陈霖的拓扑性质知觉理论

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1、万方数据心理科学PsychologicMScience2005，28(5)：1031—10341031陈霖的拓扑性质知觉理论4朱滢“北京大学心理学系，北京，100871)摘要2005年第四期“VisualCognition”期刊专题讨论了拓扑知觉理沧，包括陈霖的主题文章、对遮篇文章的评论以及陈霖对这些评论的答复。本文从三个方面介绍了陈霖的拓扑性质知觉理论：拓扑性质的早期知觉、知觉物体的定义以及拓扑性质知觉理论的意义。美键词：拓扑知觉理论知觉物体枧知觉2005年是中国心理学的丰收之年，虽然现在还不到6月，却已经传来了令人振奋的好消息。第一，心理学第一次有了自己

2、的国家重点实验室，这就是“脑与认知科学国家重点实验室”和“认知神经科学与学习国家重点实验室”。第二，陈霖的拓扑性质知觉理论获得世界声誉，这是1949年以来首位中国心理学家关于知觉的理论的重大成就。2005年第四期“VisualCognition”的全部内容都是关于拓扑性质知觉理论的。它包括三部分，首先是陈霖长达88页的”重大主题论文”(majortargetarticle)；然后是包括R．Desimone，S．He，EP?eppel，J．Todd和J．wolfe等10位在视知觉和注意、认知神经科学、时间组织、分布认知、计算机视觉和数学心理学等领域的知名学者对

3、陈霖的主题论文的评论文章；最后是陈霖对这些评论的回答。“VisualCognition”的主编Humphreys(1999)在邀请陈霖撰写这篇主题论文时说：“在西方科学中，多数视觉研究不强调知觉的拓扑性质方面。我的目的是，通过这篇‘重大主题论文’，把拓扑学的知觉研究方向的重要性带给广大西方读者。”E11中国心理学家和心理学的学生大多数只知道Treisman的“特征整合理论”，而对近在身边的拓扑性质知觉理论知之甚少。如果现在是西方读者应该了解拓扑性质知觉理论的时候了，那么，中国读者更有理由这样做。2005年第四期“VisualCognition”给我们带来了拓

4、扑性质知觉理论的最新版本。陈霖对他的理论是这样概括的：“知觉组织的拓扑学研究基于一个核心思想和包括两个方面。核心思想是，知觉组织应该从变换(transformatibn)和变换中的不变性(invaNance)知觉的角度来理解。两个方面是，第一方面强调形状知觉中的拓扑结构，这就是，知觉组织的大范围(global)性质能够用拓扑不变性来描述；第·本研究得到国家攀登计划项目(95一专一09)费助。·+通讯作者：朱滢，男。E—mail：zhuy@pku．edu．crl二方面进一步强调早期拓扑性质知觉，这就是，拓扑性质知觉优先于(prior)局部特征性质的知觉。“优先

5、”有两个严格的含义：第一，由拓扑性质决定的整体组织是知觉局部几何性质的基础；第二，基于物理连通性(physicalconnectivity)的拓扑性质知觉先于局部几何性质的知觉。”L2J限于篇幅，我仅对拓扑性质知觉理论作简要的介绍。1拓扑性质的早期知觉(earlyperception)“视觉过程是从哪里开始的[3】”；或者用认知科学的术语来说，“什么是视知觉的基本表达(primitives)L4J，’。在日常生活中，我们看见一个人在公园散步，他的背景是一片小树林和草地；在图画里，我们看见花瓶里的一束鲜花，它的背景是它摆放的桌子，等等。视觉究竟是如何开始把图形

6、与背景分离开来，进而看到物体的?当我们看一件东西，比如一个面孔或一束鲜花，我们必须首先把它从它的背景上分离出来。我们的视觉系统是根据物体的什么性质把图形和背景分离开来?拓扑性质知觉理论认为，是拓扑不变性质的早期辨别把把图形和背景分离开来。拓扑学描绘在橡皮薄膜似的变形时图形仍然保持不变的性质，例如“连通性”和“洞的个数”。当物体平滑地改变形状(不破裂或融合)时，“连通性”和“洞的个数”这些性质保持不变。例如，一个三角形可以变成正方形或圆，但其连通性(作为一个连通的整体这个性质)保持不变，连通性就是一种拓扑性质。另外，一个连通的圆形中有没有洞或者有几个洞这种性质

7、也是一种典型的拓扑性质。炸面饼圈与咖啡杯在拓扑性质上是等价的，因为它们都有一个洞：而空心的长方形和十字形在拓扑性质上不等价，万方数据1032心理科学因为一个有洞一个没有洞。决定图形与背景分离的拓扑性质辨别在视觉过程中发生得最早。图1是Pomerantz等人(1977)报告的结果【5J。它表明，三角形与箭头的辨认需要749ms(RT)(A)；而把一个小黑点与实心正方形辨认出来也需要724ms(B)，两者间的差别投有达到统计意义。三角形与箭头的差别是有洞(三角形)与无A盯=749ms洞(箭头)的差别，这个差别相当于“有东西”(实心正方体)与“无东西”(短暂呈现并

8、要求尽快报告的小黑点)的差别。有洞与无洞是拓扑结构的