视觉信息呈现形式对人类信息处理影响的研究

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人工智能自上世纪50年代提出以来,虽然取得了长足的发展,但是,迄今为止尚未制造出类似人类智慧水平的智能系统。主要原因之一是我们对于自身大脑如何思维等高级信息处理方法与机理的认识还非常有限。因此,深入认识和理解人类大脑基于思维的高级信息处理方法与机制对于具有思维能力的智能系统的研究和开发具有重要的价值和意义。人类大脑是“生物机器”,而目前的人工智能主要依靠软硬件技术实现,二者的工作机制完全不同。虽然目前很难根据人类大脑的信息处理机制获得直接的参数或可用的数理模型去研究开发类似人脑的智能系统,但是,可以模拟人脑的思维过程和人脑结构。对于人脑结构的模拟,其最终目的还是实现人脑的功能。因此,自然智能的研究,特别是人类智能的研究,对于人工智能的研究和开发具有重要的价值。  计算机网络已经成为人们工作、学习和生活等各个方面不可缺少的平台,因此,计算机网络智能的研究引起了广泛的重视。网页作为人与网络交互的重要的人机界面,目前,只能通过键盘、鼠标和触摸屏等被动地接受用户的信息请求。网络智能不但要实现信息处理智能,而且能够主动感知用户在网上的行为(工作还是休息)和用户的心理状态(工作负荷、情绪状态等),以便于为用户提供更好的服务。  本文的研究领域为人工智能领域中自然智能的研究,研究内容是信息形式与内容的脑信息处理机制,主要涉及两部分内容:一是使用眼动技术探讨了文本和图片对于人类视觉搜索效率和网页布局的影响,以及对于人们在网上的不同行为下的眼动模式和不同心理状态下的瞳孔直径的变化规律,为网页设计及其自动感知能力提供认知基础;二是使用社会统计信息针对语篇水平的文本和图的认知机制进行了基于眼动技术和功能磁共振技术的实验研究,探讨人类对于不同信息载体的信息处理机制以及信息表征机制。目前,关于文本和图的认知研究主要是从认知心理学和认知神经科学两个方面进行的。其研究对象分为三个层次:概念(词语)水平、句子水平和语篇水平。概念水平和句子水平的研究比较多,语篇水平的研究主要是从认知心理学角度展开的,在认知神经科学方面的研究较少,特别是从信息处理的角度,关于语篇水平的文本和图形的信息理解和信息表征方面的认知神经科学的研究还是空白。  一、视觉信息呈现形式对网页视觉搜索的影响  本研究通过眼动技术,对文本(短语,例如中国移动公司)和图片(例如中国移动公司的LOGO图片)两种不同的信息呈现形式对视觉搜索效率、视觉搜索策略的影响以及视觉浏览策略进行了实验研究。结果表明:(1)通过视觉搜索眼动模式分析发现,无论搜索目标是文本还是图片,视觉搜索时,其注视点大都分布在网页的四周,即视觉搜索呈现周边特性:对于视觉浏览的眼动模式分析发现,视觉浏览的注视点没有呈现某种分布规律,采用一种自由的浏览策略;(2)通过分析视觉搜索和视觉浏览的瞳孔直径的大小发现,视觉搜索时的瞳孔直径显著大于视觉浏览时的瞳孔直径,说明视觉搜索的心理负荷大于视觉浏览时的心理负荷。本研究结果说明,将计算机技术与眼动技术相结合,能够通过眼动模式和瞳孔直径的变化使网页自动感知用户的工作状态和情绪状态等,为设计开发具有一定自动感知能力的网页提供了理论基础。  二、视觉信息呈现形式对社会统计信息理解的影响  利用眼动技术与功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技术对社会统计信息的三种不同信息呈现形式(文本、统计图和图文)从行为与生理两个角度,考察语篇水平的信息呈现形式对信息理解的认知机制:(1)眼动和fMRI实验结果一致地发现语篇水平的文本和图在语义处理阶段的脑网络是分离的,而在信息表征阶段是共享同一脑语义网络,这一结果支持了共同表征的理论假说,并且为人们喜欢图文并茂提供了认知科学证据;(2)通过fMRI实验分析,本研究还考察了社会统计信息理解的认知神经机制,为社会统计信息的两个基本特性即信息关联性和社会性提供了神经影像学的证据。另外,社会统计信息理解的神经网络征用了部分默认网络。这些结果为进一步认识人脑如何处理社会统计信息提供了神经科学的视角。
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