我看见的世界(33)_李飞飞

三三

　　在特雷斯曼的实验中，实验对象在极短的时间内识别基本的颜色和形状。而索普的实验对象则能够在同样短的时间内处理整个图像，辨别其中的细节、视角、微妙的光照和意义。每个阅读这篇文章的人都会心生疑问：这是怎么做到的？我明白了为什么彼得罗这么想让我读这篇文章，也明白了为什么在这篇文章发表三年多后，他和克里斯托夫还经常就此展开讨论和争辩。我立刻和他们一样沉迷其中。

　　于我而言，这篇文章颇为超现实，因为它才发表没多久，就在我来到加州理工学院的前几年。即使在今天，人们也很容易忘记对人类视觉的现代研究历程其实是多么短暂，最早的出版物也只能追溯到几十年前。物理学的传奇历史绵延了数个世纪，从伽利略到牛顿再到玻尔，无不充满传奇色彩。相比之下，不管是过去还是现在，视觉在很大程度上仍是一片未知领域。计算机视觉研究则更为年轻，这感觉就像我手里拿着一张还在绘制过程中的地图，而我的研究生早期生活也因此充满了激情和动力。每周从帕萨迪纳给萨贝拉先生打电话时，我总是滔滔不绝地和他聊个不停。

　　“我从来没见过这样的情况。”我说，“这个领域太复杂、太激动人心了，而且几乎是全新的！就在我们聊天的时候，计算机视觉领域很多最牛的学者还在积极地做着研究呢！”

　　我与彼得罗和克里斯托夫相处的时间越长，就越欣赏他们的冒险精神，这也是他们作为学者最明显的特征。虽然他们的背景分别是物理学和工程学，但两人都对心理学、认知科学和神经科学等领域充满了热爱。他们和系里的其他人一样经常阅读计算机科学期刊，但他们还会专注阅读《心理学评论》《美国国家科学院院刊》和享有盛誉的《自然》等刊物。

　　因为受到热爱的驱使，所以他们都抱持着鲜明的观点，渴望开拓知识的前沿。这意味着要直面索普和特雷斯曼研究成果之间的差异。有强力证据表明，视觉在某些方面（也就是识别现实世界风景的能力）几乎是毫不费力的。但这种毫不费力背后的原因是什么呢？这种原因可以被量化吗？这对我们理解整个大脑有什么帮助吗？这些都是值得探索的问题，而对我的导师们来说，还有一点好处：相关研究工作会非常繁重，足以让他们门下这位执着的新研究生忙上一阵子了。

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　　如何阅读一个人的大脑？

　　在实验室里，经常需要准确捕捉实验对象的感知、期望甚至决策。要设计相应的实验方法，就需要综合运用工程学、心理学、人体工程学，甚至是类似于变戏法的手段。具有讽刺意味的是，虽然我们的实验看起来与在许多其他实验室看到的没有什么不同——都是实验对象身上挂满了电极，助手们处理大量数据，等等——但实验的设计却堪称一种艺术。

　　与一般实验不同，我们的目标非常笼统。我们会向实验对象展示照片，每张照片的展示时间只有几分之一秒。我们要看他们能否在不把注意力集中在照片上的情况下，准确识别上面的内容。索普已经确定了完成识别任务的速度，但他没有探究有意识的注意力所起的作用。在观看图像的时候，我们需要有意识地集中注意力吗？还是说我们的识别能力会在无意识的情况下持续运转，无论我们是否刻意关注，都能感知周围的世界？我们怀疑是后者，但我们需要加以证明。

　　克里斯托夫实验室的访问博士后阿希姆·布劳恩（Achim Braun）为我们提供了实验的灵感。布劳恩当时正在研究一个类似的假设，他假设我们的大脑会在没有意识的情况下处理大量的视觉细节。他提出了一种“双重测试法”。在这种方法中，他让实验对象的注意力集中在一个需要刻意集中注意力的中心任务上，与此同时，展示一个只需要被动观察的外围任务。中心任务需要高度集中注意力，这样能确保外围任务不会被有意识地处理。

　　这种方法的巧妙之处在于它可以揭示实验对象感官的焦点。因为中心任务需要实验对象集中注意力产生一个客观反应，因此通过几轮反复实验，就可以非常准确地确定实验对象的注意力是否完全集中在该任务上。外围任务虽然相对简单，但也有一个客观正确的反应，由此一来，便可以可靠地测量出实验对象的次要意识。因为这两项任务呈现的时间都只有大约200毫秒（只比眨眼的时间稍长），所以可以排除实验对象有意识地依次执行这两项任务的可能性。

　　我们的实验对实验对象的注意力进行了精准的控制，一旦我们确定实验对象的注意力已经完全集中，就会向他们快速展示一张随机选择的户外风景照片，然后提出一个简单的问题：这张照片里有动物吗？他们的答案将充分说明注意力与视知觉之间的关系。

　　从实验对象的角度来看，这个实验的节奏快得让人喘不过气，因为在实验过程中，各种图像和图案会闪电般地转瞬即逝，需要他们几乎立刻做出反应。但是，实验的实施过程就没那么快了。一天又一天过去，我们感觉自己像在照看孩子，而不是在做实验。我们以赚取周末零花钱为诱饵，吸引大学生来参加实验，然后就在隔间外等着他们双眼昏花地走出来。因为愿意参加实验的大学生不够多，所以我们只能趁他们有空的时候做实验。有好几次，我一天的主要任务就是早上6点在实验室门口迎接陌生人。但就算这样，我也乐在其中。这样的工作虽然烦琐乏味，但依然是科学的一部分。

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　　我们的实验固然重要，但彼得罗和克里斯托夫也明确表示，优秀的科学家要广泛阅读文献，紧跟领域的最新发展。我读得越多，就越意识到，索普并不是第一个挑战特雷斯曼的人。我阅读了几十年来的研究成果文章，发现越来越多的线索表明，除了特雷斯曼的观点，还存在很多不同的理论。

　　与特雷斯曼的观点差异最大的研究成果也许来自视觉研究员欧文·比德曼（Irving Biederman）。他跟同事设计了一项实验，让实验对象快速浏览一些照片（而不是抽象的形状和颜色），然后让他们辨认看到了什么。随着实验的进展，刺激物的复杂程度大大增加，实验对象看图片的时间也越来越短，但实验对象的回答却始终准确无误。比起特雷斯曼的研究对象在一堆五颜六色的字母B中辨认出一个单独的字母A所花的时间，比德曼的实验对象能在更短的时间内从照片中吸收足够的细节信息，分辨出这是一张购物中心停车场的照片，还是一张家庭厨房的照片。

　　另一个不同的观点来自心理学家莫莉·波特（Molly Potter）。在使用一台早期计算机显示器向实验对象展示文字段落时，她让大字体的文字一个一个地在屏幕中央闪现。即使以每秒12个字的速度展示（是普通大学生正常阅读速度的两倍），实验对象的辨识表现依然优秀。尽管特雷斯曼的演示证明了视知觉是从微小细节开始逐步建立起来的，但阅读似乎明显是个例外。

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