徐立彬

（阜陽(yáng)師范學(xué)院 體育學(xué)院，安徽 阜陽(yáng)236000）

模式識(shí)別是伴隨計(jì)算機(jī)發(fā)展而興起的一門新學(xué)科［1］。認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，模式是指由若干元素、成分或部分按照特定關(guān)系組成的某種刺激結(jié)構(gòu)，比如視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺模式等，而模式識(shí)別是指當(dāng)人們把接收到的客觀事物的刺激信息與他在大腦里已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中的有關(guān)信息（圖式）進(jìn)行比較和匹配，從而辨認(rèn)和確定該刺激信息意義的過(guò)程［2］101。換句話說(shuō)，模式識(shí)別就是對(duì)刺激模式的覺察、分辨和確認(rèn)。一般可分為感覺登記、知覺分析與綜合、語(yǔ)義分析與綜合、決策和核證等階段［3］51－57。模式識(shí)別是一個(gè)典型的知覺過(guò)程，既依賴于從感覺輸入的信息，也依賴于人已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，存在著自下而上的加工和自上而下的加工兩種方向信息流動(dòng)。模式識(shí)別是知覺研究的主要內(nèi)容，尤其以視覺模式識(shí)別更為突出，因?yàn)橛醒芯勘砻?，在人們認(rèn)識(shí)客觀世界的過(guò)程中，視覺信息占到全部信息的80%以上［4］39。

人類從出生開始，就無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行著各種各樣的視覺模式識(shí)別。研究表明成人都是面孔識(shí)別的專家，能夠在成千上萬(wàn)的人臉中快速地識(shí)別出直立熟悉的面孔，但是當(dāng)這些面孔被倒置呈現(xiàn)時(shí)，識(shí)別績(jī)效卻顯著下降，即倒置效應(yīng)，而對(duì)普通物體的識(shí)別過(guò)程卻沒有出現(xiàn)此現(xiàn)象。還有研究表明，國(guó)際象棋專家能夠在短短5秒之內(nèi)準(zhǔn)確識(shí)別比賽中經(jīng)常出現(xiàn)的棋局中的至少20棋子，但是當(dāng)棋子被隨機(jī)布局時(shí)他們的識(shí)別績(jī)效明顯下降甚至與新手沒有顯著性差異，而新手的識(shí)別績(jī)效卻不受棋子布局形式的影響。上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么？人類又是如何在紛繁復(fù)雜的環(huán)境中完成模式識(shí)別的？不同領(lǐng)域?qū)＜夷Ｊ阶R(shí)別的特征和神經(jīng)機(jī)制是什么？這些都是模式識(shí)別領(lǐng)域研究的重點(diǎn)問題。目前認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域發(fā)展了下面幾種模式識(shí)別理論模型，部分地解釋了上述問題。

一、模式識(shí)別理論模型

近幾年發(fā)展的模式識(shí)別理論模型主要包括模板說(shuō)、原型說(shuō)、特征說(shuō)、拓?fù)湔f(shuō)、幾何離子說(shuō)等。每種理論模型都有優(yōu)勢(shì)，也各有局限。通過(guò)評(píng)述有關(guān)人類模式識(shí)別的理論，不難發(fā)現(xiàn)每種理論都只是從不同側(cè)面探討了模式識(shí)別的認(rèn)知機(jī)制，都存在缺陷或不足。這主要是由于人對(duì)客觀世界各種各樣的刺激模式進(jìn)行識(shí)別，本身就具有復(fù)雜性和適應(yīng)性的特點(diǎn)，因此，僅靠一種理論來(lái)解釋模式識(shí)別的認(rèn)知機(jī)制顯然是很困難的。但是，也可以驚喜地看到模式識(shí)別的研究也在不斷借鑒其它領(lǐng)域的研究成果，不斷有新的模式識(shí)別模型或原有模型的擴(kuò)展等出現(xiàn)。例如，有些心理學(xué)家認(rèn)為，人對(duì)外界刺激的識(shí)別，是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和概念驅(qū)動(dòng)的結(jié)合過(guò)程，既包括自下而上的加工又包括自上而下的加工，并據(jù)此提出“交互的識(shí)別模型”［5］，該模型認(rèn)為模式識(shí)別是感覺信息與假設(shè)相結(jié)合的過(guò)程，是感覺信息和預(yù)期假設(shè)之間相互作用的過(guò)程。識(shí)別既從感覺信息輸入開始，又受到預(yù)期假設(shè)調(diào)控。該模式還特別強(qiáng)調(diào)了預(yù)期假設(shè)不僅指導(dǎo)著比較和決策過(guò)程，而且在分析階段也可指導(dǎo)特征的提??；預(yù)期假設(shè)還可能在一個(gè)待識(shí)別的模式信息未進(jìn)入感覺存儲(chǔ)器之前就產(chǎn)生影響，以控制信息的最初感知。Ericsson ＆Kintsch提出長(zhǎng)時(shí)工作記憶理論（long－term working memory theory）［6］，認(rèn)為專家發(fā)展了復(fù)雜的任務(wù)相關(guān)編碼技能，并且與長(zhǎng)時(shí)記憶中的檢索結(jié)構(gòu)相聯(lián)系，這些檢索結(jié)構(gòu)使專家能夠在編碼階段索引和儲(chǔ)存信息，例如特征或者特征的集合允許對(duì)當(dāng)前情境的上一級(jí)表征，從而有利于事件的識(shí)別和預(yù)判。可見今后發(fā)展的趨勢(shì)是要找出一條整合的途徑來(lái)豐富和完善模式識(shí)別理論。而體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域模式識(shí)別的研究主要集中在對(duì)運(yùn)動(dòng)戰(zhàn)術(shù)模式識(shí)別和運(yùn)動(dòng)技術(shù)模式識(shí)別上。

二、運(yùn)動(dòng)戰(zhàn)術(shù)模式識(shí)別研究

從復(fù)雜的環(huán)境中感知關(guān)鍵信息的能力對(duì)人類活動(dòng)許多領(lǐng)域中的成功操作起著重要的作用。而在體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，這種認(rèn)知能力已經(jīng)被證明與運(yùn)動(dòng)員的識(shí)別能力有關(guān)，運(yùn)動(dòng)員可以借助這種識(shí)別能力完成對(duì)未來(lái)事件的預(yù)判進(jìn)而指導(dǎo)他們的決策和動(dòng)作。

Allard，Graham ＆ Paarsalu［7］首次借鑒國(guó)際象棋研究中的刺激識(shí)別范式（stimulus－recognition paradigm），研究了籃球運(yùn)動(dòng)專家和新手在識(shí)別結(jié)構(gòu)性的和非結(jié)構(gòu)性的圖片刺激時(shí)的模式識(shí)別能力（結(jié)構(gòu)性的刺激直接來(lái)自于比賽場(chǎng)景，而非結(jié)構(gòu)性的刺激是賽前熱身期間隨機(jī)的站位序列）。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中僅將圖片的一半呈現(xiàn)給被試，遮蔽了另一半。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，專家的識(shí)別能力優(yōu)于新手，但是這種優(yōu)勢(shì)僅限于對(duì)結(jié)構(gòu)性刺激的識(shí)別上。據(jù)此研究者認(rèn)為，專家的識(shí)別判斷基于他們優(yōu)秀的知識(shí)結(jié)構(gòu)和對(duì)有意義的結(jié)構(gòu)的意識(shí)以及特征之間的關(guān)系，而不是對(duì)具體、獨(dú)立的特征的識(shí)別。隨后在其它運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的研究中也得到了比較一致的結(jié)果。例如，美式足球［8］、斯諾克［9］和足球［10］等。

Williams，Hodges，North，and Barton［11］的研究進(jìn)一步揭示了模式識(shí)別的一般加工過(guò)程，他們認(rèn)為表面的、低水平的特征（例如背景信息、獨(dú)立的動(dòng)作）或者這些特征間的關(guān)系（例如相對(duì)位置）的識(shí)別是判斷的基礎(chǔ)。結(jié)果表明，專家無(wú)論在視頻呈現(xiàn)還是光點(diǎn)呈現(xiàn)（point－light display）的動(dòng)態(tài)序列的識(shí)別績(jī)效均優(yōu)于新手。專家依據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系（例如位置特征或者相對(duì)方向）和更高級(jí)的表達(dá)（例如戰(zhàn)術(shù)或戰(zhàn)略意義）來(lái)檢測(cè)相似性。依據(jù)交互的識(shí)別模型，專家在看到這些序列時(shí)首先抽取運(yùn)動(dòng)信息和特征間的時(shí)間關(guān)系，然后再與內(nèi)部語(yǔ)義概念或模板進(jìn)行匹配。另外，專家可能發(fā)展了精細(xì)的、針對(duì)具體任務(wù)的檢索結(jié)構(gòu)模式，從而有利于對(duì)結(jié)果的預(yù)判。優(yōu)秀的檢索能力是通過(guò)編碼階段更好的信息組織和索引獲得的。

三、運(yùn)動(dòng)技術(shù)模式識(shí)別研究

動(dòng)作識(shí)別是指在運(yùn)動(dòng)中，人腦根據(jù)場(chǎng)上不斷變化的運(yùn)動(dòng)信息來(lái)辨別確認(rèn)所知覺的某個(gè)動(dòng)作時(shí)，將這個(gè)動(dòng)作與其他動(dòng)作區(qū)分開來(lái)并獲得預(yù)測(cè)性反應(yīng)信息的能力［12］。動(dòng)作識(shí)別是借助于已有的運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)感知特定運(yùn)動(dòng)情境的相關(guān)信息進(jìn)行加工的過(guò)程。阿如拉［13］讓被試觀看單個(gè)動(dòng)作圖片和有運(yùn)動(dòng)情境的動(dòng)作圖片，要求被試盡可能快而準(zhǔn)確地識(shí)別每個(gè)特定動(dòng)作。結(jié)果表明，經(jīng)驗(yàn)豐富的運(yùn)動(dòng)員比沒有運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的被試識(shí)別速度快、準(zhǔn)確率高；兩組被試識(shí)別單個(gè)動(dòng)作均比識(shí)別運(yùn)動(dòng)情境中的動(dòng)作快。馮琰［14］比較了不同等級(jí)花劍運(yùn)動(dòng)員在識(shí)別靜態(tài)技術(shù)動(dòng)作圖片時(shí)的認(rèn)知特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二者在識(shí)別速度和準(zhǔn)確性上并沒有顯著性差異。隨后趙洪朋［15］記錄了散打?qū)I(yè)運(yùn)動(dòng)員和散打初學(xué)者在觀看散打比賽攻防技術(shù)動(dòng)作圖片、視頻刺激材料時(shí)的反應(yīng)時(shí)、正確率、眼動(dòng)和ERP數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，優(yōu)秀散打運(yùn)動(dòng)員的識(shí)別速度快、準(zhǔn)確性高，這與馮琰的研究結(jié)果存在明顯的不同，作者認(rèn)為可能是被試間的運(yùn)動(dòng)水平差異導(dǎo)致的。

趙洪朋、周成林將知覺預(yù)測(cè)過(guò)程分為視覺搜索、動(dòng)作識(shí)別和預(yù)判3個(gè)環(huán)節(jié)。徐璐、李安民［16］從決策特點(diǎn)和決策過(guò)程探討乒乓球運(yùn)動(dòng)員的認(rèn)知加工特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)：1.運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)信息知覺過(guò)程是一個(gè)模式識(shí)別過(guò)程，在這一過(guò)程中特征匹配起著重要的作用；2.在速度和準(zhǔn)確性兩因素上，運(yùn)動(dòng)員更傾向于快速反應(yīng)；3.運(yùn)動(dòng)員的決策過(guò)程是提取特異性特征→激活相關(guān)模式→搜尋關(guān)鍵特征→模式識(shí)別→做出決策→運(yùn)動(dòng)輸出。張玉慧、李安民［17］比較了乒乓球國(guó)際健將和二級(jí)運(yùn)動(dòng)員在不同決策任務(wù)下的認(rèn)知加工特征發(fā)現(xiàn)：1.國(guó)際健將組在發(fā)球旋轉(zhuǎn)判斷中出現(xiàn)兩兩混淆，即“轉(zhuǎn)”、“不轉(zhuǎn)”容易混淆，“側(cè)上”、“側(cè)下”容易混淆；2.視覺信息加工是一種“自上而下”的加工模式；3.國(guó)際健將組完成認(rèn)知活動(dòng)是一種節(jié)省模式，表現(xiàn)為動(dòng)用大腦枕區(qū)和頂區(qū)資源較少，效率更高。

通過(guò)總結(jié)運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)模式識(shí)別特征及認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制的研究進(jìn)展情況不難發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作模式識(shí)別的研究由于其內(nèi)隱性或者研究方法的局限性等原因，對(duì)其認(rèn)知機(jī)制的研究尚不能深入，然而模式識(shí)別是運(yùn)動(dòng)技術(shù)判斷和決策的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確預(yù)判或者成功決策之前，運(yùn)動(dòng)員必須首先對(duì)運(yùn)動(dòng)情境或運(yùn)動(dòng)技術(shù)加以識(shí)別。具體來(lái)說(shuō)，模式識(shí)別加工過(guò)程用于判斷運(yùn)動(dòng)情境的結(jié)果（預(yù)判）和確定當(dāng)前的情境是否曾經(jīng)見過(guò)（識(shí)別），包括編碼和表征相似目標(biāo)線索的過(guò)程。而另一種理論則認(rèn)為，識(shí)別技能僅僅是具體任務(wù)認(rèn)知加工過(guò)程中的一個(gè)副產(chǎn)品，對(duì)個(gè)體所掌握的知識(shí)結(jié)構(gòu)起到了一個(gè)合理的指示器作用，與預(yù)判技能并不直接相關(guān)。因此，開發(fā)科學(xué)有效的研究方法和實(shí)驗(yàn)范式對(duì)其進(jìn)行深入探討是當(dāng)務(wù)之急，而且意義重大。

［1］馬曉軍，王崇喜.句法模式識(shí)別的足球戰(zhàn)術(shù)結(jié)構(gòu)信息表達(dá)及其計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制［J］.體育科學(xué)，2005，（8）：45－48.

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