基于突破持续闪烁抑制范式的对称形式认知加工研究

宋 武 林芳富 詹 敏（通讯作者）

一、引言

审美是一个十分复杂的过程，其涉及人类先天的生理因素和后天的经验学习，由于人们所处的生活地域不同，拥有的文化背景、经济条件、教育程度、思想习俗迥异，导致审美观念存在一定的差异，而这种差异深深地影响着艺术设计。李超德认为人是感觉、享受、审美和创造性自我塑造的场所，设计美学研究的核心内容应该放到围绕设计产品消费者、接受者主体的“人”身上。只有对人有更深入的了解，才能更好地进行艺术设计，歌德曾说过“并非凡是合理的都是美的，但是凡是美的确实都是合理的，至少应该合理。”也就是说美的东西是存在 “合理性”的。安简·查特吉（Anjan Chatterjee）认为人经过演化，发现某些特征是美的，祖先们碰巧发现这些特征能给人带来快乐，正是这部分人更有可能将他们的基因遗传给后代，通过演化，这些美的特征被夸大。所以人们在审美上会存在着一定的共识。

从古至今，人们对于美的存在和形式一直争论不断，至今仍有大量的学者在不断钻研，在长期的思想碰撞中，为艺术设计的发展提供了大量的宝贵经验，形成了许多形式美法则，而对称就是最基本的法则之一，古今中外，出现了大量采用了对称特征的作品，比如良渚玉琮、三星堆商铜纵目面具、埃及胡夫金字塔、希腊帕特农神庙、梵蒂冈圣彼得教堂、北京紫禁城等等。是什么原因导致了人们在不同时空，不同地点却对对称特征有着相似的应用，如果可以了解对称特征之于人的影响，便可以从人的角度去揭开对称特征对艺术设计的影响。本文尝试通过使用认知心理学的研究方法，以客观的实验数据去研究对称特征，从认知科学的角度分析形式美法则形成的原因，从实证的层面对形式美规律进行验证研究，同时也丰富了美学探索的方式方法。

二、对称特征的研究现状

泽基（Zeki）发现了大脑的许多视觉区域及其体现的不同的视觉属性，如颜色、运动和形式的功能专业化。即人的视觉系统是有特定偏好的，或者说是有内在规律的，掌握这些规律并将其运用到艺术设计中，是许多优秀的艺术作品之所以名垂青史的原因之一。而对称就是在人们的长期的演化和发展过程中被探索出来的一种视觉特征，就此学者们展开了大量的研究。王（Wang）等人发现对称性图标更能吸引用户。洛赫（Locher）等人通过眼动追踪实验发现人们在进行视觉搜索的过程中会更快地被对称特征吸引。对于这种偏好现象，罗德里戈（Rodrigo）等人认为对称设计可以保持平衡感并加强规律性，从而让用户更容易理解设计，帮助获取整体构图，进而增强审美感知。奇普曼（Chipman）等人认为对称可以降低复杂度，从而提高被感知的速度。马金（Makin）等人根据流畅性假说（Fluency Hypothesis）理论，认为人们更喜欢对称形式的原因是对称图形可以被更流畅地感知和加工，而流畅的感知会产生积极的享乐情绪。其他研究也认为对称是视觉处理流程中早期提取的一个重要特征，有研究认为当人的面部是对称时，会被认为更具有吸引力，因为人们会认为有遗传问题会产生身体不对称，而对对称的认知过程可能是天生的，或者说是无意识的。

弗洛伊德（Sigmund Freud）提出的“冰山理论”形象地描述了无意识，个体的意识如同冰山，露出水面的是小部分可以看得见、感觉得到的各种意识活动的领域，藏在水下的部分则是看不见的、无法意识到的潜意识，就像水下的冰块大于水上漂浮的部分那样。寇德（Kouider）等人的研究证明，无意识条件下简单运动、空间朝向、空间频率等简单特征信息能够得到加工。层级理论（Hierarchical Model）认为大脑皮层是以层级的形式组织起来的，相关的知觉信息能在层级系统的每一水平都得以构建出来， 魏斯克兰茨（Weiskrantz）等人发现对于初级视觉皮层（V1）受损的患者，其损伤的区域范围内，虽然不能看见事物，但却能在一些任务中正确辨别物体的位置和运动方向，也就是说意识不仅与内容有关，还与内容的特征有关。对称特征作为一种认知的早期特征，大量的研究表明其认知过程可能涉及到无意识加工。

三、开展无意识研究

突破持续闪烁抑制范式（breaking Continuous Flash Suppression, b-CFS）是现在广泛用于无意识研究的范式，对被试者的两只眼睛呈现不同的刺激材料，给一只眼睛呈现测试图片，给另一只眼睛呈现噪声图片（本实验使用的是蒙德里安风格图片），噪声图片会高频闪烁，并一直处于优势状态，因此测试图片会是不可见的，处于完全无意识的处理状态。而抑制时间（Suppression Time，ST）则作为无意识加工的指标，如果具有对称特征和不具有对称特征的图片都能存在潜意识破坏效应，对二者的ST进行统计分析即可确定二者在无意识加工下的差异性。

本研究挑选了华侨大学本科生、研究生20人（男女各10名，平均年龄23.4岁），视力或矫正视力正常，无精神类疾病，此前没有参加过类似的实验，所有被试均为右利手，用Dolman法测定被试的优势眼，在实验前有充分的休息，实验前认真阅读并签署《实验知情同意书》，实验给予一定的报酬。

实验材料分为测试图片和噪声图片，测试图片为具有对称特征的图片和不具有对称特征的两种图片，是采 用Visual Basic for Application， 在400pix×400pix（像素）的透明图像上建立10×10的网格，形成100个小方格，将其中的随机40个方块替换为黑色，控制图片的复杂度，最后形成测试图片各八张，如图1所示。

图1：具有对称特征（左4）和不具有对称特征（右4）的测试图片部分示例

噪声图片要能够消除另一只眼睛接受测试图片的可见性，本研究采用蒙德里安风格的图片，其具有轮廓丰富、对比度高的特点，利用 Matlab 6.0 软件生成噪声图片20张，如图2所示。

图2：蒙德里安风格图片部分示例

实验程序采用 E-prime 2.0 软件编制和控制，在大小为14英寸，分辨率1920pix×1080pix，亮度 12 cd/m，刷新率60 Hz（赫兹）的显示器上呈现。利用左右分屏观屏眼镜把显示器两侧的图片分别反射到被试者的左眼和右眼上，并用黑色隔板作为分隔，避免干扰问题的出现。

实验要求被试者放松地坐在实验室内，桌面高度约73厘米，被试者双眼距离显示屏幕的观看距离约为50厘米，双手分别放在键盘的“F”和“J”键上。被试者准备完毕后，按空格键进入正式实验，首先随机呈现 1000 ms（毫秒）的中央注视点，然后其优势眼会接收到高频闪烁的噪声图片，而非优势眼会接收到一个在1000ms（毫秒）内透明度从0%变化到100%的测试图片，然后保持透明度不变持续9秒，测试图片会随机出现在屏幕中的十字中心的左侧或右侧，如果被试者发现测试图片，不需要判断图片特征和内容，如果出现与噪声图片不同的图像，就尽快判断其出现的位置并相应地按下“F”键（测试图片在十字中心的左侧）或“J”键（测试图片在十字中心的右侧），程序记录被试者的反应时间，即ST，然后进入下一个试次，如果10秒后被试者还没有做出判断，则自动进入下一个试次，实验流程如图3所示。

图3：实验流程图

实验前会有30试次的练习，被试者充分了解实验内容后进入正式试验，每组实验会有128个试次，采用完全随机的方式呈现试次的顺序，实验分为两组进行，每组之间闭眼休息两分钟。

四、分析无意识加工的指标——ST值

对20名被试者的数据进行分析，首先分析正确率，一名被试者出现了双眼难以融合的情况，一名被试者正确率较低，剩余18名被试者的正确率都符合实验要求（对称组：98.8%；随机组：97.9%）。选取被试者正确反应的数据，剔除部分偏移极大的数据，排除因走神引起的反应超时、误触按键导致的反应异常过快等对结果的影响。

对两组的突破抑制时间（ST）进行t检验，结果发现：具有对称特征的图片其ST（M=1274.14ms，SD=218.58） 与不 具有对称特征的图片的ST （M=1367.26ms，SD=258.64）差异显著（t=2.30，p=0.033<0.05），结果如图4所示。

图4：具有对称特征与不具有对称特征的图片的ST差异

结果显示，具有对称特征的图像比不具有对称特征的图像更快地进入意识，具有对称特征的图像突破抑制的时间更短，在无意识的情况下得到了优先的加工。这就说明对称特征在无意识层面具有更大的优势，这也从另一个方面说明了人们对于对称特征的偏好可能就是受到该机制的影响。

五、研究结论

审美是一个十分复杂的过程，正如杨震所说的，审美经验不是一种客观现象，而是一种发生态，对审美不确定性的体验为我们指出了一种美好生活的可能性，如果一切都是确定的，生活也许不再值得欣赏。本文只是从无意识角度证实了人对对称特征有更快的加工过程，从一个方面支持了莱德（Leder）等人的研究成果，以无意识的视角去探究人类更加喜欢具有对称特征的原因。这种机制的形成可能来自于本能，甚至是生物之间的共性，伯恩斯坦（Bornstein）等人发现婴儿时期就已经存在对对称特征的偏好行为。格拉默（Grammer K）等人从进化的角度推测人类会认为越对称的身体或面部意味着携带的基因越良好。默勒（Møller）、威格纳尔（Wignall）等人甚至发现在自然界中，蜜蜂、鸽子、剑尾鱼等其他物种的求偶和觅食中也存在着对对称特征的偏好。

对称特征一直伴随着人类的历史发展，人们也在不断的探索中发现对称特征存在着特殊性。对称特征被广泛地运用在各种设计中，其具有的规律性和装饰性，会给人带来稳定的视觉和心理感受。马丽敏在对左右对称的感知分析中提出人类的视觉轴线与重力线一致，均为垂直方向，故可以营造出庄重、稳定的感觉。对称特征随着人类社会的发展，其延伸出来的各种更加深层次的含义，不只在潜意识层面具有优势，在更为复杂的审美机制中也有着特殊的地位，蒂尼奥（Tinio）和克勒森（Creusen）等人的研究发现人们对于对称的认知是一个积极的过程，与审美呈现正相关联系。人类在不断的发展过程中，通过大量的实践赋予了对称特殊的寓意，这些寓意有一部分是由人先天的生理因素决定的，也有一部分可能是来自于人类的社会历史发展的积淀。克勒森等人发现对称特征除了对作用于产品的审美机制，还对产品功能有着积极的影响。对称特征在人的认知层面可能还存在更多的机制，对于这些机制的不断探索，可以提供更多的理论基础，再反馈到艺术设计中。

对称特征作为艺术设计语言的一种外在表现形式，与人类的视知觉系统是密不可分的。在艺术设计领域中，越来越多的研究从更为客观的角度分析美学特征对人的认知所造成的影响，以及形式美感的认知机制的具体过程，随着这些研究的深入，人们能清楚地了解长久以来所形成的形式美感其背后深层次的内在的视觉认知规律，这些规律可以为艺术设计的外在表现形式提供更多的理论基础，提供更广阔的思路。通过采用各种新的研究手段，拓展美学研究的方法，越来越多的理论与实践研究会更全面地剖析各种美学规律，更好地指导艺术设计实践，从而助力艺术设计的发展。

六、讨论与展望

从生物学角度来说，人们的行动及思考是受大脑所控制的，而大脑中很重要的三个组成部分分别为“脑干”“中脑”和“新脑”。其中脑干关注着生存和繁衍，中脑控制着情绪，新脑负责存在目的性的活动，例如分析和推理。人们在经历某个事件时，在新脑发出指令信号之前，首先透过潜意识来进行反应，也称作无意识反应。对此，心理学家荣格在其著作《本能与无意识》中描述道：“无意识定义为所有那些未被意识到的心理现象的总和”。当遇到某个事件时，人们的“无意识”行为更能体现出心理对此事最直接的态度，也称为条件反射。因此对于产品设计来说，应该更重视人的本能反应，以此促进人、产品及环境的融合。

心理学家弗洛的精神分析理论表示，意识可以分成三个层次，除了意识之外，还包括无意识和前意识。一般来说，无意识指的是在触发到意识之前形成的一种意识，类似于人们心中的秘密与欲望等不被意识到的事物。而本文提到的无意识，正是对这种前意识的直观感受的重视，在没来得及进入意识中而形成的本能反应。对于“无意识”来说，并不是一件可以感触到的事物，而是在我们脑海里出现的感受。

若将无意识结合到设计中，是一件不容易的事情，这要求设计师不仅拥有丰富的经验，还需关注细节，最重要的是要把自己设想成用户，了解其需求及操作习惯，解决用户的“痛点”。可见无意识设计是“将无意识的行动转化为可见之物”的设计，因此又被称为“直觉设计”。对于设计而言最早提出无意识设计（Without Thought Design）的是日本工业设计师深泽直人先生，他主张通过有意识的设计来实现无意识的行为。即在进行设计时，应该注重整体的细节，同时又能够考虑到认知情感方面，在力求简洁明了的基础上体现出“象以圜生、简洁细腻”的特色。“无意识”并非字面意义上的“没有意识”，而是用户虽然明确知道自己的诉求，但是大脑没有及时匹配信号做出反应。无意识的概念源于对人类日常生活简单的观察：我们的头脑中装有某种东西，但大多数时候，我们并不知道它的存在。如在骑自行车时，可以毫无困难地思考其他的问题，或与别人交谈，但是没有意识到自己是如何维持车的平衡的。当人物、事物和周围环境达到和谐统一后，便呈现出无意识设计的价值。这一设计理念促使设计师不应按照自己的角度去思考、设计产品，而应该站在用户的角度，最大程度地了解用户需求与使用环境，把控好产品细节，设计出符合用户愿景和良好交互体验的产品。

总之，积极探索用户的认知、情感和审美背后共性的规律，结合人类历经几千年凝结的智慧，以多元的视角来研究形式美感的认知机制，对于设计美学来说是一条充实传统理论的有意之路。

注释：

① 李超德：《设计美学研究不同理论向度的现代性思考——从尧斯的“接受美学”到舒斯特曼的“实用主义美学”》，《艺术设计研究》，2021年第4期，第97-106页。

②（美）安简·查特吉著，林旭文译：《审美的脑：从演化角度阐述人类对美与艺术的追求》，杭州：浙江大学出版社，2016年，第47页。

③ 丁峻、崔宁：《当代神经美学研究》，北京：科学出版社，2018年，第1页。

④ Wang, M. and X. Li,. Electronic Commerce Research, 2017, vol.17, no.1, pp.83-102.

⑤ Locher, P.J. and C.F. Nodine,,1987, pp.353-361.

⑥ Cárdenas, R.A. and L.J. Harris,. Evolution and human behavior, 2006, vol. 27, no.1, pp.1-18.

⑦ Chipman, S.F. and M.J. Mendelson,. J Exp Psychol Hum Percept Perform, 1979, vol.5, no.2,pp.365-378.

⑧ Makin, A.D., A. Pecchinenda and M..Emotion, 2012, vol.12, no.5, pp.1021-1030.

⑨ Norcia, A.M., et al.,. Journal of vision(Charlottesville, Va.), 2002, vol.2, no.2, pp.131-132.

⑩ Kohler, P.J., et al.,, 2016, vol.36, no.3, pp.714-729.

⑪ Sasaki, Y., et al.,. Proc Natl Acad Sci U S A,2005, vol.102(8):pp. 3159-3163.

⑫（法）高宣扬著：《弗洛伊德及其思想》，上海：上海交通大学出版社，2019年，第309-310页。

⑬ Kouider, S. and S. Dehaene,. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 2007, vol.362, no.1481,pp.857-875.

⑭ （英）M·W·艾森克、（英）M·T·基恩著，高定国、何凌南等译：《认知心理学》，上海：华东师范大学出版社，2009年，第50页。

⑮ Weiskrantz, L., et al., Visual capacity in the hemianopic field following a restricted occipital ablation. Brain, 1974, vol.97, no.4, pp.709-728.

⑯ Faivre, N., V. Berthet and S. Kouider,. Front Psychol, 2014, vol.5, p.475.

⑰ 张秀玲、董波、姜云鹏、张明：《无意识信息加工中的“完型”——无意识捆绑假说的新证据》，《心理学报》，2012年第12期，第1563-1570页；程凯文：《无意识水平对汉字视觉加工的调节机制》，电子科技大学，博士学位论文，2020年，第 135页。

⑱ Anderson, E., et al.,. Emotion,2012, vol.12, no.6, pp.1210-1221.

⑲ 杨震：《不确定性：审美经验的重新定位》，《艺术设计研究》，2021年第5期，第115-120页。

⑳ Leder, H., et al.,. The British journal of psychology, 2004, vol.95,no.4, pp.489-508.

㉑ Bornstein, M.H.,, 1981, vol.17, no.1,pp.82-86.

㉒ GRAMMER, K., et al.,.Biological reviews of the Cambridge Philosophical Society, 2003, vol.78, no.3,pp.385-407.

㉓ Moller, A.P. and R. Thornhill,.Am Nat, 1998, vol.151, no.2, pp.174-192.

㉔ Wignall, A.E., et al.,. Ethology, 2006, vol.112, no.5, pp.510-518.

㉕ 马丽敏：《建筑装饰装修形态视知觉感知中“度”的研究》，东南大学，博士学位论文，2018年，第309页。

㉖ Tinio, P.P.L. and H. Leder,. Acta psychologica, 2009, vol.130, no.3, pp. 241-250.

㉗ Creusen, M.E.H., R.W. Veryzer and J.P.L.Schoormans,. European journal of marketing,2010, vol.44, no.9/10, pp.1437-1452.

㉘ Creusen, M.E.H. and J.P.L. Schoormans,. The Journal of product innovation management, 2005, vol.22, no.1,pp.63-81.