神奇的数字7±2：人类信息加工能力的某些局限(中) 2016-09-27 心理学空间网 心理学空间网 psychspacecom 传播心理学知识，倡导心理学观念 三、 对多维刺激的绝对判断 你们可能已注意到：我说七这个神奇的数只适用于单维判断时，始终是谨慎的。日常经验表明：我们能正确识别数百张脸、几千个单词、几千样实物等等。话若说到这里为止，那肯定是不完全的。为什么我们在实验室判断单维变量得到的结果，与我们在实验室外的日常行为相差那样大，对这个问题我们应当有所理解。一种可能的解释是：这与刺激的各种可独立变化的属性数目有关。实物面孔、单词等等的区别是多方面的，而我们上述实验中简单刺激，仅在某一个方面有区别。
图5 根据克莱默、弗里克的实验得到的资料，矩形点中的位置绝对判断的通道容量
对多方面不同的刺激作绝对判断， 其情况究竟怎样，这方面幸而有些资料可供说明。我们先来看克莱默与弗里克(Frick) 报道的对矩形中点的位置作绝对判断的实验结果。我们在图5 中可以看到他们的实验结果。如图所示，通道容量似乎增加到4.6 比特，这表明人能准确地判别矩点在形中的24个位置。 判断矩形中点的位置显然是一种双维判断，即必须确定点在水平方向与垂直方向上的位置，因此自然会想到把判断矩形中点的位置的4.6 比特的通道容量与判断间距中点的位置的3.25 比特的通道容量作比较。若估计间距得到的通道量是3.25 比特而我们又判断两次，那末应得到6.5 比特的通道容量，但加上独立的第二个维度后，通道容量仅从3.25 比特增加到4.6 比特，未能达到两次相加的总和6.5 比特。 毕比-赛恩特、罗杰斯与奥康内尔提供了另一个例子。他们要求被试辨别盐、糖浓度不同的溶液的咸、甜度，发现通道容量为2.3 比特。由于已知单独判断咸度的通道容量为1.9 比特，因此如对复合刺激的两方面属性是独立判断，我们可指望其通道容量为3.8 比特，但加上第二个维度后，如同关于空间位置判断的实验一样，通道容量仅略有增加，并未达到它应有的程度。 波洛克提供了第三个例子。他要求收听者同时判断纯音的响度与音高。由于单独判断响度与音高得到的通道容量分别是2.3 比特与2.5 比特，因此同时判断响度与音高我们可指望得到4.8 比特的通道容量，但波洛克仅得到3.1 比特。这又一次表明：第二个维度能提高通道容量，但不能把通道容量提高到应有的程度。 从哈勒斯(Halsey) 与查帕尼斯(Chapanis) 混合同等亮度颜色的研究中，我们可得到第四个例子。尽管他们没有用信息论术语来分析实验结果，但估计约是11 到15 种能识别的颜色。用我们的话来说，约相当于3.6 比特的通道容量、由于颜色的变化包括色调与饱和度两方面，因此可把它看作是双维判断。我们若把上述结果与艾黎克森就色调测定的3.1 比特通道容量作比较（这样的比较不尽恰当），则又可见到加上第二个维度后，其结果仍小于加数应有的总和。 但是，从双维刺激到由面孔、单词等提供的多维刺激之间，距离仍然很大。我们仅有一个实验能用来填补这个缺口，这就是波洛克与菲克斯(Ficks) 作的听觉研究。波洛克与菲克斯设法得到6种可以作出变化的声学变量，即频率、强度、中断次数比响声时间长短、总的持续时间与空间位置。其中任何一种变量都可剧有5个不同的值，因此总共能呈现5^6个即15625 个不同的声音。收听者对这6个维度分别进行评定。在这种实验条件下测得的传递信息是7.2 比特，约相当于可以对150个不同的类别作绝对判断而不出现差错。现在我们才开始进入日常经验会使我们预料到的范围。 图6 刺激中可独立变化的属性数目与通容量关系的大概趋向
假使把这些不零星的数据绘于图上，并推测通道容量如何随刺激维数而变化，结果则如图6所示。我大胆地画了一虚钱来粗略表明实验数据反映的趋势。 显而易见，增多剌撒中可以独立变化的属性，会增大通道容盾，但增大比率是递减的。有趣的是可以看到：甚至当若干变量并非相互独立时，通道容量同样会增大。艾黎克森报道说当大小、明度与色调一起作完全相关的变化时，传递的信息为4.1 比特，而每次变化其中一项属性时，通道容量的平均值约为2.7 比特。艾黎克森把这三种属性混合起来，增加了输入的维数，但不增加输入的信息量，结果是通道容量增大了。这正是图6 虚线函数表示的情况。 这里的要点在于：当我们在显示中增加变量时，总的通道容量就增加，但判断各个变量的准确性就降低。换言之，我们能同时对几个对象作粗略的判断。 我们也许可以争辩说在进化过程中，最易存活的是那些能在最大范围内对周围环境的刺激能量作出反应的有机体。可在不断变化的世界中生存下来，从很多的事物中获得少量的信息要比从周围一小部分环境中获得大量的信息更好些。如果需要有个折衷，则人类所取的显然是更适应环境的一种。 波洛克与非克斯的实验结果有力地支持了某个时期以来语言学家与语音学家所持的论点。根据对人类语音的分析，人的语音约有8-10个可以区别不同音位的维度，语言学家称之为区别性特征。这些区别性特征性质上通常是两分的，或最多是三分的。例如不以作出元音与辅音这样的两分的区别，口腔音与鼻音的区别也是两分的，而舌音的区别则分为舌前、舌中音与舌后音三种等等。与我们在关于言语声谱、和人耳辨别不同纯音的研究中得到的结果相比，上述处理方法对言语知觉能力作出了完全不同的描绘。我个人对这种新的处理方法极感兴趣，但遗憾的是这里没有时间去讨论它了。 波洛克与菲克斯很可能就是根据这种语言理论用一套能从8个方面改变声音刺激的装置作了测试，但他们仅要求被试对一个方面作出二元判定。用这些声音他们测得的传递信息是6.9 比例，或者说约相当于120个可辨别的声音。用这种方法是否能无限地增加维数，这是一个尚未探讨过的复杂问题。 在人类的言语中，我们使用的维度数目显然是有限的，但还不知道这种限制是来自承担辨别声音的知觉机构的性质还是来自发音的言语机构的性质。在这方面，必须有人去作实验来作出解释。在研究过的各种语言中，都有8、9个左右的区别性特征作为限制，因此当我们谈话时，都必须借助于另一种技巧来增加通道容量。语言依靠的是音位序列，因此当我们听词或句子时，就要连续作出若干次判断。这就是说，为扩大那种由我们对简单量级作绝对判断的不精确而带来的相当刻板的限制范围，我们使用了同时的与连续的判别。 这些多维判断极易使人回想起库尔拍(Külpe) 的抽象实验。你们该记得，库尔拍的实验表明：观察者在有准备的情况下判断某一属性要比没有准备时作出的判断更为准确。例如查普曼(Chapman) 用三种不同的属性作了实验。实验中，一种情况下观察者在速示前得到了指导语，另一种情况下，观察者2是在速示后才被告知应报告哪些属性，查普曼把两种情况下得到的结果作了比较。当事前给予指导语时则判断更为准确。事后得到指导语，被试可能可报告其中任何一个方面而不得不对三种属性都作判断，因此准确性也就相应地阵低了。这与我们先前提到的研究所得结果完全一致。在那些研究中，当维数增加时，判断每种属性的准确性就降低。情况可能是显而易见的，但我仍想指出，抽象实验并没有说明人一次仅能判断一种属性，这些实验只不过表明当人必须对一个以上的属性同时作出判断时，其准确性就要降低。 四、直接判断 我还要简单谈一下在Mount Holyoke 大学作的判断数目的实验，才能结束这方面的论述。在考夫曼(Kaufman) 、洛特(Lord) 、里斯(Reese) 与沃克曼恩(Volkmann)作的实验中，以1/5 秒的时间在荧光屏上闪现由1~200多个点组成的随机点群。被试的任务是报告其中有多少个点。 首先要指出的是，在点群中的点不超过5.6个时，被试的判断决不会有差错。判断这些小数目的点群与判断比这数目更大的点群，其方式是如此不同，以至得到了一个专门的名称。他们把被试判断七点以下的数目称为直接判断(subitize) ，而判断七点以上的数目则称为估计(estimate) 。下面你们将会看出，这正是我们一度乐观地称之为”注意广度“的东西。 间断处为七当然是有启示意义的。在这里，起作用的难道也正是那个把我们的单维判断限在七级左右的基本过程？这样类推固然令人感兴趣，但我认为未必正确。尽管估计数目的实验数据没有用信息概念作分析，但根据己发表的实验数据，我推测被试在判断点的数日方面，传递的信息要多于4 比特。按照前边的计算方法，我们不妨说，判断大数量点群时可区分20或30个等级，这比我们预计从单维刺激显示中能得到的信息要大得多，实际上非常象显示双维刺激得到的结果。尽管随机点群的维度数还不完全清楚，但其结果与克莱默与弗里克在正方形中所显示的点双维刺激中得到的结果属于同一范围。大数量点群的2个维度可能是面积与密度，当被试能作直接判断时，面积与密度可能还不是重要的变量，而当被试必须作估计时，面积与密度就成为重要的变量了，无论如何，这种比较并不象最初想的那么简单。 这也是神奇的七令我困惑的一个地方。我们这里有2种紧密相关的实验，它们都表明了作为我们能力局限的七的意义。而当我们进一步探究这一现象时，似乎又会怀疑这不过是一种巧合罢了。 待续....... 传播心理知识 倡导心理观念
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