二、几种重要的模式识别理论

    假如你面前摆放着一个水果拼盘,那么你到底是如何识别它们哪些是葡萄粒、哪些是苹果块、哪些是砂糖橘瓣,从而选取自己喜欢的水果拿起来呢?有几种不同的解释也许能回答你的疑惑。

    (一)模版匹配说
    1.早期理论
    模板匹配的说法在上个世纪50年代就已出现,但却是1967年由Neisser总结出成形的理论,其内容如下:
    (1)人的长时记忆中贮存着许多各式各样的过去在生活中形成的外部模式的袖珍副本,称为模板。它与外部模式是一一对应的关系,当刺激作用于感官时,就被编码,并与记忆中贮存的各种模板进行比较。当刺激与模板有最大程度的重叠,即最佳匹配时,这个刺激就被确定为与那个模板相同,这样,模式就得到了识别。
    (2)因为每个模板在记忆中都与一定意义及其他信息相联系,因而被识别的模式就可得到进一步的解释和加工了。
    不知大家发现没有,早期理论存在如下不可解释的缺陷:
    (1)头脑中存在的模板数量过多。
    (2)每一个模板在模式识别时都要进行比较,很花费时间。
    (3)不能解释当模式的方位、大小等发生变化时,个体为什么还能识别它们。
    换句话说,按照早期的模板理论,如果你想认出面前的是苹果,那你的头脑里需要先储存至少不下上千个苹果和上万个其他水果的模板,然后把面前的这个苹果与它们一一比较,直到确认它与某个苹果模板达到最佳匹配,你就会恍然大悟:啊,这是苹果!毕竟每个苹果的大小、形状、颜色、香味等等都是不同的,不储存这么多模板,那会匹配不上、认不出来的!想想这也是不可能的,这需要多大的记忆存储库啊!何况这样的情况下,当苹果被切成块儿时,我们更会认不出来了!
    有鉴于此,Lindsay和Norman1977年对早期模型进行了修订。
    2.修正理论
    (1)在模式识别初期,有一个预加工过程,即在匹配之前,将刺激的外型、大小、方位、导向加以调整,使之标准化,而其余比较过程与早期的理论相同。
    (2)调整的依据来自于刺激的上下文,即模板匹配有自上而下的加工参与。
    (3)外部刺激同时与所有可能的模板进行匹配,即进行同时性加工(平行加工)。
    我们可以看一下下面的例子讲解,以便正确理解这一理论内容。

    3.实验依据



    即使如此,修正后的模板理论仍然在某些方面备受质疑。
    4.缺陷(质疑)
    (1)即使附加了预加工过程,模板数量仍很大,记忆负担仍很重。
    (2)模板识别仍然缺乏灵活性,难以解释人何以能识别一些新的、不熟悉的模式。
    (3)它的支持性试验只能说明匹配的情况有利于识别,却说明不了识别时就是用的模板匹配,而且大多数试验设计发现,随着刺激呈现时间的增长,出现了相反的试验结果,即重叠情况下的判断正确率下降。
    还是那句话,即使我的脑袋里只有一个苹果模板、减少了记忆负担,可让我能顺利认出每一个不同的苹果,似乎还是很费力、容易出错。更何况,有些水果尽管我从没见过,但我能分辨出那是“能吃的水果”。天知道我脑袋里的“水果”模板是什么样的!象苹果?象菠萝?象香蕉还是象椰子!
    5.应用
    虽然模板匹配不大符合人类识别物件的真实情况,但对于人工智能研究来说,这种模式识别方式却意外的特别适用于机器对物体的辨别。银行卡、身份卡、电话卡、彩票、防伪标识、超市商品条码……我们的生活中充斥着这种可以由机器轻松完成的模式识别过程。
    虽然生活中模板匹配式的模式识别已被广泛应用,但更多的人认为它并不符合人类模式识别的情景,而后来提出的其他理论观点更贴近真实。 

 
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