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浙江大学硕士学位论文摘要 因果知觉对客体运动方向知觉的影响 摘要 因果知觉对人们准确认识自然世界、习得事物发展规律具有重要意义。已有 研究表明，时间、空间和运动方向等视觉信息显著影响因果知觉新近的研究还 发现，当两个相互作用的客体被知觉为存在因果关系时，人们倾向于低估两个客 体间的时间和空间距离，即因果知觉对时间、空间等视觉信息的加工存在反向作 用。然而，运动方向作为形成因果知觉的重要线索之一，其加工过程是否也受因 果知觉影响的问题目前尚不明确。 本研究采用两球斜碰的实验范式，以四个实验，通过系统比较不同因果知觉 条件下被试运动方向知觉的差异，考察因果知觉对运动方向知觉的影响。实验一 通过操作两球接触时运动暂停的时间( 延迟操作) 改变被试的因果知觉，检测两 种因果知觉条件下对目标球运动方向的知觉是否存在差异。实验二去除了主动球 撞向目标球的运动以消除因果知觉，检验延迟操作对运动方向知觉的影响。实验 三固定主动球碰撞后的运动方向而改变两球的碰撞角度，考察碰撞角度对目标球 运动方向知觉的影响。实验四固定碰撞角度而改变主动球碰撞后的运动方向，考 察主动球的运动方向对目标球运动方向知觉的影响。本研究获得如下主要结果： ( 1 ) 延迟时间对因果知觉有显著影响，与延迟时间较长时相比( 延迟条件) ， 延迟时间较短时( 碰撞条件) ，被试将两球运动知觉为碰撞的比率更高。 ( 2 ) 碰撞条件下，被试知觉到的目标球运动方向比延迟条件下更加偏向于 目标球的理论运动方向，说明因果知觉对运动方向知觉有显著影响。 ( 3 ) 去除主动球撞向目标球的运动后，两种延迟条件下被试知觉到的运动 方向没有显著差异。 ( 4 ) 碰撞角度对目标球运动方向知觉的影响不显著，而碰撞后主动球的运 动方向则会显著影响对目标球运动方向的知觉偏向。 上述结果表明，因果知觉对运动方向信息的加工存在反向作用，因果知觉使 知觉到的小球运动方向更偏加向于其理论运动方向，而主动球碰撞后的运动方向 可能是被试推测目标球理论运动方向的重要线索。 关键词：因果知觉，运动方向知觉，延迟时间，碰撞角度 w 浙江大学硕士学位论文 e f f e c t so fc a u s a lp e r c e p t i o no np e r c e i v e d0 b j e c t ，s m o v i n g d i r e c t i o n s a b s t r a c t c a u s a lp e r c e p t i o ni se s s e n t i a lf o rp e o p l et ou n d e r s t a n dt h ew o r l d e v i d e n c eh a s d e m o n s t r a t e dt h a tc a u s a lp e r c e p t i o ni ss i g n i f i c a n t l ya f f e c t e db yv i s u a li n f o r m a t i o n i n c l u d i n gt i m e ，s p a c ea n do b j e c t s m o v m gd i r e c t i o n s o nt h eo t h e rh a n d , r e c e n t s t u d i e se x h i b i t e dar e v e r s a le f f e c tt h a tp e o p l e ss e n s eo ft i m ea n ds p a c ec o u l db e u n d e r e s t i m a t e dw h e nc a u s a l i t yw a sp e r c e i v e d m e a n w h i l e ，t h ee f f e c to f c a u s a l i t yo n t h ep e r c e p t i o no f m o v i n gd i r e c t i o n si ss t i l lu n c l e a r t h e r e f o r e ，a d o p t i n g a no b l i q u ec o l l i s i o np a r a d i g m ，f o u re x p e r i m e n t sw e r e d e s i g n e dt oi n v e s t i g a t et h ee f f e c to fc a u s a l i t yo np e r c e i v e dm o v i n gd i r e c t i o n s t h e f i r s te x p e r i m e n tt o o kt h ed e l a yo p e r a t i o nt om a n i p u l a t ep a r t i c i p a n t s c a u s a lp e r c e p t i o n a n dh e n c ee x a m i n e dw h e t h e rap e r f o r m a n c ed i f f e r e n c ea p p e a r e do np e r c e i v e dm o v i n g d i r e c t i o n sb e t w e e nc a u s a lc o n d i t i o n s t h es e c o n de x p e r i m e n tr e m o v e dc a u s a l p e r c e p t i o nb ye l i m i n a t i n gt h el a u n c h e r sc o l l i d i n gm o v e m e n tt oi n v e s t i g a t et h ee f f e c t o fd e l a yo p e r a t i o no nm o v i n g d i r e c t i o n - p e r c e p t i o n t h et h i r de x p e r i m e n tf i x e dt h e l a u n c h e r sa f t e r - c o l l i s i o nm o v i n gd i r e c t i o na n dm a n i p u l a t e dt h et w oo b j e c t s c o l l i s i o n a n g u l a rt oi n s p e c ti t se f f e c to np e r c e i v i n gt h el a u n c h e e sm o v i n gd i r e c t i o n s t h e f o u r t h e x p e r i m e n t c o n t r o l l e dc o l l i s i o n a n g u l a rw h i l ec h a n g e d t h el a u n c h e r s a f t e r - c o l l i s i o nm o v i n gd i r e c t i o n st os u r v e yt h ee f f e c to nt h el a u n c h e e sm o v i n g d i r e c t i o n p e r c e p t i o n t h em a i nr e s u l t so ft h ep r e s e n ts t u d ya r ed i s p l a y e da sf o l l o w s ： ( 1 ) d e l a yo p e r a t i o ni m p a c t e dt h ec a u s a lp e r c e p t i o ns i g n i f i c a n t l y ；t h es e n s eo f c o l l i s i o nw a ss t r o n g e ri nt h en o d e l a yc o n d i t i o n ( c o l l i s i o nc o n d i t i o n ) t h a ni nt h ed e l a y c o n d i t i o n ( 2 ) t h ep e r c e i v e dm o v i n gd i r e c t i o n so fl a u n c h e ew e r em o r eb i a s e dt o i t s t h e o r e t i c a lm o v i n gd i r e c t i o n si nc o l l i s i o nc o n d i t i o nt h a ni nd e l a yc o n d i t i o n ( 3 ) p a r t i c i p a n t s p e r f o r m a n c eo np e r c e i v i n gt h el a u n c h e e sm o v i n gd i r e c t i o n s s h o w e dn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c eb e t w e e nt w od e l a yc o l l i s i o nc o n d i t i o n sa f t e r r e m o v e dt h el a u n c h e r sc o l l i d i n gm o v e m e n t v 浙江大学硕士学位论文 ( 4 ) p e r c e p t i o no ft h el a u n c h e e st h e o r e t i c a lm o v i n gd i r e c t i o n sw a sa f f e c t e db y t h el a u n c h e r sa f t e r - c o l l i s i o nm o v i n gd i r e c t i o n sw h i l ec o l l i s i o na n g u l a r se f f e c to nt h e l a c u n e h e e sm o v i n g - d i r e c t i o n p e r c e p t i o nw a sn o ts i g n i f i c a n t a f o r e m e n t i o n e dr e s u l t ss h o w e dt h a tc a u s a lp e r c e p t i o nh a sa ne f f e c to nt h e p e r c e p t i o no fo b j e c t s m o v i n gd i r e c t i o n s t h ep e r c e i v e dl a u n c h e e sm o v i n gd k c c t i o n s w e r em o r eb i a s e dt oi t st h c o r c d e a ld i r e c t i o n sw h e nac o l l i s i o nw a sp e r c e i v e d b e f o r e h a n d p a r t i c i p a n t sm a yh a v e t a k e nt h el a u n c h e r sa f t e r - c o l l i s i o nm o v i n g d i r e c t i o n sa st h em a j o rc u et oi n f e rt h el a u n e h e e st h e o r e t i c a lm o v i n gd i r e c t i o n s k e y w o r d s ：c a u s a lp e r c e p t i o n ，m o v i n gd i r e c t i o n sp e r c e p t i o n ，d e l a y , c o l l i s i o na n g u l a r v i 浙江大学硕士学位论文致谢 致谢 遥想七年前的金秋九月，头顶着明晃晃的太阳，怀揣对小桥流水的无限憧憬， 呼啸的列车一路南下，把我带到了人间天堂，带到了美丽的西子湖畔，带到了令 人深怀敬畏与好奇的求是园。仍然记得初入紫金港时的兴奋，每天下课之后骑着 自行车在宽阔的校园里四处游弋，兴致勃勃的欣赏或荒芜或典雅或现代的一处处 风景。自由的生活、爽朗的笑声、崭新的马路、宏大的图书馆、枝叶寥寥的行道 树，见证了那个充满希望的纯真年代。 七年的校园生活中，有幸认识众多可爱的心理系同学，让我的生活交得丰富 多彩；有幸能够聆听各位师长的谆谆教诲，在学业上有所进步，对自己的人生有 更深更远的思考在即将离开的日子里，感激之情尤为深切。 感谢陈硕老师的支持和指导，是您一步步引导学生进入用户研究这一方兴未 艾的领域，为学生提供了非常难得的锻炼机会，使学生得以一窥用户研究的殿堂。 您在学术上细心指导，在项目实践中身先垂范，在生活上对学生关心备至。当茫 然迷惑时，是您的循循善诱，为学生指明了前进方向；当遇到困难徘徊不前时， 是您的不断勉励，让学生能够坚持到底。您谦虚朴实的态度、志存高远的气魄令 学生深深钦佩，对您的教诲和帮助，学生会永远铭记于心! 感谢沈模卫老师一直以来的关心和指导，沈老师渊博精深的学识、严谨认真 的治学态度、高屋建瓴的研究视角、一丝不苟的工作作风、孜孜不倦的研究热情 和对学生的亲切关怀，都是学生一生学习的榜样。在本毕业设计的实施过程中， 沈老师始终密切关注并予以悉心指导，特别是在论文修改中付出了很大的心血， 在此向沈老师致以深深的谢意! 感谢实验室的各位兄弟姐妹、师兄师姐，有幸能够在这样一个一流的研究团 队中学习三个年头，使自己受益匪浅。在此特别要感谢周吉帆师兄的巨大帮助， 在论文的研究方向、研究思路、实验设计和论文修改上，正是周师兄不厌其烦的 一次次耐心指导，才使得研究能够顺利推进。感谢王翠杰、魏娜、崔杨、戴俊翔、 黄玉晶、张世琴和实验室其他同学在实验实施方面的支持，感谢张锋、陈辉、陶 冶在项目工作中的配合。 感谢同寝室的卢剑刚、穆瞳和曹忠良同学，是你们构建了欢乐和谐的寝室氛 围，使我度过了难忘的三年时光 最后，感谢我的女友王红，你的鼓励和支持是我不断前进的动力，你的乐观 和自信让我对未来充满信心。 i i i 浙江大学硕士学位论文引言 1引言 因果关系描述的是事物间相互依存的抽象关系，对因果关系的认识使人们能 正确的理解事物，学习和掌握复杂事物的变化规律，并有效的预测其未来的发展 变化，对人们认识未知世界、获得客观知识和顺利进行社会活动具有重要的意义。 一般认为，因果关系是根据经验重复推理获得的结果，原因事件与结果事件多次 伴随出现后，人们会认为两者之问存在因果关系。 m i c h o t t e ( m i c h o t t e , 1 9 6 3 ) 通过大量的实验发现，事物闻的因果关系是可以通 过操作物理线索让观察者直接感知的。m i c h o t t e 设计了多种实验范式来探讨因果 知觉，比较常用的包括碰撞范式( 1 a u n c h i n g ) 、激发范式( t r i g g e r i n g ) 和夹带范 式( e n t r a i n i n g ) 。其中最经典的碰撞实验范式如图1 所示：开始时a 球位于屏幕 左侧、b 球位于屏幕中央；然后a 球开始向右运动直至与b 球接触并停止运动， 同时b 球开始向右运动。在这种范式下，被试可以知觉到强烈的因果关系，即 知觉到a 球向右撞走了b 球。自m i c h o t t e 之后，众多研究者对因果知觉的过程 进行了实验探索，发现由碰撞产生的因果知觉是一个自动化的过程，主要由事件 的底层特征决定，在很大程度上不受信念和意图的影响( s c h l o t t m a n n , 2 0 0 0 ；s c h o h & t r e m o u l e t 2 0 0 0 ) ) 。 oo 图1 1m i c h o t t e 的经典碰撞范式( 引自c h o i 等人( 2 0 0 4 ) 的研究) 1 1 影响因果知觉的因素 研究者起初对因果知觉的兴趣主要集中在哪些因素会影响人们的因果知觉。 已有研究表明，时空连续性对因果知觉有极为重要的影响。在碰撞实验范式中， 研究者常通过延迟手段来调节被试的因果知觉水平。延迟是指当a 球向右运动 并与b 球接触时，b 球并没有立刻向右运动，而是在延迟一段时间后再开始运动。 研究表明，当延迟时间达到l o o m s 时，被试对碰撞效应的知觉会显著下降( s t r a u b e & c h a t t e r j e e ，2 0 1 0 ) ，这说明时间连续性对因果知觉有重要影响。类似的，研究者 操作了两球发生作用的空间距离来调节因果知觉，即当a 球运动到距离b 球尚 有一段距离时即停止运动，与此同时b 球开始运动。结果发现两球发生作用的 浙江大学硕士学位论文 引言 空间距离越大，被试知觉到的碰撞发生的比率越低，即空间接近性对因果知觉有 一定的影响。 在碰撞运动中，两球的相对速度和可预测性对因果知觉也有明显影响。 m i c h o t t e 所采用的碰撞范式和激发范式的主要差异即在于a 、b 两球的相对速度。 在经典碰撞范式中，a 球的速度大于或者等于b 球的速度，而在激发范式中，a 球的速度小于b 球的速度。在激发范式中被试会认为b 球不仅受到a 球的撞击 作用，还会受到某种其他外力的作用，因而其知觉到b 球被a 球撞走的比率会 低于经典碰撞范式。y o n g 等人( y o u n g f a l m i e r , 2 0 0 8 ) 贝0 发现，碰撞的可预测性 与因果知觉有一定关系。实验采用经典碰撞范式，但a 、b 两球发生作用时有一 定的空间距离，被试需要判断b 球何时会开始运动以及b 球是否是被a 球撞走 的。结果发现，当提供一些线索帮助被试判断两球的空间距离时，对b 球开始 运动时间的判断准确度会显著提高，同时被试的碰撞知觉也更强烈，说明时空信 息的可预测性会影响因果知觉。 除时空连续性、相对速度和可预测性外，运动方向对因果知觉也有显著的影 响。在m i c h o t t e 众多的实验中，其中之一是改变b 球运动的方向，使其与a 球 的运动方向呈一定角度，结果发现当b 球与a 球的运动方向偏差达到2 5 0 时，被 试的碰撞知觉已大大下降；当偏差角度达到9 0 0 时，被试几乎不会产生碰撞知觉。 后来的研究者重复了类似的实验，发现被试的碰撞知觉确实随着两球运动方向偏 差的增大而减弱，但其减弱程度并没有m i c h o t t e 实验中显示的那样明显，即使 是在偏差角度达到9 0 0 时，被试仍有4 0 1 2 ( 上的概率会产生因果知觉( s t r a u b e & c h a t t c r j ，2 0 1 0 ) 。w h i t e ( w h i t e ，2 0 0 9 ) 认为运动轨迹的相似性传递是因果知觉的重 要条件，并采用拖拽实验范式( p u l l i n g ) 来证明属性传递对因果知觉的影响。在 该实验中，开始时屏幕左侧会出现两个纵向排列的黑色方块，首先上方的方块开 始向右匀速运动，一段时间后下方的方块也向右匀速运动。结果发现，当两个方 块的运动方向相同时，被试会知觉到上方的方块在拖拽下方的方块向右运动；当 两个方块的运动方向存在一定夹角时，被试的拖拽知觉会显著下降，说明运动方 向对因果知觉的形成有重要作用( w h i t e ，2 0 1 0 ) 。 综合来看，知觉系统会利用时间、空间、运动方向、相对速度等多种信息来 判断因果关系。时间和空间是人们日常生活中知觉事物之间关系的基本线索，事 浙江大学硕士学位论文引言 件之间的时间连续性和空间接近性是决定因果知觉的基本因素，提高对时空的可 预测性可以增强因果知觉。与此同时，相对速度、运动方向等动态信息也会影响 因果知觉。 1 2 因果关系对底层信患知觉的反向作用 时间、空间、运动方向等底层信息的知觉对因果知觉有显著的影响，新近研 究发现，因果关系对底层信息的知觉有反向作用，知觉系统会利用因果关系来降 低时空等底层信息的模糊性，使知觉到的事件更符合客观世界中的经验。 1 2 1 因果知觉对表征动量知觉的影响 f m y d 等人( f r e y d & f i n k e ，1 9 8 4 ) 发现了客体运动位置知觉的错觉现象，在其 研究中首先呈现一个目标客体，目标客体运动一段时间后消失，要求被试指出客 体消失的位置。结果发现，被试指出的位置比目标客体实际消失的位置更远，这 种位移误差被称为表征动量( r e p r e s e n t a t i o n a lm o m e n t u m ) 。h u b b a r d 等人( h u b b a r d ， b l e s s u m & r u p p d ，2 0 0 1 ) 在碰撞范式下研究了该错觉现象，发现当被试认为目标 客体是被其他客体撞走时，其知觉到的目标客体的表征动量会显著低于目标客体 自行运动的情况。根据朴素动量理论，当被试知觉到一个静止的目标客体被另一 个客体撞走时，被试会认为目标客体的动量来源于碰撞客体，若碰撞后没有其他 的力施加在目标客体上，摩擦力等外界因素会阻碍客体的运动，因而被试会预期 客体的动量会随着时间而逐渐减小；而当目标客体始终是自发运动时，被试会倾 向于认为目标的运动状态会保持不变，因此与自发运动相比，在碰撞条件下表征 动量更小( m e c l o s k e y , 1 9 8 3 ) ，说明因果知觉会影响对运动客体的位移知觉。 1 2 2 因果知觉对形状知觉的影响 s c h o l l 等人( s e h o l l & n a k a y a m a , 2 0 0 4 ) 发现因果知觉会影响形状知觉，实验过 程如图1 2 所示：黑球向右运动与白球重合后停止运动，而后白球开始向右运动。 当两球完全重合时，被试会知觉到黑球穿越白球后向右运动( p a s s i n g ) ；而当两 球部分重合时，被试会知觉到白球是被黑球碰撞后向右运动的( 1 a u n c h i n g ) 。实 验中让被试观察两球的运动后，估计两球重合面积的大小。结果发现，当将两球 的运动知觉为碰撞时，被试会低估两球的重合面积，碰撞知觉越强烈，对两球重 合面积的低估程度越大，说明因果知觉对碰撞中的形状知觉有显著影响。 由于空间位置的唯一性，在碰撞时两个小球不可能同时占有相同的位置，因 浙江大学硕士学位论文引言 此当两球完全重合时，被试会将两球的运动知觉为穿越关系。现实世界中两球发 生非弹性碰撞时，碰撞的部位可能会互相挤压，因此在s c h o l l 等的实验范式中， 当两球部分重合时被试仍会将两球的运动知觉为碰撞。两球重合面积越小，碰撞 知觉越强；而碰撞知觉导致低估两球的重合面积，使得两球的碰撞运动看起来更 为自然，因果知觉使感知到的两球运动更符合现实世界的规律。 妇圆圈口困困 图1 2s c h o l l 等人( 2 0 0 4 ) 的实验范式 1 2 3 因果关系对时间知觉的压缩效应 对时间压缩效应的发现最初来自于自主动作的研究。在自主动作中，人可以 通过自身动作与结果的关系匹配感知动作的结果，即获得特定动作与特定结果之 间的因果关系。例如用手拍桌子会听到响声，拍的动作与响声之溥会产生因果关 系。在w o l p e r ( w o l p e r t ，1 9 9 7 ) 所提出的运动控制的前置模型中，动作意向可以产 生一个预测动作结果的副本，并与动作的实际结果相匹配，如果匹配成功，这种 动作与结果之间的相关关系会得到加强。研究者发现，这种动作与结果之间的因 果关系会影响被试对因果事件发生时间间隔的估计( w e n k e h a g g a r d ，2 0 0 9 ) 。 h a g g a r d 等人( h a g g a r d ，a s c h e r s l e b e n ，g e h r k e ，& p r i n z ，2 0 0 2 ；h a g g a r d ，c l a r k k a l o g e r a s ，2 0 0 2 ) 采用l i b e t 时钟范式，发现自主动作中被试倾向于低估动作和结 果的时间间距，即发生时间绑定现象。实验中，被试通过报告一个时钟快速运动 的指针的位置来指出某个事件发生的时间点。实验设置了三种条件：条件一只要 求被试报告某个声音出现的时间；条件二要求被试自由按下空格键并报告按下该 键的时间；条件三则设置按键与声音之间存在因果关系，即被试按键后经过一段 固定的时间会出现声音。实验结果表明，当被试知道按键与声音存在因果关系时 ( 条件三) ，被试对按键的时间点知觉晚于单独对按键时间点的知觉( 条件二) ， 而对声音信号出现的时间点知觉要早于声音单独出现时的时间点知觉。按键与声 音的因果推测导致被试更晚的知觉到自己动作的发生，而更早的知觉到动作的结 果( 声音) ，出现时间压缩效应，并且这种效应的强弱与因果事件发生的时间间 隔长度有关，当时间间隔为2 5 0 m s 时压缩效应更明显( 1 0 3 m s ) ，而当时间间隔 4 浙江大学硕士学位论文引言 达到6 5 0 m s 时时间压缩量下降到1 6 m s 。h a g g a r d 认为是动作与结果之间的意图 绑定，导致了时间压缩效应。 h u m p h r e y s 和b u t m e r ( h u m p h r e y s & b u e h n e r , 2 0 10 ) 采用类似h a g g a r d 的回溯 范式进一步验证因果关系对时间压缩的效应。实验先呈现给被试两种刺激：操作 性刺激一一被试按键以后会经一定时问间隔出现一个声音；观察性刺激一一被试 在听到蜂鸣声后经一定时间听到同样的声音。要求被试在刺激呈现后通过保持按 键时长来估计刺激中的时间间隔。研究发现在操作性刺激中，被试对刺激时间间 隔的估计明显低于观察性刺激，即使在刺激间隔达到1 6 0 0 m s 时仍然存在显著的 时间压缩量( 超过1 7 7 m s ) 。 在另一项研究中，b u e h n e r 和h u m p h r e y s ( b u e h n e r & h u m p h r e y s ，2 0 0 9 ) 改进了 h a g g a r d 的实验范式，用客观行为数据代替被试的主观报告，使得对时间压缩效 用的测量更为准确。研究者设计量基线和因果控制两种条件。在基线条件下，被 试会相继听到两个声音，两个声音之间有一定时间间隔。要求被试在听到第一个 声音时按下t 1 键，听到第二个声音时按下t 2 键。在因果控制条件下，被试会 先听到一个声音，按下t 1 键后经过固定的时间间隔后出现第二个声音，然后要 求被试按下t 2 键。与基线条件相比，因果控制条件中被试只有按下t l 键以后 才会出现第二个声音。与回溯性重现的范式相比，该实验范式仅需要记录t 1 、 t 2 按键的时间点即可，通过比较被试的实际按键时间早于还是晚于实际时间来 验证衡量时间压缩效应实验结果表明，在因果控制条件下t 1 与t 2 的按键时 间间隔始终低于基线条件，支持了因果知觉对时间知觉的压缩效应。除此之外， b u e h n e r 等人还拓展了之前关于自主动作对时间压缩效应的研究，认为除了意图 以外，因果知觉本身就会导致时间压缩。而c r a v o 等人( c r a v o ，c l a e s s e n s b a l d o ， 2 0 0 9 ) 9 1 1 认为因果知觉和自主动作对时间压缩效应的出现都是不可缺少的，尽管 两者本身并不一定存在很强的关联性。 1 2 4 因果知觉对空间知觉的压缩效应 最近，b u e h n e r 和h u m p h r e y s ( b u e h n e r h u m p h r e y s ，2 0 1 0 ) 利用小球碰撞范式 发现因果知觉对空间知觉也有一定影响。实验中a 、b 两球中间放置一黑色木块， b 球位于木块右侧，a 球向右运动撞到木块后停止，然后b 球开始向右运动。运 动结束后请被试调节出木块的长度。结果发现，当被试知觉到b 球是被a 球撞 浙江大学硕士学位论文引言 走时，其调节出的木块长度比实际长度更短，即出现了空间知觉压缩效应。当改 变b 球的运动角度来降低被试的因果知觉程度时，空间压缩效应也会随之下降， 这说明因果知觉对空间知觉也会产生类似时间知觉的效应。 e a g l e m a n 等人( e a g l e m a n h o l e o m b e ，2 0 0 2 ) 提出贝叶斯理论来解释因果知 觉对时间知觉的压缩效应，认为在发生时间上较为接近的事件之间更有可能存在 因果关系；反过来当两个事件存在明确的因果关系时，根据贝叶斯方程可以反向 推论出两个事件发生的时间可能更为接近，因此因果知觉对时间知觉的压缩效应 实际上可能会帮助人们更准确地对时间信息进行估计。生活中人们对事件发生时 间间隔的估计也确实会受到因果关系的影响，当主观上认为两个事件具有较高的 因果关系时，人们会更倾向于低估时间间隔( f a r o ，m c g i l l & h a s t i e ，2 0 1 0 ) 。b u e h n e r 等人认为贝叶斯理论同样适用于解释因果知觉对空间知觉的压缩效应，知觉系统 会根据事件之闻存在因果关系的可能性来调节对两个事件相互作用的空间距离 的知觉。 1 3 问题提出 以上研究表明，因果关系作为一种高级的认知概念，对时间、空间等信息的 知觉有显著影响，说明知觉系统会利用高级概念来协助处理对低级信息的加工过 程。由于时空等信息本身往往具有不同程度的模糊性，而且加工过程中存在许多 来自不同阶段的噪音，因此难免产生知觉误差。而客观上时空信息与因果关系存 在高度相关，因果关系可以反过来为时空信息的知觉提供线索，在加工过程中引 入因果关系等线索有助于消除不确定性，提高知觉的准确度。因此，时空信息加 工过程与因果关系的加工过程之间存在密切联系，时空信息会显著影响因果知 觉，通过因果知觉也可以反过来推测时空信息，从而降低信息的模糊程度，使知 觉到的时空等信息更准确。 与时空特征等类似，运动方向的知觉过程同样存在信息不足、不确定性高等 问题，而且客体运动方向与事件因果关系密切相关，那么知觉是否会利用因果关 系这一线索，来促进对运动方向信息的加工? 本研究通过四个实验，通过系统比 较不同因果知觉条件下被试运动方向知觉的差异，考察因果知觉对运动方向的知 觉是否存在反向作用，并探讨在此过程中被试对客体理论运动方向的知觉会受到 哪些因素影响。 6 浙江大学硕士学位论文 引言 1 4 研究构思 物理学中两小球的碰撞运动可以分为正碰和斜碰两种一个运动的球与一个 静止的球碰撞，如果碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上，而 且碰撞之后两球的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为正碰。如果碰撞之前球的 运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰撞之后两球的速度都会偏离先前 的速度方向，这种碰撞称为斜碰。以往对因果关系的研究主要采用正碰的实验范 式，本研究采用斜碰的实验范式，考察因果知觉是否影响被试对小球运动角度的 知觉。 实验一模拟弹性碰撞下，绿球和黑球发生斜碰的过程通过操作两个小球从 刚刚接触到开始运动的时间间隔( 延迟操作) 来改变被试的因果知觉，主要考察 因果知觉是否会对小球运动方向的知觉产生影响。 实验二在实验一的基础上去除绿球与黑球碰撞前的运动过程，消除产生因果 知觉的条件，以检验延迟操作本身是否会影响运动方向知觉，从而进一步确认实 验一中因果知觉对运动方向知觉的影响。 实验三在前两个实验的基础上，探讨影响黑球理论运动方向知觉的线索。通 过固定绿球碰撞后的运动方向、同时改变两球的碰撞角度，考察碰撞角度对推测 黑球碰撞后理论运动方向的影响。 实验四与实验三的结果作对照，固定两球的碰撞角度而改变绿球碰撞后的运 动方向，以考察绿球碰撞后运动方向对推测黑球碰撞后理论运动方向的影响。 1 5 研究意义 本研究对深入理解因果知觉及其与其他视觉过程的交互机制具有较为重要 的意义：( 1 ) 在前人研究发现因果知觉会影响时间、空间和形状知觉的基础上， 本研究进一步考察因果知觉对运动方向知觉的影响，以检验因果关系这一抽象概 念对底层视觉信息加工的影响是否具有普遍性。( 2 ) 本研究通过改交目标事件的 因果关系强度，比较不同因果关系条件下客体运动方向知觉的变化，为知觉的贝 叶斯模型提供新的实验支持，有助于贝叶斯知觉理论的进一步发展。( 3 ) 本研究 通过探讨斜碰运动中影响运动方向知觉的线索，可揭示因果知觉影响运动方向知 觉的内部机制，这有助于深入理解视觉系统对动态信息的加工过程。( 4 ) 本研究 还可为人工智能领域相关问题的解决提供心理学依据。 7 浙江大学硕士学位论文 实验研究 2 实验研究 2 1 实验一 实验一探讨在两小球斜碰的情形下，因果知觉对小球碰撞后运动方向知觉的 影响。通过延迟操作来改变被试的碰撞知觉，比较延迟与非延迟条件下运动方向 的知觉是否存在显著差异。 2 1 1 实验一( a ) 本实验通过设置绿球与黑球从刚刚接触到开始运动的时间间隔，来改变被试 的碰撞知觉，以检验所设置的时间间隔长度对被试的因果知觉是否有明显的影 响。 2 1 1 1 方法 ( 1 ) 被试 1 9 名浙江大学在校学生参加实验( 男性3 人，女性1 6 人) ，被试的视力或 矫正视力正常，无色盲色弱，年龄在1 9 2 4 岁。 ( 2 ) 实验设备与刺激 刺激材料主要包括绿色和黑色的球各一个，两球直径大小约为2 0 视角。刺 激呈现在1 7 寸b e n q7 7 9 纯平c r t 显示器上，显示器分辨率为1 0 2 4 7 6 8 ，刷 新频率为8 5 h z 。实验在暗室中进行，被试眼睛距离屏幕约5 4 c m 。实验中刺激始 终呈现在灰色背景下。 ( 3 ) 实验设计与流程 实验采用斜碰范式模拟现实世界中的弹性碰撞过程，具体流程如图2 1 所示。 首先在屏幕上会出现“请注意”5 0 0 m s ，然后屏幕上呈现绿色、黑色两个小球， 其中绿色球位于屏幕左侧，球心距屏幕左侧边缘3 1 。，黑色球位于屏幕中央，两 球心水平间距为1 4 0 视角。定屏2 0 0 m s 后，绿球开始以4 0 0 视角s 的速度向黑球 运动，运动3 0 0 m s 后与黑球接触，接触时两球球心连线与水平方向呈一定夹角 ( 碰撞角度) 。此时实验设置非延迟和延迟两种条件：在非延迟条件下，两球接 触后立刻开始向不同的方向运动；在延迟条件下，两球接触后会停顿3 0 0 m s 然 后开始运动两球分开后运动3 0 0 m s 停止，再定屏2 0 0 m s 后消失。在运动呈现 完毕后，被试需要判断前面运动中黑球是被绿球撞走的还是自行开始运动的，如 果被试感觉黑球是被绿球撞走的按“j 键，否则按“f ”键。正式实验中每名被 8 浙江大学硕士学位论文实验研究 试共做2 0 次判断，在正式试验前请被试多次练 - - j ，直至其报告已经可以比较稳 定的做出判断后开始正式实验。 5 0 0 m s 5 0 0 m s 圈 豳豳 5 0 0 m s 一豢奠“ | ；i 一 。r 被试判断黑球 。“一- - 蔓j ：董：一j _ 。 是被撞走还是 ，” i 7 j ：。 自行运动的 一i 誊0 ：0 ，? ! j 。j 量ji _ j 。 h - _ j 。，。，一。；， 非延迟条件 蒸5 黼 震s 震s 震 _ ： 延迟条件 5 0 0 m s 图2 1 实验- - ( a ) l 均流程 实验采用单因素( 延迟：o m s 与3 0 0 m s ) 被试内设计，延迟与非延迟条件各 出现l o 次，两小球碰撞后会随机向右上或右下运动，运动方向在被试内平衡。 2 1 1 2 结果与讨论 本实验的结果如图2 2 所示，在非延迟条件下被试有超过9 0 的比率将黑球 知觉为是被绿球撞走的，两球的运动存在因果关系；而在延迟条件下，被试只有 约1 0 的比率知觉到黑球是被绿球撞走的，此时被试更多的会感觉黑球是自发向 右运动的，两球的运动没有因果关系。配对样本t 检验的结果也表明，延迟与非 延迟两种条件下被试对两球运动因果关系的知觉存在显著差异( t ( 1 8 ) = 1 2 8 7 2 ， p - - - j 成绩，若被试的调整误 差过大，则向其重新解释实验过程，确保被试理解并能尽可能准确的调节。 浙江大学硕士学位论文实验研究 绿球运动方向 图2 4 各角度示意图 弹性碰撞条件下两球的运动会遵循动量守恒定律。黑球理论运动方向指根据动量守恒定 律计算出的黑球碰撞后的运动方向，其与水平方向的夹角为理论运动角度o 【。p 指黑球实际 运动方向与水平线的夹角。碰撞角度0 指黑球与绿球接触时两球心连线方向与水平线的夹 角。偏向角度ao t 指黑球实际运动方向与理论方向的角度差( a o l - - - - - d o l ) 调节误差ad 是 被试调节出的黑球运动方向与黑球实际运动方向的角度差。若调节误差为正值，说明被试调 节的运动方向与水平线的夹角大于黑球实际运动方向与水平线的夹角；若调节误差为负值， 说明被试调节的黑球运动方向与水平线的夹角小于黑球实际运动方向与水平线的夹角。 2 1 2 2 结果与讨论 本实验的结果如图2 5 所示，三因素重复测量的方差分析结果表明，黑球理 论运动角度的主效应显著( f ( 2 ，1 7 ) = 1 0 8 2 7 ，p 0 1 ) ，说明理论角度对延迟的效应没有显著影响。延迟与偏 向角度的交互作用显著( f ( 4 ，1 5 ) = 6 1 5 4 ，p o 0 1 ) ，说明当偏向角度不同时，碰撞 条件下被试的调节误差与延迟条件下存在显著差异。利用配对样本t 检验进一步 比较各个偏向角度的水平上，碰撞与延迟条件下被试调节误差的差异，结果发现 当偏向角度为1 5 0 和。7 5 0 时，碰撞条件下被试的调节误差显著大于延迟条件下的 调节误差，当偏向角度为7 5 0 时，碰撞条件下被试的调节误差显著小于延迟条件 下的调节误差，说明碰撞条件下被试知觉到的黑球运动方向比延迟条件下更向理 论方向偏向的程度更大。当偏向角度为1 5 0 时，被试的调节误差也有类似的趋势， 但两种延迟条件下调节误差的差异没有达到显著水平。而当偏向角度为o o 时， 两种延迟条件下调节误差则没有显著差异。以上结果说明，因果知觉对运动方向 知觉有显著影响，当实际运动方向与理论方向存在偏差时，碰撞的因果知觉会使 被试知觉到的运动方向更加偏向于理论方向。 删 嗤 牡 黑 _ i 一 | t 碰撞 延迟 z u u 1 5 。7 5 。0 97 5 9 1 5 。 偏向角度 图2 5不同偏向角度下被试对黑球运动角度的调节误差 注：节 0 1 ) ，黑球理论运动角度的主效应 也不显著( 以2 ，1 1 ) = 1 4 9 4 , p 0 1 ) ，说明总体上两个变量对被试的调节误差没有 显著影响。检验变量之间的两两交互作用，发现延迟与偏向角度的交互作用不显 著( 耶，9 ) = o 1 6 5 ，p o 1 ) ，在不同的偏向角度水平上，延迟与非延迟条件下被试 的调节误差没有显著差异。延迟与黑球理论运动角度的交互作用也不显著 ( 只2 ，1 1 ) = 0 0 6 2 ，p o 1 ) ，说明在各个运动方向上，延迟与非延迟条件下被试的 调节误差同样没有显著差异。 懑瑟瓣 浙江大学硕士学位论文 实验研究 删 噻 j p 孽 1 5 。7 。5 。0 7 5 。1 s 。 偏向角度 非延迟 。：延迟 图2 7 不同偏向角度下被试对黑球运动角度的调节误差 实验二去除了绿球在碰撞前的运动过程，被试在延迟与非延迟条件下都不会 产生两球碰撞的因果知觉，因此延迟与非延迟条件的差别仅仅在于被试知觉到的 绿球与黑球的接触时间不同，以此来检验延迟时间运动方向知觉的影响。实验二 的结果表明，当去除产生因果知觉线索后，延迟与非延迟条件下被试对黑球运动 方向的知觉偏向没有显著差异，在不同偏向角度水平上两者的差异也不显著，说 明延迟时间本身对运动方向知觉没有显著影响，实验一( b ) 中两种延迟条件下被 试知觉偏向的差异是由因果知觉导致的。 t_i t1上 _， 上 t。1。 一 _|i t-l ，一 卜_i 肿 肿 肿 舶 加 加 浙江大学硕士学位论文实验研究 2 3 实验三 实验一和实验二的结果表明，因果知觉会导致被试的运动方向知觉更加偏向 于其理论方向。在弹性碰撞条件下，黑球