人工智能领域里常见的概念,如神经网络、注意力机制、统计学习、强化学习等;
或是日常生活中不易理解的一些【直觉】,比如以为没听清楚的一句话,在对方重复到一半又反而清楚了;
又或者,想法与现实的重叠,比如想到一个人就见到了对方的状态和消息…
诸如这些看上去挺玄学的条目,似乎都能在【认知心理学】的不同模块中找到对应的解答。
当然,阅读这类文献的核心思想,还是为了理解虚拟现实+人机交互领域内,主观实验与评价指标背后的机理。
正文内的引用段落出自E. Bruce Goldstein所著书籍《认知心理学 Cognitive Psychology》的中文版第2-5章内容。有些是为了实用,有些是为了有趣。
认知神经科学 (Cognitive Neuroscience)
在整个神经网络里,感受器也是一种神经元:
除了大脑中的神经元,还有一些神经元是从外部获取信息的,比如皮肤、眼睛、耳朵等位置的神经元,这些神经元可以称为感受器。
认知层面的人生观:
一个人所经历的一切都基于人的神经系统的表征。
感知是由对特定刺激做出反应的神经元决定的。
认知心理学与生理学的研究划分:
尽管知道神经元如何工作、大脑结构的精确定位以及神经元在网络中如何交流,但心理学家并不是对研究生理学本身感兴趣。他们感兴趣的是厘清生理机制与经验、思想和行为之间的联系。
人体内真实存在的一些神经网络:
视觉网络、躯体-运动网络、背侧注意网络、执行控制网络等。
还有默认模式网络(DMN),在休息时被激活,是大脑里最大的网络之一。
知觉 (Perception)
知觉是所有其他认知过程的基础。
一个和语言相关的概念——转换概率。研究的出发点在于探索人类能够快速响应语言这一能力的底层机制。
转换概率:一个单词内某个语音跟随另一个语音的可能性。
每种语言对于不同的声音都有转换概率。学习转换概率和其他特征的过程称为统计学习。
感知所依赖的信息分为两大部分:
自下而上:基于环境刺激受体
自上而下:基于先验知识
基于先验知识的一个案例是”上方光线假设“。即阳光或人造光源通常来源于物体上方,从而导致同样光照的图像,在旋转180度后,可能出现凹痕与阴影的翻转。这一点在使用Photoshop作图时有过察觉:在【内阴影】图层效果中,当光线方向来自上方时,我们会看到图层产生凹陷的效果,但若将角度改为来自下方则会产生凸起或投影效果。
四类客体知觉:
Helmholtz:无意识推理
环境规律:物理规律与语义规则
贝叶斯推理:先验和似然性
完型主义的知觉组织:良好连续、简单、相似
有关人类对环境的适应性:
大脑功能可以调整以适应特定环境。
神经元可以反映有关环境特征的知识经验。
在具体完成一项动作时(比如拿起桌上的茶杯),大脑内部存在两条神经通路。
枕叶-颞叶:腹侧通路。识别目标(what)
枕叶-顶叶:背侧通路。确认位置(where)
注意 (Attention)
Attention is all you need!
注意 (Attention):为了更加有效地处理一些事物而选择放弃另一些事物。
注意是一种宝贵且有限的资源。
认知现象->信息加工问题
Broadbent 模型:注意过滤器
信息->感觉记忆->过滤器-(注意到的信息)->探测器->短时记忆
Treisman 模型:注意衰减
信息->衰减器-(注意到的信息和小部分非注意信息)->字典单元->短时记忆
“脑子不够用了”并不是开玩笑,相关实验证明了人的注意力存在容量范围。
加工资源 (processing capacity):注意力总容量
知觉负载 (perceptual load):特定任务消耗的加工资源
大脑中存在注意力容量,最常用的视觉感知部分,也存在一个注意力范围。
浏览过程中的短暂停留即为注视点(Fixation)
注视点会受到刺激显著性(saliency)、认知因素和任务需求三个方面的影响。
显著性的概念做视觉的同学应该不会陌生,比如图像中的对比度变化明显的部分(边缘、角点等);
认知因素取决于过往浏览经验,尤其是前一段时间内的浏览过程;
任务需求来自一些特定场景,比如阅读并理解文本,欣赏一些艺术品(名画、雕塑等)。
在【认知神经科学】章节中有提到人类存在的默认模式网络。在非注意状态下时,这种网络则进入活跃期,因而将注意力机制分为两大类:
外显注意:眼动和注视信息(其他感受器同理)
内隐注意:大脑转移注意(如发呆、思考、冥想等状态)
发呆,本质上是一种【心智游移】,这一行为也有一定好处:
心智游移能够规划未来和增加创造力。
既然注意力时有限的,学习,特别是反复练习某一项目的过程,则是在解放注意力空间。
练习使得被试能够对注意进行分配
-> 自动化加工:非刻意、消耗较少的认知资源
比如,小时候写字,或刚学会使用电脑键盘时的打字,通常都会消耗大量认知资源,去关注每一个笔画或每一个按键的位置与正确性。而经过常年累月的练习,这一类行为已经不再会占用大量认知资源,人类从而能在写字、打字的时候思考。
而有些练习是会强化注意力分配的,如【操作性条件反射】:
操作性条件反射:由出现在行为后的奖励(强化)来控制行为
-> 基本原则:行为出现后立即进行强化
最典型的例子是:时不时看手机,以检查是否有新消息。
由于检查消息这一行为在观察到【确实有未读消息】后瞬间得到强化,从而让注意力向这一行为的分配逐渐增加,形成依赖性和成瘾性。
在【知觉】章节的尾部,我们提到了腹侧通路和背侧通路。与之类似地,大脑也存在腹侧与背侧注意网络。
腹侧注意网络:基于显著性的注意
背侧注意网络:基于自上而下的注意
短时记忆和工作记忆
记忆是指原始信息不再存在后,保存、检索和使用有关刺激、图像、事件、想法和技能的信息加工过程。
记忆是一项非常复杂的行为,原著也划分了4个章节来分类介绍,本文仅仅对其中一部分开个头。
对短时记忆的讨论主要集中在两个特性上:
信息可以在短时记忆中保存多长时间;
短时记忆可以保存多少信息。
短时记忆与工作记忆的区别:
短时记忆:短时间内存储信息
工作记忆:临时储存和处理复杂任务
(未完待续)
对于认知心理学而言,涉及用大脑研究大脑,这一方法可行吗?
目前我们能够大概回答一些困惑,比如上一篇札记里提到的一些思维碰撞,本质也是从注意力作为突破口。从理解概念、完全认可到实践需要经历怎样的过程,这就只有时间才知道了。
今日恰逢辛亥革命110周年纪念,又逢第30个世界精神卫生日,微博热搜在刷”不是想开点能解决的“。
在利用国庆假期囫囵吞枣地把《认知心理学》翻了快一半后,给我留下印象最深的一句话是:
注意是一种宝贵且有限的资源。
多去注意并感知些开心,是有所帮助的。