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认知心理学 模式识别


Prototype Matching
例:各种不同形状、型号的飞机,其原型是有 2个翅膀的 长筒,机场停着的飞机和画里的飞机,尽管差
异很 大,但由于与脑中表征的原型相似,仍然能够
被识 别出来。
换了发型的张老师仍然能被识别出。
原型匹配理论的优点:减轻记忆负担,使人的模式识别
灵活。
活动更加
地描述刺激
缺点:没有非常具体和详细
(3)特征匹配理论或区别性特征理论(Distinctive-
Feature Theories

特征匹配理论:任何模式都可以被分解成诸多特征或属性,模式识 别就是通过对刺激信息特征的分析,抽取出该刺激模式的有关特 征或属性加以合并,再与长时记忆中所存储的各种刺激的特征进 行比较,一旦获得了最佳的匹配,来自外部的刺激信息模式就得 到了识别。
CDGORU RDQOCG GRDCOU DCURZG
原因: 表1中干扰字母的直线特征与“Z”的直线特征相同。 表2中干扰字母的曲线特征与“Z”的直线特征不同。
心理学家从中得到启示: 人在模式识别过程中,首先从刺激模式中抽取
特征并加以编码,然后再把目标字母和背景字母加以 比较。
* Gibson 的研究表明: 当一些字母共用很多关键特征(如 P和R)时,判断
在人长时记忆所编码的信息中,存储着各式各 样的 来自个体过去的各种外部模式的拷贝或复本 ,即模板, 它们与外部的刺激模式存在着一一对应的关系。当一个 刺激作用于人的感觉器官时,刺激信息得到编码并与头 脑中所存储的模板进行比较和匹配,确定哪一个模板与 刺激信息最为吻合,就把该刺激信息确认为是与头脑中 的某个模板相同,即产生模式识别效应。
feature detector
? featural analysis model fits nicely with some neurophysiological evidence.
静止网膜像(stabilized image )
奈塞尔的视觉搜索实验:搜索字母“Z”
EIMVWX XMZWVI VIEXWM WVXQIE
特征和整体特征不一致时,局部特征干扰整体的识别。
这说明:整体优先效应的出现有一些制约条件 —— 小字母的间距, 刺激的大小。
“魔鬼城堡”模型 (Pandemonium Model)(谢 夫里奇)
? 没有说明模板匹配的信息编码形式,即外部刺激模式与脑中模 板的比较是平行加工还是系列加工;是从局部开始还是从整体 开始等。
2、原型匹配理论(Prototype Theories )
原型:是一类事物所具有的基本的、共同的特征。 原型匹配理论:所有的外部刺激信息,都是以原型的表征方式存储于人
的长时记忆系统中,任何具体事物都是通过原型及其一 系列变式存储在人脑中的。人的长时记忆中,存储着的 不是与外部客观事物一一对应的具体模板,而是一系列 客观事物的原型,外部刺激信息或事物只要能与人脑中 的原型相匹配,即完成了模式识别。
模式识别是刺激信息与脑中某个或某些模板产 生最 佳匹配的过程。
模板匹配理论的缺陷:
? 强调刺激信息与脑中模板的最佳匹配,如果刺激信息稍有变化, 就无法与模板最佳匹配,无法完成模式识别。
? 要求在长时记忆中存储无数个模板,会给记忆带来沉重负担, 也会使人在识别事物时缺少灵活性。
? 无法解释为何有时能够非常迅速地识别一个新的、不熟悉的事 物。
三、模式识别理论
模板匹配理论(Template-matching Theories ) 原型匹配理论(Pronctive-Feature Theories

计算途径(computational approach)
1、模板匹配理论(Template-matching Theories )
这些字母是否相同需要花更长的时间。 字母G和M各自使用许多不同的区别性特征,对类似
于这样的字母对,判断的速度相对要快。
* 局部优先效应(Local precedence effect
,Martin, 1979) :
当局部小字母的间距更宽时,整体优先效应反转,出现局
部优势效应,即对局部特征的识别优先于整体特征的识别,当局部
二、模式识别过程:分析、比较和决策
分析:把感觉登记中短暂滞留的感觉信息的物理特征与属性 抽取出来,并把这些信息分解成各个组成成分。 如:把“A”分解成2条斜线、1条水平线。
比较:把这些特征或属性与长时记忆中储存的各种知识经验 进行比较。
决策:比较后,对刺激信息模式与哪一种记忆信息编码最为 匹配作出判断,从而了解模式的意义并赋予模式名称,使 刺激信息模式得到识别,即识别了某个事物。
例如:各种字体的同一个字,只要其基本特征保持不变, 就可得到识别。
特征模型支持证据
* 诺贝尔奖得主 Hubel 和 Wiesel 的研究 将微电极插入动物视皮层的一系列神经元中,呈现
简单视觉刺激(垂直光栅),结果表明,每个神经元只 对特定方向的光栅反应特别强烈。一小块视皮层包含了 各种各样的神经元,分别对垂直、水平、倾斜线条作出 反应,视觉系统似乎有一些专门的特征检测器,帮助我 们对字母和简单模式的某些特征作出反应。
过程。 因此,对物体、图像、语音、符号或人脸的识别过程,
即为模式识别。 模式识别依赖于人的知识经验,离开个体已有的
知识 经验,就无法理解输入信息的意义。
模式识别是人的一种基本认知能力,当代认知心理学 的知 觉研究主要涉及模式识别,特别是视知觉的模式识别。
模式识别受到计算机科学家的关注,为进一步开发人 工智 能,人们正试图将人类的模式识别过程及其能力赋予计算机, 使其具有像人一样的认知活动和人工智能。
第三章
知觉
第二节
模式识别( pattern recognition )
一、模式识别
模式(事物)是由若干元素或特征按照一定的关系 组合在一起构成的,比如:
汉字有8种笔划和251类偏旁等特征; 英文字母有水平线、斜线、垂直线、直角、锐角、连续曲线和不连
续曲线7种基本特征。 音乐旋律 中国好味道
模式识别:是指人把输入刺激(模式)的信息与长时记忆 中的信息进行匹配,并辨认出该刺激属于什么范畴的
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