我看見的世界(33)_李飛飛

三三

　　在特雷斯曼的實驗中，實驗對象在極短的時間內識別基本的顏色和形狀。而索普的實驗對象則能夠在同樣短的時間內處理整個圖像，辨別其中的細節、視角、微妙的光照和意義。每個閱讀這篇文章的人都會心生疑問：這是怎麼做到的？我明白了為什麼彼得羅這麼想讓我讀這篇文章，也明白了為什麼在這篇文章發表三年多後，他和克裡斯托夫還經常就此展開討論和爭辯。我立刻和他們一樣沉迷其中。

　　於我而言，這篇文章頗為超現實，因為它才發表沒多久，就在我來到加州理工學院的前幾年。即使在今天，人們也很容易忘記對人類視覺的現代研究歷程其實是多麼短暫，最早的出版物也只能追溯到幾十年前。物理學的傳奇歷史綿延了數個世紀，從伽利略到牛頓再到玻爾，無不充滿傳奇色彩。相比之下，不管是過去還是現在，視覺在很大程度上仍是一片未知領域。計算機視覺研究則更為年輕，這感覺就像我手裡拿著一張還在繪製過程中的地圖，而我的研究生早期生活也因此充滿了激情和動力。每週從帕薩迪納給薩貝拉先生打電話時，我總是滔滔不絕地和他聊個不停。

　　「我從來沒見過這樣的情況。」我說，「這個領域太複雜、太激動人心了，而且幾乎是全新的！就在我們聊天的時候，計算機視覺領域很多最牛的學者還在積極地做著研究呢！」

　　我與彼得羅和克裡斯托夫相處的時間越長，就越欣賞他們的冒險精神，這也是他們作為學者最明顯的特徵。雖然他們的背景分別是物理學和工程學，但兩人都對心理學、認知科學和神經科學等領域充滿了熱愛。他們和系裡的其他人一樣經常閱讀計算機科學期刊，但他們還會專注閱讀《心理學評論》《美國國家科學院院刊》和享有盛譽的《自然》等刊物。

　　因為受到熱愛的驅使，所以他們都抱持著鮮明的觀點，渴望開拓知識的前沿。這意味著要直面索普和特雷斯曼研究成果之間的差異。有強力證據表明，視覺在某些方面（也就是識別現實世界風景的能力）幾乎是毫不費力的。但這種毫不費力背後的原因是什麼呢？這種原因可以被量化嗎？這對我們理解整個大腦有什麼幫助嗎？這些都是值得探索的問題，而對我的導師們來說，還有一點好處：相關研究工作會非常繁重，足以讓他們門下這位執著的新研究生忙上一陣子了。

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　　如何閱讀一個人的大腦？

　　在實驗室裡，經常需要準確捕捉實驗對象的感知、期望甚至決策。要設計相應的實驗方法，就需要綜合運用工程學、心理學、人體工程學，甚至是類似於變戲法的手段。具有諷刺意味的是，雖然我們的實驗看起來與在許多其他實驗室看到的沒有什麼不同——都是實驗對象身上掛滿了電極，助手們處理大量數據，等等——但實驗的設計卻堪稱一種藝術。

　　與一般實驗不同，我們的目標非常籠統。我們會向實驗對象展示照片，每張照片的展示時間只有幾分之一秒。我們要看他們能否在不把注意力集中在照片上的情況下，準確識別上面的內容。索普已經確定了完成識別任務的速度，但他沒有探究有意識的注意力所起的作用。在觀看圖像的時候，我們需要有意識地集中注意力嗎？還是說我們的識別能力會在無意識的情況下持續運轉，無論我們是否刻意關注，都能感知周圍的世界？我們懷疑是後者，但我們需要加以證明。

　　克裡斯托夫實驗室的訪問博士後阿希姆·布勞恩（Achim Braun）為我們提供了實驗的靈感。布勞恩當時正在研究一個類似的假設，他假設我們的大腦會在沒有意識的情況下處理大量的視覺細節。他提出了一種「雙重測試法」。在這種方法中，他讓實驗對象的注意力集中在一個需要刻意集中注意力的中心任務上，與此同時，展示一個只需要被動觀察的外圍任務。中心任務需要高度集中注意力，這樣能確保外圍任務不會被有意識地處理。

　　這種方法的巧妙之處在於它可以揭示實驗對象感官的焦點。因為中心任務需要實驗對象集中注意力產生一個客觀反應，因此通過幾輪反復實驗，就可以非常準確地確定實驗對象的注意力是否完全集中在該任務上。外圍任務雖然相對簡單，但也有一個客觀正確的反應，由此一來，便可以可靠地測量出實驗對象的次要意識。因為這兩項任務呈現的時間都只有大約200毫秒（只比眨眼的時間稍長），所以可以排除實驗對象有意識地依次執行這兩項任務的可能性。

　　我們的實驗對實驗對象的注意力進行了精准的控制，一旦我們確定實驗對象的注意力已經完全集中，就會向他們快速展示一張隨機選擇的戶外風景照片，然後提出一個簡單的問題：這張照片裡有動物嗎？他們的答案將充分說明注意力與視知覺之間的關係。

　　從實驗對象的角度來看，這個實驗的節奏快得讓人喘不過氣，因為在實驗過程中，各種圖像和圖案會閃電般地轉瞬即逝，需要他們幾乎立刻做出反應。但是，實驗的實施過程就沒那麼快了。一天又一天過去，我們感覺自己像在照看孩子，而不是在做實驗。我們以賺取週末零花錢為誘餌，吸引大學生來參加實驗，然後就在隔間外等著他們雙眼昏花地走出來。因為願意參加實驗的大學生不夠多，所以我們只能趁他們有空的時候做實驗。有好幾次，我一天的主要任務就是早上6點在實驗室門口迎接陌生人。但就算這樣，我也樂在其中。這樣的工作雖然煩瑣乏味，但依然是科學的一部分。

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　　我們的實驗固然重要，但彼得羅和克裡斯托夫也明確表示，優秀的科學家要廣泛閱讀文獻，緊跟領域的最新發展。我讀得越多，就越意識到，索普並不是第一個挑戰特雷斯曼的人。我閱讀了幾十年來的研究成果文章，發現越來越多的線索表明，除了特雷斯曼的觀點，還存在很多不同的理論。

　　與特雷斯曼的觀點差異最大的研究成果也許來自視覺研究員歐文·比德曼（Irving Biederman）。他跟同事設計了一項實驗，讓實驗對象快速瀏覽一些照片（而不是抽象的形狀和顏色），然後讓他們辨認看到了什麼。隨著實驗的進展，刺激物的複雜程度大大增加，實驗對象看圖片的時間也越來越短，但實驗對象的回答卻始終準確無誤。比起特雷斯曼的研究對象在一堆五顏六色的字母B中辨認出一個單獨的字母A所花的時間，比德曼的實驗對象能在更短的時間內從照片中吸收足夠的細節信息，分辨出這是一張購物中心停車場的照片，還是一張家庭廚房的照片。

　　另一個不同的觀點來自心理學家莫莉·波特（Molly Potter）。在使用一台早期計算機顯示器向實驗對象展示文字段落時，她讓大字體的文字一個一個地在屏幕中央閃現。即使以每秒12個字的速度展示（是普通大學生正常閱讀速度的兩倍），實驗對象的辨識表現依然優秀。儘管特雷斯曼的演示證明了視知覺是從微小細節開始逐步建立起來的，但閱讀似乎明顯是個例外。

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