Nosofsky, R. M., Sanders, C. A., Gerdom, A., Douglas, B. J., & McDaniel, M. A. (2017). On learning natural-science categories that violate the family-resemblance principle. Psychological science, 28(1), 104-114.
在自然物體的分類上竿裂，普遍觀點(diǎn)是服從家族相似性原則睛廊，即同一類別的成員共享一系列相同特征狂塘，相反類別不具有這些特征。本文通過研究巖石的分類筛圆，在實(shí)驗(yàn)一中，發(fā)現(xiàn)巖石的結(jié)構(gòu)相對(duì)分散，違反了自然類別“家族相似性”原則普遍性思杯，進(jìn)而引發(fā)實(shí)驗(yàn)二，研究什么樣的方法可以促進(jìn)分散結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)挠进，結(jié)果表明色乾，在某些方面，對(duì)分散類別的有效學(xué)習(xí)技巧可能與那些有助于學(xué)習(xí)緊湊類別的技巧截然相反领突。
實(shí)驗(yàn)一：
有兩種可能的類別結(jié)構(gòu)（圖一暖璧，I,S,M是三類巖石的首字母），來描述三大類巖石（巖漿巖君旦、變質(zhì)巖和沉積巖）及其不同的子類型在心理相似性空間中的位置澎办。一種（左圖）依據(jù)家族相似性原則，表現(xiàn)出類內(nèi)相似度高金砍、類間相似度低的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)局蚀；另一種（右圖）的類別結(jié)構(gòu)高度無序、分散恕稠，表現(xiàn)出類內(nèi)相似度低琅绅、類間相似度高點(diǎn)特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)一證明是哪一種類別結(jié)構(gòu)
1鹅巍、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
選取三大類巖石中最常見的10種亞型千扶，共30個(gè)子類型料祠。作者搜索每個(gè)子類型的代表性特點(diǎn)，選取一張代表性圖片澎羞。受試者根據(jù)圖片术陶，提供所有子類型之間的兩兩相似判斷。用MDS分析判斷結(jié)果煤痕，得到有關(guān)信息：巖石之間的整體鄰近關(guān)系梧宫，以及哪些主要維度影響參與者的相似性判斷。
2摆碉、實(shí)驗(yàn)流程：
30張不同子類型的圖片兩兩組合塘匣，各隨機(jī)出現(xiàn)一次，共435個(gè)試次巷帝。被試通過鍵盤上的“1”(非常不相似)到“9”(非常相似)來評(píng)價(jià)每對(duì)的相似度忌卤。
3、結(jié)果：
用MDS分析所有被試的平均相似度楞泼，該分析會(huì)在m維空間中為每一個(gè)子類型定位一個(gè)點(diǎn)驰徊。本實(shí)驗(yàn)并不需要精確結(jié)果，故只給出三維堕阔、四維空間的結(jié)果分析棍厂。
三維（圖2）：球體、立方體和鉆石分別對(duì)應(yīng)于火成巖超陆、變質(zhì)巖和沉積巖的各個(gè)亞型牺弹。可以明顯看出时呀，結(jié)構(gòu)是高度分散的张漂。很多情況下，三大類的子類型之間的相似度很高谨娜，也有很多情況下航攒，同一類的子類型之間的相似度很低。
四維（圖3）：圖a是1趴梢、2維度上的巖石分布情況漠畜，圖b是3、4維度上的巖石分布情況垢油。觀察可知盆驹，第1維度與顏色的明度屬性相當(dāng)吻合，維度2與平均粒徑屬性相當(dāng)吻合滩愁；個(gè)體維度評(píng)級(jí)研究顯示躯喇，維度3與“飽和度”或“著色”屬性之間存在顯著的相關(guān)性，維度4大致對(duì)應(yīng)“紋理層次”的屬性。借助這些圖廉丽，可以更深入了解三維圖中呈現(xiàn)的高度分散結(jié)構(gòu)倦微，例如，花崗巖(巖漿巖)和角礫巖(沉積巖)是顏色較淺正压、粒度較粗的巖石欣福，聚集在空間的右上角。
4焦履、分析
結(jié)果證明三大類巖石的類別結(jié)構(gòu)是高度無組織和分散的拓劝，明顯違反了自然類別“家族相似性”原則普遍性。雖然還有其他維度信息與巖石分類有關(guān)嘉裤，但是郑临，包含這些信息的更高維空間幾乎不可能將分散的結(jié)構(gòu)變成緊湊的結(jié)構(gòu)。
實(shí)驗(yàn)二：
實(shí)驗(yàn)一的發(fā)現(xiàn)引發(fā)研究：什么樣的方法可以促進(jìn)分散結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)
1屑宠、背景：
有關(guān)類別學(xué)習(xí)的研究中厢洞，Noh等人證實(shí)：如果目標(biāo)是在高水平上學(xué)習(xí)類別，那么最好的訓(xùn)練方法是在高水平上專注于類別典奉，亞型水平上的學(xué)習(xí)會(huì)干擾受試者學(xué)習(xí)高級(jí)類別的能力躺翻；不過，Lassaline等人使用一種特定的類別結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)卫玖，當(dāng)學(xué)習(xí)者在較低層次上接受培訓(xùn)和測(cè)試時(shí)公你，比在更高的層次上顯示出更準(zhǔn)確的分類。
2骇笔、假設(shè)：
聚焦高層次類別訓(xùn)練/同時(shí)進(jìn)行子類型訓(xùn)練 的相對(duì)優(yōu)點(diǎn)將取決于這些類別在心理相似空間中是形成緊密集群還是分散集群省店∠福基于范例模型笨触，作者認(rèn)為，當(dāng)類別結(jié)構(gòu)緊湊時(shí)雹舀，集中的高層次培訓(xùn)往往是最有效的芦劣，而當(dāng)類別結(jié)構(gòu)分散時(shí)，同時(shí)進(jìn)行子類型培訓(xùn)將是最有效的说榆。（原因解釋在最后）
3虚吟、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
實(shí)驗(yàn)二是一個(gè)分類學(xué)習(xí)研究，被試需要將巖石圖片分成三個(gè)高級(jí)類別（巖漿巖签财、變質(zhì)巖或沉積巖）串慰。實(shí)驗(yàn)變量有兩個(gè)：類別結(jié)構(gòu)（緊湊或分散）、訓(xùn)練方式（高級(jí)類別或同時(shí)子類別）唱蒸。被試分為四組：緊湊型結(jié)構(gòu)/高級(jí)訓(xùn)練邦鲫、緊湊型結(jié)構(gòu)/子類訓(xùn)練、分散型結(jié)構(gòu)/高級(jí)訓(xùn)練、分散型結(jié)構(gòu)/子類訓(xùn)練庆捺。在訓(xùn)練之后古今，在轉(zhuǎn)移階段測(cè)試被試分類新實(shí)例的能力。
實(shí)驗(yàn)刺激來自網(wǎng)絡(luò)搜索獲得的巖石照片滔以。在緊湊結(jié)構(gòu)和分散結(jié)構(gòu)條件下捉腥，每個(gè)高級(jí)類別都有三個(gè)子類型，每個(gè)子類型有六張圖片你画。對(duì)選擇的子類型進(jìn)行了MDS研究抵碟，以確認(rèn)選擇的子類型產(chǎn)生了所需的類別結(jié)構(gòu)。
4坏匪、實(shí)驗(yàn)流程：
實(shí)驗(yàn)由三個(gè)訓(xùn)練階段立磁，一個(gè)測(cè)試階段組成。對(duì)于每個(gè)被試剥槐，一半的圖片用來訓(xùn)練唱歧，一半的圖片用來測(cè)試，在每個(gè)訓(xùn)練階段粒竖，27個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目均被隨機(jī)呈現(xiàn)了兩次颅崩，在測(cè)試階段，27個(gè)原始訓(xùn)練項(xiàng)和27個(gè)新項(xiàng)目均都被隨機(jī)呈現(xiàn)了兩次蕊苗，再次以順序呈現(xiàn)沿后。
每一試次中，電腦屏幕中央都會(huì)出現(xiàn)一塊石頭朽砰，受試者按電腦鍵盤上的一個(gè)鍵將其歸類尖滚。在高級(jí)訓(xùn)練條件下，需分類為“火成巖”瞧柔、“變質(zhì)巖”和“沉積巖”漆弄，“I”、“M”和“S”是回答造锅。在子類型訓(xùn)練條件下撼唾，需分類為九個(gè)單獨(dú)的子類型，使用了一種將高級(jí)類別與子類型編號(hào)相結(jié)合的命名法哥蔚，“I1”倒谷、“I2”、“I3”糙箍、“M4”渤愁、“M5”、“M6”深夯、“S7”抖格、“S8”、“S9”是回答。
訓(xùn)練階段他挎，3s后提供糾正性反饋筝尾，反饋內(nèi)容適合于訓(xùn)練方式有關(guān)。在高級(jí)訓(xùn)練條件下办桨，反饋可能是“正確的筹淫！巖漿巖”或“不正確的，變質(zhì)巖”呢撞；而在子類型訓(xùn)練條件下损姜，反饋可能是“正確的！火成巖1”或“不正確的殊霞，火成巖2”摧阅。在測(cè)試階段，每次響應(yīng)之后绷蹲，計(jì)算機(jī)簡單地顯示“ok”棒卷。在每組的最后，告知被試回答正確的總百分比祝钢。
6比规、結(jié)果：
由于主要目標(biāo)是評(píng)估受試者在高分類水平上的分類能力，所以圖4中拦英，績效的衡量是相對(duì)于高分類水平而言的正確的平均比例蜒什。例如，子類型訓(xùn)練條件下疤估，被試將Igneous 1判斷為Igneous 2灾常，該響應(yīng)被認(rèn)為是正確的。
結(jié)果表明铃拇，第一钞瀑，緊湊結(jié)構(gòu)下的表現(xiàn)優(yōu)于分散結(jié)構(gòu)下的表現(xiàn)。第二锚贱，原訓(xùn)練項(xiàng)目的績效優(yōu)于新訓(xùn)練項(xiàng)目仔戈。這一結(jié)果表明，在巖樣中存在顯著的亞型變異性拧廊。第三，類別結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練條件之間的相互作用的假設(shè)得到了證實(shí)晋修。當(dāng)訓(xùn)練只集中在高水平的分類時(shí)吧碾，緊湊結(jié)構(gòu)下的被試表現(xiàn)更好；而在子類型訓(xùn)練下墓卦，分散結(jié)構(gòu)下的被試表現(xiàn)更好倦春。
對(duì)實(shí)驗(yàn)2的分散結(jié)構(gòu)條件進(jìn)行了概念上的復(fù)制。步驟相同，只是子類型標(biāo)簽由數(shù)字變?yōu)閷?shí)際名稱（eg“火成巖:花崗巖”）睁本。結(jié)果與實(shí)驗(yàn)2的相同:子類型訓(xùn)練下尿庐，被試表現(xiàn)更好。簡而言之呢堰，在目前分散結(jié)構(gòu)中觀察到的子類型訓(xùn)練的優(yōu)勢(shì)是穩(wěn)健的抄瑟。
7、對(duì)分型效應(yīng)的正式解釋
實(shí)驗(yàn)二的假設(shè)枉疼，是由廣義上下文模型(GCM)的概念預(yù)測(cè)驅(qū)動(dòng)的皮假，GCM是一種類別學(xué)習(xí)的范例記憶模型。根據(jù)GCM骂维，人們通過在記憶中存儲(chǔ)單個(gè)范例來學(xué)習(xí)類別惹资，并根據(jù)它們與其他類別范例的相似性來對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分類。范例被表示為多維空間中的點(diǎn)航闺，相似度是空間中物體之間距離的遞減函數(shù)褪测。該模型預(yù)測(cè)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
預(yù)測(cè)了第一個(gè)結(jié)果潦刃，緊湊結(jié)構(gòu)下的表現(xiàn)優(yōu)于分散結(jié)構(gòu)下的表現(xiàn)汰扭。原因是在緊湊結(jié)構(gòu)條件下，類內(nèi)范例相似度高福铅，類間范例相似度低萝毛，而在離散結(jié)構(gòu)條件下則相反。
預(yù)測(cè)了第二個(gè)結(jié)果滑黔，原始訓(xùn)練項(xiàng)目的分類精度比新的轉(zhuǎn)換項(xiàng)目更高笆包。原因是一個(gè)舊項(xiàng)目與它在記憶中的范例軌跡完全匹配倒彰，這提高了它與目標(biāo)類別的總和相似性英遭。
預(yù)測(cè)了第三個(gè)結(jié)果，當(dāng)訓(xùn)練只集中在高水平的分類時(shí)婿斥，緊湊結(jié)構(gòu)下的被試表現(xiàn)更好汛兜。原因是巴粪，高水平診斷維度可在緊湊結(jié)構(gòu)中分離類別。如果被試專注于高水平粥谬，那么有選擇地關(guān)注這些維度肛根。相反，如果被試專注子類型漏策，那么注意力會(huì)被分散到許多特殊的維度上派哲。也有許多涉及GCM測(cè)試的研究都證明了選擇性注意在使高級(jí)類別學(xué)習(xí)比低級(jí)類別學(xué)習(xí)更有效的過程中所起的關(guān)鍵作用。
預(yù)測(cè)了第四個(gè)結(jié)果掺喻，當(dāng)類別結(jié)構(gòu)分散時(shí)芭届，同時(shí)進(jìn)行子類型培訓(xùn)將是最有效的储矩。原因是，對(duì)于分散結(jié)構(gòu)褂乍，沒有高水平診斷維度來將對(duì)象劃分為高級(jí)類別持隧，沒有選擇性注意。在子類訓(xùn)練條件的情況下逃片，假設(shè)測(cè)試項(xiàng)S1i屬于子類型S1屡拨，它產(chǎn)生了關(guān)于該子類型的非常強(qiáng)的相似信號(hào)。因此题诵，該模型預(yù)測(cè)了很高比例的正確分類洁仗。在高級(jí)訓(xùn)練下，被試將測(cè)試項(xiàng)目與該高層次目標(biāo)類別中所有子類型的所有范例進(jìn)行相似性求和性锭，有些子類型與測(cè)試項(xiàng)目非常不同赠潦，這使得相似信號(hào)的強(qiáng)度減弱，因此該模型預(yù)測(cè)了較低比例的正確分類草冈。（圖5）
