学术沟通 认知(心象)地图助力寻亲成功

发布时间:2022-04-08 17:34:31 来源:亚博bet

  本论文以其时社会十分重视的儿童分开和寻亲为布景,并以最新产生的寻亲事例加以实证剖析研讨,评论儿童认知地图在寻亲事例中所起到的要害效果,凸显认知地图在社会运用中的重要性,一起也杰出儿童认知地图研讨的要害效果,具有重要的社会含义。统筹科普和学术,针对性杰出,为测绘地舆信息技能处理社会学范畴问题供给了很好的一个事例。图源:人民日报微博

  (1) 首要清楚了地图认知的空间认知、心象地图、认知制图等基本概念,论述了心象地图在高俊院士提出的地图学三角形模型中的方位和效果;(2) 然后对该事例中寻亲者和被寻者两边的认知进程进行详尽的实证剖析;(3) 最终评论了访谈中的三个地舆空间认知问题:地图东西对空间认知阶段的适应性差异,心象地图匹配的空间标准和时刻特征,以及认知主体的常识经历对认知成果自上而下的影响。提出地舆空间认知在脑科学和人工智能研讨的推进下稳健进入新年代的展开趋势。

  2022年元旦前夕,曾从云南昭通迷路30多年的男人李景伟,凭着其时4岁时的回想手绘了一幅家园地图,包括校园修建、一片竹林、一个水塘等,并在互联网短视频渠道发布,很快就找到了生母信息,并回家相认聚会。该工作被汹涌新闻、极目新闻、参阅消息等多家媒体竞相转载,还引起了英国广播公司网站等国外媒体的重视。在该事例中,主人公李景伟手绘的地图起到了要害效果,那么咱们无妨从地图学的视点来谈谈其背面的空间认知问题。

  为了精确从地图空间认知的视点对该事例进行剖析,首要需求明晰以下几个概念术语。

  从心思学的视点看,人类了解和操作环境的心智才能也叫空间认知才能(spatial-cognitive ability)。对环境的认知,主要指心思表征(认知绘图才能)和在环境中找路,主体是地舆空间认知。

  从地舆学的视点看,空间认知(Spatial Cognition)是“人们知道自己赖以生存的环境,包括其间的诸事物、现象的相关方位、依存联系以及它们的改变和规则”。地图是客观国际的模型,信息记载的载体,是人们认知生存环境的重要东西, 也是“空间认知和空间思想的东西”。心象地图(Mental Map)便是人脑中笼统的地图,是地图认知的中心概念之一。

  心象地图(Mental map),也叫认知地图,是指人经过多种手法获取空间信息后,在脑筋中构成的关于认知环境(空间)的“笼统代替物”,反映了一个人的空间认知才能的水平。心象地图是人脑空间认知和认知制图的成果,构成关于周围地舆环境的明晰和深刻形象后,以多种看得见和看不见的办法存在:可以将其保存在脑筋中而不制造出来;也可以将其描绘给他人,使其在脑筋中树立一个多少有些类似的环境图画;或许还可以运用某种办法再现这种形象,包括形状、巨细或相对方位等。本事例中,李景伟将心象地图保存于脑筋中三十余年,又经过手绘地图对其进行了再现和共享。

  心象地图构成的进程,也便是环境信息加工的进程,称为认知制图(Cognition mapping),是指在人脑中,将所在环境中的事物与现象的空间方位、相互联系和性质的信息进行获取、编码、存储、提取、译码等一系列的改换的进程。认知制图依靠于人脑感触、存储和处理空间信息的生理机制,例如方位细胞、头向细胞、鸿沟细胞、网格细胞、神经网络机制等,近年来的多个生物学和医学诺贝尔奖证明了“心象地图”的存在和大脑的导航功用。

  心象地图的构成,与自下而上的环境影响和自上而下的经历常识都密不行分,其表达办法也遭到制图才能和显现载体等影响,具有很大的个别差异性。这一才能还可以经过练习而得到提高。

  地图是客观国际的模型,是空间认知的东西,也是信息记载的载体。将地舆空间认知的成果固化为各种可视化地图办法(包括地图、形象、三维地舆模型等),或许以地图为东西和手法来认知地舆空间,其间心都是心象地图。高俊院士提出的地图学三角形和四面体模型归纳了实地-地图(数字地图)-读者三者之间的联系[3]。

  本文以地图学三角形模型为例,弥补了其间心象地图的方位和效果(见图1)。在“实地-心象地图-读者”面域1中,着重读者自下而上认知地舆环境,并将知道成果转化成心象的进程;在“实地-心象地图-地图”构成的面域2中,着重的是在地图模仿实践地舆环境、或以地图为东西认知地舆环境的进程中,心象地图的双向承载效果;在“读者-心象地图-地图”构成的面域3中,着重读者将脑筋中隐式的心象地图可视化外显表达的进程,这个进程融入了自上而下的经历、常识、希望的辅导。

  在本事例中,寻亲者由实地环境心象到手绘地图的进程是认知制图的进程,被寻者由手绘地图到心象验证的进程是地图认知的进程,二者之间依据一起的地舆空间认知根底,借由心象地图到达了较好的空间信息传输效果。在人工智能年代,人的人物越来越多的被机器所代替。将以上模型中“读者”的人物换成各种“机器”智能体,依然存在各种空间认知问题,其间心是“心象”仍是“核算”,是值得进一步评论的课题。图1 “心象地图”在地图学三角形模型中的方位和效果

  在该事例展开的各个阶段,地图认知的相关概念和效果机制得到了鲜活的反映。下面分别从寻亲者和被寻者两个方面具体剖析,对地图的双向认知功用进行论述。

  在《汹涌新闻》记者的采访中,主人公李景伟自己供给的对照手绘地图见图2,他清楚记住4岁曾经的日子环境:“我家住在山沟里,后山高处有公路,村庄往下一公里左右有约七十米宽的大河”,“宅院外边有水塘和竹林,更远处有梯田和山间的公路”,“家边的树木、石头、牛,乃至哪条路怎样拐弯,那里流水,我都知道”,描绘的是李景伟自己与幼儿时期日子环境的联系,以自家宅院为中心,获取了修建、水塘、竹林、梯田、公路等地物方位、结构、相互联系及性质,然后对家园周边环境构成了全体心象;“四四方方的宅院里,放着水锅和石磨”,“当年我家的房子是很大的土墙草顶,周边有排水沟,面向房子右手边是灶台,进门左手边有个木梯子,正堂屋有一个木柄石磨,最左面是卧室和库房”,“住处对面隐约是个木头大房子,有个老爷爷住在那里,宅院护栏正前方下面便是水塘和水田”,描绘的是李景伟对自家院内空间散布及与相邻宅院方位联系的部分心象。他在长时刻的具身认知活动进程中,对以上空间信息在无目的地寻觅、发现、分辩、辨认、承认、回想的根底上进行了自觉编码,在脑筋中将实地环境笼统为心象地图,并将空间认知的成果长时刻存储、回想在大脑中。“从迷路的那天起,他常常拿棍子在地上画老家的姿态,生怕自己忘了”,“每天至少画一次”,将心象地图经过符号可视化出来,一起经过执着地不断重复,加强了长时回想中的心象,表现了人与地图之间的联系。33年后,他又在脑筋中提取了对家园环境的空间回想,经过手绘地图对实地环境进行译码和再现(图2)。图2 李景伟用于寻亲的手绘地图

  警方依据李景伟的手绘地图,筛选出或许区域和曾丢掉孩子的母亲集体,请她们观看手绘地图相片,并辨认作者肖像。李景伟生母看到地图后,首要回想了当年丢掉孩子的场景,对村庄的地舆环境进行情境匹配、检视和承认,然后才参照面部、身体特征核实了亲人,在这个典型的地图认知进程中,关于同一幅地图,获取信息的多少,与读图者的自上而下的经历和希望、认知心象以及地图读图才能程度有着密切联系;当二者相认时,经过言语沟通对分开时的空间场景再次进行了回想承认,李景伟说,“咱们在通线%都符合,包括我画中的房子……有些细节我不知道,她一说出来我就有了形象……”,二者的心象地图具有类似性,阐明实地环境是地图空间认知的物理根底,但空间回想的精确度和完好度会跟着时刻推移而有所下降;“假如你天天想着回家的工作,就天然而然会记住这些事,这是一种天性”,李景伟和其母亲没有经过专门的地图学常识练习,因而空间认知也是人类与生俱来的天性,而且在必定条件下可以被唤醒和加强。

  本事例中的寻亲者由实地环境心象到手绘地图的进程是认知制图的进程,借由地图重构杂乱非线性地舆国际,完结由“地舆国际”到“地图国际”的改变;被寻者由手绘地图到心象验证的进程是地图认知的进程,以地图为东西来认知地舆空间。

  在以上两个进程中,地图充当了空间认知的东西和手法,既固化了寻亲者实地空间认知的成果,又辅佐了被寻者读图验证明地信息的空间思想。时隔33年,二者之间依据一起的地舆空间认知根底,借由手绘地图的制造与阅览,完结了一个完好的地图信息传输进程,表现了地图的双向认知效果。

  本事例中涉及到的空间认知东西的办法,除了李景伟的手绘地图,还有新闻媒体供给的无人机航拍相片,本文依照坐标定位截取的二维电子地图和三维形象地图,以及热心网友协助录制的地舆环境视频等。为了更深化地了解心象地图在本事例中的效果,笔者在警方的协助下联系到主人公李景伟自己,经过电话访谈,对其间的地舆空间认知相关问题进一步发掘,得到以下启示:

  在访谈中,首要需求承认李景伟家的方位。在李景伟的手绘地图(图2)中,可以清楚地看出山地、公路、水塘、梯田、水田、树木、竹林、旱地、坟场等地物要素,咱们又弥补供给了邻近不同份额尺的二维电子地图、三维卫星形象和新闻媒体供给的航拍相片,请李景伟指认自家宅院。他最先在较小份额尺地图上,依据线省道”的相对间隔、方位等空间联系及路途特征点,很快圈出了家园或许的地舆规模。接着,又较大分辩率的高清遥感形象上,依据山地地势地貌、山后小路走向和梯田、旱地等植被散布,大致承认了年少日子的区域。最终,经过无人机航拍相片,依据房子、牛棚、梯田、水塘等部分地势地貌,承认了自家宅院。本文将空间认知进程中运用的加标示的手绘地图(图3)、卫星形象(图4)和航拍相片(图5)的相同部位标出,用黄色椭圆标出了李景伟家宅院,紫色梯形内为梯田,赤色方框内为水塘(其间图5(a)因为拍摄视点原因水塘被树木遮挡)。经过对照发现,李景伟手绘的地图大致是正确且明晰的。而且,他在指认进程中,较好地完结了不同认知材料之间的匹配、联接和转化,表现出较强的空间认知才能,也是寻亲成功的要害。别的,在研讨中发现,二维地图、三维形象、航拍相片,对各认知阶段的适应性不同、各有好坏,比方地图更为笼统、归纳,归纳掉了一些无关或非必须的信息;形象包括信息丰厚,航拍相片更为写实。而视频因具有动态特色,合适描绘地舆环境随时刻的展开改变,或对不一起空内的地舆要素进行比照。图3 加标示的手绘地图图4 新华村李景伟家邻近不同分辩率的形象图片

  从空间标准上看,地图、形象、相片等空间认知材料可视化表达的详尽程度随认知需求的粒度而产生正相关改变。一起,关于咱们一起供给的图4中的两张航拍相片,李景伟只重视图5(b),指认哪里是老房子,哪里是水塘,图5(a)则底子没有引起重视,这或许是因为5(b)与其手绘地图的方位比较挨近,而图5(a)中尽管水塘等地物表达更为充沛,但因与其脑筋中的默许方位比较产生了心思旋转,影响了其可用性及空间认知效果。手绘地图与实在相片略有差异,原因在于手绘地图出自33年前李景伟4岁时的心象,相片和形象为近来所拍,心象地图中所匹配的地物随时刻产生了改变:据自己回想,在图3中“较短蓝顶的房子为当年的老房子,现在已改为牛棚,与其笔直的蓝顶房子是在本来周围斗室根底上加长翻盖的新房子,后山到家里的路也是新修的……”。别的,从时刻特征上看,电子地图对农村地区数据搜集较为大略,大份额尺地图中地物具体程度不行,因现势性较差而参照性不强,在本事例中除了路途方位信息之外,未能供给过多的参阅。图5 不同视点的实地航拍相片

  上述心象地图与实景匹配差异的另一个要素是,4岁孩提对地舆环境的认知有必定的年纪和视界的局限性。这是因为其常识结构不完好、空间经历较少所构成的。但李景伟所具有的空间认知才能、空间回想才能、手绘地图才能都远远超出同龄人所能到达的一般水平,这也是他成功回家的要害。依据认知心思学中的模式辨认理论,在空间认知的进程中,认知主体自下而上的感知环境影响,一起,自上而下的经历、常识、等待等一起效果于认知成果[15-16]。在手绘地图的辨认进程中,被寻者的读图、识图才能,以及地舆空间信息言语表达才能,也是精承认知的一个限制要素。

  本文在回忆空间认知、心象地图、认知制图等地图认知基本概念的根底上,对一则寻亲事例中心象地图的效果进行了实证剖析,详尽评论了寻亲者和被寻者两边的认知进程,在后续访谈中提出了地图东西对空间认知阶段的适应性差异、心象地图匹配的空间标准和时刻特征、认知主体的常识经历对认知成果自上而下的影响等三个地舆空间认知问题。本课题组将在往后的工作中,经过眼动追寻试验等办法,对以上提出的地舆空间认知问题进行试验验证,并展开进一步深化研讨。本文总结及展望如下:

  (1)心象地图是空间认知和信息传输的中心,地图具有双向认知效果。该例中的寻亲者和被寻者两边在工作展开的不同阶段都利用了心象地图,寻亲者(制图者)借由心象完结认知制图和可视化表达,被寻者(读图者)借由可视化出来的手绘地图与心象地图相匹配完结了认知检视和承认。地图、形象以及相片、视频等东西,在地舆空间认知方面各自具有优势和下风,适用的场景和阶段有所不同。

  (2)人类的空间认知才能与生俱来,但并非原封不动。该事例中的寻亲者经过常常制造地图来强化心象回想,具有坚持心象的执着性和传达回想的自觉性。其具有的较强的空间认知和表达才能也起到了要害效果,这种才能并非人人都具有,随时刻、情境和用户特色而具有个别差异性,但可以经过教育和练习而得到提高。除了自下而上的地舆环境客观影响,经历、常识、希望等也自上而下地影响着认知成果。因而,应在义务教育系统中加强对地舆空间认知才能的练习,训练各种空间思想,加强紧急工作的描绘和应对才能。

  (3)科技展开带给人们更多的或许,但地图关于描绘空间问题的优势依然不行代替。相关于言语文字表达来说,地图更直观、更形象、更具有空间感,集科学与艺术于一身,兼具言语符号学与图形学魅力。认知心象的生成并非只依靠视觉进程,在其时炽热的虚拟实际、增强实际和数字孪生等真假环境一起营建的幻想空间和天然空间中,经过眼动追寻技能、语音辨认技能、动捕技能等,答应听觉、触觉、嗅觉、味觉、乃至认识,愈加多样化地参加到心象地图的构成进程中。历年来的诺贝尔生理学和医学奖,正在逐渐提醒人类空间认知机制的奥妙,也为脑科学和人工智能的研讨供给了或许,稳健地将地图空间认知推入一个簇新的年代。

  称谢:文章思路得到中国科学院院士高俊教授、德国国家科学院院士孟立秋教授的辅导,手绘地图由李景伟自己供给,地名核实及地舆坐标查询得到王明孝和张立支撑、并由李景伟自己承认,形象材料的搜集得到蓝朝桢、王成舜等协助,以及审稿人提出的宝贵意见,在此同时表示感谢!

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