第四講 知覺 編輯
知覺十分複雜，研究者基於組織的便利性將知覺議題分成五類。第一，經由注意力歷程，我們決定哪些訊息需要進一步處理，以及哪些訊息需被摒棄。第二，知覺系統必須決定感興趣的物體在哪裡。第三，知覺系統必須決定那是什麼物體。第四，知覺系統必須能夠抽象化（abstract）所辨識的物體的關鍵特微。第五，知覺恆常性（perceptual constancy）：知覺系統必須維持物體的某些固有特徵，即使視網膜上的視覺影像已有所變更。
一、知覺的用途為何？
任何活著的有機體必須解決環境帶來的一連串問題。有機體的本質與複雜度決定問題及所須解答的複雜度。人類要解決問題的複雜度，就知覺而言，第一，人類的活動性。人類大多數時間必須在環境中移動，需要決定路線，克服障礙。第二，人類能操弄物體。我們開車時轉動方向盤、用筆簽名、將球踢向目標。第三，人類能以符號（symbol）為基礎來下決定，如書面的文字、口頭、圖形。第四，人類能形成並執行複雜計畫，處理突發狀況。當我們在暗巷遇見壞人，經過評估後，選擇穿越街道，走向人潮聚集處，來獲得安全感。
(一)感官訊息的處理與運用
我們如何辦到？其中一種可能性是，來自環境的訊息已包含日常生活必需的所有內容。美國學者J. J. Gibson提出的生態視覺理論（theory of ecological optics）詳細描述上述想法。依其觀點，世界所提供的豐富視覺訊息已經足以解決所有問題。
但大多數知覺科學家認為還不夠。我們需要在腦中連續更新影像，或者形成環境模型，依據此模型來知覺、決定、行動。此模型的形成及維持依靠兩個元素。第一是取得環境原始訊息的方法。在第四章「感覺歷程」中我們已討論感覺器官如何完成這個目標。但是取得原始訊息並不足以建立模型，因此還需要組織原始訊息、形成一致結構的方法。
組織原始訊息並不容易。基本上，知覺牽涉到解決多對一問題。以視覺來說，許多不同物體在視網膜上產生相同的表徵。視覺系統必須藉由其他訊息來分辦，例如已經儲存在腦中的訊息，以及額外的視覺線索。
一般說來，從感覺資料倒推環境狀態，需要了解世界如何組成的假設，.......知覺歷程利用這些假設，將輸入的感覺訊息整合成有關世界的模型，進而做出決定與活動。通常知覺過程非常有效率。有時知覺歷程無法發揮效用，一般說來，每種感覺形式同時包括從環境中獲取原始訊息的感覺器官，以及將上述訊息轉換成有組織的知覺的腦部中央系統。
(二)知覺的五種功能
知覺十分複雜，研究者基於組織的便利性將知覺議題分成五類。第一，經由注意力歷程，我們決定哪些訊息需要進一步處理，以及哪些訊息需被摒棄。第二，知覺系統必須決定感興趣的物體在哪裡。第三，知覺系統必須決定那是什麼物體。第四，知覺系統必須能夠抽象化（abstract）所辨識的物體的關鍵特微。第五，知覺恆常性（perceptual constancy）：知覺系統必須維持物體的某些固有特微，即使視網膜上的視覺影像已有所變更。
二、注意力
通常人們可以專注於完成某些作業。無論他們進行的作業是什麼，只會有部分輸入的訊息與作業有關。這暗示感覺系統和腦必須有篩選輸入訊息的方法，也就是允許人們選擇與手邊作業相關的訊息來進行知覺處理，忽略無關訊息。假如沒有篩選過程，那麼無關訊息會淹没相關訊息，導致我們一事無成。
選擇性注意環境中某些訊息的能力。這涉及三種不同的腦部歷程（如Fan et al., 2002）。第一種歷程負責讓我們保持警覺（alert）。.......第二種歷程負責將資源導向作業相關訊息；第三種歷程「執行」，負責決定是否要繼續注意某些訊息，或者把注意力切換到其他訊息。
(一)選擇性注意力
我們如何將注意力導向感興趣的物體？最簡單的方法是從生理層次上將感覺接受器重新導向。
眼球移動(Eye Movement)
觀看者如何注視圖畫或景物。人們的眼睛很明顯的並非維持靜止。視覺掃描的形式是眼睛凝視（eye fixations）、間隔為跳視（saccades）的眼球快速跳動。每次凝視持續大約0.3秒，跳視約0.02秒。在凝視時個人能夠從環境中取得視覺訊息；在跳視時視覺基本上是被抑制的。
觀看圖片時的眼球移動
A. L. Yarbuss(1967)（Yarbus, A. L. (1967). Eye Movements and Vision: New York: Plenum Press.）
圖中觀看者的凝視點大多集中在眼睛、鼻子和嘴，因為這些特徵最可能將這個臉孔與其他臉孔區分開來。
Ehinger 等人(2009)則想了解在觀看自然風景照片時，究竟是什麼因素使得眼動的注視次數和時間增長，結果發現各受試者視線注意的區域有很高的一致性，受試者受圖片中的顯著性(saliency，圖片最顯目的地方，如鮮豔的色彩)、物體部件(target features，物體中所包含的部件有些具代表性，如大象的鼻子)、風景內容(scene context，景色之中對人們或個人有意義的內容)而影響注視程度，此實驗支持物體部件及部件特性是我們在觀看自然風景圖片時的焦點。（Ehinger, K. A., Hidalgo-Sotelo, B., Torralba, A., & Oliva, A. (2009). Modelling search for people in 900 scenes: A combined source model of eye guidance. Visual Cognition, 17(6-7), 945-978. ）
注意力可以在相同的感覺系統轉移，或者在不同的感覺系統移轉。
缺乏注意力並不會完全排除訊息，而是將訊息減弱。（Treismin. 1969 ）
三、定位
(一)區隔物體
（1）圖形和背景
投射在視網膜上的影像是各種亮度與色彩的馬賽克拼貼。知覺系統能組織這些馬賽克拼貼，使其成為與背景區隔的物體。
知覺系統會組織訊息，在包含兩個以上的明顯區域的刺激中，會將其中一個區域當作圖形，其他區域則是背景。
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Salvador Dalí，1940，奴隸市場及隱藏其中的伏爾泰胸像（Slave Market with the Disappearing Bust of Voltaire），油畫，47 cm × 66 cm，Salvador Dalí Museum, St. Petersburg, Florida
一名婦女坐在展桌旁，眼望圖畫中央，兩位站在拱門下的修女可以換成伏爾泰的半身像
（2）物體群組
我們會將看到的圖形加以群組（grouping） ，即使觀看簡單的點，我們也會進行編組。完形心理學家提出許多分組的原則，針對6X6點排列圖，縮減點與點的距離，最有可能看成一直列，這是依近接性（proximity）來群組；若回到6X6點排列圖，改變點的形狀或顏色，那同形狀或同顏色，會看成一直列，這是依相似性來群組；若我們移動這些點，形成兩條波浪交會，是以良好連續性（good continuation）群組；若將這些點圍成一個形狀，則會以封閉性（closure）來群組，這個形狀是兩條垂直線間的菱形，可看成Ｗ和Ｍ字母的交疊；或是Ｋ和鏡像Ｋ的結合。
完形分組的原則總是追求最穩定、一致且簡單的形式。
(二)知覺距離
欲知物體的位置，必須先知道它的距離或深度。踓然知覺物體深度看來毫不費力，但實際上是了不起的成就，因為我們無法直接接觸深度向度，導致多對一問題產生。視網膜是３度空間投射的二度表面，所以可直接反映高度和寬度，但深度訊息必須根據深度線索（depth cues）來重建。深度線索可分成雙眼線索和單眼線索。
（1）雙眼線索(Binocular Cue)
有些動物（如魚）的眼睛在頭的兩側，能夠看到非常廣闊的視野，不需要轉碩或身體；其他的動物（如人）在頭前方有兩隻眼睛，且朝向相同的方向。人看到的視野比魚小，但是卻能利用雙眼看到深度。
運用雙眼推論深度的基礎在於分開的兩隻眼睛，也就是每隻眼睛看到的景象有些不同。伸出你右手的食指舉到眼前，先用一隻眼注視它，再用另一隻眼注視，這就是雙眼像差（binocular disparity）意指兩隻眼睛所見景象的差異。距離近時，像差大；距離離遠時，像差小。這就是３Ｄ電影的應用。
（2）單眼線索(Monocular Cue)
雙眼線索局限在相對近的物體，對於遠方的雲、城市、山峰，則必須利用單眼線索。
１。相對大小（relative size）：假如影像包含許多大小不同的相似物體，觀者會認為較小的物體比較遠。（如路燈）。
２。重疊（interposition）：假如某一個物體擋住另一個物體，觀者會知覺到被擋的物體比較遠。（如建築物）。
３。相對高度（relative height）：在相似的物體中，比較接近水平線的物體看起來比較遠。（如路燈、煙囟）。
４。透視（perspective）：當景象中的平行線，看起來會在遠方會合。（如街道、鐵軌）。
５。陰和影（shading and shadows）：陰和影不僅是重要的深度線索，並提供物體形狀、物體間的距離、光線的來源的訊息。（Coren, Ward, & Enns, 1999）
６。相對運動（relative motion）：假如你快速移動，距離近的物體會往反方向快速移動；遠方的物體會緩慢移動（仍是反方向）；極遠方的物體，如月亮，看起來完全不動。物體運動速度的差異提供距離的線索，稱為運動視差（motion parallax）。
藝術家以相對大小、重疊、相對高度、透視、明暗陰影，在２Ｄ的平面上描繪深度，這些線索也在自然景物照片和視網膜影像中出現。
（三）知覺運動
我們要在環境中有效移動，不只需要知道靜止物體的位置，而且要知道移動物體的路線。
（1）焛光運動（strboscopic motion）
一種運動錯覺，即視網膜上沒有影像移動，我們仍然能夠知覺到運動。Wertheimer在1912年所做的焛光運動研究，焛光運動是在黑暗中焛動光點，幾毫秒後，又在第一個光點附近焛動第二個光點。光點看來像是從一個地方移動到另一個地方，跟真實運動難以區分。這就是現今視覺顯示技術的原理，電影的原理。
（2）真實運動
在日常生活中，真實運動的分析極為複雜。視網膜影像的運動路徑可能是因為眼睛在靜止場景中移動（閱讀）；其它的運動路徑或許是因為物體確實在移動（有隻鳥飛進視野）；有些視網膜影像看起來靜止，其實正在移動（用眼睛追蹤飛鳥）；有些視網膜影像看來正在移動，其實卻靜止（眼睛在追蹤飛鳥，靜止的背景的影像在視網膜上移動）。
因此有關運動的分析是相對的。當看到物體在有結構的背景中移動，是比在背景統一而只能看到移動的物體時，更容易偵測。
視覺皮質的特定細胞可以將運動狀態編碼。每個細胞負責偵測特定的運動方向和速度。
四、建立模型
知覺是客觀事物直接作用於人的感覺器官，人腦對客觀事物整體的反映。 例如，有一個事物，我們通過視覺器官感到它具有圓圓的形狀、紅紅的顏色；通過嗅覺器官感到它特有的芳香氣味；通過手的觸摸感到它硬中帶軟；通過口腔品嘗到它的酸甜味道，於是，我們把這個事物反映成蘋果，這就是知覺。 知覺和感覺一樣，都是當前的客觀事物直接作用於我們的感覺器官，在頭腦中形成的對客觀事物的直觀形象的反映。客觀事物一旦離開我們感覺器官所及的範圍，對這個客觀事物的感覺和知覺也就停止了。但是，知覺又和感覺不同，感覺反映的是客觀事物的個別屬性，而知覺反映的是客觀事物的整體。知覺是以感覺為基礎，但不是感覺的簡單相加，而是對大量感覺訊息進行綜合加工後形成的有機整體。
自柏拉圖以來，哲學家長期爭辯真實的本質。古典科學的基礎在於相信有真實的外在世界，這個世界具有明確且獨立於觀察者而存在的特性。根據古典科學，物體存在具有明確量值的物理特性（如速度和質量）。在這種觀點中，理論是用來嘗試描述物體與其特性，而人類對物體進行的測量和感官知覺所對應的便是真實特性；觀察者與被觀察者都是屬於客觀世界的一部分，兩者間的區分並無意義。換句話說，如果看到停車場有一群斑馬在搶停車位，那就是因為真的有一群斑馬在停車場搶停車位。所有的觀察者都會測量到相同的特性，而無論有無觀察者存在，這群斑馬都會擁有這些特性，在哲學上，這種信仰便稱為真實論。
雖然真實論可能是蠻誘人的觀點，但是我們以後會發現，根據對現代物理學的認識，真實論很難站得住腳。例如，根據對大自然提供正確描述的量子力學，在觀察者進行測量之前，粒子並不具明確的位置或速度等特質。因此，說某某測量得到特定結果的原因在於被測量的特性於測量那一刻真的具有該量值，是不正確的。甚至，在某些情況中個別物體甚至沒有獨立的存在，而是集合物的一部分。
嚴格的真實論者常會主張，科學理論能夠如此成功地描述世界，代表它是真實的。然而不同的理論能以不同的概念架構成功地描述相同的現象。事實上，許多成功的科學理論日後由同樣成功、卻具有全新真實概念的理論所取代。
傳統上，不接受真實論的人被稱反真實論者。這派人士主張經驗知識與理論知識有所區分，認為觀察和實驗才有意義，理論只是有用的工具，不會比觀察到的現象具有更深的意涵。有些反真實論者甚至想將科學限制在僅能被觀察的事物上。基於這點理由，19世紀有許多人不能接受原子的想法，因為永遠看不見它們。英國近代經驗主義哲學家貝克萊主教（George Berkerley, 1685-1753）更是極端，他說除了心智和想法之外，甚麼東西都不存在。同時期的哲學家休謨（David Hume, 1711–1776）的觀點，那便是雖然我們沒有理由相信客觀的真實，但是在生活中別無選擇，只能表現出相信真實的確存在的模樣，否則只會自找麻煩。
模型真實論(model-dependent realism)的觀點。可以平息爭辯，以及跳脫真實論與反真實論學派間的討論。根據模型真實論，問道一個模型是否真實並無意義，只要看它是否吻合觀察即可。只要兩個模型都吻合觀察，便不能說那個模型比較真實，而是可以視情況使用較方便的模型。模型真實論的基本概念，是人類經由感官輸入，由大腦打造了對這個世界的模型。當模型能夠成功地解釋事件時，我們便會趨向用此模型來解釋，由模型的元素與概念來解釋，並賦予真實的特質，或視之為絕對真理。但面對相同的物理狀況，也可以有不同的模型，也有不同的基本元素和概念。如果這兩種物理理論或模型都能夠正確預測相同的事件，我們不能說哪個模型比較真實，而是我們可以隨意採用最便利的模型。
在科學史上，從柏拉圖到牛頓的古典理論，再到現代的量子理論，我們發現了一連串愈來愈好的理論或模型。我們自然會問：這一連串的發現最後會走到盡頭，一項終極的宇宙理論，能包含所有的作用力，預測出每項我們所做的觀察嗎？或者，我們會一再發現更好的理論，卻永遠找不到一項不用再改進的呢？這個問題尚未有明確的答案，霍金說有，但我們也只能尚待科學家的驗證。
除了在科學上我們會建造模型，日常生活中我們也會建立模型；模型真實論不僅適用於科學模型，也適用於我們創造來詮釋與了解日常世界的意識及潛意識心智模型。在我們的世界中，沒有辦法除去觀察者（我們），因為我們的真實是透過感官處理與思考、理解的方式所創造。我們的認知以及該認知理論所根據的觀察，並不是直接形成的，而是由一種「透鏡」所塑造，也就是由人類大腦的詮釋結構所形塑。
模型真實論符合我們察覺物體的方式。就視覺來講，腦部從視神經末稍接受一連串的訊號，這些訊號和電視畫質的影像比起來可差得很遠。在視神經連接視網膜的地方有一個盲點，不但如此，人類視野中具有良好解析力的範圍，大約只有視網膜中心１度視角的狹窄區域，相當於將手臂伸直時大姆指的寬度而已。所以，送到腦部的原始資料不僅解析度極差，而且裡面還會有個破洞。幸運的是，人類腦部處理資料時會結合來自兩隻眼睛的訊息，並基於相鄰地區的視覺特性相似的假設，填滿中間的空隙。再者，腦部讀取來自視網膜的二維資料，再創造出三維空間的形象。換句話說，我們所見的世界是腦部所建造的心智圖像或模型。
由於腦部善於建造模型，縱使能讓人配戴特殊鏡片導致成像上下顛倒，但是經過一陣子後，腦部還是會改變模型，讓看見的事物恢復正向。如果摘掉眼鏡，看見的世界又會呈現上下顛倒，然後經過一會兒腦部再次調整過來。這表示當有人說「我看到一張椅子」，那僅僅是光線從椅子散射而成的心智圖像或模型；如果模型上下顛倒，運氣好的話腦部會在我們坐下來前先將模型導正過來。
模型真實論所解決（或至少避免）的另一個問題是存在的意義。例如，怎麼知道離開房間看不見的時候，一張桌子仍然在那裡呢？到底，我們看不到的事物「存在」是什麼意思呢？我們可以採用「離開房間時桌子消失，回來房間後桌子重新出現」的模型，可是這樣會很奇怪，而且如果離開房間時發生別的事情（例如天花板掉下來），又該如何解釋呢？在離開房間－桌子消失」的模型中，怎麼解釋回到房間後發現桌子被掉落的天花板壓碎的情況呢？相較之下，桌子留在原地不動的模型簡單多了，而且吻合我們的觀察，這就夠了！
在物理學上，就看不到的次原子粒子來說，電子模型便很管用，可以用來解釋許多觀察到的現象，像是雲霧室中的軌跡和電視顯像管光點等等。電子是1897年由英國物理學家湯姆森（J. J. Thomson，1856－1940）在劍橋大學卡文迪西實驗室所「發現」的，當時他正在真空管裡做陰極射線的電流實驗。這項實驗讓他提出大膽的結論，指那些神秘的射線是由微小的「粒子」所構成，而此粒子又是原子組成的材料；在當時，原子已被認為是物質的基本單位，無法再分割。湯姆森沒有看見「電子」，其推測也沒有獲得實驗直接或確切的證明，然而這個模型從基礎科學到工程學都有重要應用；今日所有物理學家都相信電子的存在，縱使無法用眼睛看見。
另外，看不見的夸克也是模型，可解釋原子核內，質子和中子的特性。雖然說質子和中子是由夸克所組成，但是我們永遠看不到單個夸克的存在，因為夸克間的結合力會隨著分離而增加，所以分開時個別的夸克無法存在自然界中。相反地，夸克會以三個成組出現（質子和中子），或是以夸克和反夸克（介子）成對出現，看起來有如被橡皮圈綁在一起。
既然無法獨立分割出一個夸克，那麼說夸克真的存在有沒有道理呢？自從夸克模型首度被提出來的那天起，這個問題便長期受到爭議。主張核子是由幾個次-次核粒子組成的想法，是一套整理歸納的原則，能對於核子特性提供簡單有力的解釋。然而，雖然物理學家通常可以接受粒子散射資料的統計圖上小小的一個凸起即是粒子真實存在的證據，但是要賦予這種即便是理論上也無法觀察到的粒子真實的特性，對於許多物理學家而言還是難以辦到。不過，隨著夸克模型出現愈來愈正確的預測，反對聲浪逐漸褪去。當然，擁有十七隻手臂、紅外線眼睛的外星人可能與我們做出同樣的實驗，卻不用夸克來描述。然而，根據模型真實論，夸克存在的模型吻合我們對次核粒子運作的觀察。(Stephen Hawking，2011，大設計)
一種感覺的直接結果為何？依據觀察，在具有充分強度，且未曾受相反的影響所抑制的每一種感覺之後，伴隨而來的是一種肌肉運動，這種肌肉運動我們稱為反射運動（reflex movement）。
但我們不能用「目的」和「意圖」這些詞語本身所具有的意義，去預言感知的基本過程中的「目的」和「意圖」。
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