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.2 智能系统学报 第6卷 用说、反常性误用说、先验论和经验主义等,但没有 biotechnology,information technology and cognitive 一种能适用所有视错觉.生理学解释有侧抑制神经 science,NBIC),其中C为认知科学;日本科技委 网络说、眼动理论、三色色觉学说、三环节论和色觉 员会于1996年提出为期20年预算200亿美元的 相对处理学说等,并有神经生理实验数据支持,但同 “脑科学时代计划”(the age of brain science),包括 样在完善中1331.视错觉现在主要有哪些种类,形 认识脑(思维研究)、保护脑(治疗)、创造脑(信息处 成原理和基础是什么,还可以应用到信息处理等专 理系统)阶段,将脑的认知功能和信息处理机制研 业的哪些方面,这就是本文要回答的问题。 究视为重中之重;欧盟第七研究发展框架(the sev- 研究现状和发展前景 enth research framework program)在2009年发展规 划中进一步规划了大脑相关研究项目 视觉是综合信息处理和主观认知的多层次过 我国自2001年正式加入“人类脑计划”后,更 程,视错觉同样如此.综合各学科可看出哲学探讨视 加重视脑和认知领域的研究.继2005年科技部批准 错觉只注重简单的动作表面和整体意义,而未认识 建立中科院和北师大相关国家重点实验室后,2006 到复杂的信息处理过程;传统心理学试图将高级认 年《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006一 知活动分解成简单心理成分,侧重用整体结构实现 2020)》出台,将脑和认知科学作为八大科学前沿问 心智过程的内部还原(如自底向上、自上而下加 题之一5];2008年,国家自然科学基金委员会发布 工),却未追究产生具体认知的神经活动基础,不能 “视听觉信息的认知计算”研究计划,希望从人类视 证明外在视觉刺激如何转化为内在心理表征:神经 知觉机理出发,构建新的计算模型和方法,在基础理 生理学从神经元、神经组织、神经网络和整体脑区等 论研究和与视觉认知相关的脑机接口等关键技术上 水平上来确认错觉物理实现,却无法知道主观认知 取得重要进展 如何作用.计算机学科若想实现最贴近自然视觉的 2 视错觉分类 算法,就必须了解综合以上学科研究的认知科学 视错觉研究属于认知科学,仅在欧洲和北美就 视错觉目前有背景错觉、侧抑制、缪勒莱耶错 有60多所大学(如Harvard、MT、Dartmouth、Prince 觉、深度错觉、视觉后像、填充错觉、透视错觉、伪装 tom等)建立了专门的研究队伍3].目前研究多偏重 错觉、知觉模糊、透明错觉、轮廓错觉、似动错觉等多 “提出假说,结合计算机技术和心理学理论,进行行 种类型「1,61).视感知的复杂性使认知在不同层次 为认知和神经生理实验,建立神经和数学模型”的 上形成不同种类的视错觉,如轮廓错觉中的Necker 方式,实验技术有患者临床研究、EEG、ERP和MRI 立方体和细胞群错觉中的颜色后效,前者基于不同 等,研究成果多发表在Nature、Science、JNS、PNAS、 组神经元群体竞争结果,后者基于单个视神经节细 Current Biology、Neuron、ACM等顶级期刊、会议和相 胞(anglion cel)自身特性:而同种类的视错觉可能 关网站上.美国Neural Correlate Society从2O05年开 表现为不同现象,如Hermann栅格和颜色后效都可 始举办的“Best Visual Illusion of the Year Contest”, 用细胞群错觉的神经节细胞特性解释,但分属视网 已有美、德、英等十几个国家的视觉科学家和艺术家 膜上的侧抑制和脑纹外区加工后V4-complex区发 参加,并定期在Scientific American上发表研究进 生的错觉8].故已有的错觉分类经常出现归纳现象 展.当前视错觉研究人员代表有德国Frei山burg大学 覆盖面小、同种错觉重复分类、不同错觉错归为同类 的M.Bach、美国Baylor医学院的D.M.Eagleman、日 结果等不足,表1归纳了国内外几种较全面的错觉 本Ritsumeikan大学的A.Kitaoka、意大利Sassari大 分类,并进行了简要评论126,16 学的B.Pinna等.我国错觉研究从20世纪50年代 表2在收集整理620多张典型错觉图片基础 开始,各大高校和研究所已将认知科学研究列为重 上,以避免种类交叉为出发点,按不同现象和成因分 要课题,如北大、清华、中科院和北师大等.一些原从 为六大类错觉:尺寸错觉指人根据深度线索和环境 事心理学、语言哲学研究的学者,及时地捕捉到先进 信息等视觉规则对相同面积、长度、体积的物体得出 科研信息开始研究错觉,科研成果多属于图形分析、 不同认知的现象;细胞群错觉指人因视觉神经上功 脑机能研究、视觉注意机制、数理模拟和算法建立方 能相似的神经元群或神经组织作用对刺激的亮度 面,除发表在国外期刊外,国内典型错觉的简单介绍 颜色、方向模式产生误解的现象;轮廓错觉专指人或 和造型设计类文章多发表于《心理学报》、《心理科 动物对图像中边缘梯度信息和环境认知出现错误的 学进展》、《生理科学进展》及高校学报等综合性自 现象,包括主观轮廓、知觉反转等:不可能错觉是指 然科学期刊, 局部平面结构理解合理却不能客观存在的图像;扭 21世纪各国对认知研究更加重视.美国国家基 曲错觉是指人把规则的点、线、面等结构元素感知为 金会、商务部提出聚合技术概念(nanotechnology, 歪曲结构的现象;运动错觉是指人结合环境线索对
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