18-5 捆绑（AGI基础理论）

《智能的理论》全书转至目录不同AGI的研究路线对比简化版《AGI具身智能路线对比》欢迎各位参与讨论、批评或建议。大脑以分布式的方式对感知事件的特征进行编码这会产生特征整合的问题9-16视觉特征整合。然而整合分布式编码的问题不仅限于感知还适用于行动规划和运动感觉的处理即事件档案。一.实验发现为了研究刺激比如一个图形S和做出的反应比如按一个按钮R是如何整合起来的Hommel1998进行了一项实验并得到了“事件文档”的实验证据。1.实验过程图1在实验开始前先出现一个提示刺激分别为向左的箭头、向右的箭头和连字符。该提示刺激指示当启动刺激S1出现时该作出如何的反应R1它们分别代表按左键、按右键和不作任何反应。之后屏幕上呈现一个S1该刺激包含三种可能特征颜色红色或绿色、形状“O”型或“X”型和位置上方或下方不论S1是何种客体如在上方的绿色O或在上方的红色O当S1出现时被试只需即快又准地根据提示刺激作出反应即可即S1是什么与被试作出的R1无关。最后出现探测刺激S2同样包含与S1一样的三种可能特征这时被试需要根据S2的某个客体特征形状或颜色作出反应R2该特征被称为任务相关特征。比如当要求根据S2形状作反应时形状是任务相关特征如S2是“O”型时按左键、是“X”型时按右键无视颜色和位置是什么当要求根据颜色作反应时颜色是任务相关特征红色是左键、绿色是右键无视形状和位置是什么。图12.实验的关键点1S1和R1的关系S1和R1在时间上是紧密相连的但它们之间没有逻辑关系即无论图形是什么颜色或形状你只需根据提示刺激反应。研究者想知道大脑是否会自动把S1和R1“打包”成一个事件档案即使它们之间没有直接联系。2S2和R2的关系S2和R2是有明确关系的。比如S2的颜色决定了你要按哪个按钮。研究者想知道如果S1和R1被打包成一个事件档案那么该事件档案对S2及其R2有何影响。3.实验结果以形状为任务相关特征颜色为任务无关特征为例其实验结果如表1所示。从实验结果的数据中可以得出如下几个结论表1a当S1和S2的任务相关特征如形状相同和R1和R2相同时响应速度显著加快如果反应不相同则是损害关系。这表明任务相关客体特征与动作信息被整合为“事件文件”b当S1和S2的形状和颜色相同时如果R1和要求的R2相同则能促进R2的成绩反应时和错误率的减少如果反应不相同则是损害关系。同时S1和S2在“颜色形状”相同时的成绩比仅“形状”相同时的成绩要高。这表明任务相关特征形状能与非任务相关客体特征颜色捆绑c当S1和S2的形状和位置相同时如果R1和要求的R2相同则能促进R2的成绩如果反应不相同则是损害关系。该成绩比仅“形状”相同时的成绩要高。这表明任务相关特征与位置特征的捆绑d任务无关特征颜色未能与位置形成捆绑。具体来说S1和S2在“颜色位置”相同时的成绩与仅“颜色”相同时的成绩的差异不大且均处于最低水平比仅“形状”相同或仅“位置”相同时的成绩都低。另外S1和S2在“形式颜色位置”三个维度上相同对“形状位置”上的相同的优势并不明显表明刺激特征并非全局性整合并非“形式颜色位置”的整合e从b、c和d中可以看出任务相关特征和位置特征是影响任务的主要因素。直觉认为S1和S2在仅“形状”相同或仅“位置”相同时会比“它们都不相同”时的高。但结果却相反“形状和位置”均不相同的成绩比它们其中一个相同时的高。比如当S1是“上方的X”时S2是“下方的O”的成绩比S2是“下方的X”或“上方的O”的要高。二.从客体档案到事件文档Hommel200419981.客体档案理论存在的问题客体档案理论认为当视觉系统感知到一个物体时会为其创建一个临时的“客体档案”用于整合该物体的时空信息如位置、运动轨迹和特征信息如颜色、形状。这些档案通过时空连续性不断更新而非重新创建新档案。尽管该理论以及被一些实验研究所验证但其在三个方面仍然需要修改。1客体非特异性重复效应客体档案理论认为当一个客体的特征被捆绑在一起作为启动刺激9-16视觉特征整合时如果其后出现另一个探测刺激只有当两个刺激的特征组合完全相同时才会产生启动效应即客体特异性重复效应。例如启动刺激S1是“红色的在屏幕顶部的O”那么对于其后出现的探测刺激S2“红色的在屏幕顶部的O”的反应将会有促进作用而对于部分重复特征的探测刺激“红色的在屏幕顶部的X”则无促进作用。然而上述研究发现在某些部分重复特征的条件下上述结论a和结论b也会显著影响成绩表现出非特异性重复效应。另外也有研究表明Hommel和Colzato2004非特异性重复效应如仅形状和位置的重复只有在刺激间隔时间很短的情况下启动刺激和探针刺激连续呈现才会表现出来。而当两个刺激之间的时间间隔变长时才会出现特异性重复效应。2位置编址的局限性客体档案理论认为客体文档仅以位置特征为依据绑定客体。但是上述实验表明非空间特征如颜色和形状上述结论a也可作为客体绑定的依据。3部分重复代价相比全部特征都改变颜色、形状和位置都改变部分改变如仅改变颜色但不改变形状的成绩会更低上述结论e。这可能是由于部分重复激活了冲突的旧客体文档从而干扰了新文档的创建。2.动作文档动作文档理论认为动作与客体视觉一样存在类似的绑定问题。在规划一个动作A时其动作特征如同侧空间和相同的动作目标位置会被绑定到一个文件中只要该动作A还在准备状态并未被执行动作文档就会被一直保留。此时如果需要规划另外一个动作B时当动作B与动作A共享某些特征执行动作B的成绩将会受到损害。实验如图2所示当规划用左手按左键时在规划动作还未被执行的情况下需要用左脚按左键由于它们共享按左键这一目标且左手与左脚均属于“左侧”空间编码因此新动作的执行时间会更慢相反当规划用又右手按右键而在规划动作还未被执行的情况下需要用左脚按左键由于两个动作之间没有特征重合因此规划动作不会干扰新动作的执行新动作执行时间会更快。这个实验说明了动作文档的存在。图23.事件档案大脑不仅会记录物体的特征还会把动作信息也整合进来。比如当你看到红色的球并伸手去抓它时大脑不仅会记录球的颜色和形状还会记录你伸手的动作。这种包含感知和动作信息的记忆结构就叫“事件档案”事件档案是客体档案和动作档案的结合。我们每天都会经历很多事件比如看到红灯停下、听到电话铃声接电话。这些事件都涉及到感知看到、听到和动作停下、接电话。大脑需要把感知和动作信息整合在一起形成事件档案后续遇到重叠特征时会自动检索该文件从而让我们快速、准确地做出反应。事件档案包含以下特征。1动作刺激客体档案是视觉感知中特征绑定的产物而事件档案扩展了这一机制将动作计划和任务情境纳入到绑定框架中。2局部绑定而非全局绑定上述实验未发现全局性的特征绑定而是表现为多个局部绑定。如结论b中“形式颜色位置”三个维度上相同对“形状位置”的相同的优势并不明显这表明“形状位置”形成局部绑定和“形式颜色位置”未形成全局绑定。还如相比仅“颜色”相同“颜色形状”的相同可提高成绩这表明“颜色形状”形成局部绑定。3选择性绑定强度受任务需求调节任务相关特征如形状绑定更强非相关特征如颜色绑定较弱。如上述实验的结论d。4自动化绑定过程是自动的无需意识参与。在实验中即使刺激S1与反应R1之间无逻辑关联“S1-R1”仍被整合。5空间编码支持空间编码在动作规划中的核心作用。在实验中相比任务无关特征位置特征的作用显然更大。比如上述实验中相比仅“形状”特征相同“形状位置”相同的成绩会更好但是“形状位置颜色”相同的成绩未能进一步提高另外“位置颜色”未能形成绑定等。这表明空间编码和颜色编码同为非任务相关特征。但是位置特征更为重要。