[编者按]视知觉问题是神经生理学、脑科学、心理学和生物物理等学科的前沿课题，与人工智能和计算机视觉等亦密切相关。其研究还为认识论、反映论这样一些哲学问题提供了有关自然科学的论据。显然，对这些问题的讨论是有一定意义的。

这方面的文章本刊曾经陆续刊登过，本文属于心理物理实验研究，从亮度与拓扑特性的关系提出了新的见解，具有一定的参考价值。

陈霖（1982年）报道了三个实验以支持他的如下观点：视觉系统的基本功能是抽提物体的拓扑结构（例如连通性，闭合性和洞的个数，等等）。陈霖的文章对大多数读者来说毕竟是大概要太简略了。我们在本文中将要对陈霖的三个实验中的一个重新作出解释，然后再评论其他两个实验。在成功地重复了陈霖的第一个实验结果之后，我们增加了一个实验条件，即控制亮度（光通量），在我们的控制条件下得到的实验结果表明，陈霖的那些“发现”是把亮度与拓扑因素混淆之后作出的。

在陈霖的第一个实验中，对受试者同时显示一对图形并询问这一对图形是“相同”还是“不同”（正确的回答总是“不同”）。陈霖发现，在接近阈值的条件下，在拓扑学的意义上不同的图形（圆盘，环等）的正确判别概率总是高于拓扑学意义上相同而几何学意义上不同的图形对（圆盘——正方形；圆盘一三角形等）。陈霖由此得出结论说，拓扑学意义下不同的图形对有更大的可判别性是由于视觉系统对拓扑结构的敏感性。但是，图形对在拓扑学意义下的不同是与它们之间亮度的差别相冲突的，事实上，亮度的差别越大，受试者判读的正确性就越好。

对于视觉敏感拓扑结构的论点，在与陈霖的实验相类似的条件下，拓扑结构不同而亮度相同的图形对给出了更高的正确判别概率，在试图重复陈霖的结果时，我们增加了如图所示的控制图形对，其中环的黑色部分的面积与拓扑学上不同的，具有两个洞的圆盘上的黑色部分的面积相同。另外两个刺激图形对（图中C、D）与陈霖的实验图形相同，增加的第四种情况是环一马蹄形图形对（图B），因为它与圆盘一环图形对在拓扑学意义上是等价的，而仅仅是亮度有一点差别而已。

仿照陈霖的做法，我们用5毫秒的速示仪图形提供刺激，视觉方位与陈霖的实验完全一致、通过5名单纯的受试者我们重复了陈霖的那些“发现”，即盘一环图形对的正确判别概率远高于盘一正方形图形对[t(4)=2.9，P＜0.025]。但是亮度受控的刺激图形对（图A）的正确判别概并非远高于盘一正方形图形对，这说明受试者对于亮度一致而拓扑结构不同的刺激图形的响应是失误的。尽管环一马蹄形图形对与盘一环图形对在拓扑学意义上具有相同的差别，同时亮度保持一致，但受试者对这两种图形并未作出具有重大差别的判定结果，因此我们发现可判别性因归于亮度（光通量）的不同而不是拓扑学上的差别。

长时间以来，就知道初级视觉系统具有检测亮度差别的能力即使是摘除双侧视皮层，这种能力也会保留下来，我们认为这种能力能更好地解释陈霖的“发现”。

在陈霖的第二与第三个实验中，他分别假定线段的可检测性由于速示仪上呈现的图形的那部分具有拓扑特性（即山闭合性和连通性；2，内部与外部，等等。）而被加重，但是，陈霖没有检测在几何意义下（而不是在拓扑学意义下）相似但缺少拓扑特性的优势性的问题。因此便不能在仅仅存在刺激图形和图形的拓扑特性之间区分影响检测结果的因素。特别是从已知拓扑特性的检测并不类似于任何一种视觉计算系统的基本功能以来，模型提供了更简洁的解释。

视觉系统如何响应拓扑结构是一个有趣的问题，因为图形的拓扑特性必然会与测量特性，例如面积、周长等相混淆，因此，回答这个问题无疑将是一种挑战。

[《Perception & Psychophysics》，1985年37（2）］