考慮一下這個場景：你正在做晚餐。你伸手到擁擠的廚房抽屜裡，想找一把削皮刀。當你削土豆時，你會瞥一眼電視上的籃球比賽，看看你的球隊表現如何。當你的手機響起簡訊提示音時，你擦乾雙手並回復，在螢幕上逐個選擇字母。這三個動作——找到一把刀、一個移動的籃球和字母表中的字母——看起來截然不同，但它們都是認知心理學中所謂的視覺搜尋的例子——即在擁擠的場景中定位特定物品的能力。
我們如此頻繁和毫不費力地找到東西，以至於我們認為這種技能是理所當然的，但識別我們正在尋找的東西實際上是一項複雜的心理壯舉。眼睛收集大量的感官資訊——關於顏色、運動、方向、形狀、光線和陰影。大腦的任務是合成和優先處理所有這些資料，幫助我們安全且有利可圖地探索世界。視覺搜尋不僅涉及視覺，還涉及記憶和抽象思維。我們必須記住我們正在尋找什麼，獲取一系列視覺資訊，記住我們所看到的，並將每個新物體與我們的心理目標進行比較。
我們再怎麼強調我們依賴於快速有效地搜尋周圍環境的能力也不為過。我們每天這樣做數千次。任何在幼兒身邊待過一段時間的人都知道，即使書或玩具就在他們眼皮底下，他們也可能很難找到。但隨著年齡的增長，我們發展出有用的捷徑。例如，你知道這個句子中的下一個單詞將在右邊不遠處。此外，當您參觀動物園時，您會向上看樹上以發現猴子，向下看岩石以發現蛇。這種思維習慣使大多數搜尋變得容易，但任何開啟過《威利在哪裡？》書的人都知道，搜尋也可能令人惱火。
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有幾個因素會影響搜尋的難易程度。目標與背景越相似，就越難找到。假設你走在白雪皚皚的冬季森林中，一隻紅衣主教棲息在光禿禿的樹枝上。它會立即“跳出來”讓你看到。但是，如果你在夏天尋找一隻鷦鷯，當這隻鳥的雜色棕褐色與周圍的木質環境顏色相同時，你的任務將更加費力。找到不熟悉的物體——比如你停放的租車或別人的丟失的耳環——對你的大腦來說也是具有挑戰性的，試圖同時定位多個物體也是如此。
儘管我們有時必須更加努力地進行視覺搜尋，但我們通常會成功。然而，對於專業的搜尋者來說，例如機場行李安檢員和檢查病人常規X光片以尋找早期腫瘤的醫生，搜尋是一項高風險且常常存在問題的任務。行李安檢員很少發現武器，消防員也很難在成堆的廢墟中找到活著的人。但是，停止搜尋的決定是困難的，因為錯過任何東西的代價可能是悲劇性的。
新的調查正在提出使這些專家搜尋更可靠的方法。雖然習慣甚至個性決定了個人在找到他們所尋求的東西方面的成功程度，但最新的研究表明，人們可以訓練他們的視覺系統以更有效地工作。人類是熟練的視覺搜尋者，現在心理學似乎已準備好減少我們偶爾的失敗。
你看到的不是你得到的
人們通常感覺他們的眼睛在世界的景象中平穩地移動，像攝像機一樣不斷地接收他們所看到的東西。但是，這種關於視覺如何運作的直覺感是一種幻覺，是由大腦精心構建的。
實際上，我們的眼睛不斷地快速、急促地移動，很少在一個視覺場景的任何一個部分停留超過大約三分之一秒，然後跳到專注於其他東西。人類視覺是在專注地觀看和快速找到新目標之間有節奏的交替，專注地觀看該目標，然後再次快速轉移。我們以多個分散的快照接收一個場景，大腦將這些快照縫合在一起形成一個無縫的影像。科學家將這些交替的眼球運動稱為注視和掃視。注視是短暫的觀看時間，掃視是我們的眼睛移動到下一個目標時更短的時間跨度 [參見蘇珊娜·馬丁內斯-康德和斯蒂芬·L·麥克尼克的“轉移焦點”；《大眾科學·思想》，2011年11月/12月]。
如果我們真的看到了我們的眼睛所接收到的東西，世界將是一個混亂的地方。但是，大腦會在掃視期間抑制視覺，因此我們不會體驗到這些快速眼球運動的模糊性。這似乎是一個不起眼的事實，直到你考慮到它奇怪的推論：在我們生命的大部分時間裡，並且在沒有意識到的情況下，我們在功能上是盲的。
即使在我們眼睛提供的微小快照中，我們也無法完全處理所有視覺資訊。人眼中支援高解析度視覺的結構，稱為視錐細胞，集中在視網膜的中央區域，稱為中央凹。其他感光結構，稱為視杆細胞，提供的細節要少得多。因此，我們只能清楚地看到我們正在觀看的任何東西的中心小區域。它周圍的一切都是模糊的。為了快速演示，嘗試在閱讀上面或下面的文字時，將焦點保持在這個點 (*) 上。你很可能只能解析位於一兩行之外的單詞。
讓我們的眼睛四處移動彌補了我們在任何一個時間點看到的微小部分。當搜尋目標時，例如網站上的登入按鈕或比賽期間的足球，你可以將潛在的感興趣區域帶入焦點，以小塊獲取資訊。你的大腦利用來自每個快照外圍的模糊資訊來決定接下來注視哪裡。
還有一種稱為選擇性注意力的東西可以幫助你的搜尋。大腦專注於目標的孤立特徵——它的顏色或形狀或運動——並注意環境的那些特定方面，抑制其餘部分。例如，假設你放錯了東西，例如總是難以捉摸的遙控器。在掃描這個物體時，你不會花太多時間盯著燈罩、貓或任何明亮或色彩鮮豔的東西。相反，你的眼睛會被其他小的、暗淡的、矩形的物體所吸引，例如手機或眼鏡盒。然而，如果你在擁擠的星期天在公園裡尋找一位你知道正在慢跑的朋友，你的注意力會被移動的人所吸引，而不是那些懶洋洋地享受野餐的人。為了篩選數十名慢跑者，你進一步縮小注意力範圍，集中在有鬍子和紅襪隊帽子的人身上。大腦定製每一次視覺搜尋，利用其獨立的識別形狀、顏色、運動和大小的能力，迅速鎖定所需的目標。
知道你在尋找什麼會極大地提高視覺搜尋的成功率。然而，在某些情況下，期望會成為障礙，而不是幫助。
眼不見，心不煩
專業的搜尋者，例如在風暴殘骸中尋找倖存者的工作人員，面臨著比我們其他人更棘手的問題。他們正在尋找他們不太可能找到的東西——在絕大多數情況下不會存在的東西。他們的困境被稱為低患病率效應，它會大大降低準確性。事實上，2010年挪威的一項研究表明，放射科醫生仔細檢查乳房X光片以尋找腫瘤的漏診率在20%到30%之間——我們推測，這比你個人找不到鑰匙的失敗率要高得多，而且意義重大得多。
當哈佛醫學院和布萊根婦女醫院的心理學家特拉夫頓·德魯領導的團隊要求24名經驗豐富的放射科醫生掃描肺部X光片以尋找腫瘤時，漏診率甚至更高。醫生們不知道，研究團隊在其中一張幻燈片中插入了一張小猩猩圖片。是的，一隻猩猩。這隻靈長類動物指的是心理學家丹尼爾·西蒙斯在1999年進行的著名實驗，在該實驗中，被要求計算球賽中傳球次數的人們常常過於專注於他們的任務，以至於沒有注意到一個穿著猩猩服裝的人走過比賽場地。德魯的肺部掃描實驗中也發生了同樣的事情，該實驗於今年早些時候發表：高達83%的醫生沒有注意到猩猩影像，因為他們正在尋找其他東西。
猩猩的發現是無意盲視的例子——人們常常沒有注意到他們沒有注意到的東西。低患病率效應略有不同，因為漏診是由於無意識的心理計算，而不是缺乏注意力。在2007年的一系列實驗中，傑里米·M·沃爾夫心理學家，他領導著德魯所屬的布萊根婦女醫院的實驗室，調查了低患病率效應對機場行李安檢員工作的影響。
在一項研究中，該團隊要求10個人觀看由玩具、鳥類、水果、衣服和工具的半透明照片組成的拼貼畫。（參與者不是行李安檢員，只是一些志願者。）受試者被告知要找到工具，但99%的拼貼畫中沒有任何工具。在這些條件下，個人錯過目標的機率為39%。但是，當一半的顯示器包含工具時，同樣的人犯錯的機率僅為6%。這是一個巨大的差異——也是一個令人不安的差異。簡而言之，當目標很少見時，人們常常看不到它們，因為他們的視覺注意力系統學會了不期望任何東西。
人類大腦會自動跟蹤在特定位置找到某種事物的頻率——可能是因為在進化過程中，擁有現實的期望會導致更有效率的狩獵和覓食。但是，這種有用的心理習慣困擾著行李安檢員等人員，他們肩負著高壓責任，要找到可能具有災難性的異常情況。這些工作人員檢視數百個（可能數千個）X光袋子，但沒有發現危險物品，同時無意識地積累了不會發現任何異常情況的背景知識。因此，當武器確實出現時，它可能不會在安檢員的腦海中註冊，正是因為它出乎意料。
沃爾夫和他的同事試圖抵消低患病率效應。首先，他們將人們與夥伴配對，希望如果一個人錯過了目標，另一個人會找到它。漏診率仍然很高。接下來，他們透過給予時間警告，迫使受試者搜尋得更慢。這也無效。該團隊還讓人同時搜尋常見目標和稀有目標。透過增加人們找到某物的頻率，他們希望降低錯過任何東西的可能性。但這種策略也失敗了：稀有目標的漏診率仍然很高。
我們想強調的是，這些實驗的參與者不是粗心、不稱職或缺乏動力。在X光片上漏診癌症的醫生也不是。低患病率效應無法透過盡責或純粹的意志力來抵消。這是人類大腦處理的一個怪癖，而且發生在每個人身上。然而，沃爾夫的團隊最終發現，透過訓練可以減少這種有害影響。
在他們的最後一次實驗中，他們將稀有物品的搜尋與短暫的時間段穿插在一起，在這些時間段內，目標變得常見，搜尋者瞭解他們的決定是否正確。這些插曲改變了人們的期望，使他們更加謹慎，併為找到不尋常的目標做好更充分的準備。漏診錯誤大大減少。這項工作表明，不時地對行李安檢員進行簡短的再培訓可能是有用的，方法是要求他們搜尋一半袋子裝有武器的X光片，然後向他們反饋他們的準確性。
專業的搜尋者不是唯一可以接受培訓以提高水平的人。新的實驗表明，每個人都可以成為更好的視覺搜尋者。
情人眼裡出西施
雖然移動眼睛很容易並且看起來是自動的，但人們移動眼睛的方式略有不同。孟菲斯大學的心理學家埃文·里斯科研究人們如何看待——字面意義上——他們周圍的世界的差異。
在2012年的一項實驗中，里斯科和他的同事們專注於個人獲取新知識或感官體驗的願望。參與者完成了兩個衡量好奇心水平的問卷。然後，他們觀看了建築物、室內和風景的照片，每張照片15秒。該團隊使用眼動儀精確記錄每個人的目光。好奇心較強的人訪問了場景的更多區域，檢查了每張照片的細節，而不是隻停留在少數幾個地方。這項研究首次表明，人格型別有助於決定一個人檢查事物的方法。
事實證明，人們不僅在搜尋的數量上有所不同，而且在如何搜尋上也有所不同。在2010年發表的一項研究中，不列顛哥倫比亞大學的心理學家馬庫斯·沃森和他的同事們記錄了受試者在計算機螢幕上尋找隱藏在相似形狀中的部分圓時所做的眼球運動。研究人員指導一半的參與者使用主動搜尋方法，另一半使用被動搜尋方法。在主動搜尋期間，人們更頻繁地移動他們的眼睛。在被動搜尋期間，他們注視的時間更長，並且移動眼睛的次數更少。在沃森的實驗中，眼動追蹤資料顯示，被動搜尋者更成功。當他們的眼睛落在目標上時，他們更有可能檢測到它，這表明他們更好地利用了從每次注視中獲得的資訊。
人們可以想象被動搜尋在現實世界中可能如何有利。如果你正在購物購買特定的沙拉配料，最有效的方法可能是漫步在農產品通道中，讓你想要的蔬菜在你廣泛掃描展示時“呼喚”你的注意力。然而，被動搜尋並不總是最有效的策略。如果你在商場等朋友，使用“蠻力”方法可能很有幫助，即將你的注意力快速地轉移到一家服裝店、附近的咖啡店和商場入口。
在沃森和他的同事們的研究中，參與者往往是習慣性的主動或被動搜尋者，但不是兩者兼而有之。然而，當給出具體指示時，每個人都能夠改變他們的眼球運動。這一發現意味著，人們可以透過學習靈活地實施主動或被動方法來提高他們的搜尋能力，這取決於具體情況。
影片遊戲等其他領域的研究人員也發現，人們可以提高他們的搜尋能力。與其他人相比，狂熱的遊戲玩家在執行要求苛刻的任務時，眼球移動效率更高。然而，直到最近，沒有人知道是遊戲培養了這些技能，還是僅僅吸引了已經擁有這些技能的人。羅切斯特大學和日內瓦大學的神經科學家達芙妮·巴維利爾和威斯康星大學麥迪遜分校的C·肖恩·格林著手回答這個問題。他們發現的證據表明，玩影片遊戲可以提高感知能力。花時間玩動作豐富的《虛幻競技場2004》的非遊戲玩家在遊戲玩家擅長的視覺敏銳度測試中有所提高——在其他T形中挑出T形的方向 [參見莉迪亞·丹沃斯的“改變大腦的遊戲”；《大眾科學·思想》，2013年1月/2月]。其他研究表明，影片遊戲可以訓練人們更快地找到目標。
未來的願景
然而，與一種稱為頻閃視覺訓練的技術相比，遊戲已經過時了。正如長跑運動員在高海拔低氧條件下練習以提高他們的整體表現一樣，視覺科學家正在模糊人類的視覺，使其更強大。杜克大學的斯蒂芬·R·米特羅夫、L·格雷戈裡·阿佩爾鮑姆和他們的同事們正在試驗耐克設計的名為Vapor Strobe的眼鏡——這種眼鏡在透明和不透明之間交替，不斷中斷佩戴者的視野。
在2012年的一項研究中，參與者被要求盯著一個十字架不到半秒鐘（此時他們沒有佩戴眼鏡）。當他們觀看時，八個字母以圓形排列在十字架周圍出現十分之一秒。這不足以進行眼球運動，因此人們無法直接看到任何字母。接下來，在一段可變的時間（從百分之一秒到兩秒半）後，出現了一條線，指向先前字母位置之一。個人必須報告該位置的字母。這聽起來很困難，但這是一個自1960年代以來一直成功使用的經典測試。當延遲很短時，人們通常有90%的準確率，這表明我們具有在短時間內保留視覺資訊的非凡能力。
這項實驗的下一步是全新的：參與者，其中一些是大學生運動員，參加了各種體育活動——玩接球、傳足球或籃球以及練習運球。一半的志願者佩戴了頻閃眼鏡，一半佩戴了外觀相同但不中斷視覺輸入的眼鏡。第一組的任務很困難，因為他們只能短暫地瞥見球的位置、軌跡和速度。為了移動到正確的位置進行接球，參與者必須有效地利用他們確實收到的視覺資訊。本質上，這項任務鼓勵他們的視覺系統更有效地工作。
在體育訓練課程之後，兩組都再次進行了字母識別任務。兩組的平均表現都有所提高，但頻閃組的表現提高幅度更大，這表明訓練幫助他們更好地捕捉和保持視覺記憶。此外，在第二個實驗中，參與者經歷了相同的方案，但在體育訓練後24小時才重新測試字母任務。儘管如此，他們仍然表現出進步，表明頻閃訓練的好處至少可以保持一天。米特羅夫和他的同事們已將這項技術用於職業運動員，包括NHL冰球隊卡羅萊納颶風隊。這項研究尚未發表。但如果它表明這種眼鏡有助於頂尖運動員，他們的視覺系統已經過微調，那將是令人信服的證據。普通人可能會獲得更大的效果。對於運動員來說，即使是很小的視覺提升也會帶來每支球隊都想要的競爭優勢。
關於頻閃效應、影片遊戲玩家、行李安檢員以及主動與被動觀看的各種研究的結論是，透過訓練，人們可以成為更好的搜尋者。對於任何人來說，這都應該是一個令人歡迎的訊息，無論你是賽車手還是玩Boggle遊戲的退休人員。我們是一個尋求者的物種，不斷尋找新奇、美麗、陪伴、食物和意義。因此，科學正在尋求——並且正在找到——改進我們搜尋方式的方法，這似乎非常合適。