人對事物進行分類感知的底層原理(2)

本文為“ ”一文的續文。

感知系統基於同步的識別不僅表現在視覺上面,還表現在視覺與聽覺之間。看到狗時聽到狗叫,狗吠聲與狗的視覺形象之間就建立了相關性;點的牛排上桌時,滋滋聲、牛排形象等特徵之間就形成了關聯……基於這種感知機制,個體可以建立對許多事物之間的關聯性,例如下雨與落雨聲、汽車與鳴笛聲、鐘錶和嘀嗒聲等等,不同感知系統的信息同步觸發,可以關聯在同一個事物上面。

一組同步觸發的組合相關信息,意味著這組信息之間的關聯性,當把其中一種信息作為背景,則另一種信息就是這種組合的另外一種感知角度,這個過程實質上就是認知。所謂認知,認,即分類識別過程,知,即同步關聯過程,不能被認知的對象,不代表不能被識別,而是不能與之建立額外的關聯性。例如這裡有一句德文:“Wir wollen bleiben, was wirsind”,這句話中的字符都可以識別,但是對於不懂德文的人來說,這句話並不能夠被認知,因為無法建立這些詞彙語句對應的聯繫性,無論是整體發音還是語句含義,此時都沒有與之同步的關聯記憶,因而沒有形成認知。

人對事物進行分類感知的底層原理(2)

個人對一件事物的認知是基於許多局部特徵或關聯特徵的同步組合而形成的(上圖),即特徵捆綁[]。視覺系統本身就是一個具備強大特徵捆綁能力的系統,視覺系統不僅具有分類識別目標形象的能力,還能根據目標與環境的參照而判定目標的相對方位、相對距離、相對大小、相對運動狀態和運動趨勢。聽覺能夠辨認聲音類別、強度、聲源方位等信息。一個目標對象通常對應著多個同步捆綁的特徵要素,在形成同步關係認知的過程中,由於神經元的同步發放,靶細胞更容易被激活,改變了神經元與神經元突觸之間連接的活性(一些起興奮作用,一些起抑制作用),於是同步關聯關係就能夠被刻錄在神經網絡當中。當局部特徵出現時,對應的神經元鏈路開始傳導信號,由於已經激活過的神經元,其被再激活的可能性更高(即Hebb突觸學習機制),於是就能夠喚醒[*]過往與該鏈路同步關聯的特徵鏈路,這種多鏈路的再同步過程,就會再次催生個人對目標對象的認知,尤其是該局部特徵還沒有與其它目標建立關聯,只與該特定目標對象有唯一關聯時。例如只有長短指針和圓盤,但並沒有數字和刻度,依然會把它理解為一個錶盤;僅聽到狗叫,就會關聯狗的形象。這種可以鑑別事物類別的局部特徵也稱為

關鍵特徵。基於局部特徵而喚醒經驗認知的機制對於個體來說具有重要的現實意義,它使得個體不用再完全重複過往的認知場景,就能對當前的情形作出一些關聯分析,這對於提升個體的環境適應能力有重要的促進作用,並且能夠使得個體在危害實際加載之前就能作出行為反應。

直線是生活中最為常見的基本特徵,個人會經常從生活中提取出各種方向、粗細的直線特徵,皮層也適應了對直線特徵的敏感度,因此,當僅出現直線的局部端點時,皮層也能即時喚醒對完整直線的認知,且不論粗細、顏色變化都不影響這種識別,僅當它不符合同一條直線的連貫性時,才會影響其識別(下圖)。

人對事物進行分類感知的底層原理(2)

關鍵特徵的提取與刺激信號的反差對比度有關。視覺在識別事物的過程中,眼球總是處在不停的抖動當中,且初級視皮層並不接收顏色亮度一致的信息,而接收的是感受野的邊界信號[]。無差異色域和無差別亮度是典型的非關鍵特徵,而相對的,基於感受野邊界所形成的輪廓信息則是識別事物的關鍵。眼球的細微抖動能夠帶來更多的噪音信號,有利於視覺系統更準確的提取事物的共性輪廓特徵信息,並區分它們之間的同步相關性。視覺系統在識別事物時,不是從整體上一次性提取事物的輪廓,而是對高對比度像素的批量採集,然後通過多級層次網絡來分化處理所採集信號在不同尺度上的同步性,最終組合出事物的整體輪廓。基本輪廓組合相似的物體,會被個人識別為同一類事物,而與此同時,同顏色勻亮度等非關鍵特徵則被初級視皮層所忽略,這是視覺系統實現對事物識別的快速性與靈活性的根本原因所在。

關鍵特徵的呈現概率與同類信號的出現頻率成負相關,與感知系統的識別精度成正相關。如果某局部特徵與多個不同對象之間建立了同步關聯,那麼它就不是關鍵特徵。當基於同一類感知系統時,一個局部特徵與多個特徵先後建立了同步關聯,則意味著基於該特徵的

認知分化(下圖)。當一個小孩第一次看到自行車時,下次僅看到下面的輪胎就會想起那是自行車,可是看到三輪車、鐵斗車、雙人遊覽車都有一樣的輪胎時,如果上面完全擋住,小孩再看到底下的輪胎時就不能確切指出那到底是什麼車啦。

人對事物進行分類感知的底層原理(2)

為了更好的說明這個原理,我們以一組圖示來進行說明。下圖中有生活中常見的四種事物,但是它們都有一部分被擋住了,即組成完整事物的部分特徵是未知的,現在請分辨它們分別是什麼?(答案請見本章結尾)

人對事物進行分類感知的底層原理(2)

圖中從AD,識別度似乎越來越低,請思考這是為什麼?

【未完待續……】


人對事物進行分類感知的底層原理(2)


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