蜜蜂怎样感知世界——我学者在认知科学领域获重要进展 蜜蜂能分辨大范围拓扑性质

第5版(视点新闻)
专栏：

蜜蜂怎样感知世界——
我学者在认知科学领域获重要进展
　　蜜蜂能分辨大范围拓扑性质
　　本报北京10月9日讯 记者杨健今天从中国科学院获悉：该院研究生院教授陈霖等人在认知科学研究方面取得重要成果。他们发现，蜜蜂虽然只有相当简单的视觉系统，却能够分辨大范围拓扑性质。这一研究结果发表在最近出版的《美国科学院院刊》上。
　　知觉过程从哪里开始？这是现代知觉研究一个根本性的未解之谜。早在1982年，陈霖就在《科学》杂志上发表论文提出拓扑性质知觉理论，认为人类视知觉过程是从大范围拓扑性质开始的。而在国际知觉研究领域占主导地位的特征分析理论却认为，知觉过程是由局部性质到大范围性质，首先知觉的是“线段朝向”等图形简单部分及其局部几何特征。
　　观点尖锐对立的双方均以蜜蜂作为研究对象。陈霖等人经过深入研究后创造性地指出，如果拓扑性质的确是视知觉的基本单元，在生物进化链中，分辨拓扑性质的能力应当是各种生物视觉系统具有的共同功能；因此蜜蜂的简单视觉系统尽管不能分辨简单几何图形，却应当能够分辨大范围拓扑性质。这一推论对拓扑知觉理论提出了超越常识的挑战。结果，他们进行的系统实验强有力地证实了这个推论。更有意思的是，实验表明，蜜蜂几乎不需要训练就能够分辨拓扑性质，其分辨能力带有一定的先天性。
　　国际同行对这一研究和发现给予高度评价。他们在《认知科学趋势》等权威学术刊物上发表专论，充分肯定了拓扑知觉理论：“陈等人详尽而精确的拓扑特征方案，既明确又抓住了重要的大范围信息。蜜蜂能够检测拓扑性质似乎是令人惊讶的，但是陈的结果和其他对人类的发现一致：大范围性质的知觉常常优于局部性质，因此是根本的。”
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　　拓扑学被形象地称为“橡皮薄膜的几何学”。拓扑性质可以想象成在橡皮薄膜的塑性形变下仍然保持不变的性质。比如有一个洞的一块橡皮薄膜，我们可以任意改变它的形状，只要不把它剪开或者把它的两点粘在一起，这块橡皮薄膜有一个洞的性质不会改变。因此，“洞”是一种典型的大范围拓扑性质。而在橡皮薄膜的塑性形变下，我们通常熟悉的距离、朝向、大小等性质会改变，它们都不是拓扑性质而是局部性质。