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被誉为万物之灵的人类,既可灵活自如地适应复杂的物理世界,又能从容应对纷繁多变的社会环境,堪称通用智能的典范。就计算认知视角而言,人类智能的突出优势在于其优异的表征系统。近年来,笔者所在团队在该领域的系列研究发现,层级结构具有良好的结构特性,是人类认知系统重要的表征形式之一。认知系统的层级表征需要与之匹配的信息检索机制(即相应的信息提取方式),才能充分发挥其结构优势,以实现系统灵活高效地交换信息的目标。然而,目前尚无针对层级结构表征检索机制的系统研究,该问题属认知心理学与人工智能交叉领域的重要理论问题。本研究基于笔者团队的前期工作,系统考察工作记忆中层级结构表征在视觉信息提取过程中的作用,并探明该检索过程是否主要依赖层级树节点间的激活扩散,抑或是基于结构关系的主动检索,旨在揭示层级结构表征的信息检索机制。
本研究采用蕴含层级结构信息的分割图形为实验材料,以两部分共12个实验,系统考察了层级结构表征检索过程中提取节点间层级距离和方向对提取绩效的影响。其中研究一(含6个实验)以节点颜色为提取特征,检验在三种不同深度的层级结构中,节点间层级距离对提取绩效的影响;研究二(含6个实验)以节点位置为提取特征,考察在三种不同深度的层级结构中,节点间层级方向对提取绩效的影响。笔者假设,如果工作记忆依托层级结构展开检索,那么相继提取的节点间距离和方向均会影响提取绩效,即距离越近提取绩效越高(层级距离效应);提取顺序与层级结构方向一致时绩效更高(层级方向效应)。笔者进一步假设,如果激活扩散起主要作用,那么当某节点被启动时,邻近节点会相继激活,产生上述距离效应和方向效应;反之,如果提取以主动检索为主,那么只有节点信息被提取时才会产生效应。本研究获得以下主要结果:
(1)提取工作记忆中层级表征信息时,节点间距离和方向对提取绩效产生了显著影响,即出现距离效应和方向效应。
(2)距离效应和方向效应二者主要发生在第一个节点信息被成功提取后,且具有跨层级深度的一致性和稳定性,其中距离效应体现出了跨提取特征的一致性,方向效应则出现在提取位置特征的条件中。
(3)呈现提示线索节点仅能利化同层节点的信息提取。
基于上述结果可获得以下结论:工作记忆依托层级结构自上而下检索所需信息;视觉层级结构表征的信息提取主要依靠主动检索机制,而激活扩散仅限于同层节点间,在信息提取过程中作用有限。
本研究采用蕴含层级结构信息的分割图形为实验材料,以两部分共12个实验,系统考察了层级结构表征检索过程中提取节点间层级距离和方向对提取绩效的影响。其中研究一(含6个实验)以节点颜色为提取特征,检验在三种不同深度的层级结构中,节点间层级距离对提取绩效的影响;研究二(含6个实验)以节点位置为提取特征,考察在三种不同深度的层级结构中,节点间层级方向对提取绩效的影响。笔者假设,如果工作记忆依托层级结构展开检索,那么相继提取的节点间距离和方向均会影响提取绩效,即距离越近提取绩效越高(层级距离效应);提取顺序与层级结构方向一致时绩效更高(层级方向效应)。笔者进一步假设,如果激活扩散起主要作用,那么当某节点被启动时,邻近节点会相继激活,产生上述距离效应和方向效应;反之,如果提取以主动检索为主,那么只有节点信息被提取时才会产生效应。本研究获得以下主要结果:
(1)提取工作记忆中层级表征信息时,节点间距离和方向对提取绩效产生了显著影响,即出现距离效应和方向效应。
(2)距离效应和方向效应二者主要发生在第一个节点信息被成功提取后,且具有跨层级深度的一致性和稳定性,其中距离效应体现出了跨提取特征的一致性,方向效应则出现在提取位置特征的条件中。
(3)呈现提示线索节点仅能利化同层节点的信息提取。
基于上述结果可获得以下结论:工作记忆依托层级结构自上而下检索所需信息;视觉层级结构表征的信息提取主要依靠主动检索机制,而激活扩散仅限于同层节点间,在信息提取过程中作用有限。