第三章 知觉和模式识别
感觉知觉与模式识别
苏州大学认知心理学
感觉 sensation
• 你知道“感觉”是什么吗?
– “跟着感觉走” – “我对你没感觉” – “感觉真没意思”
什么是感觉？ 感觉案例：小豌豆识真公主的童话故事
故事里的心理学理论
• 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个 别属性的反映。 • 要点：
﹥60岁随年龄增高感受性下降：首先是高频的丧失； 逐渐增加到低频的丧失；最后到中频（1000—4000赫兹） 的丧失。
（2）听觉适应和听觉疲劳 听觉适应：在声音持续作用下听觉感受性降低的现象 听觉疲劳：声音较长时间（如数小时）连续作用，引起听 觉感受性的显著降低。
听觉疲劳与听觉适应不同，在声音停止作用后还需很
• 绿色：有益消化，促进身体平衡，并能起到镇 静作用，对好动或身心受压抑者有益。自然的 绿色对晕厥、疲劳与消极情绪均有一定的克服 作用。 • 蓝色：能调节体内平衡，在寝室使用蓝色，可 消除紧张情绪，有助于减轻头痛、发热、晕厥 失眠。蓝色的的环境使人感到幽雅宁静。 • 紫色：对运动神经、淋巴系统和心脏系统有压 抑作用，可维持体内钾的平衡，有促进安静和 爱情及关心他人的感觉。 • 靛蓝色：可调和肌肉，能影响视觉、听觉和嗅 觉，可减轻身体对疼痛的敏感作用。该色不适 于装饰，但若用于布料，可使人产生安全感。
角膜→前房→瞳孔→玻 璃体→视网膜（最外 一层是视细胞层）→ 视神经→外膝体→大脑 皮层的枕叶后端
视
觉
• 适宜刺激-------可见光 • 生理机制-------盲点、中央窝、锥体细胞与
棒体细胞
• 视觉现象-------色调、明度与饱和度；浦肯
野现象；明适应与暗适应；颜色视觉；色 弱与色盲；视觉后象；闪光融合
03认知心理学-模式识别
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6
1、模板匹配理论（Template-matching Theories）
在人长时记忆所编码的信息中，存储着各式各样的 来自个体过去的各种外部模式的拷贝或复本，即模板， 它们与外部的刺激模式存在着一一对应的关系。当一个 刺激作用于人的感觉器官时，刺激信息得到编码并与头 脑中所存储的模板进行比较和匹配，确定哪一个模板与 刺激信息最为吻合，就把该刺激信息确认为是与头脑中 的某个模板相同，即产生模式识别效应。
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2
模式识别：是指人把输入刺激（模式）的信息与长时记忆 中的信息进行匹配，并辨认出该刺激属于什么范畴的过 程。 因此，对物体、图像、语音、符号或人脸的识别过程， 即为模式识别。 模式识别依赖于人的知识经验，离开个体已有的知识
经验，就无法理解输入信息的意义。
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3
模式识别是人的一种基本认知能力，当代认知心理学的知 觉研究主要涉及模式识别，特别是视知觉的模式识别。
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13
特征模型支持证据
* 诺贝尔奖得主 Hubel和 Wiesel 的研究 将微电极插入动物视皮层的一系列神经元中，呈现
简单视觉刺激（垂直光栅），结果表明，每个神经元只 对特定方向的光栅反应特别强烈。一小块视皮层包含了 各种各样的神经元，分别对垂直、水平、倾斜线条作出 反应，视觉系统似乎有一些专门的特征检测器，帮助我 们对字母和简单模式的某些特征作出反应。
第三章 知 觉
第二节 模式识别（pattern recognition）
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1
一、模式识别
模式（事物）是由若干元素或特征按照一定的关系组 合在一起构成的，比如：
汉字有8种笔划和251类偏旁等特征； 英文字母有水平线、斜线、垂直线、直角、锐角、连续曲线和不连
《认知心理学》教学大纲
《认知心理学》课程教学大纲一、课程的性质、地位和任务《认知心理学》是心理科学体系中的重要基础学科之一，是心理科学、神经科学和信息科学之间的边缘学科。
认知心理学是一门专业课，是在普通心理学和实验心理学的基础上开设的专业性很强的深化课程，主要探讨信息加工的机制和知识的表征方式。
其主要任务是使学生理解人类信息加工的内部机制和知识表征方式，并学会认知心理学的主要研究范式。
二、课程目标本课程的教学目的是使学生系统地理解掌握认知心理学的基本概念和基本理论，特别是要学生弄清楚信息加工的内部机制和知识的表征方式；通过本课程的学习，使学生掌握认知心理学的基本研究范式，学会认知心理学的几种主要的实验设计。
具体目标如下：1. 教学过程中，在传授基本课程知识的同时，还将认知心理学与心理学科其它课程相结合，为学生的心理学专业学习和研究打下坚实基础，同时增强整个学科知识的系统性。
2. 将理论知识与实际生活相结合，将传统经典研究与当前较新研究相结合，让学生在了解前人研究成果的基础上发挥独立思考、多向思维的潜能，培养认真严谨的科学态度，并将基础知识与实际相结合去分析、解决新问题，掌握认知心理学基本研究范式，能够进行基本的实验设计来解决实际问题。
3. 通过本课程的学习，使学生能够理解掌握信息加工内部机制和知识的表征方式，树立辩证唯物主义的科学心理观。
三、课程对毕业要求的支撑关系课程目标对毕业要求的支撑关系注：毕业要求为1.师德规范 2.教育情怀3.保教知识 4.保教能力 5.班级管理 6.综合育人7.学会反思8.沟通合作四、课程学时分配建议课程学时分配五、课程内容及要求六、教学方法本门课程的特点是综合性强、具有学科交叉的特点，学生必须要有生物学、心理学实验设计、心理统计等方面的基础知识。
认知心理学的教学主要采用讲授与实验相结合的方式进行，教师结合实验进行理论知识的讲解，学生应该积极结合实践思考问题。
为了加强学生记忆和理解课程内容的理解，可用多媒体手段让学生观看相关认知神经科学的视频了解不同心理活动的生理基础及脑机制，还可以结合实验让学生亲手尝试各种实验范式，在实践中注重理论知识的应用，锻炼学生综合、系统地理解所学的理论知识。
第三章 知觉和模式识别
大字母识别 快于小字母；
3种关系条 件下，大字 母识别反应 时无显著差 异；小字母 的识别有差 异，其中冲 突条件下最 慢。
知觉加工的总体特征优先
总体特征知觉先于局部特征被知觉，知觉过程 开始于总体组织，然后才开始对局部特征的分 析。 当人有意识看总体特征时，知觉加工不受局部 特征影响，但当人注意看局部特征时，知觉加 工受总体特征影响，否则无法解释小字母识别 在冲突条件下最长。
知觉信息加工过程
觉察（detection): 发现事物的存在，而不知道 它是什么;类似与感觉 分辨(discrimination): 把一个事物或其属性与另 一个事物或其属性区别开来。 确认(identification): 人们利用已有的知识经验 和当前获得的信息，确定知觉的对象是什么。
功能连通分析
当ACC与其他脑区的联结通过PPIs进行分析时， 发现了显著的侧IFG（一 个重要的语言区）的联结特异性增加； 而右侧ACC在进行视空间判断任务时，与右侧 顶叶（参与了空间判断）的联结特异性增强。
没有其他脑区显示出跟左侧或右侧ACC显著的 任务-决定的功能联结性变化。
三 整体加工和局部加工
自然界中的许多物体 是以等级结构的形式 组成。 人类的知觉系统如何 加工等级结构的物体， 是长期以来研究争论 的热点。
Navon(1977)开创性 地采用等级刺激的范 式来研究人类的等级 加工过程。
整体加工和局部加工
Navon(1977) ：听觉的字母识别作业
实验程序
知觉加工过程的脑机制
——来自认知神经科学的证据
视觉加工有两个主要的功能：一是目标知觉，即它是 什么？二是空间知觉，即它在哪里？
认知心理学课后题
认知心理学课后题认知心理学课后题整理第一章概述：从广义上讲，认知心理学主要探讨人类内部心理活动过程、个体认知的发生与发展，以及对人的心理事件、心理表征和信念、意向等心理活动的研究。
狭义的认知心理学就是信息加工心理学。
：口语报告是让被试在从事某种活动的同时或之后，将头脑中进行的心理活动操作过程用口语表达出来，主试记录下来，并根据有关结果对被试心理活动规律进行研究。
1、为什么认知心理学也叫信息加工心理学？P3:广义认知心理学包括信息加工心理学。
狭义的认知心理学指的就是信息加工心理学。
它将人的认知过程类比为计算机，以信息加工的观点为核心研究人类认知的心理学，也叫信息加工心理学，包括感知、注意、表象、学习记忆思维和言语等。
2、认知心理学的三种研究取向之间有何异同？P15：(1)它们都是认知心理学的研究范式，都在不断发生着变化。
(2)信息加工研究取向奠定了认知心理学的理论基础，(3)联结主义研究取向帮助我们深入了解大脑与认知过程之间的关系，(4)而生态研究取向则从更加整体的观点认识人的认知过程。
3、如何通过计算机工作过程来模拟人的认知过程？(1)把人的认知操作编制成计算机程序。
（必须有层次的、逻辑严密的、可运行的。
）(2)在计算机上进行实验验证，从中观察和了解人的认知活动过程在辨别、比较、分析、推理和解决问题上的心理活动过程。
第二章注意过程：是一种需要应用注意的加工，其容量有限，可灵活地用于变化着的环境。
这种加工是受人有意识地控制的，故称作控制性加工或注意性加工。
：是不受人所控制的加工，无需应用注意，没有一定的容量限制，而且一旦形成就很难予以改变。
是平行的，可同时处理两个或多个项目，主要用在容易的、涉及高度熟悉项目的任务中。
：当两个或两个以上的物体同时出现在眼前时，我们常常只注意其中一个物体，而不是全部。
——注意的选择性。
（对个人很重要的词语会被注意到）感觉登记选择性过滤器觉察器短时记忆反应反应过滤器模型（知觉选择模型）：来自外界的信息是大量的，人的高级中枢的加工能力有限，避免系统超载，需要过滤器加以调整，选择一些信息进入高级分析阶段，通过过滤的信息，被进一步加工而被识别和贮存，其余信息暂存于某种记忆中，然后迅速消退。
认知心理学知识要点
认知心理学知识要点第一章概述认知与认识的区别和联系联系：二者都是主体对客观事物的反映过程，都是信息的获得和使用过程。
区别：认知客观性强，认识主观性强。
“认知”比“认识”更适合用于描述信息加工过程。
认识主要用于哲学领域，认知主要用于心理学领域。
信息加工取向与联结主义取向的要点加工：认知主义/符号加工取向诞生：上个世纪60年代。
假设：以计算机为隐喻。
知识和信息在大脑中以符号语义表征形式存在（如计算机的二进制），认知加工就是符号加工或符号运算。
符号信息按照时间顺序加工——串行加工。
解释水平：心理水平/认知水平，处理的是已经表征的信息。
联接：诞生：上个世纪80年代。
假设：以“神经网络”为隐喻，认为知识和信息在大脑中以神经元联结特性和活动特性来表征（分布式表征），认知加工就是神经网络的并行加工。
很多应用是“人工神经网络”的模拟。
解释水平：介于神经与表征水平之间，处理的是尚未表征的“亚概念”，能解释心理的初始表征。
口语报告法的特点：首先，它采用了现代化的录音技术，对被试的口语报告进行完整的实时记录。
在把录音记录转换成文字以后，研究者就可能根据课题需要，分析心理过程的任何一个部分，同时也可能系统地考察口语报告数据的可靠性程度；其次，认知信息加工模型理论的，，为口语报告数据的采集、加工、编码和分析提供了充分的理论依据；第三，根据口语报告的分析数据，可以进行计算机模拟研究，看其能否再现人类的认知加工过程。
大脑认知过程和计算机处理信息过程有何相似之处：具有输入符号、输出符号、储存符号、复制符号、建立符号结构和依靠已掌握的符号操作系统完成行为的6个功能。
第二章注意过程注意概念中的集中和指向的理解：集中是指内部心理资源的聚集和紧张性，而指向是指心理活动对特定对象的选择性定向。
集中往往是内部的，基于任务的；指向往往是基于外部对象的。
注意的四个品质：注意的广度（范围）注意的稳定性，注意的分配（同时注意）注意的转移（指向转移）证明衰减器模型的实验设计注意的选择反应模型第三章知觉与模式识别经典的知觉理论如何解释知觉过程？人类具有不需学习的整体知觉组织机制，使我们可以将外部刺激以整体而非部分的方式知觉为“完形”。
认知心理学第三章 感知觉
支持模板匹配理论的实验证据：
• • • • 菲利普斯(Phillis,1974)的实验 Warren（1974）的实验 Person的实验 模板匹配理论比较容易在计算机上加以 实现
模板匹配理论没有明确的问题：
• 对刺激的加工是从局部特征开始的还是 从整体特征开始的？ • 模板的编码形式是怎样的？ • 刺激与记忆中的各种模板的比较是同时 进行的（平行加工），还是一个个相继 进行的（系列加工）？
• • • • Posner(1967)的实验 Franks和Bransford(1971)的实验 Reed(1972)的实验 Solso 和 Carthy(1981)的实验
Reed(1972)的实验
（三）特征分析说或特征匹配理论
• 模式或事物是由若干元素或特征按照一定的关系组 合在一起构成的，因此要识别事物或模式，就可以 分析它们的基本属性或基本特征。 • 模式识别是由一个特征觉察系统提供的信息来建造 一个模式的过程 • 在模式识别过程中，首先要对刺激的特征进行分析， 也就是抽取刺激的有关特征，然后将这些抽取的特 征加以合并，再与长时记忆中的各种刺激的特征进 行比较，一旦获得最佳的匹配，外部刺激就被识别 了（一般的特征分析模型）
第三节 模式识别 一、模式识别概述
• 模式：指由若干元素或成分按一定关系 集合而成的某种刺激结构或刺激的组合 • 模式识别：指人把输入刺激（模式）的 信息与长果记忆中的信息进行匹配，并 辨认出该刺激属于什么范畴的过程 • 对物体、图像、语音、符号或人脸的识 别过程，都属于模式识别
二、模式识别过程
一、字词优势效应
1.什么是字词优势效应 • 识别一个词中的字母的正确率要高于识别一个单独的同一 个字母，这个现象叫做字词优势效应。 • 里彻尔的实验 2．对字词优势效应的不同解释 • 里彻尔认为字词优势效应的出现是由于字词具有意义 • Rumelhart和Spile（1974）用借助上下文而进行推理来 解释字词优势效应 • Meicher(1973)认为字词优势效应是因为对字词和字母的 编码不同 • 还可从整体加工和局部加工来说明字词优势效应
认知心理学名词解释
48、范畴大小效应：指当一个项目所属范畴的成员数目少时，被试的判断更快。属于语义记忆的特征比较模型。P136
49、网络模型：语义记忆的网络模型假定，在记忆中，概念象网一样地组织，相互之间存在联系。特定概念的意义，信赖于它相联系的概念。P137
第五章
26、多重存储模型：该模型假设，记忆由三种记忆存储构成，即感觉记忆、短时记忆和长时记忆。该模型有时也称作双重记忆模型。P101
27、工作记忆：是我们完成认知任务时，对信息进行暂存储和操作的一个记忆系统。工作记忆不单单是一个被动的存储器。相反，对信息操作的强调意味着，工作记忆更象是一个工作台。在这个工作台上，材料持续地得到处理、结合和转化。105
11、自上而下的加工模式：头脑中已有的知识经验和期望能够引导我们对客体知觉。这样，除了自下而上加工之外，模式识别还涉及到另外一个重要过程，即自上而下加工或概念驱动加工。这种加工强调概念和高水平过程对模式识别的影响。P33
12、词优效应：是指同出现在非词（即一串无关的字母，如orwk）中相比，当一个字母（如k）出现在词（如work）中时，我们对它的识别更快、更准确。P34
第一章
1、生态学效度:研究所获得的结果也应该能够适用于现实世界中自然发生的行为。P11
2、人工智能：是计算机科学的分支，这种计算机科学关心如何通过创建计算机程序，来让计算机显示出典型地只和人类相联系的智能行为。纯粹的人工知能是一种探索尽可能高效地完成任务的途径。P15
第二章
3、知觉：是使用我们先前的知识，收集并解释我们的感觉所登记的刺激的过程。P23
第三章
13、Stroot效应：Stroop效应是一种广泛使用的视觉任务。该效应是指，当词的印刷颜色与词的意义相冲突，而任务是命名印刷颜色时，被试的反应要慢。为完成任务，被试不得不面临一种选择，即不得不从印刷颜色和意义两个维度中选出印刷颜色这一维度。Stroop（1935）最早证明了这种效应。然而词本身的意义作为分心刺激干扰了被试对印刷颜色的命名。P55
03认知心理学-模式识别
“映象鬼”——对外部刺激信息进行编码，形成刺激模式的表象或映象。 “特征鬼”——从“映象鬼”得到的表象中搜索一定的特征，每个“特征 鬼”都有 其特定的功能和任务，它们只搜索和选择自己负责的那个特 征，找到后就喊叫或标记出这种刺激特征及其数量。
“认知鬼”——每个“认知鬼”负责一个特殊的模式，它们在倾听“特征 鬼”的喊 叫中搜索自己负责的某个模式的有关特征，一旦发现有关特 征，就会大喊大叫，发现的特征越多，喊叫声就越大。 “认知鬼”的喊叫声表明它们已经组合了某个字母。
四、自上而下加工和模式识别
1、背景和模式识别 字词优势效应：识别一个字词中的字母，比识别一个单独的字母 的
正确率要高。
客体优势效应：识别一个客体图形时，图形中的线段要优于识别
Байду номын сангаас
结
构不严的图形中的同一线段或单独的线段。
Word Superiority Effect
(Reicher, 1969; Wheeler, 1970)
刺激的大小。
* 谢夫里奇和奈塞尔根据特征匹配理论，设计了一套计算机 程序让计算机识别，这些字母区别于人用手写的英文字 母，结果计算机能够很好地完成这个任务。
“魔鬼城堡”模型（Pandemonium Model）（谢夫里奇）
“魔宫”里群居着许多“鬼”，他们分属于4个层次，每个层次的“
鬼”执行着某个特殊的任务，并依次工作，直到最终实现模式识别。
例：各种不同形状、型号的飞机，其原型是有2个翅膀的
长筒，机场停着的飞机和画里的飞机，尽管差异很 大，但由于与脑中表征的原型相似，仍然能够被识
别出来。
换了发型的张老师仍然能被识别出。 原型匹配理论的优点：减轻记忆负担，使人的模式识别 活动更加灵活。 缺点：没有非常具体和详细地描述刺激 与原型之间的匹配过程。
3第三章 感知觉
关于客体优势效应的实验
Klein（1978）发现掩蔽刺激的有无以及 Klein（1978）发现掩蔽刺激的有无以及 掩蔽刺激的性质也对客体优势效应有重要 的影响。 他用随机线段做掩蔽刺激，没有发现客体 优势效应，但没有掩蔽刺激的时候则出现 了客体优势效应。 据此他设想存在两种知觉系统：一为特征 系统；二为客体系统。
自下而上加工和自上而下加工的相互作用 1、自下而上加工和自上而下加工是密切联系 的，在实际知觉过程中是结合起来同时进 行的。
如Tulving，Mandler和Baumal（1964）的实验 Tulving，Mandler和Baumal（1964）的实验 他们通过改变字词呈现时间来研究自下而上加工， 而通过改变上下文的字词数目来研究自上而下加 工。
模板匹配失败的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ证
修正的模板匹配模型
原型说
也叫原型匹配理论。这个假说主要是针对模板说的 不足而提出来的。其主要特点是，认为在人的记 忆中存储的不是与外部模式有一一对应关系的模 板，而是原型（Prototype）。 板，而是原型（Prototype）。 原型是指一类客观事物的抽象物，是一类客观事物 所共有的关键性特征。原型并不是表示任何特殊 的、具体的事物，而是代表人对一类事物的内部 表征，它反映着一类事物所具有的基本的、共同 的特征。 该模型假设，由于原型是一种概括化了的内部表征， 因此它们并不要求与外部刺激信息的严格匹配， 只需要能近似匹配即可。
4、 “鬼城”模型是Selfridge “鬼城”模型是Selfridge （1959）提出的一个具体的特征分 1959）提出的一个具体的特征分 析模型
四、Marr的计算理论 四、Marr的计算理论 （computational theory） theory）
教育心理学 第三章 知识的学习
二、原理（规则）的学习
▪ （一）原理学习的形式 ▪ 接受式或规-例式 ▪ 发现式或例-规式 ▪ （二）原理学习的条件 ▪ 内部条件：对原理所涉及概念的学习和理
解；学习者的认知发展水平；学习者的语 言表达能力。 ▪ 外部条件：教师的言语指导
▪ 元认知知识包括对自身思维的知识和意识， 以及关于何时何地运用策略的知识；
▪ 元认知监控包括计划、评估和监督。
第二节 传统的知识学习
▪ 一、概念的学习 ▪ （一）概念的定义与种类 ▪ 定义：具有共同特征（关键属性）的物体、符号
或事件的标记系统，是对类别的心理表征。 ▪ 加涅：具体概念与定义性概念 ▪ 维果茨基：日常概念与科学概念 ▪ （二）概念的表达形式 ▪ 概念名称 ▪ 概念定义 ▪ 概念属性 ▪ 概念例证
上，即选择性知觉策略。
▪ （三）精加工策略
▪ 通过对要记忆的材料补充细节、举出例子、 作出推论或使之与其它观念形成联想等， 为知识的提取提供新的途径，为知识的建 构提供额外信息。
▪ （四）组织者策略
▪ 是将分散的、独立的知识组织成一个整体 并表示出他们之间关系的方法。
▪ 可以利用“先行组织者”
▪ （五）认知结构优化策略
▪ 长时记忆：信息以意义形式编码，保持时 间较长（甚至终生），容量很大。
▪ 遗忘：消退、干扰、提取失败。 ▪ 前摄抑制：先前的学习对回忆后来的学习
的干扰； ▪ 倒摄抑制：后来的学习对回忆先前学习的
干扰。 ▪ 系列位置效应：首因效应、近因效应
元认知
▪ 由J.H.Flavell提出，包括元认知知识和元认 知监控两个方面。
丁锦红认知心理学第三章 知觉与模式识别
双足 有喙 鸟类 身披羽毛 卵生
蝙蝠被识别为 非鸟类
举例：人脸的识别过程
仅根据基本特征 抽取部分具体特 征
综合各项特 征后与基本 特征匹配
眉毛具体特征
眉毛基本特征
匹配
两眼具体特征
A的具 体人脸
匹配
鼻子具体特征
眼睛基本特征 鼻子基本特征 嘴巴基本特征
脑中 A的 脸
匹配
嘴巴具体特征
匹配
A人脸被识别
固定网像技术的研究成果
二、知觉的假设检验理论
强调已有知识经验对知觉的影响，主要是以假 设、期望或图式的形式起作用。 知觉是一个将外部刺激与脑中已有知识进行匹 配联系之后的确认过程。 重点：强调知觉的确认过程。
哪种是牛肉泡馍？
月亮上有什么？
三、直接知觉理论（生态学理论）
1. 要点：根据传统的Helmholtz知觉理论，知觉是无意 识推理的结果，即感觉和概念等经验的整合。但吉布 森（Gibson）在格式塔心理学整体知觉先于部分知觉
三个知觉理论的侧重点外部刺激感知觉初级心经验图式推理期待等高级心格式塔学派知觉组织的整体性知觉的假设检验模直接知觉理论刺激结构的整体性第二节知觉的加工方式一自下而上的加工数据驱动加工始于外部刺激即先对外部刺激特征进行分析之后经心理组织而成有意义客体
第三章 知觉与模式识别
知觉的理论 知觉的加工方式 模式识别理论 结构优先效应
有意识注意整体时可以忽略局部特征，但有意 识注意局部时总是要先受到整体特征的影响。
挑战
视觉知觉对象具有最佳大小水平（注意范 围），当局部特征处于最佳大小水平时，可 以出现局部优先效应——因为此时的总体特 征已经在最佳注意范围之外了。
假设最佳大小水平
知觉(模式识别)
实验证据：
由点组成字母及其变形（Posner,1967）。 Reed(1972)人脸简图的归类实验。
证据：各种不同形状、型号的飞机，其原型是有2个翅膀 的长筒，机场停着的飞机和画里的飞机，尽管差异很
大，但由于与脑中表征的原型相似，仍然能够被识
别出来。
换了发型的张老师仍然能被识别出。
原型匹配理论的优点：减轻记忆负担，使人的模式识别
刺激的大小。
* Selfridge和Neisser根据特征匹配理论，设计了一套计算 机程序让计算机识别，这些字母区别于人用手写的英文字 母，结果计算机能够很好地完成这个任务。
“魔鬼城堡”模型（Pandemonium Model）（ Selfridge ,1959）
“魔宫”里群居着许多“鬼”，他们分属于4个层次，每个层次的“ 鬼”执行着某个特殊的任务，并依次工作，直到最终实现模式识别。 “映象鬼”——对外部刺激信息进行编码，形成刺激模式的表象或映 象。 “特征鬼”——从“映象鬼”得到的表象中搜索一定的特征，每个 “特征鬼”都有其特定的功能和任务，它们只搜索和选择自己负 责的那个特征，找到后就喊叫或标记出这种刺激特征及其数量。
刺激信息最为吻合，就把该刺激信息确认为是与头脑中
的某个模板相同，模式得到识别。 模式识别是刺激信息与脑中某个或某些模板产生最 佳匹配的过程。
模板匹配理论的缺陷：
强调刺激信息与脑中模板的最佳匹配，如果刺激信息稍有变化，
就无法与模板最佳匹配，无法完成模式识别。
要求在长时记忆中存储无数个模板，会给记忆带来沉重负担， 也会使人在识别事物时缺少灵活性。
成分识别理论的支持证据：
Biederman, Ju & Clapper(1985)向被试快速呈现
03第三章 知觉与模式识别
第三章知觉与模式识别1知觉1.1知觉概述1.1.1知觉的定义感觉：感觉器官和神经系统检测、接受和表征刺激能量的过程，是对刺激的基本形式的最初体验。
知觉：对信息进行加工、组织和解释过程，从而把感觉信息转化为可理解的、有意义的符号、物体或者事件。
1.1.2知觉的种类：按知觉时起主导作用的感官特性分：视知觉、听知觉、触知觉、嗅知觉、味知觉按人脑反映的事物特性分：空间知觉：物体的大小、形状、方位和距离时间知觉：事物的延续性和顺序性运动知觉：物体在空间的位移1.1.3知觉的特性：整体性：知觉过程中，人们不是孤立地反映刺激物的个别特性和属性，而是反映事物的整体和关系。
实用性：在多种可能的结构中，人们总是倾向于将其知觉成一个最简单、最稳定的形状。
理解性：知觉不是被动的登记知觉对象的特点，而是以过去的知识经验为依据，力求对知觉对象做出某种解释。
恒常性：当知觉的客观条件在一定范围内改变时，我们的知觉映象在相当程度上仍保持它的稳定性。
选择性：在通常情况下，人们总是会选择知觉图形中的一部分元素作为对象，而另一部分作为背景。
1.2知觉的格式塔组织原则接近律：空间上彼此接近的元素容易被知觉成为一个整体。
相似律：视觉上相似的元素容易被知觉成为一个整体。
良好连续：具有良好连续的线段容易被知觉成为一个整体。
封闭律：人们倾向于将各个元素知觉为一个封闭的整体。
共同命运：人们倾向与把运动方向或变化趋势相同的元素知觉成为一个整体。
其他原则：共同领域、特定连接1.3几种知觉现象1.3.1深度知觉：察觉距离，把物体知觉为三维的能力。
深度知觉的线索：单眼线索：单眼肌肉线索（调节）、对象的重叠、相对大小、结构级差、线性透视、空气透视、运动透视、运动视差双眼线索：双眼肌肉线索（辐合）、双眼视差1.3.2错觉：知觉对比（大小、长度、亮度、方向）、主观轮廓、不可能图形关于错觉的解释：眼动理论、神经抑制理论、深度加工和恒常性误用理论1.4知觉理论与知觉加工1.4.1知觉理论：Gibson的直接知觉理论：知觉是直接从外界刺激中提取有效信息。
感觉知觉与模式识别共77页
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
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二 自下而上的加工
知觉依赖于直接作用于感官的刺激物的 特性，对这些特性的加工叫自下而上加 工(bottom-up processing) 或数据驱动加 工(data-driven processing)。
颜色和明度知觉依赖于光的波长与振幅； 音调和音响知觉依赖于声波的频率与声压的水 平； 形状知觉依赖于物体的原始特征和线条朝向； 知觉字母首先确认字母的特征，如水平线、垂 直线等。
条形码分为4个部分：
1-3位：国家代码（由国际上分配，690--695都是 中国的代码）； 4-8位：生产厂商代码，由厂商申请，国家分配； 9-12位：厂内商品代码，由厂商自行确定；
第13位：校验码，依据一定的算法，由前面12位 数字计算而得到。
对模板说的质疑
按照模板说的基本观点，为了识别特定 的模式，必须事先在记忆中存入与之对 应的模板。如果两个模板在外形、大小 和方位等方面必须匹配才能得到识别的 话，就需要在人的记忆中储存不可计数 的模板，这显然不现实，也与人识别物 体时表现出的高度灵活性不一致。
三 整体加工和局部加工
自然界中的许多物体 是以等级结构的形式 组成。 人类的知觉系统如何 加工等级结构的物体， 是长期以来研究争论 的热点。
Navon(1977)开创性 地采用等级刺激的范 式来研究人类的等级 加工过程。
整体加工和局部加工
Navon(1977) ：听觉的字母识别作业
实验程序
知觉加工过程的脑机制
——来自认知神经科学的证据
视觉加工有两个主要的功能：一是目标知觉，即它是 什么？二是空间知觉，即它在哪里？
神经心理学和认知神经科学的研究表明，大脑中存在 两个独立的知觉加工系统：
what通路从枕叶初级视皮层向颞叶下行,主要负责加工 视觉刺激的颜色、形状和特性（即刺激的身份或刺激 是什么）。 where通路则从枕叶初级视觉皮层向顶叶上行，主要 负责位置和运动信息的加工。
Stephan 等(2003) 经典的fMRI研究
实验材料：由德语名词（每个单词包含4个字 母）组成，其中第2或第3个字母是红色 实验任务：1 字母判断任务：被试需要忽略红 色字母的位置，通过按钮判断单词中是否包含 目标字母“A”。 2 视空间判断任务：被试需 要忽略词语中跟语言相关的特性，判断红色字 母在中心位置的左侧或右侧。
理解在知觉中的作用：用过去的知识经验，对知 觉对象作出某种解释，使它具有一定的意义。
12 A 13 14 C
知觉的假设考验说
强调过去经验作用的知觉理论：知觉是 一个包含假设考验的构造过程，过去的 知识经验总是以假设、期望或图式的形 式在知觉中起作用。 知觉是一个积极的(active)和构建的 (constructive) 过程；
模式识别的作用
模式识别是人的一种基本的认知能力或 智能，在人的各种活动中都有重要的作 用。 若能将模式识别赋予计算机（机器识 别），则将具有重要作用，此即人工智 能的一个重要研究领域。
有关模式识别的理论假说
模板匹配模型 原型匹配模型 特征分析模型
模板匹配模型
理论：在人的长时记忆中储存着各式各样的过去在生活 中形成的外部模式的袖珍复本，这些袖珍副本被称为 模板（Template)。 当刺激作用于人的感官时，刺激信息得到编码并与各 种模板进行比较，哪一个模板与刺激有最佳的匹配， 就把该刺激确认为与那个模板相同，从而得到识别。
听觉辨别反应 时依赖于听觉 刺激与视觉 刺激的整体 的一致关系； 而听觉辨别反 应时在3种局 部的一致关系 下并无显著差 异。
视觉的字母识别作业
视觉刺激材料同前； 每次只呈现一个刺激； 两组实验：注意整体（要求被试指出所 看到的大字母是H还是S）；注意局部 （要求被试指出所看到的小字母是H还是 S） 实验过程：先注视光点，呈现刺激40ms， 呈现掩蔽刺激，要求尽快作出判定，且 尽可能保证准确。
模板说存在的证据
Phillips(1974)让被试判断两个先后呈现棋局 模式的异同，两个模式的空间关系有两种情况 （1）重叠：两个模式在同一位臵上出现；（2） 位移：第二个模式相对于第一个模式做水平方 向的位移。
结果：当两个模式呈现的时间间隔短于300毫 秒时，重叠条件的正确率高于位移条件，但是 当时间间隔长于600毫秒时，出现相反的结果. 这说明，在视觉储存的时间内，两个模式的空 间重叠是有利于识别的，也就是说模板匹配在 模式识别中是起作用的。
知觉并不是由刺激输入直接引起的，而是所呈 现刺激与内部假设、期望、知识以及动机和情 绪因素交互作用的终极产品。
知觉有时可受到不正确的假设和期望的影响。 因而，知觉也会发生错误。
Gregory(1972)宣称知觉是一个构建过程， 即利用从一些来自感觉器官的不稳定的 数据片段和来自记忆的零碎信息去构建 针对某一目标的知觉。 因而，提供给感觉器官的时常是不正确 的信息，被用作关于外部环境的推理和 假设的基础。
大字母识别 快于小字母；
3种关系条 件下，大字 母识别反应 时无显著差 异；小字母 的识别有差 异，其中冲 突条件下最 慢。
知觉加工的总体特征优先
总体特征知觉先于局部特征被知觉，知觉过程 开始于总体组织，然后才开始对局部特征的分 析。 当人有意识看总体特征时，知觉加工不受局部 特征影响，但当人注意看局部特征时，知觉加 工受总体特征影响，否则无法解释小字母识别 在冲突条件下最长。
自下而上的加工：直接知觉范式
强调知觉只具有直接性质的特点，否认已有知 识经验的作用。以Gibson为代表。 Gibson认为，自然界的刺激是完整的，人完全 可以利用这些信息直接产生与作用于感官的刺 激相对应的知觉经验，根本不需要在过去经验 基础上形成假设并进行考验。 强调个体在所处环境中的运动对知觉的影响。 Gibson(1979)把他的理论称为生态学理论 (ecological approach) 。
整合上述两种对立的知觉加工理论
自上而下和自下而上加工对知觉的重要性取 决于不同因素的影响。 在良好的知觉条件下，知觉主要是自下而上 的加工；不良知觉条件下，知觉主要是自上 而下的加工。Gibson强调的是良好条件下的 知觉，Gregory强调的是不良条件下的知觉。 自下而上的加工和自上而下的加工二者结合 而形成完整的知觉过程，或者说，知觉信息 是现实刺激信息与过去的知识经验信息相互 作用的结果。
功能连通分析
当ACC与其他脑区的联结通过PPIs进行分析时， 发现了显著的半球间功能分离：
左侧ACC在进行字母判断时，与左侧IFG（一 个重要的语言区）的联结特异性增加； 而右侧ACC在进行视空间判断任务时，与右侧 顶叶（参与了空间判断）的联结特异性增强。
没有其他脑区显示出跟左侧或右侧ACC显著的 任务-决定的功能联结性变化。
什么叫模式识别？
定义：当人能确认他所知觉的某个模式是什么， 并与其他模式区分开来，这就是模式识别。
模式识别也就是指当人们把接收到的有关客观 事物或人的刺激信息，与他在大脑里已有的知 识结构进行比较和匹配，从而辨别和确定该刺 激信息意义的过程。
存在各种感觉通道的模式识别：视觉的、听觉 的、触觉的、味觉的、和嗅觉的模式识别。
视觉刺激80ms，其中开始呈现后40ms 给听觉呈现H或S，听觉刺激持续300ms， 要求判定听到的是哪个字母，按键记录 反应时。整个实验中，被试始终注意视 觉刺激（视、听有40ms的重叠）。 听觉刺激与视觉刺激整体的字母有3种关 系：一致、无关、冲突； 听觉刺激与视觉刺激局部的字母有3种关 系：一致、无关、冲突；
Warren(1974)声音异同判断实验：当两 个声音刺激的持续时间严格匹配时，声 音高低的异同判断成绩要优于持续时间 不一致的情况。
实践应用证据：用模板技术制作一些特 殊的数字，用于支票的银行帐户、信用 卡、提款卡等的编号。计算机可以成功 的作出识别。 这些实验结果说明，模板说在一定的条 件下可以解释人们的模式识别。
一 自上而下的加工
知觉依赖于感知的主体即知觉者。 知觉者对事物的需要、兴趣和爱好，一般知识 经验，或对活动的预先准备状态和期待，在一 定程度上影响到知觉的过程和结果。
这种加工叫自上而下加工(top-down processing) 或概念驱动加工（concept-driven processing)。
第二讲 知觉与模式识别
一、知觉的基本过程 二、模式识别
知觉的概念
人们通过感官得到了外部世界的信息，这些信息经过头 脑的加工（综合与解释），产生对事物整体的认识，就 是知觉。 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属 性的反映，它得到的信息，主要是滞留在感觉器官的感 受器上的、未经整合的各种具体信息； 知觉是有组织的信息，它是确定人所接受到的刺激信息 并给予它们意义和诠释信息的过程。 一般来说，知觉在感觉之后，但常常是重叠在一起，知 觉的发生需要依赖人的感觉，也需要依赖于自己过去的 知识和经验。
整体加工和局部加工主要针对刺激
的物理特征而言；
自上而下的加工与自下而上的加工更多
针对意义特征而言。
第二节 模式识别
什么叫做模式？
模式是指有若干元素或成分按一定关系 形成的某种刺激结构，也可以说模式是刺 激的组合。
比如：几个线段组成一个字母或图形， 几个笔画组成一个汉字、一个人头像，几 个音素组成一个音节等。
Haxby(1994)的PET脑功能成像研究
实验一，从两张面部图片中选择与靶图片相匹配的图 片(物体识别任务) 实验二,从两个由一个点和两条线组成的图形中选择一 个由靶图形旋转而来的图片（空间任务） 实验结果： 1、两个实验中枕叶皮层均有显著激活，表明视觉加 工皮层的参与； 2、实验一导致颞叶中下部显著激活；而实验二导致 顶叶皮层的显著激活。