有意注意中视觉搜索理论的研究综述

有意注意中视觉搜索理论的研究综述

Tom

摘要：近年来对有意注意中的视觉搜索的研究众多，其中由Treisman和她的同事最早提出的特征整合理论(FIT)在过去的30多年中一直扮演着较为重要的角色，其间也有很多学者对此现象提出了不同的理论及其模型。本文回顾了有关这一现象的历史研究并对其进行了一些简要评价，最后就这一现象的研究作了展望。

关键词：视觉搜索特征整合理论特征搜索

1有意注意与有意注意中的视觉搜索机制

有意注意是有预定目的，需要作出一定意志努力的注意。[1]有意注意有以下几个特点：（1）需要有意识努力；（2）需要有完全的意识觉知；（3）消耗很多的注意资源；（4）是按序列进行的；（5）相对于自动加工（无意识加工）比较费时；（6）加工的任务难度相对较大；（7）有意加工可以向无意加工转化。

一般认为，心理资源是有限的，任何时候心理资源所集中处理的信息量也是有限的[2]。注意的资源也是有限的，这使得人们能够利用有限的心理资源把外部刺激（感觉）和内部刺激（思维和记忆）的一部分的激活减弱，而使目标刺激（自己感兴趣的，吸引自己的，作为搜索目标的刺激）的激活增强，从而利用有限资源于重要的任务。这样，既增强了人们应对突发事件作出快速反映的可能性，也为记忆加工铺平了道路。

有意注意在认知过程中具有重要的作用：（1）监控与环境的交互，它维持人们对所在环境的适应程度。（2）把过去的记忆，经验与现在的感觉联系起来从而产生经历的连续感，这是个人同意性的基础。（3）依据监控信息以及过去记忆和现在感觉而控制并计划未来行动。

有意注意在具体的认知过程中的功能如下：（1）信号检测（signal detection），包括警觉和搜索，其中必须监测到特定刺激的出现。（2）选择性注意（selective attention），其中要选择注意某些刺激并忽视其他刺激。[3]（3）分配性注意（divided attention），其中人们慎重地配现有的注意资源来协调每次一个以上的任务的执行。

搜索（search）指的是扫描环境的特点——不确定事物是否出现时积极地去寻找目标信号。搜索与警觉不同，警觉是被动地等待刺激信号的出现，而搜索则是积极、熟练地寻找目标[4]。视觉搜索可分为特征搜索（feature search）与联合搜索（conjunction search）。特征搜索指根据事物的区别特征而进行的搜索，联合搜索是指根据事物的特定组合进行的搜索。如图1.1所示，要求在（a）中搜索T,在（b）中搜索O。由于（a）中T和L的唯一区别是线的不同整合，而不是二者的区别性特征，因而进行的是联合搜索；而（b）中进行的应是特征搜索。

2有意注意的视觉搜索理论

2.1 特征整合理论

特征整合理论（feature-integration theory）是由Anne Treisman和Gelade(1980)提出的。Anne Treisman在关于大脑如何执行视觉搜索的理论模式中假设：（1）区分了客体（Object）和特征（Feature），客体是由各种特征组成，如大小、形状、颜色，对客体的辨认则需要注意的参与，是系列加工的结果；（2）对于每一个可能刺激的特征而言，每一个人都有一个心理图谱来表征视觉范围内的项目的给定特征；（3）对每个项目而言，其特征在心理图谱中的表征具有迅即性、先注意性（不需要焦点注意）、同时性的特点，即特征是由功能上独立的一个知觉的子系统所分析的，这种加工是自动的并且是以平行方式进行的；（4）在进行联合搜索时，会加工那些至少与目标刺激有一个共同特征的项目，而忽视无共同特征的项目。

[5]其认知加工的过程是：当在进行视觉搜索时，在监控视觉范围内的任何刺激同时地并且几乎不占时间地在心理上激活心理图谱中的相关特征，此时的加工不使用焦点注意资源，该过程是一个快速的平行加工过程。当目标刺激只有一个区别特征时，该视觉搜索只需要迅速的平行加工过程，因而呈现的项目数对反应时间无影响，即不表现呈现大小效应。而当目标刺激被定义为特征的联合时，即非目标项目与目标项目共享一个以上特征时，在视觉搜索过程中还要进行一种缓慢、序列的操作，包括组合各种特征并进行搜索判断。因而当目标需要由特征的组合才能进行区分时，呈现的项目数对反应时间产生影响，即出现呈现大小效应。如图2.11与2.12所示，在（a）,（b）中搜索L，则对（a）的搜索时间要长于对（b）的搜索时间。另一方面在进行联合搜索时，由于非目标项目与目标项目共享一个以上特征，因此在视觉搜索过程中还要进行组合特征的加工，所以所用的时间也就更长（见图2.13）。

2.2 相似性理论

相似性理论（similarity theory）是由John Duncan和Glyn Humphreys提出的。[6]他们对Anne Treisman的发现进行了另一翻解释，认为，视觉搜索任务的困难程度既反应时取决于目标和干扰项之间的相似程度，以及干扰项内部之间的相似程度，即目标和干扰项之间越相似或与干扰高度相似的目标，所需搜索的时间就越长；而干扰项内部之间相似性越低或与干扰很不同的目标，所需搜索时间越短，这就是相似性理论。Treisman在图2.13的实验中的数据也可以解释为目标刺激和干扰刺激的相似性增加的结果，检测目标刺激的困难性也一样。如图2.21所示，由于（a）中的干扰项具有更大的相似性(大写字母之间更加相象)，因此在（b）中搜索R要比在（a）中搜索R要容易。又由于在（b）中R较r与干扰项具有更大的相异性，因此寻找R就显得更加容易。

2.3 引导式搜索论

引导式搜索论是由Kyle Cave和Jeremy Wolfe提出的[7]。他们认为无论是特征搜索还是联合搜索，都涉及两个阶段：（1）并行阶段，此时个体依据对目标的每个特征的把握，同时激活所有的潜在目标；（2）序列阶段，根据激活程度，个体按顺序判断每个激活的元素，然后选择真正的目标。在该理论中，并行阶段是序列阶段的前提条件，并引导着序列阶段的选择与判断。其认知过程如下：首先，目标的每个特征在心理上形成表征，然后根据特征的相似程度激活监控视觉范围内的各个项目，即潜在目标，最后按顺序逐个判断，相似性越大，被激活的程度越深，被排除的可能性越小；反之，则越大。如在图2.31中找白色圆圈。在这种情况下，目标是白色圆圈，而干扰项是黑色方块。因此在并行阶段激活的是所有圆圈，而不是任何方块。因此，序列阶段很快就能选中目标。然而，在图2.32中找黑色圆圈。此时干扰项包括白色方块、白色圆圈、黑色方块。因此，并行阶段会激活黑色圆圈、干扰项黑色方块、白色圆圈的心理图谱。在序列阶段，首先判断黑色圆圈然后判断黑色方块白色圆圈，之后才将他们视为干扰项。