（生物医学工程专业论文）跨记忆系统的模式识别.pdfVIP

跨记忆系统的模式识别 ii 是可以直接跨感觉记忆系统和短时记忆系统进行匹配。 关键词： 模式识别；记忆编码；感觉记忆；短时记忆 中南民族大学硕士学位论文 iii abstract pattern recognition is a skill that people use frequently. making use of this skill, the external information can be used into the farther information processing, so pattern recognition is the base of advanced cognition. in cognitive psychology, pattern recognition is an information processing in which the pattern is compared with the template in order to make certain whether they are matched, in other word, whether the pattern and the template belongs to a same category. the memory system of human has several stages. it makes up of sensory memory, short-term memory and long-term memory. therefore, there are two possibilities. on the one hand, the pattern and the template may both save up in the sensory memory or short-term memory. on the other hand, they are likely to store in different subsystems separately. on present pattern recognition study, the mass of them is about the former, especially when both the pattern and the template are stored in sensory memory. nevertheless, when they are separately stored in different subsystems, the investigators are sometimes evasive to the problem of pattern recognition acrossing memory subsystems. whereas, the pattern and the template are not neither store in sensory memory frequently. the reason is the pattern presents earlier than the template and the inter-stimulus interval often much longer than the duration of visual sensory memory which is very transitory, so as to the sensory memory information of the template has been disappeared completely when the pattern presents, and the template is impossible to have the same sensory memory code with the pattern. thus it can be seen that the study of pattern recognition is not only treat of the aspect of the pattern and the template both in the same subsystem, but pay more attention to the problem of pattern recognition acrossing memory subsystems. the pity is that little is know about this problem because of methodological difficulty. in visual sensory memory system, since the duration of information of the pattern is lasting only a short time, but the sensory memory information will be always transferred into short-term memory. this brings about sensory memory information of the pattern concomitants with short-term memory information of it. there is no effectual method to distinguish these two kinds of concomitant information, so it is difficult to confirm whether the pattern information used in pattern recognition comes from sensory memory or short-term memory. this methodological problem still exists up to now. 跨记忆系统的模式识别 iv to avoid the shortages of former studies, a new method“sample matching technique” was put forward based on the “overdraft technique” in this paper, and a series of innovative study was carried out on the study of pattern recognition acrossing memory subsystems. this study gains several productions: 1. a new method“sample matching technique” was put forward, and confirmed the validity of this technique in the study of chinese characters pattern recognition acrossing memory subsystems. 2. the phenomenon of “limited transfer” and “equal expense” was proved in this study. it meant that when enough information were presented simultaneity and transitory, the information were limitedly transferred from sensory memory system to short-term memory system., and all the information transferred into short-term memory could be used in information processing and the quantity of information used in processing couldnt be more than that transferred into short-term memory. 3. a criterion of judging the resource of information in chinese characters pattern recognition was found, that was, under the condition that both short-term memory and sensory memory could be used directly, only short-term memory information seemed not enough if the quantity of information consumed was more than that transferred into short-term memory, there must be sensory memory information used directly in processing. 4. based on the criterion, this study found that in chinese characters pattern recognition, when matching the presented chinese characters pattern with the template stored in short-term memory, it is not necessary to transfer the sensory memory code of the pattern to short-term memory code. the pattern and the template may be matched acrossing sensory memory system and short-term memory. key words: pattern recognition; memory code; sensory memory; short-term memory 中南民族大学中南民族大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权中南民族大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密，在_年解密后适用本授权书。 2、不保密。 （请在以上相应方框内打“” ） 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 中南民族大学硕士学位论文 1 第第 1 章章 绪绪 论论 模式识别是人的一种最基本的认知能力，在人的各种认知活动，如阅读、声 音辨别等当中都有重要的作用。通过它，人能对客观环境信息进行整合与解释， 以获得当前信息的含意，并不断积累各种经验和知识。目前，认知心理学将模式 识别作为知觉研究的主要内容， 而且， 人类所感知的外界信息中有 80来自视觉， 对模式识别的研究比较集中于视觉模式识别 14。 人能识别出的模式不计其数，这个过程看似毫不费力，实际上却极为灵活和 复杂。例如，对于日常生活中常见的各种不同形状的手写体文字，我们能轻松而 且正确地将它们识别出来。很明显，不是所有的人都具有同样的手写体，有的手 写体比其他的要难以辨认的多。但是，除非这种手写体是非常模糊而难以辨认， 否则我们通常还是能够阅读他。我们轻松而且准确的模式识别过程实际上是一系 列复杂的连续阶段的信息加工过程，是客观刺激和已经贮存的知识经验相互作用 的结果。围绕着如何识别和在哪里识别的问题，研究者们对模式识别进行了大量 的研究。在早期，人们建立了模板说等各种理论模型来描述模式识别如何进行的 过程，随着研究的不断进展，人们开始探讨模式识别在整个信息加工中的地位和 作用。在这些研究中，模式识别本身作为一个连续的信息加工过程，它与整个记 忆系统有着密切的关系。 1.1 模式识别与记忆编码模式识别与记忆编码 1.1.1 模式识别的概念模式识别的概念 模式识别是指将客观的环境信息鉴别或归纳为我们已了解的具有一定意义的 范畴中的成员 59。这些被归纳的环境信息通常称为模式，它是由若干元素或成 分按一定关系形成的某种刺激结构，或刺激组合。例如，几条线段组成的一个字 母、几个笔画组成的一个汉字等，都是视觉模式。另外还有通过听觉等其他感觉 通道获得的模式。在现实生活中，经常作用于人的感觉器官的，不是个别的光点、 纯音等，而是物体、图像、字符等各种模式，其中有些模式比较简单，有些模式 比较复杂，但它们都是客观而且具体的。那些已经具有一定意义的范畴即为模板， 他们往往是先前的经验和知识，是抽象的概念。如果不将所知觉到的模式识别或 鉴定为我们已经了解的一定意义范畴中的成员，就不知道所知觉的这些环境信息 跨记忆系统的模式识别 2 有什么用途，或者它们之间以及它们于人自身之间有什么联系，它们对我们而言 仍是陌生的，我们也无法了解其是否有益或是有害。这种识别或鉴定的过程，是 将模式和各种不同的模板进行比较，来决定模式与哪个模板有着最佳匹配，从而 将这个模式纳入相应的范畴。通常，模式识别会给识别出的模式一个名称，但是 这种命名并不是必不可少的，有时候也可以仅仅只是对模式产生熟悉之感，知道 它是以前曾经知觉过的。 可见，模式识别是人生存所必需的一种能力。通过模式识别，人能够在已有 知识经验的参与下，将环境中具体的感觉信息转化为抽象的心理体验，从而对客 观对象进行认知，并获得其含意。不难理解，我们对于一个客观环境信息的熟悉 程度和有关的知识，会影响我们对它的识别。 1.1.2 模式识别中的记忆编码模式识别中的记忆编码 一直以来，要将模式和模板进行匹配，涉及到两个基本问题，一是，它们如 何匹配，二是，它们以何种记忆编码进行匹配 7。就“如何匹配”的问题，人们 建立了各种模型。其中，最具代表性的是，模板说（template theory） 、原型说 （prototype theory）和特征说（feature theory）等。这些模型有的认为在和 模板匹配时，模式是以整体的形式，有的则认为模式是以部分的形式。尽管存在 一些不同，但无论哪一种模型都无一例外地基于同一个前提，即模式和模板是在 同一个记忆系统中进行比较，也就是说它们在匹配时具有相同的记忆编码。这与 “以何种记忆编码匹配”的问题密切联系起来。然而，模式和模板并不是简单的 只具有相同的编码，其原因是，人的记忆系统是一个多级结构。 整个记忆系统由 3 个不同的子系统构成，它们分别是感觉记忆（sensory memory， sm） 、 短时记忆 （short-term memory， stm） 和长时记忆 （long-term memory， ltm） 1012。短时记忆也称为“工作记忆” （working memory，wm）13，它们是信 息加工过程中的三个不同的阶段。整个记忆系统的发展经历了漫长的过程。19 世 纪末，ebbinghaus 开创了记忆研究，到 20 世纪 50 年代，心理学家们所研究的仅 仅是可以容纳大量材料，并可保持很长时期的那种记忆，即现在所称的长时记忆。 随着短时记忆的提出，心理学对记忆的传统观点受到了强烈冲击，也引出了记忆 结构的问题，即记忆不是一个单一的长时记忆结构，还存在着短时记忆结构，从 而提出了两种记忆说（dual memory theory） 。两种记忆说认为，记忆是由长时记 忆和短时记忆形成一个统一的系统，他们彼此独立而又互相联系。在短时记忆的 实验研究和两种记忆说的影响下，后来又提出了“工作记忆”的概念,但实际上它 还是指短时记忆。然而，两种记忆说的内容的还只是信息已经进入记忆系统以后 中南民族大学硕士学位论文 3 的情况，人首先要获得外界信息才能加以贮存，而要得到外界的信息，则必须通 过感觉知觉。因此，随着另一种记忆形式感觉记忆的确定，两种记忆说迅速 将该记忆结构吸收进来，把它看作记忆系统的开始阶段，提出了包含感觉记忆、 短时记忆和长时记忆等三个不同子系统的多级记忆系统，形成了“感觉记忆短 时记忆长时记忆”的记忆信息三级加工模型，它可以更好地说明记忆信息的加 工过程。这种由三种记忆结构构成的多级记忆系统在记忆结构问题上占了主导地 位，记忆信息三级加工模型也在心理学研究中得到广泛流传。 信息加工理论（information processing theories）认为，不同记忆系统不 同的编码，即将信息转换后获得的适合于记忆系统形式的具体的信息形式。不同 记忆系统中的编码各自具有时间以及其他方面的特性 14。例如，感觉记忆编码精 细，具有鲜明的形象性和生动性，它似乎是刺激原有形式的简单复制，因而包含 了比其他记忆编码更多的信息，但它维持的时间极为短暂 9，10；而短时记忆编码 和长时记忆编码则比感觉记忆编码要抽象，它已经排除了刺激的某些物理特征或 细节，而且维持的时间更长久。可见，感觉记忆编码与短时记忆和长时记忆编码 有着完全不同的的性质。 在模式识别中，模式和模板可能同样具有感觉记忆编码或者短时记忆编码， 也可能模式具有感觉记忆编码，而模板具有短时记忆编码。 1.2 跨记忆系统模式识别及研究现状跨记忆系统模式识别及研究现状 1.2.1 跨记忆系统模式识别跨记忆系统模式识别 当前模式识别的许多研究主要涉及的是视觉感觉记忆编码阶段的模式和模板 的匹配问题 1525。这些研究表明，当模式和模板同时贮存在感觉记忆系统中时， 脑将直接利用感觉记忆编码对两者进行比较。然而，在实际生活中，模板和模式 先后呈现的时间间隔通常远远超过视觉感觉记忆的维持时间。由于视觉感觉记忆 信息维持的时间间隔极为短暂，这使得当模式随后呈现时，先于模式呈现的模板 的感觉记忆信息已经消失殆尽，不可能与模式同时具有感觉记忆编码。因此，模 式和模板往往不会同时贮存在于感觉记忆系统中，此时模式和模板的匹配是一个 跨记忆系统模式识别的问题。 1.2.2 研究现状研究现状 尽管模式和模板以何种记忆编码进行匹配的问题已经为许多研究者所关注， 但是，人们对跨记忆系统模式识别的问题仍然知之甚少。研究者们在模式识别的 跨记忆系统的模式识别 4 概念，以及模式识别建模方面都回避这一问题。从模式识别的概念上看，虽然指 出识别是模式与各个模板进行匹配的过程，但却回避了两者能否跨记忆系统进行 匹配的问题。而在建立各种模型时，许多研究者或者暗示、或者默认模式和模板 以相同的记忆编码进行匹配。他们既不谈及当具有不同编码时模式和模板如何匹 配，也不明确指出两者只以相同的编码进行匹配。例如，最早提出的模板说曾暗 示，模板应当具有和模式相同的表象形式，但并没有明确指出应该具有何种记忆 编码形式，只是统称两者为信息 26；原型说也曾提出原型和刺激是否应当具有相 同表象形式的疑问 27；即便是被广泛接受的特征说，也默认要将被分解的模式的 各个特征与长时记忆中的特征序列具有相同的长时记忆编码进行比较以获得识别 决定 28。 造成这种现状的原因主要是由于方法学上的困难 29。在模式和模板能以感觉 记忆编码进行匹配的研究中，模板和模式呈现的时间间隔 isi（inter-stimulus interval，isi）通常不超过视觉感觉记忆信息的维持时间，因此，两者能够同时 具有视觉感觉记忆编码。然而，在实际生活中，isi 往往要比视觉感觉记忆的维 持时间要长得多，例如，对两张图片进行比较时，它们相继出现在视野中的 isi 就是如此。由于视觉感觉记忆的维持时间极为短暂，大约只有 300ms 30，因此， 在 isi1000ms 的条件下，当模式呈现时，先于模式呈现的模板的感觉记忆信息 已经消失殆尽。在这种情况下，模式和模板的信息不能同时存在于感觉记忆系统 中。再者，在模式的感觉记忆信息维持期间，部分信息会从感觉记忆瞬间复制到 短时记忆 31，造成模式信息在两个记忆系统中并存。要将这两种并存的信息区分 开来是很困难的，这种方法学的困难使得人们很难判别模式识别所利用的模式信 息究竟是来自感觉记忆还是短时记忆 29，也因此无法确定模式以何种记忆编码与 模板进行匹配。 1.3 跨记忆系统模式识别研究对认知科学研究的影响跨记忆系统模式识别研究对认知科学研究的影响 由模式识别与记忆编码之间的关系可见，模式识别与记忆系统的结构密切相 关，另外，对模式信息的识别还涉及到对这些信息的注意选择，因此，跨记忆系 统模式识别的研究对模式识别模型建模、记忆系统结构建模以及注意选择研究等 认知理论问题都具有影响。 1.3.1 对模式识别建模的影响对模式识别建模的影响 模式识别各种模型建立的前提是模式和模板以相同的记忆编码进行比较，然 而，由于记忆系统的多级结构造成了模式和模板可能具有不同的记忆编码，也因 中南民族大学硕士学位论文 5 而使得建立这些模型的基础受到动摇、模型本身受到挑战。跨记忆系统模式识别 的研究将有利于明确，当模式和模板具有不同记忆编码时如何匹配，从而有利于 模式识别模型的完善。 1.3.2 对记忆系统建模的影响对记忆系统建模的影响 对跨记忆系统模式识别的研究还有利于对记忆系统结构的重新认识。在记忆 信息三级加工模型中，进行信息加工的中央执行系统（central executive，ce） 是与短时记忆和长时记忆系统捆绑在一起的 32。跨记忆系统模式识别问题的研究 将有可能让人们了解是否能跨感觉记忆系统和短时记忆系统进行模式识别。如果 可以，是否应该解除中央执行系统和短时记忆及长时记忆的捆绑？这些问题的解 决将促进记忆系统新结构的建立。 1.3.3 对注意选择研究的影响对注意选择研究的影响 此外，对这一问题的研究还有利于解决注意选择研究中的一些疑惑和争论。 例如，对早选择的解释，以及选择性注意与模式识别谁先进行的争议 7，33。如果 模式和模板能够跨记忆系统进行匹配，那么注意的早选择将不再难以理解，而选 择性注意与模式识别的两难问题也能得以缓解。 1.4 本研究的内容本研究的内容 本研究拟将模式识别究中的“透支法” （overdraft technique） 34加以推广， 在此基础上建立新的抽样匹配方法（sample matching technique） ，以解决模式 识别中信息来源难以判别的方法学困难，进而对跨记忆系统模式识别的问题进行 探讨。 跨记忆系统的模式识别 6 第第 2 章章 跨记忆系统模式识别研究方法的建立跨记忆系统模式识别研究方法的建立 由于难以判别模式和模板匹配时信息来自哪个记忆系统，因此，跨记忆系统 模式识别的研究受到了方法学困难的制约。为了走出这种困境，本文拟按照新的 研究思路建立新的研究方法。研究以汉字为材料，通过约束认知作业难度、限制 信息转换，来设计成绩与信息量相关的汉字识别作业，并建立信息来源的判据， 判别模式识别中信息来自哪个记忆系统。为了实现对于认知作业难度的约束和信 息转换量的测量，本文将考察模式识别研究中的透支法在汉字识别中的应用。 透支法是在研究视觉感觉记忆在模式识别中的作用时所采用的一种方法，它 通过测量模式信息从感觉记忆转换到短时记忆的量，并考察作业成绩与该转换量 的 关 系 ， 来 判 别 模 式 识 别 时 能 否 直 接 利 用 感 觉 记 忆 信 息 。 它 的 提 出 源 于 sperling(1960)的局部报告法（partial-report technique） 10。局部报告法显 示，信息从感觉记忆向短时记忆转换的数量受到限制，基于这一视觉感觉记忆信 息的“限量转换” （limited transfer）现象，透支法通过控制信息呈现的方式， 使能转换到短时记忆的信息量远少于感觉记忆拥有的信息量，而加工时又能分别 从不同的记忆系统中提取信息。最后依据完成加工所耗费的信息情况来鉴别信息 加工的确切来源。该方法在以字母为材料的模式识别研究中实现了对信息转换量 的测量以及对认知作业难度的约束。 在推广透支法的基础上，本研究将设计新的抽样匹配法。该方法在设计上限 制在匹配时模板信息只具有短时记忆编码，并造成模式信息在感觉记忆和短时记 忆中的共存；该方法还将建立模式识别信息来源的判据，并利用该判据判别模式 信息来自哪个记忆系统，从而确定模式信息以何种记忆编码与短时记忆编码的模 板进行匹配，达到跨记忆系统模式识别研究的目的。 2.1 建立研究方法的思路建立研究方法的思路 研究方法按照以下思路来设计。 2.1.1 约束作业难度约束作业难度 约束认知作业的难度是源于对感觉记忆信息充分加工的需要。由于感觉记忆 维持时间极为短暂，只有 250300ms，而要进行充分的认知加工，需要某个最短 的时间 35。经典的局部报告法采用从感觉记忆中抽取部分信息的方式，这种方式 中南民族大学硕士学位论文 7 巧妙地避免了全部报告法（whole-report technique）中短时记忆容量限制所带 来的困扰 14。也就是说，在全部报告法中，由于报告出的项目数受到短时记忆容 量的限制， 因此人们无法了解究竟是被试没有看清这些项目还是看到后又忘记了， 而局部报告法只要求被试将记住的项目的一部分报告出来， 从而避免了这种限制。 研究表明，被试要从项目阵列中选取所有具有某个相同物理特征的项目，只能按 照简单的物理特征，如颜色、位置、大小等来进行选取，一旦任务变得复杂，如 基于含义特征来选择，感觉记忆信息的短暂维持及迅速衰退的特性将不允许完成 这些复杂的作业 14。因此，需要约束认知作业的难度。 本研究将在局部报告法的基础上进行改进，将报告多个符合要求的项目改为 只报告一个，称为抽样报告，使得在极短的时间内完成某一项较为复杂的任务成 为可能。抽样报告比局部报告减少了被试的工作量，从而有可能降低作业的难度。 2.1.2 限制信息转换限制信息转换 限制信息从感觉记忆系统向短时记忆系统的转换，并测出其转换量，就能从 量上区分感觉记忆和短时记忆信息。经典部分报告法的实验结果显明，被试看到 的字母比报告出的字母要多，这说明贮存在感觉记忆中的信息量比转换到短时记 忆中的信息量要大，也就是说，在一次短暂的视觉呈现中，从感觉记忆编码转换 为短时记忆编码的信息量是有限的， 并且信息的转换量是可测的， 我们称之为 “限 量转换” 。 那么， 可以设想， 如果一次短暂呈现给被试的信息量超过信息的转换量， 则短时记忆的信息量就会少于感觉记忆。控制短暂同时呈现的信息量，使它远远 超过能转换到短时记忆的信息量，即转换量，从而实现两个记忆系统拥有不同的 信息量。转换量可以通过“全部报告法”实验来测量。 2.1.3 设计成绩与信息量相关的作业设计成绩与信息量相关的作业 在限制信息转换的条件下，要求被试进行成绩与信息量相关的认知作业，从 而通过作业成绩反映被试分别对感觉记忆和短时记忆信息的应用情形。研究拟设 计两种这样的认知作业：第一种只能利用模式的短时记忆信息，第二种模式的感 觉记忆信息和短时记忆信息都可以利用。作业成绩与信息量的相关性表现在，如 果在作业中只能利用短时记忆编码的信息，那么成绩就会受到转换量的限制；如 果能直接利用感觉记忆编码的信息，那么成绩就与这种限制无关。 2.1.4 建立信息来源判据建立信息来源判据 根据两种认知作业成绩的差异来判断所利用信息的确切来源。如果第二种作 业的成绩显著高于第一种，就表明感觉记忆信息可以被直接利用，否则，就表明 跨记忆系统的模式识别 8 只有短时记忆信息可以被直接利用。 从而建立了判别认知加工中信息来源的判据。 2.1.5 判别信息来源判别信息来源 通过控制模板先于模式呈现，模板只能具有短时记忆编码。利用信息来源的 判据就可以判别此时模式信息来自哪个记忆系统，具有何种记忆编码，从而确定 模式和模板是否会以不同的记忆编码跨记忆系统进行比较。 2.2 广义透支法广义透支法 2.2.1 前言前言 跨记忆系统模式识别的研究拟采用汉字作为实验材料。汉字具有独特的二维 图形特征，可辨性高，是模式识别研究的理想素材。在以往许多关于视觉模式识 别的研究中，字母常常被用作研究的材料，其原因除了由于字母是西方文化的基 础以外，还由于国内很多心理学方面的研究很大程度上受到了国外研究的影响。 然而近几十年来，越来越多的研究者逐渐认识到汉字的特点：作为中文基本单位 的汉字与“直线形”的拼音文字相比，具有独特的二维图形特征，其信息量大、 可辨性高；汉字与表音的拼音文字不同，它是世界上唯一的表意文字,汉字的认知 是最适应婴幼儿右脑整体模式识别的认知方式 3639。汉字在结构、表意等方面的 特殊性，导致了对其加工的特殊性，这引起了研究者们对汉字识别研究的兴趣， 特别是对其信息加工内部机制的研究 4053。 透支法是模式识别研究的一种方法，它能实现对信息转换量的测量以及对认 知作业难度的约束。鉴于汉字的特点及汉字加工的特殊性，本节拟将透支法的应 用推广到汉字识别研究中。 2.2.2 实验实验 2.2.2.1 被试被试 被试为 10 名（男 5 名，女 5 名）大学生，年龄 2226 岁，视力（含矫正视 力）正常，均为右利手。 2.2.2.2 实验仪器实验仪器 实验仪器为美国 neuroscan 公司的“stim”刺激系统。刺激物通过“stim” 软件包编制，以 20 英寸的纯平计算机显示屏呈现给被试。 2.2.2.3 实验材料与刺激物实验材料与刺激物 中南民族大学硕士学位论文 9 实验材料为从现代汉语频率词典 （1986）中选取的 16 个独体汉字，其笔 画数为 23 画，字频在 200 次/百万次以上（高熟悉性） 。 刺激物为四类卡片，各类卡片上分别有 1 个汉字、8 个汉字和 9 个汉字，它 们分别称为“1 汉字卡片” 、 “8 汉字卡片” 、 “9 汉字卡片”和“提示符卡片”(如 图 2.1)。卡片上的汉字从选取的 16 个独体汉字中随机抽取。1 汉字卡片上的汉字 为正体，8 汉字卡片上的汉字为斜体，它们各不相同，均匀地分布在 1 个半径为 2cm 的圆周上；9 汉字卡片上中心处的汉字为正体，以该汉字为圆心，半径为 2cm 的圆周上均匀分布 8 个斜体汉字；提示符卡片上的“！ ”也位于相应的圆心位置。 卡片上的字符均为白色小 4 号宋体，卡片背景与计算机屏幕均为黑色。 a. 1 汉字卡片 b. 8 汉字卡片 c. 9 汉字卡片 d.提示符卡片 图 2.1 四类卡片示例 2.2.2.4 实验程序实验程序 所有被试均需进行下列三项实验。 2.2.2.4.1 实验实验 1 实验过程中，被试舒适地坐在计算机屏幕前，眼睛与屏幕的距离约为 70cm， 要求他们在实验开始前的准备阶段注视屏幕中央的圆点。 实验的开始由被试控制。 按下“开始”键后 1s，计算机屏幕中央随机呈现一张 8 汉字卡片（图 2.1.b） ，呈 现时间为 120ms，该卡片消失后，屏幕立即变黑，屏幕变黑 1000ms 后，在同一位 置呈现提示符卡片（图 2.1.d） 。要求被试见到提示符后，立即尽可能多地报告先 前呈现的模式。每名被试需完成 48 次识别作业，两次作业间隔的时间为 3s。记 跨记忆系统的模式识别 10 录被试报告正确的模式数q。实验程序如图 2.2 所示。 图 2.2 实验 1 程序图示 2.2.2.4.2 实验实验 2 被试按下“开始”键后 1s，屏幕中央随机呈现一张 8 汉字卡片（图 2.1.b） ， 该卡片消失后，屏幕立即变黑，屏幕变黑 1000ms 后，在同一位置随机呈现一张 1 汉字卡片（图 2.1.a） ，两张卡片呈现的时间均为 120ms。要求被试在 1 汉字卡片 呈现时尽可能多地记住该卡片上的模式，并在 1 汉字卡片呈现时尽快判断记住的 模式中是否有某一个与之相匹配。每名被试需完成 48 次作业，两次作业间隔的时 间为 3000ms。实验程序如图 2.3 所示。 2.2.2.4.3 实验实验 3 被试按下“开始”键后 1s，屏幕中央随机呈现一张 9 汉字卡片（图 2.1.c） ， 呈现时间为 120ms。要求被试在见到该卡片后尽快判断圆周上的 8 个模式中，是 否有某个模式与圆心处的模板相匹配。每名被试需完成 48 次作业，两次作业间隔 的时间为 3000ms。实验程序如图 2.4 所示： 在实验 2 和实验 3 中，与模板相匹配的那个模式称为匹配模式，它以相等的 几率出现在圆周的 8 个位置上。两项实验的有匹配模式作业和无匹配模式作业均 中南民族大学硕士学位论文 11 图 2.3 实验 2 程序图示 各以 50%的几率随机发生。判断的结果均以两种按键方式反应，被试确认“有” ， 按 1 号键，反之，按 2 号键。反应时超过 2000ms 的实验数据作废。在有匹配模式 的识别作业中，按 1 号键记为正确，按 2 号键记为错误；在无匹配模式的识别作 业中，按 2 号键记为正确，按 1 号键则记为错误。实验程序如图 2.4 所示。 图 2.4 实验 3 程序图示 跨记忆系统的模式识别 12 在实验 2 和实验 3 中，与模板相匹配的那个模式称为匹配模式，它以相等的 几率出现在圆周的 8 个位置上。两项实验的有匹配模式作业和无匹配模式作业均 各以 50%的几率随机发生。判断的结果均以两种按键方式反应，被试确认“有” ， 按 1 号键，反之，按 2 号键。反应时超过 2000ms 的实验数据作废。在有匹配模式 的识别作业中，按 1 号键记为正确，按 2 号键记为错误；在无匹配模式的识别作 业中，按 2 号键记为正确，按 1 号键则记为错误。 2.2.3 数据处理数据处理 2.2.3.1 模式的转换量与转换率模式的转换量与转换率 模式的转换量 q 为实验 1 中正确报告的模式数的平均值，它表示在一次短暂 同时呈现中，平均能从感觉记忆转换到短时记忆的模式数。其转换率 r 是指，在 上述呈现条件下转换量 q 与模式数 8 的百分比。由于模式在圆周上均匀分布，每 个模式从感觉记忆转换到短时记忆的几率相等，因此，转换率 r 即为一次短暂呈 现中，任意一个模式从感觉记忆转换到短时记忆的几率： rq/8100% 2.2.3.2 匹配模式的转换量匹配模式的转换量 匹配模式的转换量（transferred quantity, tq）表示，有匹配模式作业中 转换到短时记忆的匹配模式的总量。由于匹配模式在圆周上各个位置出现的几率 相等，因此，在一次短暂同时呈现中，匹配模式转换到短时记忆的几率与任意一 个模式的转换率 r 相等。那么，在n次有匹配模式的识别作业中，匹配模式的转 换总量为平均模式转换率 r 与匹配模式数目n的乘积： tqrn （n24） 实验 2 中匹配模式的转换量tq1与实验 3 中匹配模式的转换量tq2分别由该式 计算得到。 2.2.3.3 匹配模式的识别量匹配模式的识别量 匹配模式识别量(recognized quantity, rq)为有匹配模式识别作业中被试正 确识别的匹配模式的总量，即正确判断的总次数。 2.2.3.4 监测指标监测指标 按照实验要求，在无匹配模式的识别作业中，按 2 号键记为正确，如果被试 按了 1 号键，说明其对匹配模式的确认是猜测性的。被试的作业成绩是否有效， 中南民族大学硕士学位论文 13 主要取决于猜测性确认匹配模式的程度，因此，需要有一个指标来监测猜测性确 认的程度。我们用无匹配模式识别作业中被试按 1 号键的总次数，即错误判断的 总次数，与无匹配模式识别作业总次数的百分比来作为这个指标，称为监测指标。 若被试猜测性确认匹配模式的次数增加，则按 1 号键的次数增加，监测指标也会 随之增加。当监测指标超过 50%时，该被试的实验成绩作废。 2.2.3.5 总体结果的统计总体结果的统计 用 ssps 11.0 软件统计全体被试各项实验的总平均结果，并分别对rq1-tq1 、 rq2-tq2进行配对t 检验，分析其差异的显著性。 2.2.4 结果与分析结果与分析 实验 1 中， 总平均模式转换量为 3.67 个， 相应的总平均模式转换率为 46.52%。 实验 2 和实验 3 中，全体被试的监测指标均低于 50%，所有被试的实验数据均有 效。实验 2 中，总平均匹配模式识别量为 11.74 个，总平均匹配模式转换量均为 11.01 个，t检验结果表明，两者无显著差异(p0.05)。实验 3 中，总平均匹配模 式识别量为 16.40 个，与总平均匹配模式转换量 11.13 个有显著差异（t(10) 5.627,sd0.113,p0.000） 。这说明，实验 2 中，被识别出的匹配模式的数量与 转换到短时记忆的匹配模式的数量没有显著差别；实验 3 中，被识别出的匹配模 式的数量远远多于转换到短时记忆的匹配模式的数量。 2.2.5 讨论讨论 2.2.5.1 感觉记忆信息的限量转换感觉记忆信息的限量转换 实验 1 结果显示，当 8 个汉字模式同时短暂呈现时，只有平均 3.71 个汉字模 式从感觉记忆转换到短时记忆中。这表明，当足够多的视觉信息同时短暂呈现时， 信息从感觉记忆向短时记忆系统转换的量的确是受限制的，短时记忆中的信息量 比感觉记忆少得多。 2.2.5.2 转换信息的被识别情况转换信息的被识别情况 在实验 2 中，先后呈现的模式和模板间的时间间隔为 1000ms，远远超过了视 觉感觉记忆的维持时间（通常仅为 300 ms 左右） 30，而短时记忆的维持时间一 般可长达 2000ms 以上 54，因此，当模板呈现时，模式的感觉记忆信息已经完全 消失，只剩下短时记忆信息，这使得被试只能利用模式的短时记忆信息进行模式 识别。实验结果所显示出的匹配模式的转换量和识别量间差异的无显著性表明， 当只能利用汉字模式的短时记忆信息进行识别时，被识别的模式和被转换到短时 跨记忆系统的模式识别 14 记忆的模式是等量的。 2.2.5.3 视觉感觉记忆信息在汉字识别中的作用视觉感觉记忆信息在汉字识别中的作用 与实验 2 不同，实验 3 中，模式和模板同时呈现，他们能够同时具有感觉记 忆编码，这使得被试有可能直接利用这种编码对他们进行匹配，那么被试在该实 验中，即能利用感觉记忆信息也能利用短时记忆信息。由前面的讨论可以知道， 如果被试只能利用模式的短时记忆信息，那么，模式的识别量与转换量应该是无 显著差异的，基于这一点可以知道，在实验 3 的条件下，如果模式的识别量远多 于其转换量的话，那么被试在识别时所利用的信息将不会仅仅只来自于短时记忆 系统。而实验 3 的结果显示，被识别出的匹配模式的数量远远多于转换到短时记 忆的匹配模式的数量，因此，匹配模式的视觉感觉记忆信息被直接用于了汉字的 识别过程。 2.2.6 小结小结 在汉字识别过程中，当视觉信息短暂同时呈现时，能转换到短时记忆中的信 息是有限的，这个量远低于感觉记忆中的信息量，这种限制能够通过全部报告法 反映出来。在只有短时记忆信息可以利用的情况下，信息从感觉记忆向短时记忆 转换多少就能被识别多少，但是，当短时记忆信息和感觉记忆信息都能被利用时， 后者就能直接被用于汉字的识别。 透支法在汉字识别研究中同样有效地约束了作业的难度，通过这种方法也能 够测量出信息从感觉记忆向短时记忆的转换量。这说明透支法能够推广到汉字识 别的研究当中，成为广泛意义上的透支法。 2.3 跨记忆系统模式识别方法的建立跨记忆系统模式识别方法的建立 2.3.1 抽样匹配方法的建立抽样匹配方法的建立 基于广义的透支法，在本研究中，要求被试进行抽样识别，即只需从短暂同 时呈现的多个汉字模式中识别出是否有一个与模板相匹配的模式，通过这种方式 约束汉字识别作业的难度。另外，汉字模式短暂同时呈现，控制信息呈现的量， 限制信息从感觉记忆系统向短时记忆系统的转换。同时，呈现的数量设定在注意 的广度之内，使得被试有足够的注意资源调控这种大量信息的加工。在限制信息 转换的条件下，进行两种不同的认知作业，即在模式和模板不同呈现顺序下，判 断多个模式中是否有一个与模板相同的匹配作业，我们将它称为“抽样匹配”作 业。这两种作业通过实验范式的设计来体现。本研究设计两类抽样匹配实验，分 中南民族大学硕士学位论文 15 别称为抽样匹配实验 1 和抽样匹配实验 2。在抽样匹配实验 1 中，先短暂同时呈 现 8 个汉字模式，再呈现 1 个汉字模式，呈现的时间间隔长于感觉记忆的维持时 间。实验要求被试报告，先呈现的 8 个汉字模式中是否有一个与后呈现的汉字模 式相同，单独呈现的这个模式称为模板。抽样匹配实验 2 中，先呈现模板，再同 时呈现 8 个模式，其时间间隔和作业任务均与实验 1 相同