配对刺激的结构对相似性判断非对称性的影响*

梁 渊 王墨耘

配对刺激的结构对相似性判断非对称性的影响*

梁 渊 王墨耘

(陕西师范大学心理学院，西安 710062)

笔者考察一个被先前相似性研究忽略的问题：配对刺激的结构对有方向相似性判断的非对称性的可能影响。实验被试是大学生。实验自变量是人工概念配对的特征结构，有三种实验条件：对齐且对称结构、非对齐且对称结构和非对齐且不对称结构。结果发现，在对齐且对称结构条件和非对齐且对称结构条件下没有出现相似性判断的非对称现象，在非对齐且不对称结构条件下出现相似性判断的非对称现象。相似性判断是否出现非对称性取决于配对刺激的结构是否非对称，而不受配对刺激的结构是否对齐的影响。这支持相似性判断的特征对比模型在α<β时的预测，而不支持Tversky原初主张α>β时特征对比模型的预测，也不支持量子相似性模型的预测。

相似性；非对称性；特征结构；对称；对齐

1 引言

相似性比较是在心理上对物体的特征、结构等的比较判断过程。Tversky(1977)发现在有方向的相似性判断中存在非对称现象。人们对两个刺激a、b进行有方向的相似性判断时，会出现对“a与b的相似性”的估计不同于对“b与a的相似性”估计的现象，即Sim(a，b)≠Sim(b，a)。以对North Korea与Red China的相似性评估为例，Tversky发现人们对North Korea与Red China相似性的估计大于对Red China与North Korea相似性的估计，Sim(North Korea，Red China)>Sim(Red China，North Korea)。

关于非对称现象的理论解释主要有基于特征的比较解释(Tversky，1977)和基于空间的解释(Pothos，Busemeyer，& Trueblood，2013)。

基于特征的解释主要是Tversky提出的特征对比模型，他用公式(1)预测人们相似性评估的相对大小顺序。Sim(a，b)=θ f(A∩B)-αf(A-B)-βf(B-A)

(1)

其中，Sim(a，b)表示a刺激与b刺激相似的程度。a刺激是目标刺激，而b刺激是参照刺激。A∩B表示a、b的共同特征，A-B表示a具有而b不具有的特征，B-A表示b具有而a不具有的特征。f 函数测量刺激特征的知觉突出性或显著性(salience)，是一种客观的指标。其中θ，α，β是对公式中每一项的主观权重系数(即人们的主观重视程度)，1≥θ，α，β≥0。Tversky认为，在做有方向的相似性判断任务中，相对于参照刺激，人们更关注目标刺激，所以人们对目标刺激a的独特特征的主观权重α通常大于对参照刺激b的独特特征的主观权重β，即α>β。

根据此公式可以做出以下推测：

Sim(a，b)-Sim(b，a)={θ f(A∩B)-αf(A-B)-βf(B-A)}-{θ f(A∩B)-αf(B-A)-βf(A-B)}

Sim(a，b)-Sim(b，a)=(α-β)(f(B-A)-f(A-B))

(2)

如果α>β，那么当且仅当f(B-A)>f(A-B)时，就会出现一种相似性判断非对称性：Sim(a，b)>Sim(b，a)。如果α<β，那么当且仅当f(B-A)

Tversky认为人们做有方向的相似性判断时才会出现非对称现象。以对Red China和North Korea的比较为例，如果向被试提问：“North Korea与Red China的相似性程度是多少？”此时，在参照位置的Red China是b刺激；而在目标位置的North Korea是a刺激，问题简写为Sim(North Korea，Red China)。两个刺激位置交换后的问题可简写为Sim(Red China，North Korea)。Tversky认为，在客观知觉上Red China的特征比North Korea的特征更突出(即f(B-A)>f(A-B))，并且人们对目标刺激的主观权重α通常大于对参照刺激的主观权重β(即α>β)。根据公式(2)预测Sim(a，b)-Sim(b，a)=(α-β)(f(B-A)-f(A-B))>0，所以将会出现Sim(North Korea，Red China)>Sim(Red China，North Korea)。Tversky发现，被试的反应符合这一预测结果。Aguilar和Medin(1999)让被试对不同领域的自然词对进行相似性等级判断。他们发现，不论比较的刺激是否同质，也不论比较的刺激是否突出，都无非对称现象出现。这种结果说明相似性判断的非对称性现象不一定能重复。

量子相似性模型(quantum similarity model)(Pothos，Busemeyer，& Trueblood，2013)用空间投射(space projection)的方法说明非对称现象，认为一个物体在心理上的表征不是多维心理空间中的一个单一矢量，而是抽象维度中的一个子空间。它认为人们在对两个不同刺激进行相似性比较时，首先假定一个中立的特征状态矢量，先由中立的特征状态矢量向第一个刺激的空间表征投射，然后再由在第一个刺激上的投射结果向第二个刺激的空间表征投射。对于所含维度数量不同的两个刺激，二者投射空间所含维度数量存在高低之分。对于North Korea 和Red China相似性比较的例子，由于Red China所包含的维度比North Korea包含的维度多，由此假定North Korea用一维空间(一条射线)表征，Red China用二维空间(一个平面)表征。在对两个概念进行投射比较的过程中，存在两种情况，第一种是中立的特征矢量先投射到射线(North Korea)上再投射到平面(Red China)上的面积，第二种是中立的特征矢量先投射到平面(Red China)后投射到射线(North Korea)的面积。由于前者投射的最终面积大于后者，所以得到Sim(North Korea，Red China)>Sim(Red China，North Korea)。总之，量子相似性模型预测，对于同一对刺激，Sim(特征维度少的刺激，特征维度多的刺激)大于 Sim(特征维度多的刺激，特征维度少的刺激)。此模型并没有说明人们如何想到中立的特征状态。也没有证据表明，人们从中立的特征状态出发来做相似性判断。

先前的研究并未考虑刺激特征结构维度在相似性比较中的作用。先前研究相似性所采用的实验材料主要是自然类别词对(Aguilar & Medin，1999；Rosch，1975；Tversky & Gati，1978；Gati & Tversky，1984)。这种自然类别词对没有明确的特征维度结构说明，也没有明确的定量特征说明。被试对这种自然类别的理解也不明确。所以，从这种没有特征定量设置的材料所得到实验结果很难对相似性判断的非对称性有关理论解释做出明确的区分检验。

根据前面Tversky的对比模型公式的预测。作者把相互比较的两个刺激称为刺激1(S1)和刺激2(S2)。笔者猜想，当α≠β时，根据公式1，如果得到Sim(S1，S2)=Sim(S2，S1)，那么这两个刺激就构成对称结构；而如果得到Sim(S1，S2)≠Sim(S2，S1)，那么这两个刺激就构成非对称结构。反过来，当α≠β时，如果两个刺激是对称结构，那么根据公式1得到Sim(S1，S2)=Sim(S2，S1)；而如果这两个刺激构成非对称结构，那么根据公式1得到Sim(S1，S2)≠Sim(S2，S1)。由此可以预测，只有当人们比较非对称的刺激对时，才可能出现相似性判断的非对称性现象；而人们比较对称的刺激对时，则不会出现相似性判断的非对称性现象。基于此分析，笔者可以把相似性判断的刺激对结构区分为对称结构和非对称性结构。

而先前研究把配对刺激的差异结构区分为对齐结构和非对齐结构(Gentner & Markman，1994；Markman，1996；Markman & Gentner，1996)。对齐结构差异是指相同特征维度上的不同特征取值。例如，有两种疾病，一种疾病(S1)的特征是：硬脊膜膨出、皮肤局部有紫斑、面部扭曲、肺尖囊肿、晶状体脱位、肌肉僵直；另一种疾病(S2)的特征是：硬脊膜膨出、皮肤局部有紫斑、面部扭曲、肺尖萎缩、晶状体凹陷、肌肉松弛。S1和S2前三个特征是相同的，后三个特征是在同一特征维度上的不同特征，这是对齐结构的差异。非对齐结构差异是不同特征维度的不同的特征取值。例如，有两种疾病，一种疾病(S1)表现为：主动脉有瘤、皮肤局部有紫斑、头发萎黄、关节松弛、皮纹萎缩、胸骨前凸；另一种疾病(S2)表现为：主动脉有瘤、皮肤局部有紫斑、头发萎黄、肌肉僵直、韧带钙化、肺尖囊肿。S1和S2的前三个特征是相同的，后三个特征是在不同的特征维度上的差异，这是非对齐结构的差异。还有一种非对齐结构差异是，在两个刺激中，一个刺激独有一些特征维度，而另一个刺激缺乏这些特征维度。例如，一种疾病(S1)有六个特征，表现为：胸骨前凸、晶状体脱位、肺部萎缩、肌肉僵直、皮纹增宽、关节松弛；另一种疾病(S2)只有三个特征，表现为：胸骨前凸、肺部萎缩、关节松弛。

按照公式(2)Sim(a，b)-Sim(b，a)=(α-β)(f(B-A)-f(A-B))，分别对上述三种结构的刺激配对预测当α≠β时，刺激对的相似性判断是否出现非对称性。预测结果如下：

1.对对齐结构，两个刺激的独特特征是三个特征维度的三个不同特征，无明显的突出性差异，所以，f(S2-S1)=f(S1-S2)。由此预测结果是，Sim(S1，S2)=Sim(S2，S1)。

2.对第一种非对齐结构，两个刺激的独特特征数目都是三个，无明显的突出性差异，所以，f(S2-S1)=f(S1-S2)。由此预测结果是，Sim(S1，S2)=Sim(S2，S1)。

3.对第二种非对齐结构，两个刺激中的S1比S2多三个独特特征，S2无独特特征。这样两个刺激的独特特征的突出性就存在有无的差异。相对于S2的独特特征缺乏，S1的独特特征具有突出性。这样，f(S2-S1)对S2独特特征的权重α。由此可预测结果是，Sim(S1，S2)>Sim(S2，S1)。此结果与Tversky主张的α>β时的预测结果(Sim(S1，S2)

上述结构中的前两种刺激结构得出相似性对称的结果，所以是对称结构；最后一种刺激结构得出相似性非对称的结果，所以是非对称性结构。由此可见，这种根据对刺激对相似性估计是否对称而形成的对称结构与非对称性结构的概念不同于先前的对齐结构与非对齐结构的概念区分。对称结构的刺激对可以是对齐的，也可以是非对齐的；而非对称结构的刺激对是非对齐的；不存在对齐且非对称的刺激对结构。现在的研究采用人工概念类别，设置特征维度结构明确的疾病类别为实验材料，对刺激特征进行量化控制。实验设置三种实验条件：对齐且对称结构条件，非对齐且对称结构条件，非对齐且对称结构条件。由于不存在对齐且非对称的刺激对结构，所以实验条件中不包括此条件。研究拟考察刺激对结构是否对称对相似性判断非对称性的可能影响，进而对基于特征的对比模型和基于空间的量子相似性模型进行量化的区分检验。由于每个实验条件下的两个刺激对的特征结构设置是相同的，因此作者用相同的刺激符号S1和S2表示。

对这三种实验条件，Tversky的特征对比模型的预测结果如前文所述。量子相似性模型预测，对同一对刺激，如果两个刺激的特征维度数量不同，那么Sim(特征维度少的刺激，特征维度多的刺激)>Sim(特征维度多的刺激，特征维度少的刺激)；如果两个刺激的特征维度数量相同，那么Sim(S1，S2)=Sim(S2，S1)。在非对齐且不对称结构条件下，配对刺激中S2的特征维度数量少于S1特征维度数量，所以，Sim(S2，S1)>Sim(S1，S2)。对齐且对称结构、非对齐且对称结构两条件下，配对刺激的特征维度数量是相同的，所以，Sim(S1，S2)=Sim(S2，S1)。

2 方法

2.1 被试

在校本科大学生55人(男25人，女30人)，文理科学生大致平衡。

2.2 实验设计

研究采用单因素被试内实验设计。自变量是刺激对结构，分为ABC三种条件。A条件是对齐且对称结构，B条件是非对齐且对称结构，C条件是非对齐且不对称结构。每个条件中有特征结构设置相同的两对刺激。对称结构条件包含A和B条件。A条件中刺激对中的两个刺激(S1(f1、f2、f3、f4、f5、f6)和S2(f1、f2、f3、f4＇、f5＇、f6＇)(括号中的符号是刺激的特征列举，以下同))构成对齐且对称结构，S2与S1有三个特征是相同的，有三个特征是对立的(f4、f5、f6与f4＇、f5＇、f6＇分别是对立的)。B条件中刺激对中的两个刺激(S1(f1、f2、f3、f4、f5、f6)和S2(f1、f2、f3、f7、f8、f9))构成非对齐且对称结构，两个刺激有三个相同的特征维度和三个不同的特征维度，两个刺激在三个相同的特征维度上有相同的特征取值，在三个不同的特征维度上分别有不同的特征。C条件是非对齐且不对称结构条件，其刺激对中的两个刺激是S2(f1、f2、f3)和S1(f1、f2、f3、f4、f5、f6)。S2比S1少三个特征维度，S2只含有S1的6个特征中的三个。因变量为被试对两个刺激相似性程度的可能性估计百分数。实验要求被试回答问题“下面的疾病在多大程度上与上面的疾病相似？”

2.3 实验材料与施测程序

刺激材料是某些假想的疾病构成相似性比较的刺激配对。各个实验条件中刺激对的特征结构设置如上实验设计部分的说明。每一实验条件下有两对特征结构设置相同的刺激配对。其中，A条件下的两对刺激分别是A1 vs.X，A2 vs.Y。B条件下的两对刺激分别是B1 vs.E，B2 vs.F。C条件下的两对刺激分别是C1 vs.I，C2 vs.J。要求被试在观察每一对刺激之后对问题“下面的疾病在多大程度上与上面的疾病相似？”进行评估(0～100%)。同一对刺激有两种相反的排列顺序。一种是S1在S2的上面，要求被试判断S2在多大程度上与S1相似。另一种是S2在S1的上面，要求被试判断S1在多大程度上与S2相似。

实验为纸笔测验，主试把问卷中的每对刺激及其相应问题逐个剪成纸条，并把这些纸条随机排列。所有的刺激对及相应问题都是逐个随机呈现给被试的。被试每次完成一个纸条上的问题，共需要回答12个相似性比较问题。被试均自觉自愿参加实验。实验在环境良好的教室里进行，被试当场独立完成问卷，时间不限，被试完成问卷的时间大约为15分钟。在被试交回问卷时发给每人一支笔作为礼物。

3 结果

对实验条件中配对刺激的相似性判断结果的描述统计如表1所示。从中可以看出，在对齐且对称结构条件和非对齐且对称结构条件下，被试对同一对刺激的两个方向的相似性评估相差无几。在非对齐且不对称结构条件下，被试对同一对刺激的两个方向的相似性评估相差10%。由于相似性评估分布为非正态分布，所以笔者运用非参数检验方法——符号等级检验的方法对数据进行差异显著性检验，检验结果见表2。

表1 三种结构条件下的相似性评估分数(M±SD)

从表2中可以看出，被试对每一条件下两对结构模式相同的刺激相似性判断的回答模式是一致的。在对齐且对称结构条件A和非对齐且对称结构条件B中，Sim(S1，S2)与Sim(S2，S1)相差不大，二者差异不显著。A、B条件中得到的结果与Tversky的对比模型、量子相似性模型预测的结果是一致的。在非对齐且不对称结构条件C中，被试对Sim(S1，S2)的判断分数显著高于对Sim(S2，S1)的判断分数(Z=4.27，p<0.001)。此结果符合Tversky对比模型按照α<β的预测结果，与α>β的预测结果是相反的。此结果也不符合量子相似性模型的预测。

表2 相似性评估分数的差异非参数检验结果(N=55)

注：*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。

4 讨论

现在的结果表明，对于有方向相似性判断，在对齐且对称结构条件和非对齐且对称结构条件下没有出现非对称现象，而在非对齐且不对称结构条件下出现了非对称现象：Sim(S1，S2)>Sim(S2，S1)。有方向相似性判断的非对称现象仅出现在刺激配对结构非对称的条件下。这表明，对配对刺激的有方向相似性判断是否出现非对称性取决于配对刺激的结构是否非对称，而不受配对刺激的结构是否对齐的影响。被试对每一条件下两对相同结构模式的刺激相似性判断的回答模式是一致的。这说明现在的结果模式是可以重复的。现在的结果模式符合前言中的假设预测。这支持前言中提出的配对刺激的结构是否对称的概念区分。这种概念区分不同于先前相似性研究中的配对刺激的结构是否对齐的概念区分。

在两种对称结构条件下，被试的相似性判断均是对称的。这符合Tversky的对比模型的预测和量子相似性模型的预测。此时，这二者预测是一致的，所以这两种条件下的实验结果不能区分这两个模型的预测。在非对称结构条件下，被试的相似性判断是非对称的。其大小方向符合公式(2)在α<β时的预测(Sim(S1，S2)>Sim(S2，S1))，而不符合Tversky原初主张的α>β时的预测(Sim(S1，S2)β。现在的结果表明Sim(维度少的刺激S2，维度多的刺激S1)Sim(维度多的刺激，维度少的刺激))是相反的。所以，现在的结果不支持量子相似性模型。

现在的实验对配对刺激的特征进行了定量控制，在特征结构明确的条件下，相似性对比模型和量子相似性模型进行量化的区分检验。现在的研究发现，整体上，人们对非对称结构的刺激对做有方向的相似性判断时才会产生非对称现象；而对对称结构的刺激对做有方向的相似性判断时不会产生非对称现象。实验结果明确支持公式(2)在α<β时的预测，而不支持Tversky的原初主张α>β时公式(1)的预测，也不支持量子相似性模型。而先前有关实验结果支持Tversky的原初主张α>β时公式(1)的预测和量子相似性模型。这是因为先前的有关实验的刺激材料是自然刺激材料，如North Korea和Red China的配对刺激。这种自然刺激的特征在客观上是模糊的，缺乏对变量的定量控制。被试对其心理表征也是模糊的，不能定量控制。用这种缺乏对特征变量定量控制的自然刺激所得到的实验结果很难给出明确的有意义的解释，所以最终不能明确支持或者反对相关的理论解释，如对比模型和量子相似性模型。

对于前言中使用自然刺激的例子Sim(North Korea，Red China)>Sim(Red China，North Korea)，笔者可以给出与Tversky的解释不同的如下解释。Red China是典型的红色政权国家，而North Korea是非典型的红色政权国家，它除了具有Red China这一典型样例所具有的特征外，还具有其它的一些非典型的独特特征，如领导人世袭制。通常独特的非典型刺激比一般的典型刺激更突出，由于North Korea比Red China具有更多独特特征，所以North Korea也就比Red China更突出，即f(Korea-China)>f(China-Korea)。此时，根据公式(2)Sim(a，b)-Sim(b，a)=(α-β)(f(B-A)-f(A-B))，当且仅当α<β，可得Sim(Korea，China)>Sim(China，Korea)。由于实际上被试一般认为Sim(Korea，China)>Sim(China，Korea)，所以α<β，即对目标刺激的主观权重小于对参照刺激的主观权重。所以，这种解释也能解释使用自然刺激的相似性判断的非对称性。

总之，笔者认为对公式(2)，如果采用α<β，那么公式(2)既能预测解释现在实验中使用人工刺激的相似性判断非对称性，也能解释先前使用自然刺激的相似性判断非对称性。因此，在假设对目标刺激的主观权重小于对参照刺激的主观权重时，公式(2)能预测解释更大范围内的相似性判断非对称性。

5 结论

现在的研究发现，对于有方向相似性判断，在对齐且对称结构条件和非对齐且对称结构条件下没有出现相似性判断的非对称现象，在非对齐且不对称结构条件下出现相似性判断的非对称现象。相似性判断是否出现非对称性取决于配对刺激的结构是否非对称，而不受配对刺激的结构是否非对齐的影响。这支持特征对比模型在α<β时的预测，而不支持Tversky原初主张α>β时特征对比模型的预测，也不支持量子相似性模型的预测。

王墨耘贡献了此文的主体思想和写作。

Aguilar，C.M.，& Medin，D.L.(1999).Asymmetries of comparison.PsychonomicBulletin&Review，6，328-337.

Gati，I.，& Tversky，A.(1984).Weighting common and distinctive features in perceptual and conceptual judgments.CognitivePsychology，16，341-370.

Gentner，D.，& Markman，A.B.(1994).Structural alignment in comparison：No difference without similarity.PsychologicalScience，5，152-158.

Markman，A.B.(1996).Structural alignment in similarity and difference judgments.PsychonomicBulletin&Review，3，227-230.

Markman，A.B.，& Gentner，D.(1996).Commonalities and differences in similarity comparisons.Memory&Cognition，24，235-249.

Pothos，E.M.，Busemeyer，J.R.，& Trueblood，J.S.(2013).A quantum geometric model of similarity.PsychologicalReview，120(3)，679-696.

Rosch，E.(1975).Cognitive reference points.CognitivePsychology，7，532-547.

Tversky，A.(1977).Features of similarity.PsychologicalReview，84，327-352.

Tversky，A.，& Gati，I.(1978).Studies of similarity.In E.Rosch & B.B.Lloyd(Eds.)，Cognitionandcategorization(pp.79-98).Hills-dale，NJ：Erlbaum.

The Influence of Structures of Paired Stimulus on the Asymmetry of Similarity Judgments

Liang Yuan Wang Moyun

(School of Psychology，Shaanxi Normal University，Xi’an 710062)

An experiment on college students examined the possible influence of feature structures of paired stimuli on the similarity asymmetry.The independence variable consisted of the three conditions of feature structures of paired stimuli：aligned and symmetrical structures，nonaligned and symmetrical structures，nonaligned and asymmetrical structures.It is found that similarity asymmetry occurs only in the condition of nonaligned and asymmetrical structures.It is symmetry/asymmetry rather than alignment/nonalignment of feature structures of paired stimuli that determines whether similarity asymmetry occur in directional similarity judgment.The results support the prediction given α<β rather than the prediction given α>β by the feature contrast model.The results disfavor the prediction by the quantum similarity model.

similarity；asymmetry；feature structure；symmetry；alignment

国家自然科学基金面上项目资助(30170901)。

王墨耘，E-mail：wangmoyun@snnu.edu.cn。

B842.5

A

1003-5184(2016)02-0128-06