成功大學視覺認知與數理模型實驗室
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實驗室簡介

近五年研究介紹

近五年，我總共發表了21篇國際期刊論文，編著了1本關於系統多因子技術（Systems Factorial Technology, SFT）的專書、1本探討個別差異數理模型的電子書、撰寫3篇專書章節、及發表30餘篇的國際會議論文。我的研究專注於數學心理學與實驗認知心理學兩個領域，兼具學術理論與社會應用價值。
在學術貢獻上，首先，我針對SFT的數學理論與實驗方法進行有系統地回顧，透過出版SFT專書，將SFT的發展歷史、原理、及方法以淺顯易懂的方式介紹給讀者；另外，我透過計算機模擬的方式，提出利用測試違反情境恆等性（context invariance）可以更正確地進行處理架構與容量的推論，促使SFT的推論能更加完善，此為過去SFT研究忽略之處；我也同時鑽研新的實驗方法（trackball movements task），提供研究者更精準的反應時間測量方法，唯有透過精確的反應時間測量，才可以有效驗證統計隨機優勢假設，提升SFT推論品質。
另一方面，我應用SFT探討注意力與知覺決策相關議題，並提出相對凸顯性假說（relative saliency hypothesis），透過分析訊息處理的特性（如：處理架構、終止原則、及處理容量），解釋人類在處理多管道訊息時，處理策略的彈性；並進一步探討處理策略的個別差異與成因，檢視認知能力（如：工作記憶容量）、性格（如：中庸思考）、學習經驗（如：練習效果、運動介入訓練）、文化（如：東西方文化差異）等因素如何影響注意力選擇與決策訊息累積過程，整合訊息而做出正確、有效的決策判斷。相對凸顯性假說可以用來挑戰經典的知覺決策裡論（如：信號偵測理論、貝式推論模型）中的基本假設（即，訊息加權加總的決策原則），知覺決策策略的彈性不僅僅只是反映在調整注意力在每個訊息管道的權重，甚至可以反映在決策架構的轉換（如：平行處理與序列處理的交替使用、有效率與無效率訊息處理系統的交替使用）。而最佳化的決策策略（optimal decision strategy）的採用會依據受試者的個人特性、經驗、背景與所測試的作業情境而異。
此系列研究甚至可以被延伸至社會、產業應用，如：可藉由測量訊息處理的個別差異來作為適性選才的依據（專家與生手、優秀運動員的等級區分）；也可以作為早期臨床診斷的依據（區分注意力缺陷患者訊息處理歷程的差異）；甚至可以發展訊息處理訓練的工具，協助人優化訊息處理策略，做出正確且有效率的決策判斷。近年來，我也積極推動跨域整合的研究，形成許多跨域研究團隊。首先，我結合SFT、腦波測量技術及磁振造影技術，探討訊息處理特性的神經基礎，此為SFT發展至今的一大創新。第二、我也與運動科學研究者合作，藉此探討運動員經過長期運動訓練後，是否訊息處理策略會與正常控制組不同，提出新的運動改變認知的研究證據。第三、我與老化認知的研究者合作，探討隨著年齡的改變，認知訊息處理策略的變化，釐清老化如何影響訊息處理歷程。最後，我與經濟學領域老師合作行為經濟學研究，探討人類是否可以理性選擇最佳化決策策略。透過各式跨域合作，我將SFT技術推廣至各領域，也從SFT的角度，為各領域研究提出新的理論解釋觀點，足見我的研究影響性。往後也會更積極地經營跨域合作。

1、改變偵測相關研究

改變偵測為人類基本的視覺認知功能之一，成功偵測環境中的改變有助於我們因應外界動態的視覺訊息，且與生存有著重要的關係。然而，自九０年代開始，研究指出人們常常無法成功偵測外在環境的重大改變(Simons, 1996, 2000)，此現象被稱為改變盲（change blindness）。改變盲現象促使研究者開始質疑視覺表徵的內涵：人們是否保有視覺表徵？若視覺表徵存在，視覺表徵是否可以詳細地表徵外在世界？在這二十年的研究當中，我們可以將研究發現歸納為兩類：支持表徵不存在派(O'Regan, 1992; Rensink, 2000; Rensink, O'Regan, & Clark, 2000)和支持表徵存在派(Beck, Peterson, & Angelone, 2007; Hollingworth, 2003; Hyun, Woodman, Vogel, Hollingworth, & Luck, 2009; Mitroff, Simons, & Levin, 2004)。前者認為改變盲之所以發生是因為改變前物體沒有被登錄或是維持於記憶中；而後者則認為改變盲的成因為提取、比對或決策發生失誤。
而在我過去的研究中，我已經逐步證實改變盲下表徵仍舊完整存在(Yeh & Yang, 2008, 2009)，且改變盲與提取、比對、決策失敗較有關係(Yang, Shih, Cheng, & Yeh, 2009; Yang & Yeh, 2009)。雖然，過去少數研究(Beck, et al., 2007; Hollingworth, 2003; Hyun, et al., 2009; Mitroff, et al., 2004)也曾提到提取、比對、決策歷程在改變偵測的重要性，但是，他們對於比對與決策歷程是如何被完成的、這些處理歷程又會受到什麼樣的因素影響等等議題，卻沒有完整釐清。之所以沒有進一步探究的主因為研究方法上的限制：研究者無法使用單一情境下的正確率和反應時間去推論一個動態系統的歷程變化。
為了克服過去研究上的限制，進一步釐清改變偵測的比對與決策歷程，我執行了一系列的研究(Yang, 2011; Yang, Chang, & Wu, in press; Yang, Hsu, Huang, & Yeh, 2011)，利用系統性多因子技術（systems factorial technology）(see Townsend & Nozawa, 1995for a review)探討偵測多重特徵改變時，不同特徵的處理歷程是如何被處理以供決策判斷，以及瞭解處理歷程會受到哪些因素影響而產生改變。我們有系統地操弄Gabor圖形的亮度、空間頻率、及方向，要求參與者偵測特徵的改變，並同時操弄兩兩特徵的偵測閾值(Yang, 2011; Yang, Hsu, et al., 2011)與發生改變的機率(Yang, et al., in press)。根據我的系列研究結果，我提出了相對突顯性假說（relative saliency hypothesis）：偵測改變的處理歷程是彈性的，它會受到不同改變特徵的相對突顯性所影響。當來自兩個管道的訊息是一樣突顯（同樣的偵測閾值或同樣的發生改變機率）時，參與者會使用平行自我終止的處理策略來處理來自兩個管道的訊息；一旦參與者察覺某一個管道的訊息較另一管道更為突顯時，參與者便會採用序列自我終止的處理策略，先處理較為突顯的訊息，再處理較為不突顯的訊息。相對突顯性主要影響處理架構，而非終止原則和處理容量。相對突顯性假說推翻了過去諸多經典理論：如獨立賽跑模型（independent race model）(Raab, 1962)、信號偵測理論(Green & Swets, 1966)等，過去理論主要認為處理歷程是固定不變的，各種因素的操弄僅會影響單一管道訊息處理的速度或對於單一管道訊息的權重。不同於過去理論，相對突顯性假說為改變偵測的研究注入全新的觀點。
綜合以上研究發現，我認為改變盲不代表人們沒有保有視覺表徵；改變盲與提取、比對及決策失敗有關係。而我的系列研究最重要的貢獻在於，我將過去研究未釐清的提取、比對和決策的歷程研究清楚，並說明影響處理歷程改變的因素，強調決策處理歷程的彈性。

2、由上而下與由下而上歷程對於特徵記憶的交互影響

由上而下與由下而上歷程之間的交互作用一直是一個認知心理學上的重要議題。過去的研究主要著重於兩個歷程之間的交互作用如何影響知覺處理階段(e.g., Folk & Remington, 2010; Theeuwes, 2010)。然而，較少研究探討兩個歷程是如何交互影響特徵記憶或是結合記憶（binding memory）。針對這個主題，我進行了兩個研究，分別探討兩個歷程是如何互動影響參與者對於簡單特徵的記憶(Yang, Chiu, & Yeh, 2012)，以及探討有效的主動控制對於維持特徵記憶與結合記憶的影響(Yang, Tseng, Huang, & Yeh, 2012)。
在第一個研究當中，我們使用修改過後的延遲配對作業（modified delayed-matching-to-sample task），要求參與者針對特定特徵（如：顏色、形狀、質地）進行再認，而忽略其他干擾特徵，結果發現再認目標特徵的表現是否受到干擾特徵改變的影響，取決於目標特徵與干擾特徵之間的相對突顯性，只有當干擾特徵較目標特徵突顯時，再認目標特徵的表現才會變差。此結果與過去著名的物體為基注意力假設（object-based attention hypothesis）與特徵為基注意力假設（feature-based attention hypothesis）的預測皆不符合，提供了注意力與記憶之間互動的另外一種可能思考方式。而在第二個研究當中，我延續了我在2005年的一個研究(Yeh, Yang, & Chiu, 2005)，結合線索典範（cuing paradigm）和改變偵測典範，操弄線索的可預測性及改變類型的可預測性，探討主動控制歷程在固化與維持特徵記憶和結合記憶時所扮演的角色。結果發現，僅有當線索出現時間與改變類型皆可預測時，早出現線索對於兩種類型記憶的幫助（early cuing benefit）是相同的，且晚出現線索（late cuing）不會使得表現變差。一旦缺少任一可預測性，線索效果在不同類型記憶上的效果便會不同，且晚出現線索只會使得結合記憶變差。此研究結果特別點出主動控制的歷程在維持不同類型記憶時，扮演重要的角色。日後，在執行相關研究時，研究者務必得考慮可預測性對於記憶的影響。

3、人臉刺激處理的特殊性

人臉刺激被大多數的視覺科學研究者視為一種特殊刺激，其在視覺處理上會被優先地處理。基於此想法，我探討了人臉在改變偵測上是否也有優勢存在（Yang, Shih, Cheng, & Yeh, 2009）。結果發現，當一個人臉出現於五個非臉物體中時，偵測人臉的改變相較於偵測其他物體改變的表現來的好。但是，當一個畫面中同時有兩個人臉時，人臉改變偵測的優勢則消失。此結果意味著人臉的處理資源是有限制的，人臉攫取注意力的優勢僅發生於與其他非臉物體相比較之時；當同時有兩個人臉競爭著有限的人臉處理資源時，人臉的處理優勢則會消失。此篇研究強調了人臉處理的特殊性和其限制。
接著，我進一步探討當人臉作為干擾刺激時，是否會自動地攫取注意力影響目標作業的反應選擇(Tsai & Yang, 2012)。我們利用知覺負荷量典範，操弄目標人臉的搜尋困難度（知覺負荷量）和干擾物的反應相容性。結果發現當知覺負荷量低時，有觀察到干擾物的相容效果；相對地，當知覺負荷量高時，干擾物的相容效果則消失。此研究結果說明干擾人臉不是總是會被自動地被處理，且只要在處理資源足夠的狀況下，參與者還是可以同時處理兩個以上的人臉刺激。此結果強調目標作業對於知覺處理資源的需求量會決定干擾人臉是否被處理，進而影響目標作業的判斷，釐清了過去理論的爭議。
以上兩篇研究皆強調了人臉刺激處理的特殊性與限制。雖然人臉刺激相較於其他飛臉物體在處理上有優勢存在，但是人臉的處理仍會受到知覺處理資源所限制。此系列研究有助於我們瞭解，當人們面臨不同類型的視覺刺激時，注意力資源是如何分配的。

4、其他研究

除了前述探討注意力與記憶的相關研究之外，我還致力於應用方面的研究。在與成功大學工程科學系鄧維光教授的合作中，我們(Teng, Chang, & Yang, 2012)發展了一種色彩量化的演算法，可以以最少的顏色數目來表現原始圖片，使得參與者覺得修改過後的圖片仍很逼近原始圖片，為了證明我們的演算法比起過去常使用的演算法來的好，我利用心理物理學的方法測量參與者的心裡計量函數（psychometric function），結果證實我們的演算法的確較好，我們認為此演算法可以被用在現今的顯影科技中。
另外，我們還合作了一個研究(Yang, Cheng, & Teng, 2011)，我們提出了一個架構，用來改善網頁搜尋時的搜尋效率。在此架構中，我們引入了眼球追蹤技術，認為可以藉由參與者在網頁搜尋時，線上紀錄參與者眼睛移動情形（如：凝視次數、總凝視時間、第一個凝視的時間等）來反應參與者想要尋找的概念，這些資料將會被電腦進一步處理，而回傳出參與者真實想要搜尋的資訊。如果可以將此系列研究繼續延伸，我們認為可以改變人們未來的網頁搜尋方式。
除此之外，我還與台灣大學心理系姚開瓶教授以及倫敦政治經濟學院吳家煇準教授合作心理計量的相關研究(Wu & Yang, 2012; Wu, Yang, & Huang, 2013)。在此系列研究中，我主要發揮我數理分析的專長，協助資料的處理。

5、References

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實驗室地點

成功大學力行校區社會科學院北棟5樓540室