額外講次： 知覺心理學

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目錄 1 知覺心理學額外講次 1.1 知覺歷史：史前 1.2 知覺歷史：萌芽 1.3 知覺歷史：黑暗期 1.4 知覺歷史：轉機 1.5 知覺歷史：現代 1.6 知覺哲學 1.7 未來的知覺研究 1.8 結論

知覺心理學額外講次

知覺歷史：史前

• • 如果心理學的根源是哲學，則
  • 知覺的根源可能是物理（光學）
  • 首先有牛頓！！

• Isaac Newton [1]
• 1642年12月25日 – 1727年3月20日
• 成就
  • 光學
  • 萬有引力
  • 三大運動定理
  • 微積分
  • 發明反射式天文望遠鏡

• Newton's experiment
  • Dark room and a prism
  • Newton's experiment 1 data
    • Spectral color（光譜色）

• • Pure vs composite light （純與混合光）
  • Newton's color circle
    • Newton認為七原色是循環的
    • 加成比率不同顏色不同
    • New version Purple—nonspectral colors
    • 舊到新的變化
  • CIE_XYZ color space [CIE1931 https://zh.wikipedia.org/wiki/CIE1931%E8%89%B2%E5%BD%A9%E7%A9%BA%E9%97%B4]
    • CIE (Commission Internationale de l‘Eclairage國際照明協會)

知覺歷史：萌芽

• 十九世紀是各科學啟動的時期
  • 出現過的人
    • Weber
    • Fechner
    • von Helmholtz
    • Wundt

• 心理物理學
  • 心理物理學（Psychophysics）
    • ISO 5492
      • Study of relationships between stimuli and the corresponding sensory responses.
    • 研究刺激與感覺之間的關係的科學

• 歷史
  • Weber (1834)
    • Weber's law
  • Fechner (1860)
    • Elements of Psychophysics ( Element der Psychophysik)

• Weber
  • Ernst H. Weber (24 June 1795 – 26 January 1878) [2]

• Weber's law
  • ΔR/R = k
    • ΔR : JND (Just-noticeable difference，恰辨差)

• Fechner
  • Gustav T. Fechner (April 19, 1801–November 18, 1887) [3]
  • Weber-Fechner law
  • 由Weber's law
  • 積分後得
    • E=ClogR
      • 其中，R是刺激強度、C是常數、E是感覺的量
  • Fechner 的貢獻
    • 是心理物理學的始祖
    • Fechner (1860) Elemente der Psychophysik (Elements of Psychophysics)

• von Helmholtz
  • Hermann von Helmholtz (August 31, 1821 – September 8, 1894) [4]
    • 德國十九世紀醫生（還當過軍醫）、生理學家 、物理學家
    • 貢獻
      • 能量守恆、熵的概念、神經傳導、三原色論.....
  • Young-Helmholtz theory
    • Thomas Young （英國醫生及物理學家）
      • 推測三種顏色反應細胞來感應色彩　(1802)
    • von Helmholtz
      • 提出進一步模型

• Wundt
  • Wilhelm Wundt (16 August 1832 – 31 August 1920) [5]
    • 德國海德堡大學(Heidelberg University)醫學系畢業（1857）
    • 1858~1863當 Helmholtz助理
    • 同時（1858~1862）寫了 “Contributions to the Theory of Sense Perception”
    • 1874 瑞士蘇黎世大學(University of Zurich) 正教授
    • 1875 萊比錫大學(Universität Leipzig, Leipzig University ) 哲學系任教授，教生理心理學（但與現在的很不一樣）
    • 1879 建立第一個心理學實驗室
    • 建立結構主義（structuralism，結構論）

• Structuralism
  • 元素的概念
    • 尋找組成感覺、知覺的基本單元
  • Wundt可能受Helmholtz的影響
    • 由混色實驗推論出「三原色」
  • 方法
    • 內省法（introspection）

• Wundt 還是個設計師
  • Wundt設計了多項實驗儀器 [台大心理系古典儀器 http://www.psy.ntu.edu.tw/instrument/]

• Structuralism的困境
  • 沒完沒了
  • Boring (1942)
    • 發現over 4,000 element of sensation

• 物極必反之
  • Gestalt Psychology出現
    • "The whole is other than the sum of the parts" Koffka
  • 代表性人物
    • Max Wertheimer (April 15, 1880 – October 12, 1943)
    • Kurt Koffka (March 18, 1886 – November 22, 1941)
    • Wolfgang Köhler (22 January 1887 – 11 June 1967)

• 開端
  • Wertheimer在火車上想到似動運動的解決方式（據傳1910）
    • 在法蘭克福（Frankfurt）中途下車
    • 找法蘭克福歌德大學（Goethe-Universität Frankfurt am Main）的Koffka與Köhler 進行實驗
    • Wertheimer (1912) "Experimentelle Studien über das Sehen von Bewegung" [Experimental Studies on Motion Vision]

• Gestalt law
  • The Law of Proximity
  • The Law of Similarity
  • The Law of Closure
  • The Law of Good Continuation
  • The Law of Symmetry
  • The Law Simplicity (law of prägnanz)

• Gestalt 之困境
  • 理論太龐大（什麼都可以解釋等於什麼都沒解釋）
  • 戰爭因素（先是第一次世界大戰，後來納粹對猶太人的迫害，多數學者流亡美國）
  • 在美國不得志（因為行為主義盛行）

知覺歷史：黑暗期

• Gestalt 學者逃亡到美國後
  • 行為主義已佔據心理學的大局面
  • 用詞不明（無法正確翻成英文）
  • 無法取得穩定數據

• 異軍突起
  • J. J. Gibson (January 27, 1904 – December 11, 1979) [6]
    • 師承 Gestalt psychologist Kurt Koffka
    • 第二次世界大戰時任職美國陸軍航空隊
    • 研究航空心理學
    • Gibson, J.J. (1979). The Ecological Approach to Visual Perception.

• Gibsonian
  • Keywords
    • Optic array
    • Optic flow
    • Direct perception
    • Affordance

知覺歷史：轉機

• 認知革命
  • 名稱來自：Gardner (1986) The mind's new science : a history of the cognitive revolution.
  • 其中包括：神經生理學、哲學、人類學、計算機科學、心理學.....
  • 延伸出：人工智慧、類神經網路

• 視覺的人工智慧
• Perceptron (1958)
  • 發明者Rosenblatt (July 11, 1928 – July 11, 1971)
  • 可以視覺學習分類（如：由大頭像分男女）
• 悲劇
  • Minsky and Papert (1969) Perceptrons: an introduction to computational geometry.
    • 點明 Perceptron的限制
      • 只能進行線性分離
      • 讓視覺人工智慧研究氛圍又回到原點
  • 內幕：Rosenblatt與 Minsky 是高中（The Bronx High School of Science）同學

• MIT
  • MIT Artificial Intelligence Laboratory、AI Lab
    • Massachusetts Institute of Technology中二十世紀末（1970年開始）最有名的實驗室
    • 第一任主持人即Minsky
    • 1970年代主要研究人工視覺
    • 經過十餘年的研究
      • Minsky的結論：「視覺很難」

• 英國來的
  • David Marr (19 January 1945 – 17 November 1980) [7]
    • 神經生理學家、心理學家、計算機科學家
    • 由Minsky延攬進入MIT AI lab
    • 遺著： Vision: A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information. (1982)

• Computational Vision
  • 三個層次
    • computational level
    • algorithmic/representational level
    • implementational/physical level

知覺歷史：現代

• 主流
  • 腦（造影）
• 非主流
  • 現象、理論取向

知覺哲學

• 人類知覺是？
  • 我們接受外界刺激（input）
  • 我們對外做出行動（output）
  • 我們內在有神經活動（processing）

• Qualia
  • 感質（？）
  • 「黃」色
  • 是什麼樣的黃色？
  • 電腦上
    • R 255 G 255 B 0
    • 物理波長？
• 你我感質一樣嗎？
  • 如何確定你我都感受到同樣的「黃」？
  • 你我在感質時發生了什麼？？
    • 難道不好奇嗎？？

• 哲學上
  • Quolia是
    • ineffable（不可描述）
    • intrinsic（內建性）
    • private（隱私性）
    • directly or immediately apprehensible in consciousness（直接性）

• 知覺上
  • Quolia
    • 先不討論，但
    • 希望知道你我的感受「經驗」
    • Using experiment!!!

• 巧妙的實驗
  • Helmholtz
    • 三原色（混色實驗）
  • Edwin Land
    • 二色足已！！

• Polaroid Corporation創始人
  • Edwin Land (May 7, 1909 – March 1, 1991) [8]

• 實驗 Land (1959)

• Land (1977)
  • Mondorian
  • Munsell
  • Retinex Theoty
    • 相對反射率（relative reflectance )
    • 長距離離色彩計算(long-range color computation)

未來的知覺研究

• 知覺／神經／歷程
  • 現在最夯
    • 腦造影

• Face, body, places
  • 更進一步腦內反應
  • 這樣就好了嗎？
    • 這了解了刺激與腦內最終表現
    • 但知覺心理學更想知道中間！
      • 我們如何得到最後的腦內表現

• 再請 David Marr
  • Computational vision
    • 三個層次
      • computational level
      • algorithmic/representational level
      • implementational/physical level

• 先看契機
  • RDS (Random-dot Stereogram)
  • False-target problem（假目標問題）
  • Marr的解
    • Computational level
      • Compatibility （相容性）
      • Uniqueness （單一性）
      • Continuity （連續性）
    • Algorithmic level
      • Cooperative algorithm （合作算則）
    • Hardware implementation
      • 電腦模擬
      • 神經網路觀察
    • 成功了嗎？
      • 並不成功
      • 原因是與真的神經活動不符

結論

• 知覺／神經／歷程
  • 腦造影可以用很酷炫的方式告訴我們某一知覺現象時大腦可能哪一些地方活動
  • 但腦造影不能告訴我們這些是怎麼來的？
  • 科學
    • 基於好奇，想知道為什麼！怎麼會如此！
  • 未來歷程的探討是知覺心理學重要課題
  • 但歷程的探討是很困難的
    • 因為重點在細節
    • 因為每一條神經的實際運作過程難以窺視
    • 因為神經連結又過於複雜
    • 但這又給我們「想像」空間！！
    • 或許可以回答知覺的 “Quolia” 是什麼！