- 人工智能注意力机制:体系、模型与算法剖析
- 傅罡
- 1687字
- 2024-06-06 18:44:10
1.2.1 实验心理学中的注意力
19世纪下半叶,德国著名生理学家、物理学家赫尔曼·冯亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz,1821—1894年)围绕视觉与听觉感官的作用机理,以及感官与心理活动之间的相互作用等方面开展了诸多深入研究,取得丰硕的研究成果。1875年,在其出版的著作《生理光学手册》(Treatise on Physiological Optics)中,冯亥姆霍兹强调了眼球运动获取场景信息这一重要生理机制,他强调在视野中移动眼睛“是我们能够尽可能清楚地依次看到场景各个部分的唯一方法”[8]。尽管冯亥姆霍兹的实验工作主要涉及对“外显注意力”(overt attention)的研究,但是他还指出了“内隐注意力”(covert attention)的存在[3]。除此之外,冯亥姆霍兹将注意力扮演的角色看作是“感兴趣的东西在哪里”问题的答案。作为实验心理学对注意力的先驱研究,即使在一百多年后的今天来看,冯亥姆霍兹的观点也具有非常深刻的指导意义。
1879年,德国生理学家、心理学家威廉·冯特(Wilhelm Wundt,1832—1920年)在莱比锡大学创立世界上第一个专门研究心理学的实验室,标志着实验心理学(Experimental Psychology)的诞生,也使得对注意力的探索进入了一个科学研究的阶段。首次将意识和注意力的研究引入心理学领域的正是实验心理学的奠基人、有着实验心理学之父之称的冯特本人。冯特让受训过的天文学家通过望远镜判断天体凌日能力,研究每个参与者注意力的个体差异。冯特将这种差异解释为一个人自愿将注意力从一种刺激转移到另一种刺激所需的时间,并由此开启了一系列关于心理处理速度的研究[9]。另一位实验心理学的代表人物,冯特的学生、英籍美国心理学家爱德华·铁钦纳(Edward B.Titchener,1867—1927年)把注意力在感知和“感觉明确性”(sensory clearness)中的作用作为其最基本的特征。在其1908年发表的文章中,将注意力定义为“一种感官明确性的状态,有边界和焦点。注意力是意识的一个方面,与专注于体验的某些事物所投入的努力有关,从而使这些事物变得相对生动。”[10]
在实验心理学界,美国著名心理学家、有着美国心理学之父之称的威廉·詹姆斯(William James,1842—1910年)可以说是里程碑一般的存在。其著作《心理学原理》(The Principles of Psychology)几乎概括整个19世纪的心理学内容,堪称心理学的经典著作。尽管这不是心理学领域第一部以详细讨论注意力作为主题的著作,但是,这本书写于1890年那个特殊的年代,要知道那正是处在一个对注意力讨论的大混乱时期,更是心理学作为一门学科的发展至关重要的时期。与温度、质量等物理学对象都具有明确定义相反,注意力作为一种心理现象,此刻还没有一个被大家广泛接受的定义。詹姆斯要做的首要工作是要给注意力一个可以被广泛认可的定义,从而能让大家能够搁置争议,一致向前。詹姆斯于1890年在其著作中写下名言:“人人都知道什么是注意。”[11]这句话的意思大概是“不多说,你懂的”,似乎什么也没说,但是却有着非凡的意义——至少所有人在这句话上是能达成高度共识的。詹姆斯接下来对注意的定义更为明确:“‘注意’是意识以清晰而迅速的形式,在多种可能性中选取一个物体或一系列想法的过程。定焦、集中和意识是注意的关键因素。注意意味着对某些对象的忽视,以便更高效地处理其他对象,它与分散、混乱的精神状态相对,后者称作‘分心’。”[11]尽管詹姆斯这句话更像是一种描述,而不像是一个科学客观的定义。但是,上述描述将注意力所具有的主观性、选择性、指向性和集中性等心理、生理以及认知特性表达得已经非常明确。除此之外,詹姆斯认为注意力使我们感知、构思、辨别、记忆,并缩短反应时间,例如,当我们集中注意力时,思考可以更加迅速,动作也会更加敏捷。詹姆斯对“主动”和“非主动”注意力进行了定义和区分,可以说这是对注意力自下而上特性和自上而下特性的进一步阐述。另外,与冯亥姆霍兹不同,詹姆斯认为注意力应该回答感兴趣的东西“是什么”这一问题。尽管冯亥姆霍兹“在哪里”和詹姆斯“是什么”的观点看似差不多,但是二者却有着实质性的区别:前者更多地强调注意力的被动特性——感兴趣的东西本身就客观存在,注意力只是帮助我们找到它;而后者强调注意力有发现感兴趣东西的主观能动性,甚至是注意力能够决定何为感兴趣的东西。可以说詹姆斯对注意力的很多观点为后续认知心理学、认知神经科学,甚至是计算机科学对注意力的研究都起到引领性的作用。