徐立彬

（阜陽師范學(xué)院 體育學(xué)院，安徽 阜陽236000）

模式識別是伴隨計算機發(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程［2］101。換句話說，模式識別就是對刺激模式的覺察、分辨和確認(rèn)。一般可分為感覺登記、知覺分析與綜合、語義分析與綜合、決策和核證等階段［3］51－57。模式識別是一個典型的知覺過程，既依賴于從感覺輸入的信息，也依賴于人已有的知識和經(jīng)驗，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。模式識別是知覺研究的主要內(nèi)容，尤其以視覺模式識別更為突出，因為有研究表明，在人們認(rèn)識客觀世界的過程中，視覺信息占到全部信息的80%以上［4］39。

人類從出生開始，就無時無刻不在進(jìn)行著各種各樣的視覺模式識別。研究表明成人都是面孔識別的專家，能夠在成千上萬的人臉中快速地識別出直立熟悉的面孔，但是當(dāng)這些面孔被倒置呈現(xiàn)時，識別績效卻顯著下降，即倒置效應(yīng)，而對普通物體的識別過程卻沒有出現(xiàn)此現(xiàn)象。還有研究表明，國際象棋專家能夠在短短5秒之內(nèi)準(zhǔn)確識別比賽中經(jīng)常出現(xiàn)的棋局中的至少20棋子，但是當(dāng)棋子被隨機布局時他們的識別績效明顯下降甚至與新手沒有顯著性差異，而新手的識別績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)境中完成模式識別的？不同領(lǐng)域?qū)＜夷Ｊ阶R別的特征和神經(jīng)機制是什么？這些都是模式識別領(lǐng)域研究的重點問題。目前認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域發(fā)展了下面幾種模式識別理論模型，部分地解釋了上述問題。

一、模式識別理論模型

近幾年發(fā)展的模式識別理論模型主要包括模板說、原型說、特征說、拓?fù)湔f、幾何離子說等。每種理論模型都有優(yōu)勢，也各有局限。通過評述有關(guān)人類模式識別的理論，不難發(fā)現(xiàn)每種理論都只是從不同側(cè)面探討了模式識別的認(rèn)知機制，都存在缺陷或不足。這主要是由于人對客觀世界各種各樣的刺激模式進(jìn)行識別，本身就具有復(fù)雜性和適應(yīng)性的特點，因此，僅靠一種理論來解釋模式識別的認(rèn)知機制顯然是很困難的。但是，也可以驚喜地看到模式識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，人對外界刺激的識別，是數(shù)據(jù)驅(qū)動和概念驅(qū)動的結(jié)合過程，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“交互的識別模型”［5］，該模型認(rèn)為模式識別是感覺信息與假設(shè)相結(jié)合的過程，是感覺信息和預(yù)期假設(shè)之間相互作用的過程。識別既從感覺信息輸入開始，又受到預(yù)期假設(shè)調(diào)控。該模式還特別強調(diào)了預(yù)期假設(shè)不僅指導(dǎo)著比較和決策過程，而且在分析階段也可指導(dǎo)特征的提??；預(yù)期假設(shè)還可能在一個待識別的模式信息未進(jìn)入感覺存儲器之前就產(chǎn)生影響，以控制信息的最初感知。Ericsson ＆Kintsch提出長時工作記憶理論（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，并且與長時記憶中的檢索結(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存信息，例如特征或者特征的集合允許對當(dāng)前情境的上一級表征，從而有利于事件的識別和預(yù)判?？梢娊窈蟀l(fā)展的趨勢是要找出一條整合的途徑來豐富和完善模式識別理論。而體育運動領(lǐng)域模式識別的研究主要集中在對運動戰(zhàn)術(shù)模式識別和運動技術(shù)模式識別上。

二、運動戰(zhàn)術(shù)模式識別研究

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

Allard，Graham ＆ Paarsalu［7］首次借鑒國際象棋研究中的刺激識別范式（stimulus－recognition paradigm），研究了籃球運動專家和新手在識別結(jié)構(gòu)性的和非結(jié)構(gòu)性的圖片刺激時的模式識別能力（結(jié)構(gòu)性的刺激直接來自于比賽場景，而非結(jié)構(gòu)性的刺激是賽前熱身期間隨機的站位序列）。實驗過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)，專家的識別能力優(yōu)于新手，但是這種優(yōu)勢僅限于對結(jié)構(gòu)性刺激的識別上。據(jù)此研究者認(rèn)為，專家的識別判斷基于他們優(yōu)秀的知識結(jié)構(gòu)和對有意義的結(jié)構(gòu)的意識以及特征之間的關(guān)系，而不是對具體、獨立的特征的識別。隨后在其它運動項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)一步揭示了模式識別的一般加工過程，他們認(rèn)為表面的、低水平的特征（例如背景信息、獨立的動作）或者這些特征間的關(guān)系（例如相對位置）的識別是判斷的基礎(chǔ)。結(jié)果表明，專家無論在視頻呈現(xiàn)還是光點呈現(xiàn)（point－light display）的動態(tài)序列的識別績效均優(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方向）和更高級的表達(dá)（例如戰(zhàn)術(shù)或戰(zhàn)略意義）來檢測相似性。依據(jù)交互的識別模型，專家在看到這些序列時首先抽取運動信息和特征間的時間關(guān)系，然后再與內(nèi)部語義概念或模板進(jìn)行匹配。另外，專家可能發(fā)展了精細(xì)的、針對具體任務(wù)的檢索結(jié)構(gòu)模式，從而有利于對結(jié)果的預(yù)判。優(yōu)秀的檢索能力是通過編碼階段更好的信息組織和索引獲得的。

三、運動技術(shù)模式識別研究

動作識別是指在運動中，人腦根據(jù)場上不斷變化的運動信息來辨別確認(rèn)所知覺的某個動作時，將這個動作與其他動作區(qū)分開來并獲得預(yù)測性反應(yīng)信息的能力［12］。動作識別是借助于已有的運動經(jīng)驗，同時感知特定運動情境的相關(guān)信息進(jìn)行加工的過程。阿如拉［13］讓被試觀看單個動作圖片和有運動情境的動作圖片，要求被試盡可能快而準(zhǔn)確地識別每個特定動作。結(jié)果表明，經(jīng)驗豐富的運動員比沒有運動經(jīng)驗的被試識別速度快、準(zhǔn)確率高；兩組被試識別單個動作均比識別運動情境中的動作快。馮琰［14］比較了不同等級花劍運動員在識別靜態(tài)技術(shù)動作圖片時的認(rèn)知特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二者在識別速度和準(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)運動員和散打初學(xué)者在觀看散打比賽攻防技術(shù)動作圖片、視頻刺激材料時的反應(yīng)時、正確率、眼動和ERP數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，優(yōu)秀散打運動員的識別速度快、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動水平差異導(dǎo)致的。

趙洪朋、周成林將知覺預(yù)測過程分為視覺搜索、動作識別和預(yù)判3個環(huán)節(jié)。徐璐、李安民［16］從決策特點和決策過程探討乒乓球運動員的認(rèn)知加工特點發(fā)現(xiàn)：1.運動員的運動信息知覺過程是一個模式識別過程，在這一過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，運動員更傾向于快速反應(yīng)；3.運動員的決策過程是提取特異性特征→激活相關(guān)模式→搜尋關(guān)鍵特征→模式識別→做出決策→運動輸出。張玉慧、李安民［17］比較了乒乓球國際健將和二級運動員在不同決策任務(wù)下的認(rèn)知加工特征發(fā)現(xiàn)：1.國際健將組在發(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.國際健將組完成認(rèn)知活動是一種節(jié)省模式，表現(xiàn)為動用大腦枕區(qū)和頂區(qū)資源較少，效率更高。

通過總結(jié)運動員技戰(zhàn)術(shù)模式識別特征及認(rèn)知神經(jīng)機制的研究進(jìn)展情況不難發(fā)現(xiàn)，運動技術(shù)動作模式識別的研究由于其內(nèi)隱性或者研究方法的局限性等原因，對其認(rèn)知機制的研究尚不能深入，然而模式識別是運動技術(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，運動員必須首先對運動情境或運動技術(shù)加以識別。具體來說，模式識別加工過程用于判斷運動情境的結(jié)果（預(yù)判）和確定當(dāng)前的情境是否曾經(jīng)見過（識別），包括編碼和表征相似目標(biāo)線索的過程。而另一種理論則認(rèn)為，識別技能僅僅是具體任務(wù)認(rèn)知加工過程中的一個副產(chǎn)品，對個體所掌握的知識結(jié)構(gòu)起到了一個合理的指示器作用，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驗范式對其進(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.句法模式識別的足球戰(zhàn)術(shù)結(jié)構(gòu)信息表達(dá)及其計算機實驗系統(tǒng)的研制［J］.體育科學(xué)，2005，（8）：45－48.

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