原文：Donald D. Hoffman, Manish Singh, Chetan Prakash. “The Interface Theory of Perception.” Psychonomic Bulletin & Review, 2015. 原文链接：https://link.springer.com/article/10.3758/s13423-015-0890-8

引言

感知与现实之间的关系是什么？

这个问题驱使费希纳（Fechner）在1860年创立了心理物理学——也更广泛地创立了实验心理学。今天，借助实验心理学和进化生物学的进步，感知科学家之间已形成广泛共识：自然选择塑造了我们的感知，使其在典型情况下成为现实的准确描绘，尤其是那些对生存至关重要的方面。

Palmer在标准视觉教科书中写道：“从进化角度说，视觉感知只有在合理准确时才有用……事实上，视觉之所以有用，恰恰是因为它如此准确。大体而言，你看到的就是你得到的。当这成立时，我们称之为真实感知（veridical perception）——即与环境实际状态一致的感知。视觉几乎总是如此。”

Marr（1982）也同意：“我们确实计算了外部真实可见表面的显式属性，而视觉系统进化的一个有趣方面是逐渐朝向表征视觉世界越来越客观的面向这一艰难任务。”

Pizlo及其合作者（2014）同意：“真实性是感知和认知的本质特征。它绝对必不可少。没有真实性的感知和认知，就像没有守恒定律的物理学。”

进化理论家Trivers（2011）也同意：“我们的感觉器官已经进化到能给我们一个极其详尽和准确的外部世界图景。”

为什么进化应当偏好真实感知？ 直觉是这样的：那些看得更真实的个体在竞争中胜过看得不那么真实的个体，因此更可能传递编码更真实感知的基因。数千代之后，真实感知的基因遍布我们整个物种。

然而，这一论证虽被认为对人类有效，但对更简单的生物体——如昆虫和两栖动物——则不然。Marr认为苍蝇的视觉是非真实的：“苍蝇的视觉系统充分而快速精确地服务于其主人的需求，但并不复杂；几乎没有获得关于世界的客观信息。信息全都是非常主观的。”

自然界中有大量"凑合感知"（satisficing perception）的例子。蜻蜓有水生幼虫，必须找到水来产卵。蜻蜓视觉有一个简单的技巧：找到水平偏振的光反射。水能强烈反射水平偏振光，所以这个技巧通常有效。不幸的是，油膜和光亮的墓碑也能反射这种光，有时甚至比水更强。蜻蜓会被油膜和墓碑欺骗，在卵无法存活的地方产卵。

雄性宝石甲虫飞来飞去寻找雌性光泽的、有凹陷的棕色翅鞘。当澳大利亚人开始丢弃空啤酒瓶——光泽的、有凹陷的、恰好是正确棕色色调的——雄性甲虫就蜂拥在瓶子上而忽略了雌性，几乎导致了整个物种的灭绝。甲虫的感知依赖的不是真实信息，而是在其进化生态位中有效的启发式方法。

这提出了显而易见的问题：在什么精确条件下，自然选择偏好真实感知？我们是否正确地假设智人——不同于苍蝇、青蛙和甲虫——已被塑造为拥有真实感知？在智人和其他动物物种之间真的存在这样的不连续性吗？

幸运的是，我们不必对这些问题进行猜测。进化可以使用数学工具来研究，如进化博弈论、进化图论和遗传算法。

感知策略

我们需要一个足够宽泛的感知策略定义，以涵盖所有相关策略——否则我们的进化博弈和遗传算法可能无意中忽略可行策略。

我们用可测空间 (X, X) 表示生物体可能的感知体验，其中X是可能体验的集合。我们用可测空间 (W, W) 表示世界，其中W是世界状态的集合。

定义1（感知策略）：一个无色散的感知策略P是一个可测函数 P:W→X。

定义2（含色散的感知策略）：一个含色散的感知策略是一个马尔可夫核 P:W×X→[0,1]。

定义3（全知实在论策略）：X = W，且P是保持W上所有结构的同构映射。即感知者准确看到客观世界的所有方面和结构。全知实在论不被任何感知科学家或哲学家认真对待。

定义4（朴素实在论策略）：X ⊂ W，且P是该子集上保持所有结构的同构映射。即感知者准确看到客观世界一个子集的所有方面和结构。

定义5（批判实在论策略）：X不必是W的子集，但P仍然是保持W上所有结构的同态映射。感知不必是客观世界的子集，但感知之间的关系保持了世界状态之间的关系。

定义6（混合实在论策略）：批判实在论策略的一种特殊形式，其中存在感知的一个严格子集是W的子集且在其上P是同构映射。许多视觉研究者——尤其是使用贝叶斯模型的——持混合实在论立场。

定义7（界面策略）：X不必是W的子集，且映射P除了可测性之外没有额外约束。

界面策略是最一般的感知策略。一个严格界面策略——即不是批判实在论策略的界面策略——没有任何感知是真实的（X ⊄ W），也没有任何感知反映世界的结构。

那么，这样的策略怎么可能对生物体有用？一个熟悉的隐喻有助于理解。考虑你笔记本电脑的windows桌面界面。假设桌面右上角有一个蓝色矩形图标，代表你正在编辑的文本文件。这是否意味着文本文件本身是蓝色的、矩形的、或者在笔记本电脑的右上角？当然不是。图标的任何可见属性都不等同于计算机中文件的任何属性。然而，图标对引导有用行为很有帮助。如果你把蓝色图标拖到回收站，你可以删除文件。

所以，如果我们的感知实际上是严格界面感知，那么我们的感知都不是真实的，也都不反映世界的结构。这意味着我们对物理对象甚至时空本身的感知都不是真实的。时空是我们的桌面，物理对象是桌面上的图标。

进化博弈

自然选择是否偏好真实感知？我们使用进化博弈来强制感知策略在各种环境和选择压力下竞争。

进化博弈的设定：玩家竞争分布在一组领地上的资源。在每次试验中，资源数量随机分配到各领地。对于领地中每种资源数量，存在一个由固定收益函数指定的相关收益。在每次互动中，每个玩家观察每个领地并决定占领哪个领地。

考虑这样的情形：每个领地有一种资源，数量从0到100变化，每个玩家的感知限于四种颜色——红、黄、绿、蓝。收益函数是资源数量的（大致）高斯函数：接近50时收益最大，偏离50越远收益越低。这种非线性收益函数在自然界中非常普遍：水太少会渴死，太多会淹死；盐太少或太多都可能致命。

批判实在论者的感知策略保持了资源数量的顺序——如果一个策略感知到绿色，它知道资源数量在50到75之间。这是一个高效的真相通信通道，但对收益来说是糟糕的通道。如果它看到绿色，收益可能从接近100到低于25不等；如果看到黄色，情况完全相同——绿色和黄色是冗余的。

界面策略调谐于收益——最高收益的资源数量映射为蓝色，最低的映射为红色。它不是资源信息的同态映射，但它是收益信息的同态映射。这是一个高效的收益通信通道，但对真相来说是糟糕的通道。

在进化中，每当收益与真相不同时，赋予适应度（即繁殖成功）的是收益，而非真相。

从大量蒙特卡洛模拟中得到的结论清晰一致：调谐于适应度的严格界面策略例行公事地将朴素实在论和批判实在论策略驱逐至灭绝。 增加环境复杂性——大幅增加领地数量或每个领地的资源数量——并不帮助实在论策略，部分原因是增加的复杂性只会给实在论策略带来表示更多无关信息的负担，从而降低其相对于界面策略的适应度，推动其更快灭绝。

从这些进化博弈中获得的关键洞见是：自然选择将感知调谐于收益，而非真相。 收益和真相是不同的，除非收益函数恰好与真相单调变化。但我们不能期望收益函数通常与真相单调变化，因为：（1）单调函数是所有可能收益函数中（无偏）测度为零的子集；（2）即使不是，无处不在的生物体维持内稳态的需求也使单调函数不太可能。

遗传算法

在进化博弈中，我们发现真实感知在与界面感知同场竞技时表现不佳。但还有一个先验问题需要回答：真实感知是否甚至能进入竞技场？还是说它们不够适应以至于进化很可能完全将其跳过？

我们转向遗传算法来研究这个问题。Mark（2013）修改了Mitchell的遗传算法，允许感知策略与觅食策略共同进化。每个机器人不能看到每个格子中确切的罐头数量，只能看到两种颜色——红色和绿色。每个机器人因此有一个感知策略，将感知红色或绿色映射到11种可能的罐头数量中的每一种。

经过500代进化后，所有熟练的觅食者都采用了两种感知策略之一：格子含有0、1、9或10个罐头时看到红色，其余看到绿色；或者反过来。

这些机器人进化出了严格界面策略，调谐于收益而非真相。 调谐于真相的策略——让含0-5个罐头的格子显示红色、6-10个显示绿色——对收益不提供任何信息（因为红色格子和绿色格子的期望收益相同），因此无法指导有效觅食。

在Mark的模拟中，搜索空间仅包含2048种感知策略，实在论策略可能在500代进化中被随机尝试并丢弃。但在稍微复杂一点的情况下——比如有30个基因和10种可能颜色——搜索空间有10^30种可能的感知策略。实在论策略由于没有选择压力支持它，很可能永远不会出现在任何一代中。它们不够适应，以至于不值得尝试。

感知的界面理论

使用进化博弈和遗传算法研究感知进化给出了清晰的裁决：自然选择淘汰真实感知，并促进调谐于适应度的界面策略。 这激发了感知的界面理论（Interface Theory of Perception, ITP）。

界面理论认为，自然选择塑造我们的感知，不是为了洞察客观现实的真实结构和因果本质，而是为了成为一种物种特异性的用户界面——用于指导我们生存和繁殖所需的行为。空间和时间是我们感知界面的桌面，三维物体是桌面上的图标。

我们的界面给人一种揭示真实因果关系的印象。当一个台球撞击另一个时，确实看起来像是第一个导致第二个弹开。但这种因果表象只是有用的虚构，正如计算机桌面上图标操作的表象一样。

有一个明显的反驳：“如果那条眼镜蛇只是你界面上没有因果力量的图标，你为什么不抓它的尾巴？”

答案很直接：“我不抓眼镜蛇，就像我不会随便把文件图标拖到回收站一样——我可能会失去大量工作。我不把图标当字面意思理解：文件不像其图标那样真的是蓝色或矩形的。但我确实认真对待图标。”

同样，进化塑造了我们一种物种特异性的界面，其图标我们必须认真对待。有悬崖就别跨过去。有眼镜蛇就别抓尾巴。自然选择赋予我们的感知功能是引导适应性行为，忽视它们后果自负。

但是，鉴于我们必须认真对待感知，并不意味着我们必须从字面上理解它们。 当Samuel Johnson听到贝克莱的"存在就是被感知"理论时，他踢了一块石头说：“我如此反驳它！“Johnson观察到必须认真对待石头否则会受伤。由此他得出结论必须从字面上理解石头。但这个推理是谬误的。

界面隐喻所说的比物理学家告诉我们的更激进。它说时空本身只是桌面，时空中的一切——包括原子和亚原子粒子——本身就只是图标。不仅仅是不看时月亮不在那里，原子、轻子和夸克本身也不在那里。客体永久性对微观物体的失效与对宏观物体一样。