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第27章 生成:具身认知(2)

然而,我们的意图不是一个任何特定现象的模型,我们当然也不想暗示这样一个闭圈和耦合的简单形式对经验一个世界的系统而言是充分的。确切地说,我们的意图只是提供一个最小的例子,以表明一个自治系统如何从一个背景中生成意义。正是这个例子的简单性能使我们在细节上理解生成一种区分的整个过程。

尽管这个例子很简单,但是我们不要低估了它的寓意。既然我们已经能够识别这种最小意义的涌现而它不过只具有给予Bittorio这种简单的自治(闭圈)和耦合的形式,那么,想象一下由生命细胞或复杂的分子网络(如脑和免疫系统)所生成的那种丰富和复杂的意义,尽管更为错综复杂,但这些系统与Bittorio共有作为自治(操作闭圈)和结构耦合的属性。

这种自治系统与通过输入/输出关系来规定其与环境耦合的系统形成鲜明对比。数字计算机是后一系统最为熟悉的例子。这里给定键盘序列的意义始终由设计者安排。然而,生命系统远不在这种范畴内。正是在这个被限制的环境下,我们能说好像我们能够通过输入/输出关系规定一个细胞或一个有机体的运作。可是一般地,对于一个生命系统这种或那种交互作用的意义不是从外部规定的,而是系统本身的组织和历史的结果。于是,现在我们转而考虑一些实际的生命例子。

8.3颜色:一个研究案例

或许我们在这里打算作深度研究的最好的例子就是颜色知觉了。我们有两个理由来选择关注颜色。首先,对颜色的研究提供了一个认知科学的微观世界,因为每个学科——神经科学、心理学、人工智能、语言学和哲学——对我们理解色彩都有着重大贡献。而且,其他学科,诸如遗传学和人类学,也一样有贡献。其次,在人类经验中,颜色有着直接的知觉和认知意义。由于这两个原因,颜色提供了一个范式领域,在其中我们对科学和人类经验的双重关注很自然地相交了。

为了方便说明,我们对颜色的讨论将分成几个阶段来进行。我们首先讨论色彩自身是如何显现的——可以被称为颜色显现的结构的东西。接着我们将讨论颜色作为世界中事物的一种被知觉的属性。最后,我们考虑作为经验范畴的颜色。让我们强调一下,这些阶段在经验中不是被分别发现的,我们的经验同时被这三个阶段所塑造。然而,颜色理论的确趋向于把三个方面中的一个或另一个作为其出发点,因此尽管我们的阶段是说明性的但却不是任意的。

颜色显现

我们首先不是从视觉系统或颜色物体,而是从颜色本身开始。颜色显现的结构有两个重要特征。第一,所有我们能看到的颜色都能被描述为六种基本颜色的组合:红色、绿色、黄色、蓝色、黑色和白色。例如,橙色是红色和黄色的组合;青绿色是蓝色和绿色的组合;紫罗兰色和靛青色是红色和蓝色的组合,等等。第二,颜色显现随三个维度的变化而变化,它们是色调、饱和度和亮度。色调是指一个给定颜色的红(redness)、绿(greenness)、黄(yellowness)或蓝(blueness)的程度。红、绿、黄、蓝是四种基本的或心理上独一无二的色调,它们组合形成复杂的或心理上的二元的色调。比如,红色和黄色组合,形成了略带红色的黄和略带黄色的红(橙色),而蓝色和红色的组合,则形成略带蓝色的红和略带红色的蓝(紫色)。就每一种独特的色调而言,它不能与另一种独特的色调共存从而形成一个二元色调。故而红色无法与绿色共存,而黄色无法与蓝色共存。红色与绿色因此作为对立的色调而闻名,这种情况在蓝色与黄色那里也是一样的。应该注意的是,并非每个颜色都需要有一确定的色调。白色和黑色,以及处于中间地带的灰色,它们都是颜色,但却没有色调。因此它们是作为非彩色(achromatic)的颜色而着称——没有色调的颜色——而那些有色调的颜色被称为是彩色的(chromatic)。而彩色的颜色,也会在其色调饱和度的强度上有所不同。饱和的颜色有高程度的色调,而不饱和的颜色则更近于灰色。亮度是颜色显现的最后一个维度。顺着这个维度,颜色的变化从炫目的一端到暗淡的甚至几乎不可见的另一端。

为什么颜色有这样的结构呢?比如说,为什么色调是以两两相互排斥或对立的方式组构起来的呢?把颜色显现的结构作为出发点并因此试图回答这些问题的颜色视觉模型,就是众所周知的“对立-过程理论”(opponent‐process theory)。该理论的起源归功于19世纪生理学家埃瓦尔德·赫林(Ewald Hering)的研究,而里欧·赫维奇(Leo Hurvich)和多萝西·詹姆士(Dorothea Jameson)在1957年所提出了这个理论的现代形式。根据该理论,在视觉系统中存在着三个颜色“通道”(channels):一个通道是非彩色的和亮度上的信号差;另外两个是彩色的和色调上的信号差。应该注意的是,这些通道是由心理学实验而非神经生理学实验规定的。它们的生理学具身性的本质依旧充满争论。然而,有一点是公认的,即这些通道以某些方式对应着视网膜细胞和视网膜后的神经元集合之间的复杂的交叉联结。

在视网膜中,有三种不同的但混合镶嵌的锥形细胞,它们重叠的感光色素所吸收的曲线峰值大约分别是560、530和440纳米。这三类锥形镶嵌细胞构成了所谓的长波(L)、中波(M)和短波(S)感受器。后感受器细胞(postreceptoralcells)的兴奋和抑制加工能使来自这些感受器的信号被加上并且/或者被相减比较(subtractively compared)。在对立加工模型中,来自所有三种感受器的信号加起来产生了非彩色(亮度)通道。长波和中波感受器的信号之间的差异,产生了红-绿通道,而来自长波和中波感受器的信号之和与来自短波感受器的信号之间的差异产生了黄-蓝通道。这两种色度通道是对立的:红色得到增强总是以绿色的减少为代价,反之亦然;而黄色得到增强,也总是以蓝色的减少为代价,反之也是如此。

通过指出它如何源自非彩色和彩色通道的差别响应,这种对立过程理论解释了颜色显现的结构。因此,色调的相互排斥或相互对立配对的组织反映了一种潜在的对立组织。我们从未经验到一种由红和绿或黄和蓝组合而成的颜色,因为彩色通道不能同时发出“红”和“绿”,或者“黄”和“蓝”的信号。对立-过程理论也解释了为什么一些色调是唯一的而另一些是二元的。独特的色调是当其他彩色通道是中立的或平衡的时候,由一个来自彩色通道的信号造成的。例如,独特的绿色产生于当红-绿通道发送“绿色”信号,而黄-蓝通道是中立的、既没有收到“黄色”也没有收到“蓝色”信号。

另一方面,二元色调来自于两个通道的相互影响。因此,橙色来自于红绿通道发送“红色”信号和黄蓝通道发送“黄色”信号。

现在,我们对颜色显现是如何产生的有了一个基本理解,让我们转入我们研究的第二个阶段,即颜色作为世界中事物的被知觉的属性。

作为被知觉属性的颜色

既然我们知觉到颜色被定位在空间上,我们也许认为,我们知觉一个区域具有的这种颜色可能与那块区域局部反射的光有关。因此如果某个区域看起来比其他区域更白,一定是因为那块区域反射了更多的光线。或者如果某个区域看起来是绿色的,一定是由于这块区域主要反射了中波的光线。

如果在这种情况下我们所看的这块区域不是绿色,那么我们的知觉一定出了问题。我们所看到的一定是幻觉。

然而,如果我们更仔细地审视这个情形,那么它会给我们带来有趣的惊奇。如果我们实际地测量一下反射自我们周围世界的光线,我们会发现,在不同波长的光流量与我们在一个区域知觉到的颜色之间,不存在着一对一的关系。例如,试想一下我们知觉到某个色块是绿色的。我们看起来是绿色的色块,它所反射的中波光线的比率高,所反射的长波和短波的比率低,通常都是这样的。那么我们也许会想,看起来是绿色的色块,是因为它反射了更多的中波光线进入眼中。然而,仅当在有限的情形下,也就是当我们排除视野中的其他一切东西单独来观看这个色块时,这一推测才是真的。而当这个色块是作为复杂场景中的一个部分来观看时,即使它所反射的长波和短波光比中波光还多,它看起来仍然是绿色的。换言之,当我们所观看的色块是作为复杂场景中的一个部分,那么该区域所反射的光线并不足以预知我们所看到的会是什么颜色。所以,在知觉到的颜色与局部反射的光线之间,没有一一对应的关系。

知觉到的颜色相对独立于局部反射的光线,相当长的时间以来一直为视觉科学家所熟知。这种独立性为两个补充现象所证明。第一个现象是,尽管在光源照明上有很大的变动,但所感知到的事物颜色仍然相对地保持不变。这种现象叫作“近似颜色恒常性”(approximate color constancy)。第二个现象是,两个区域反射同一个光谱组成的光线,基于这两个区域所处的环境而能观察到不同的颜色。这种现象叫作“同时的颜色对比或颜色诱发”(simultaneous color contrast or chromatic induction)。

这两个现象使得我们得到了这一结论,即我们不能通过简单地诉诸来自一个色块反射光的色彩饱和度和波长组合,从而把我们的颜色经验当成是世界中事物的属性。反之,我们需要在大脑的多重神经元集合中间考虑这个复杂且仅仅部分被理解的协作比较过程,就一个视网膜图像而言,该协作比较过程根据它们所达到的涌现的全局状态(global states)而将颜色赋予物体。

考虑下面有趣的示例。我们把两个同样的幻灯机叠放在一个公共的屏幕前,并且每一个都配上同样的幻灯片拷贝,幻灯片包含一个灰、白和黑的棋盘。因为这两张幻灯片是叠放在一起的,因而它们恰好对准。我们还把一个红色的滤波器放在一个幻灯机中,以便产生的整个模式是一个有着不同饱和度的粉红色的排列(array)。现在让我们把一张幻灯片调转90度,其结果则是饱满、多彩的图像,包括黄、蓝、绿以及红和粉红的小方格。

这一个实验的效果颇具戏剧性:在物理学使我们只能预测粉红色的不同暗度的地方,一个多彩的图像出现了。这个彩色效果可以由小方格边缘的白色对白色和红色对红色的比率来描述,这可以通过旋转其中一个幻灯片来完成。那么,这是如何发生的呢?

正如我们在讨论对立-过程理论所提到的,到达眼睛的光线扰动了三种不同但混合镶嵌的圆锥细胞,它们构成了三个视网膜表层:短波、中波和长波感受器。这三种视网膜表层绝不是同一的或同质的。例如,长波感受器有着比短波感受器高出5倍左右的密度的圆锥细胞,而它的密度又比中波感受器略小一些。此外,由于视网膜有内在连通性,在三种感受器表层活动的局部差别依赖于视网膜的其他部位的变动。以这一方式,内在的相对值(relative value)就产生了。来自活动局部水平的参照值(reference value)的突然偏离就变为有意义的差别:在这种偏离的边界内,一种统一的颜色可被知觉到。

这种描述突出了视网膜水平上的涌现构形,因而只是部分的。存在着在所有层次上参与颜色知觉的视觉通路的结构。在灵长类中,颜色知觉中的次神经元集合的参与已经在丘脑(LGN)、初级视觉皮层和纹外视觉皮层、下颞叶皮层和前额叶皮层得到了证明。最为显着的是一组纹外皮层中的所谓的V4区中的神经元,在该皮层中,甚至单个神经元反应都能大致地与视觉域的颜色恒常性联系起来。这些神经元结构建立了一个颜色子网络——用明斯基的术语说,一种知觉“行动者”(agent)。因此完全可以说,我们颜色知觉涉及一个大的、分布式的神经网络。

颜色当然无法在与诸如形状、大小、质地、运动和方向等其他属性相隔离的状态下被知觉。例如,艺术家康定斯基(Kandinsky)评论了颜色与运动之间的关系。他在一篇文章中写道:“如果两个圆被分别涂上黄色和蓝色,短暂的凝视会在这个黄色中显示出一个由中心向外的展开的运动,并且明显向观看者趋近。另一方面,蓝色则移向其自身,恰如一只蜗牛把自己回缩进壳中,它退离观看者。眼睛感觉被第一个圆环刺痛,同时又被吸进第二个圆环中。”

康定斯基在这里提到的运动显然不是在图画的物理空间中的移动。

确切地说,它是在我们知觉空间中的运动。正如马克·约翰逊在讨论康定斯基的这段文章时所注释的:“‘移动’是指我们知觉相互作用中的结构,在该结构中,我们形成了统一的图像,并描绘出工作中的各种元素间的关系。”

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