句法歧义消解技术的发展趋势

【摘要】 近年来， 句法歧义消解已逐渐成为探讨句子加工的一个非常活跃的研究领域，但它操作的速度非常快，直接观察较难，因此需要一定的研究技术。国内的研究依旧是以经济快捷、精确度稍弱的自定步速阅读技术为主；而国外在运用自定步速阅读技术的同时，开始将被试阅读自然、精确度较高、统计分析复杂的眼动分析，及较高的时空分辨率、操作复杂、成本昂贵的脑功能成像技术运用于句法歧义消解。即时的阅读技术，如自定步速阅读、眼动分析和脑功能成像技术虽各有自己的特色，但彼此相结合已成为歧义消解研究的趋势。

【关键词】 句法歧义，自定步速阅读，眼动，脑功能成像技术

中图分类号： R228

1.引言

近年来， 句法歧义消解已经逐渐成为探讨句子加工的一个非常活跃的研究领域。它操作的速度非常快，操作的结果只能瞬间保留，直接观察有一定困难，因此需要一定的研究技术，研究技术作为科学研究的工具，具有很强的针对性；研究对象的不同，所采用的研究手段往往也不相同。语言现象丰富且复杂，然而句法歧义消解中，几乎所有研究都采用即时（on-line）的阅读技术，如自定步速阅读、眼动分析和脑功能成像技术等。[1]

2.自定步速的阅读

自定步速的阅读（self-paced reading），也称移动视窗技术，常有三种变式：一是逐词（句）掩蔽范式，二是逐词（句）呈现范式，三是逐词（句）消失范式。逐词（句）掩蔽范式，被试每读完一个词（句），按键后，刚读过的词（句）被相等字符长度的掩蔽符（例如，小横线“-”）掩蔽起来，在下一个位置呈现将要阅读的词（句）。逐词（句）呈现范式，被试按键逐词（句）呈现，随着被试阅读的进行，阅读的词（句）逐渐呈现出来，阅读后的词（句）也一直呈现着，还没有读到的词（句）仍用掩蔽符（例如，小横线“-”）掩蔽起来。逐词（句）消失范式，界面只呈现当前阅读的词（句），被试按键后，当前阅读的词（句）消失，在界面的同一位置呈现下一词（句）。自定步速的阅读，就是依靠被试首先通过按键使计算机逐词（句）呈现实验材料，然后进行阅读；计算机记录被试的按键时间点，从而自动记录其在各词（句）上的停留时间，以此来测量阅读时间。通过测量被试的阅读时间即反应时，同时结合准确率来表示被试在阅读过程中所遇到困难的大小。[2]

自定步速的阅读，简单、经济、快捷。实验设计及编程较简单，实验操作以被试自主按键为主，数据结果反应时、正确率计算机自动生成。正因为需要被试自主按键才呈现阅读材料，故有学者认为该研究方法并不是一种自然的阅读方式；同时被试在逐词掩蔽范式及逐词消失范式中，无法回视。[3]于是，越来越多的研究者喜欢将阅读较自然的眼动分析技术与自定步速的阅读相结合，研究阅读问题。

3.眼动分析法

眼动分析法提供了人在进行心理活动过程中眼球运动轨迹，通过这些眼球运动数据对人的心理活动进行精细地分析。认知心理学的兴起，越来越多的研究者用眼动分析法探索人类心理的奥秘。人的眼球运动有三个基本的类型：注视、眼跳和追随运动。注视（fixation）是眼睛中央凹对准某一物体。眼跳（saccades）是用于改变注视点，使下一步要注视的物体落在中央凹附近，以便清楚看到一切。追随运动（pursuit movement）是用于将注视物体的成像落在中央凹上。这三种眼球运动的目的在于保证人类选择信息，并将需要注意的物体成像于眼睛中央窝区域，从而形成清晰的像。眼动分析法主要是利用视觉信息加工的外显行为特点，探讨对应心理行为的深层心理和生理机制。

3.1眼动指标

阅读是一个重要的认知加工过程，眼动研究阅读已经有100多年的历史了。眼动分析法可以让被试在较自然的状态下阅读，通过记录其眼动轨迹，分析轨迹下的数据间接揭示被试阅读过程中的认知加工。分析眼动轨迹时，选择合适的眼动指标尤为关键。图1-1是某实验眼动数据记录样例，用来直观说明眼动轨迹的情况。被试注视的先后顺序用①到⑩的序号表示。

图1-1 眼动数据记录样例

首次注视时间（first fixation duration），又称第一注视时间，指读者首次注视该区域的时间。图1-1中①、②、④、⑤、⑨、⑩分别是对应的6个区域的首次注视时间。通常认为首次注视时间代表了对目标词的早期识别过程以及对词的加工难度的敏感。读者对歧义句中歧义词的首次注视时间往往比没有歧义的句子中同一位置单词的首次注视时间长。如果读者第一次看到目标词时只有一次注视，那么这个首次注视时间就是初始加工的良好指标。

第一遍阅读时间（first pass reading time），又称第一轮注视时间或者凝视时间（gaze time），指读者注视点落到另外一个区域之前，对当前区域的总注视时间。图1-1中，对区域“passed”的第一遍阅读时间为注视点②、③之和。通常认为第一遍阅读时间代表了读者对目标词进行初始加工的时间。如果目标词较复杂，读者第一次看到时，需要多个注视点，如图1-1中“passed”的注视点②、③，这时首次看到该词的所有注视点都代表着初始加工，这时应使用第一遍阅读时间作为指标。

总阅读时间（total reading time），指读者对某个区域的所有注视时间的总和。图1-1中，对目标词“ate”的总阅读时间为注视点⑤、⑧之和。总阅读时间反映了读者对信息的总加工时间，由于考虑了再读时间，这是一个晚期注视时间的指标。如果在某个目标词上发现了总注视时间上的效应，而在早期的指标（首次注视时间、第一遍阅读时间）上无差异，那么就可以判定对该目标词的后期加工上存在差异。

回视路径时间（regression path reading time），指从某个区域的首次注视开始到最早一次从该区域向右的运动之前的所有注视时间之和。图1-1中，对区域“ate”的回视路径时间为注视点⑤、⑥、⑦、⑧之和。回视路径时间放映了后期加工时间。

重读时间（re-reading time），指对特定区域进行再阅读时所用的时间，等于回视路径时间减去在这区域的第一遍加工时间。图1-1中，对区域“ate”的重读时间为注视点⑥、⑦、⑧之和。重读时间反映了读者对信息进行深入加工的指标。

第一遍回视（first pass regression），指对目标区域完成第一遍注视后，从该区域向左的回视。Calvo等在结果分析时通常是计算读者作出第一遍回视的概率。第一遍回视可以反映读者在阅读到目标词区域时遇到了加工困难。

3.2眼动记录方法

20世纪90年代以前的眼动记录方法主要有：观察法、机械记录法、光学记录法、电流记录法、电磁感应法。观察法又包括直接观察和后像法，它是一个比较简单的方法，简单易行，然而只能对眼动进行比较初略的了解，结果不够准确。机械记录法，是指眼睛与记录装置的连接是由机械转动实现的，主要利用角膜为凸状的特点，但是该方法十分复杂，准确性又较低，所以已被淘汰。光学记录法又分利用反光记录眼动、普通照相法与电影电视摄像法、角膜反光法、光电记录法几种类型。其中角膜反光法的原理是，由于角膜是从眼球体的表面凸出来的，加之角膜反射着落在它表面上的光，当眼球运动，角膜反光也随之变化，从而就可以通过角膜反光来分析眼动。眼球运动可以产生生物电现象是电流记录法主要原理，然而此方法技术上却很复杂。电磁感应法，需要首先给被试配带一个含有感应电压线圈的隐形眼镜，然后通过对感应电压的检测，从而测量水平方向和垂直方向的眼动。电磁感应法是目前最精确的记录方法之一，然而被试需要佩戴隐形眼镜，这样被试在研究中常有不适，所以这种方法以动物眼动研究为主。[4]

国外在20世纪初就开始研究眼动仪，记录眼动的技术也就越来越完善了。光学记录法、电流记录法、电磁感应法为现在不同的眼动仪依靠的原理。光学记录法原理眼动仪常见的有，美国应用科学实验室（ASL）生产的504型和501型，加拿大SR公司生产的Eyelink2000型，还有瑞典的Tobii眼动仪。法国Metrovision公司的Model Mon EOG眼动仪使用电流记录法原理。荷兰SKALAR公司生产的磁感应眼动记录系统（Sclera Search Coils System）则是一种依靠电磁感应法为原理制成的眼动仪，它常用于神经生理、阅读和神经病学和视觉研究领域。

4.脑神经功能成像技术

脑神经功能成像技术是认知神经科学常用的技术手段。脑功能成像技术包括了脑电图（EEG）、事件相关电位技术（ERP）、脑磁图技术（MEG）、功能性磁共振成像技术（fMRI）、正电子发射断层扫描术（PET）、光学成像技术和单细胞记录几种技术。其中ERP和fMRI是较常用于研究阅读的技术。EEG记录反映的是大脑的总体电活动，因此其对探讨认知过程，特别是句法歧义消解存在一定的局限性；而ERP可以对EEG对齐进行叠加平均，去除了与目标事件无关的大脑电活动的差异，即从全体EEG信号中提取出诱发的反应，关注在一个特定任务反应中大脑活动是如何改变的。被试对包含歧义词的句子加工时，实验者记录被试大脑的诱发电位，从极性（P/N）、波幅、潜伏期、头皮分布等某些相关成分进行分析。波幅对应大脑兴奋性高低，潜伏期对应认知加工时间，头皮分布对应认知加工定位。与行为实验比，ERP拥有较高的时间分辨率，更适合探讨关于认知的时间进程问题；然而其定位问题一直存在有争议。fMRI技术检测被试在进行认知任务时，大脑新陈代谢或者血流的变化。fMRI能够分辨3立方毫米左右的体素，同时还可以获得被试高分辨率的解剖图像；其次，fMRI中的BOLD效应对应特定事件来说是时间锁定的，使之可以描绘神经活动的时间进程；另外，fMRI在扫描结束后，实验者可以选择以很多不同的方式组合数据。但是，fMRI用于测量BOLD反应的新陈代谢改变仍需要好几秒才能产生，因此与ERP相比，时间分辨率稍差。[5]有条件的研究者通常将ERP的时间分辨率和fMRI的空间分辨率相结合，通过更加全面地描绘认知的生理学和解剖学机制，来研究句法歧义消解。

5.小结

综上所述，自定步速阅读技术以反应时和正确率为研究指标；优点在于实验设备成本低，实验设计、操作较简单，后期数据易于统计分析；缺点在于只能测量反应时与正确率这两个行为指标，同时被试阅读不太自然，精确度稍弱。眼动分析技术通过记录分析被试阅读过程中的眼动数据间接研究心理认知加工；优点在于被试阅读较自然，精确度较高；缺点在于后期数据庞大，统计分析及解释较为复杂。[6]以ERP与fMRI为代表的神经功能成像技术通过被试的生理指标间接研究心理认知加工；优点在于具有较高的时空分辨率；缺点在于设备成本及后期维护较昂贵，操作较复杂，与复杂的心理实验设计还能良好的结合。[7]

目前国内的研究主要是以自定步速阅读技术为主。[8]而国外研究者们除了自控速度范式外，研究者们尝试采用更为敏感的范式来探讨句子加工的心理机制。例如Paterson等人用眼动分析范式研究句子消歧，Titoneada等人利用ERP进行歧义消解研究，Zempleni等人利用fMRI 进行词汇歧义研究均取得显著效果。[9]

总之，即时的阅读技术，如自定步速阅读、眼动分析和脑功能成像技术相结合已成为歧义消解研究的趋势。

参考文献：

[1] 张亚旭， 舒华，张厚粲. 句法歧义消解与句子理解研究综述 [J]. 心理科学， 2000， 23（1）： 88-91.

[2] 曾祥炎. E-prime实验设计技术[M]. 广州： 北京师范大学出版社， 2014.

[3] 吴建民. 移动窗口方法评析[J]. 心理发展与教育， 1999（1）： 44-48.

[4] 闫国利， 白学军. 眼动研究心理学导论： 揭开心灵之窗奥秘的神奇科学[M]. 北京： 科学出版社， 2012.

[5] 周晓林， 高定国等译. 认知神经科学[M]. 北京： 中国轻工业出版社， 2013.

[6] 余莉莉， 闫国利. 眼动分析技术在句子理解研究中的应用[J]. 心理与行为研究， 2014， 12（2）： 266-276.

[7] 李功平. 焦点算子only对理解简缩关系从句的影响[D]. 开封：河南大学，2013.

[8] 韩迎春， 莫雷. 汉语动/名词词类歧义消解初探[J]. 心理科学， 2010， 33（6）： 1338-1343.