字母识别实验

    这个实验验证了特征说。

       特征说认为外部刺激在人的长时记忆中，是以各种特征来表征的，在模式识别过程中，首先要对刺激的特征进行分折，也即抽取刺激的有关特征，然后将这些抽取的特征加以合并，再与长时记亿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。这就是一般的特征分析模型。
       特征说认为，模式可以分解为诸特征，特征和特征分析在模式识别中起着关键作用。特征与模板、原型都不相同。

       实验表明：当目标字母与矩阵中字母很相似时，从矩阵中识别目标字母所需要的时间会增长，反之则减短。这说明，在模式识别过程中，相似性特征加工的具有心理真实性，即特征说具有心理真实性。 

     思考：模型说与特征说的相同与不同点何在？

       特征说认为，模式可分解为诸特征。例如，一个大写的英文字母A可以分解为下列特征：两条斜线、一条水平线和3个锐角。这3个锐角实际上表明这些线段的关系，即两条斜线相交和水平线与两条斜线相接。Lindsay和Norman(1977)指出，构成所有26个英文字母的特征共有7种，即垂直线、水平线、斜线、直角、锐角、连续曲线和不连续曲线。表中列出了每个英文字母具有上述哪些特征的具体情况。从表中可以看到，如F有一条垂直线、两条水平线和3个直角;P有与F一样的特征，外加一条不连续曲线R有与P一样的特征，另有一条斜线，等等。Gibson(1969)也曾就英文字母的特征提出过类似的看法，但区分出12种特征。照特征说看来，特征和特征分析在模式识别中起着关键的作用。它认为外部刺激在人的长时记忆中，是以其各种特征来表征的，在模式识别过程中，首先要对刺激的特征进行分折，也即抽取刺激的有关特征，然后将这些抽取的特征加以合并，再与长时记亿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。这就是一般的特征分析模型。
        特征说所强调的特征，不管它在长时记忆中的编码形式是怎样的，其地位和作用看起来类似模板说中的模板。Anderson (1980)指出，这种特征似可看作微型模板。这个看法是有一定道理的。也许可以说，特征是一种局部的部件模板。但是特征说毕竟不同于模板说，并且具有一定的优点。首先，依据刺激的特征和关系进行识别，就可以不管刺激的大小、方位等其他细节，避开预加工的困难和负担，使识别有更强的适应性。其次，同样的特征可以出现在许多不同的模式中，必然要极大地减轻记忆的负担。第三，由于需要获得刺激的组成成分信息，即抽取必要的特征和关系，再加以综合，才能进行识别，这使模式识别过程可带有更多的学习色彩。这一点看来是极重要的。应当说，特征分析模型是含有较多的学习可能性的。与此有关，还可以预料，当不同的模式具有一些共同的特征时，就会使识别发生困难，甚至出现错误，将这些模式混淆起来。在人的实际知觉中，确实常常出现这些情况。这方面的事实也是支持特征说的有力的证据。对此曾进行过有关的实验研究。
Neisser(1964)做过一个实验。他的实验材料是6个一行的英文字母，共用了许多行。这个实验的结果表明，当一些字母的特征有较大差别时，就容易对它们作出区分，否则就会发生困难。这种情况无疑是支持特征分析模型的。同时，这些实验结果也表明模板说的不足。依照模板说的观点，不管在哪一组材料中，当扫描到靶子字母时，就可以进行模板匹配而加以识别，不会因特征相似程度的不同，而需要不同的搜寻时间。模板说的预测与实际的结果是不吻合的。
        由于一些字母有较多的共同特征而发生混淆的现象，在许多实验中得到证实。Kinney等(1966)发现，在视觉的字母识别实验中，被试常将字母G误认为字母C或字母O。Mayzner(1972)进行了较系统的研究。他在实验中应用的刺激为25个英文字母，这些字母一个个地通过速示器随机呈现，要求被试加以识别。每个字母的呈现时间有5种，即12、14、16、18和20md，以每种时间各呈现50次，共计250次。结果发现，被试正确识别字母的次数随呈现时间的增加而增多。更有意义的，是他详细地分析了被试的错误识别的情况，列出了字母混淆短阵(表2—3)。从表2—3中，可以知道每一个字母被误认为别的字母的次数，数据是将每个字母的5种呈现时间的实验结果合起来统计的。这个矩阵表明，有些字母由于特征相似而极易混淆，如C与O，E与F，G与S，N与M，T与I等，而特征差别大的字母则不易混淆，如C与W，E与N，V与D等。
        除上述字母识别的实验研究以外，还另有其他类型的实验，也是支持特征说的。其中关于固定网像(Stopped Image)或静止网像的实验是引人注目的。人的眼睛经常处于运动之中，眼动包括人自己觉察不到的每秒30—70次的生理震颤，以及摆动、跳动等。因此，即使人注视一个客体，该客体的网像也不是完全固定的，它的位置总要发生一些变化。如果一个客体严格地投射到视网膜的同一部位，也即排除眼睛的任何运动，那么该客体的知觉就会消失，人将视而不见，看不到这个客体。在一个实验中，Pritchard(1961)采用一种技术使客体在眼睛运动条件下，在视网膜上成像的位置不变，即得到客体的固定网像。结果发现，在这种情况下，客体的知觉并不是立即全部消失，而是一部分一部分地逐渐消失。这些结果提示，特征似乎是知觉的单元，一些特征或单元的结合而构成我们所识别的模式，虽然这种特征的抽取和结合是我们所意识不到的。
        一些支持特征说的有力的证据还来自近期的生理学研究。近30年来，许多神经生理学实验确定，动物的视觉系统含有一些专门化的神经细胞，它们只对有一定特征的刺激作出反应或有最大反应。这种专门化的神经细胞被称作特征觉察器(Feature Detec—tor)。Hubel和Wiesel (1959，1963，1968)的研究表明，猫和猴的一些视皮层细胞分别只对视野中的垂直光条或水平光条发生反应。后来还发现，分别存在着或对视觉刺激的边界、或对线条、甚或对成直角的刺激图形发生反应的特殊细胞。Lettvin等(1959，1961)确定，青蛙的视神经节细胞对刺激的特征有特定的选择性，他们区分出几种特征觉察器，如对比边界觉察器、凸边觉察器、运动边界觉察器等。也有研究表明，鸽和免的视网膜有垂直边觉察器和水平边觉察器。据此可以推测，人也可能有这种特征觉察器。现有的对McCollough效应的心理物理实验的结果是支持这种设想的。虽然人的模式识别的生理机制现在还不十分清楚，但特征觉察器的发现对特征分析模型无疑是给了有力的支持。
        前面叙述的是一般的特征分析模型和若干有关的事实。现在认知心理学中还提出了一些更为具体的特征分析模型。其中最著名的是Selfridge (1959)提出的“鬼城”(Pandemonium)。这个字的原意是指一个幻想国度中的一个喧嚣而又混乱的城市，而在这里用作形象的比喻。所谓的“鬼”(Demon)是指具有某种特定功能的机制。“鬼城”模型本来也是针对机器的模式识别提出来的，后来用来解释人的模式识别。这个模型的特点是将模式识别过程明确地分成4个功能不同的层次，但它的本质与前面说的一般的特征分析模型是完全一致的。
        特征分析模型是目前最受到注意的一个模型，它在机器的模式识别中也得到应用。与其他的模式识别模型相比较。它确实具有更加灵活的特点。但它只是自下而上加工模型，缺少自上而下加工。按照目前认知心理学对知觉过程的一般理解，给特征分析模型附加自上而下加工的程序在理论上不是不可能的。对有同样问题的原型匹配模型也是如此。目前，特征分析模型存在着一个最大的争论问题，就是前面提到的整体加工和部分加工的问题。特征分析模型是一个典型的从局部到整体的加工模型。这方面的争论已在前面谈过。现在又出现了一个拓扑说，它强调模式识别要首先提取刺激的总体特征或拓扑特征，并且也得到一些实验研究结果的支持。拓扑说是对特征说的最大的挑战，两者的对立构成当前模式识别理论争议的一个焦点，同时也是关于一般知觉过程争论的核心问题之一。