句法歧義消解技術的發展趨勢

【摘要】 近年來， 句法歧義消解已逐漸成為探討句子加工的一個非常活躍的研究領域，但它操作的速度非常快，直接觀察較難，因此需要一定的研究技術。國內的研究依舊是以經濟快捷、精確度稍弱的自定步速閱讀技術為主；而國外在運用自定步速閱讀技術的同時，開始將被試閱讀自然、精確度較高、統計分析復雜的眼動分析，及較高的時空分辨率、操作復雜、成本昂貴的腦功能成像技術運用于句法歧義消解。即時的閱讀技術，如自定步速閱讀、眼動分析和腦功能成像技術雖各有自己的特色，但彼此相結合已成為歧義消解研究的趨勢。

【關鍵詞】 句法歧義，自定步速閱讀，眼動，腦功能成像技術

中圖分類號： R228

1.引言

近年來， 句法歧義消解已經逐漸成為探討句子加工的一個非常活躍的研究領域。它操作的速度非常快，操作的結果只能瞬間保留，直接觀察有一定困難，因此需要一定的研究技術，研究技術作為科學研究的工具，具有很強的針對性；研究對象的不同，所采用的研究手段往往也不相同。語言現象豐富且復雜，然而句法歧義消解中，幾乎所有研究都采用即時（on-line）的閱讀技術，如自定步速閱讀、眼動分析和腦功能成像技術等。[1]

2.自定步速的閱讀

自定步速的閱讀（self-paced reading），也稱移動視窗技術，常有三種變式：一是逐詞（句）掩蔽范式，二是逐詞（句）呈現范式，三是逐詞（句）消失范式。逐詞（句）掩蔽范式，被試每讀完一個詞（句），按鍵后，剛讀過的詞（句）被相等字符長度的掩蔽符（例如，小橫線“-”）掩蔽起來，在下一個位置呈現將要閱讀的詞（句）。逐詞（句）呈現范式，被試按鍵逐詞（句）呈現，隨著被試閱讀的進行，閱讀的詞（句）逐漸呈現出來，閱讀后的詞（句）也一直呈現著，還沒有讀到的詞（句）仍用掩蔽符（例如，小橫線“-”）掩蔽起來。逐詞（句）消失范式，界面只呈現當前閱讀的詞（句），被試按鍵后，當前閱讀的詞（句）消失，在界面的同一位置呈現下一詞（句）。自定步速的閱讀，就是依靠被試首先通過按鍵使計算機逐詞（句）呈現實驗材料，然后進行閱讀；計算機記錄被試的按鍵時間點，從而自動記錄其在各詞（句）上的停留時間，以此來測量閱讀時間。通過測量被試的閱讀時間即反應時，同時結合準確率來表示被試在閱讀過程中所遇到困難的大小。[2]

自定步速的閱讀，簡單、經濟、快捷。實驗設計及編程較簡單，實驗操作以被試自主按鍵為主，數據結果反應時、正確率計算機自動生成。正因為需要被試自主按鍵才呈現閱讀材料，故有學者認為該研究方法并不是一種自然的閱讀方式；同時被試在逐詞掩蔽范式及逐詞消失范式中，無法回視。[3]于是，越來越多的研究者喜歡將閱讀較自然的眼動分析技術與自定步速的閱讀相結合，研究閱讀問題。

3.眼動分析法

眼動分析法提供了人在進行心理活動過程中眼球運動軌跡，通過這些眼球運動數據對人的心理活動進行精細地分析。認知心理學的興起，越來越多的研究者用眼動分析法探索人類心理的奧秘。人的眼球運動有三個基本的類型：注視、眼跳和追隨運動。注視（fixation）是眼睛中央凹對準某一物體。眼跳（saccades）是用于改變注視點，使下一步要注視的物體落在中央凹附近，以便清楚看到一切。追隨運動（pursuit movement）是用于將注視物體的成像落在中央凹上。這三種眼球運動的目的在于保證人類選擇信息，并將需要注意的物體成像于眼睛中央窩區域，從而形成清晰的像。眼動分析法主要是利用視覺信息加工的外顯行為特點，探討對應心理行為的深層心理和生理機制。

3.1眼動指標

閱讀是一個重要的認知加工過程，眼動研究閱讀已經有100多年的歷史了。眼動分析法可以讓被試在較自然的狀態下閱讀，通過記錄其眼動軌跡，分析軌跡下的數據間接揭示被試閱讀過程中的認知加工。分析眼動軌跡時，選擇合適的眼動指標尤為關鍵。圖1-1是某實驗眼動數據記錄樣例，用來直觀說明眼動軌跡的情況。被試注視的先后順序用①到⑩的序號表示。

圖1-1 眼動數據記錄樣例

首次注視時間（first fixation duration），又稱第一注視時間，指讀者首次注視該區域的時間。圖1-1中①、②、④、⑤、⑨、⑩分別是對應的6個區域的首次注視時間。通常認為首次注視時間代表了對目標詞的早期識別過程以及對詞的加工難度的敏感。讀者對歧義句中歧義詞的首次注視時間往往比沒有歧義的句子中同一位置單詞的首次注視時間長。如果讀者第一次看到目標詞時只有一次注視，那么這個首次注視時間就是初始加工的良好指標。

第一遍閱讀時間（first pass reading time），又稱第一輪注視時間或者凝視時間（gaze time），指讀者注視點落到另外一個區域之前，對當前區域的總注視時間。圖1-1中，對區域“passed”的第一遍閱讀時間為注視點②、③之和。通常認為第一遍閱讀時間代表了讀者對目標詞進行初始加工的時間。如果目標詞較復雜，讀者第一次看到時，需要多個注視點，如圖1-1中“passed”的注視點②、③，這時首次看到該詞的所有注視點都代表著初始加工，這時應使用第一遍閱讀時間作為指標。

總閱讀時間（total reading time），指讀者對某個區域的所有注視時間的總和。圖1-1中，對目標詞“ate”的總閱讀時間為注視點⑤、⑧之和。總閱讀時間反映了讀者對信息的總加工時間，由于考慮了再讀時間，這是一個晚期注視時間的指標。如果在某個目標詞上發現了總注視時間上的效應，而在早期的指標（首次注視時間、第一遍閱讀時間）上無差異，那么就可以判定對該目標詞的后期加工上存在差異。

回視路徑時間（regression path reading time），指從某個區域的首次注視開始到最早一次從該區域向右的運動之前的所有注視時間之和。圖1-1中，對區域“ate”的回視路徑時間為注視點⑤、⑥、⑦、⑧之和。回視路徑時間放映了后期加工時間。

重讀時間（re-reading time），指對特定區域進行再閱讀時所用的時間，等于回視路徑時間減去在這區域的第一遍加工時間。圖1-1中，對區域“ate”的重讀時間為注視點⑥、⑦、⑧之和。重讀時間反映了讀者對信息進行深入加工的指標。

第一遍回視（first pass regression），指對目標區域完成第一遍注視后，從該區域向左的回視。Calvo等在結果分析時通常是計算讀者作出第一遍回視的概率。第一遍回視可以反映讀者在閱讀到目標詞區域時遇到了加工困難。

3.2眼動記錄方法

20世紀90年代以前的眼動記錄方法主要有：觀察法、機械記錄法、光學記錄法、電流記錄法、電磁感應法。觀察法又包括直接觀察和后像法，它是一個比較簡單的方法，簡單易行，然而只能對眼動進行比較初略的了解，結果不夠準確。機械記錄法，是指眼睛與記錄裝置的連接是由機械轉動實現的，主要利用角膜為凸狀的特點，但是該方法十分復雜，準確性又較低，所以已被淘汰。光學記錄法又分利用反光記錄眼動、普通照相法與電影電視攝像法、角膜反光法、光電記錄法幾種類型。其中角膜反光法的原理是，由于角膜是從眼球體的表面凸出來的，加之角膜反射著落在它表面上的光，當眼球運動，角膜反光也隨之變化，從而就可以通過角膜反光來分析眼動。眼球運動可以產生生物電現象是電流記錄法主要原理，然而此方法技術上卻很復雜。電磁感應法，需要首先給被試配帶一個含有感應電壓線圈的隱形眼鏡，然后通過對感應電壓的檢測，從而測量水平方向和垂直方向的眼動。電磁感應法是目前最精確的記錄方法之一，然而被試需要佩戴隱形眼鏡，這樣被試在研究中常有不適，所以這種方法以動物眼動研究為主。[4]

國外在20世紀初就開始研究眼動儀，記錄眼動的技術也就越來越完善了。光學記錄法、電流記錄法、電磁感應法為現在不同的眼動儀依靠的原理。光學記錄法原理眼動儀常見的有，美國應用科學實驗室（ASL）生產的504型和501型，加拿大SR公司生產的Eyelink2000型，還有瑞典的Tobii眼動儀。法國Metrovision公司的Model Mon EOG眼動儀使用電流記錄法原理。荷蘭SKALAR公司生產的磁感應眼動記錄系統（Sclera Search Coils System）則是一種依靠電磁感應法為原理制成的眼動儀，它常用于神經生理、閱讀和神經病學和視覺研究領域。

4.腦神經功能成像技術

腦神經功能成像技術是認知神經科學常用的技術手段。腦功能成像技術包括了腦電圖（EEG）、事件相關電位技術（ERP）、腦磁圖技術（MEG）、功能性磁共振成像技術（fMRI）、正電子發射斷層掃描術（PET）、光學成像技術和單細胞記錄幾種技術。其中ERP和fMRI是較常用于研究閱讀的技術。EEG記錄反映的是大腦的總體電活動，因此其對探討認知過程，特別是句法歧義消解存在一定的局限性；而ERP可以對EEG對齊進行疊加平均，去除了與目標事件無關的大腦電活動的差異，即從全體EEG信號中提取出誘發的反應，關注在一個特定任務反應中大腦活動是如何改變的。被試對包含歧義詞的句子加工時，實驗者記錄被試大腦的誘發電位，從極性（P/N）、波幅、潛伏期、頭皮分布等某些相關成分進行分析。波幅對應大腦興奮性高低，潛伏期對應認知加工時間，頭皮分布對應認知加工定位。與行為實驗比，ERP擁有較高的時間分辨率，更適合探討關于認知的時間進程問題；然而其定位問題一直存在有爭議。fMRI技術檢測被試在進行認知任務時，大腦新陳代謝或者血流的變化。fMRI能夠分辨3立方毫米左右的體素，同時還可以獲得被試高分辨率的解剖圖像；其次，fMRI中的BOLD效應對應特定事件來說是時間鎖定的，使之可以描繪神經活動的時間進程；另外，fMRI在掃描結束后，實驗者可以選擇以很多不同的方式組合數據。但是，fMRI用于測量BOLD反應的新陳代謝改變仍需要好幾秒才能產生，因此與ERP相比，時間分辨率稍差。[5]有條件的研究者通常將ERP的時間分辨率和fMRI的空間分辨率相結合，通過更加全面地描繪認知的生理學和解剖學機制，來研究句法歧義消解。

5.小結

綜上所述，自定步速閱讀技術以反應時和正確率為研究指標；優點在于實驗設備成本低，實驗設計、操作較簡單，后期數據易于統計分析；缺點在于只能測量反應時與正確率這兩個行為指標，同時被試閱讀不太自然，精確度稍弱。眼動分析技術通過記錄分析被試閱讀過程中的眼動數據間接研究心理認知加工；優點在于被試閱讀較自然，精確度較高；缺點在于后期數據龐大，統計分析及解釋較為復雜。[6]以ERP與fMRI為代表的神經功能成像技術通過被試的生理指標間接研究心理認知加工；優點在于具有較高的時空分辨率；缺點在于設備成本及后期維護較昂貴，操作較復雜，與復雜的心理實驗設計還能良好的結合。[7]

目前國內的研究主要是以自定步速閱讀技術為主。[8]而國外研究者們除了自控速度范式外，研究者們嘗試采用更為敏感的范式來探討句子加工的心理機制。例如Paterson等人用眼動分析范式研究句子消歧，Titoneada等人利用ERP進行歧義消解研究，Zempleni等人利用fMRI 進行詞匯歧義研究均取得顯著效果。[9]

總之，即時的閱讀技術，如自定步速閱讀、眼動分析和腦功能成像技術相結合已成為歧義消解研究的趨勢。

參考文獻：

[1] 張亞旭， 舒華，張厚粲. 句法歧義消解與句子理解研究綜述 [J]. 心理科學， 2000， 23（1）： 88-91.

[2] 曾祥炎. E-prime實驗設計技術[M]. 廣州： 北京師范大學出版社， 2014.

[3] 吳建民. 移動窗口方法評析[J]. 心理發展與教育， 1999（1）： 44-48.

[4] 閆國利， 白學軍. 眼動研究心理學導論： 揭開心靈之窗奧秘的神奇科學[M]. 北京： 科學出版社， 2012.

[5] 周曉林， 高定國等譯. 認知神經科學[M]. 北京： 中國輕工業出版社， 2013.

[6] 余莉莉， 閆國利. 眼動分析技術在句子理解研究中的應用[J]. 心理與行為研究， 2014， 12（2）： 266-276.

[7] 李功平. 焦點算子only對理解簡縮關系從句的影響[D]. 開封：河南大學，2013.

[8] 韓迎春， 莫雷. 漢語動/名詞詞類歧義消解初探[J]. 心理科學， 2010， 33（6）： 1338-1343.