤器——一种调节信息的强度并且协调信号及其语言加工之间关系的装置。该模型意味着“无关信息”进入的是一只“迟钝”的耳朵而不是完全失聪的耳朵。

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十一、视觉注意

Treisman和Julesz都假定，在视觉注意中有两个不同的过程在发生作用。在第一个阶段，存在一个初级的前注意加工（对影像的一种特殊映像），该过程对视野进行扫描，迅速地检测客体的主要特征，如大小、颜色、方向、运动等等）。此后，位于大脑皮层不同区域的特定的特征地图对客体的不同属性进行编码。

 

视知觉和注意各阶段模型：最初，视觉场景中的一些基本属性（颜色；、方向、大小和距离等）在相互分离且平行的通路中被编码，生成特征地图。这些图谱再被整合成映像。然后焦点注意再从映像中抽取信息以便详细分析图形中选定区域的相关特征。

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十二、自动加工

    高度熟练地动作会变得自动化，因而与完成新的或不太熟练的动作相比，所需的注意力较少。

 

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信息的自动化加工过程所需的理论结构大部分是Posner和Snyder提出的，他们描述了自动化过程的三个特征：

    1.一个自动化过程可以在无意中进行

    2.自动加工在意识的范围之外

    3.自动化过程很少或根本不消耗意识资源

 

   自动化可以将意识解放出来，去注意那些要求更高、更易变化也更需要注意的活动的冲击。