我的 “红色” 和你的 “红色” 一样吗？新研究揭示色彩感知结构差异

为探究个体间颜色主观体验是否相同，研究人员用无监督对齐法研究颜色相似性判断，发现色觉正常和色盲者结构不同。

　　在日常生活中，我们看到红色时，总会下意识地认为别人眼中的红色和自己看到的并无二致。但事实真的如此吗？从科学角度来看，判断不同个体对颜色的主观体验是否相同，一直是意识研究领域的难题。由于主观体验具有内在性、难以言表和隐私性，以往不少研究者认为这个问题根本无法解答。然而，间接对体验进行表征在科学上是可行的，其中分析感官体验之间的主观相似性报告，成为了一个有前景的研究方向。

基于此，来自东京大学、莫纳什大学等机构的研究人员 Genji Kawakita、Ariel Zeleznikow-Johnston 等人开展了一项研究，旨在通过新的方法探究不同个体间颜色主观体验的异同。该研究成果发表在《iScience》杂志上。

为了开展这项研究，研究人员提出了一种基于最优传输的无监督对齐方法（unsupervised alignment method）。该方法可以在不预先设定对应关系（比如 “红色对红色”）的情况下，找到感官体验相似性结构之间的最佳映射。研究人员收集了 93 种颜色的主观相似性判断数据，这些数据来自 426 名色觉正常（color-neurotypical）参与者和 257 名色觉异常（color-atypical，其中大部分为色盲）参与者，他们通过在线众包服务完成颜色相似性判断任务，且参与者的色觉情况通过改良的在线石原测试进行了验证。

研究人员用到的主要关键技术方法包括：

1. 心理物理学实验：通过让参与者进行颜色相似性判断，收集主观报告，以此来估计颜色相似性结构（qualia structure）。
2. Gromov-Wasserstein 最优传输（GWOT）：用于无监督对齐不同个体的颜色相似性结构，通过该方法找到两个点云之间的最佳匹配，以量化颜色相似性结构之间的相似度。
3. 主成分分析（PCA）：将估计得到的高维嵌入投影到前三个主成分，以便对颜色嵌入进行可视化分析。

下面来看看具体的研究结果：

1. 色觉正常参与者之间的无监督对齐：研究人员从 426 名色觉正常参与者中随机选取 128 名，组成两个非重叠的参与者组，重复随机抽样 20 次。通过 GWOT 对两个组的颜色相似性结构进行无监督对齐，结果显示，大部分颜色在两组之间有较高的对应概率，20 次随机抽样的平均 top-1、top-3 和 top-5 匹配率分别为 51%、83% 和 94%，均远高于随机水平（1.1%、3.2% 和 5.4%）。这表明色觉正常参与者之间存在足够共同的结构，能够进行无监督对齐。
2. 色觉异常参与者之间的无监督对齐：对色觉异常参与者进行类似分析，从他们中随机选取 128 名组成不同组，重复 20 次。结果显示，大部分颜色在组间也有较高对应概率，20 次随机抽样的平均 top-1、top-3 和 top-5 匹配率分别为 57%、87% 和 95%，显著超过随机水平。这说明在群体层面，色觉异常参与者之间也存在足够共同的结构，可以进行无监督对齐。
3. 色觉正常与色觉异常参与者之间的无监督对齐：分别从色觉正常和色觉异常参与者中各抽取 128 名组成组，共得到 20 对组。分析发现，虽然色觉正常和色觉异常组的颜色相似性矩阵有一定相关性（皮尔逊相关系数为 0.66），但两者的结构存在明显差异。例如，在色觉异常参与者的嵌入空间中，绿色和红色较接近，而在色觉正常参与者空间中则较远。无监督对齐的结果显示，两者的 top-1、top-3 和 top-5 匹配率分别为 3.8%、8.3% 和 11.7%，接近随机水平，且 Gromov-Wasserstein 距离（GWD）明显高于色觉正常组内或色觉异常组内对齐时的距离。这表明色觉正常和色觉异常参与者之间的颜色相似性结构不同。

研究结论和讨论部分指出，通过无监督对齐方法，研究人员得到了与传统监督对齐方法（如 RSA）不同的结果。该研究表明，仅基于颜色的相似关系，色觉正常或色觉异常参与者内部的颜色相似性结构可以对齐，而色觉正常和色觉异常参与者之间则无法对齐。这说明色觉正常者的 “红色” 在关系上与其他色觉正常者的 “红色” 等价，但与色盲者的 “红色” 不等价。不过，需要注意的是，结构对应只是不同人具有相同主观体验的必要条件，而非充分条件。例如，神经网络模型虽能生成与人类色觉正常参与者相似的颜色相似性结构，但不能就此认为其有意识和与人类等价的主观体验（qualia）。

此外，该研究也存在一定局限性。研究仅关注了单模态的颜色相似性判断，未考虑跨模态关联，而在更广泛的现象学体验中，跨模态关联非常重要。同时，研究采用的两两相似性判断只是研究心理特质的一种方法，其他方法如 odd-one-out 任务、颜色命名实验和最小可觉差（JND）判断等也可用于探究感知关系。

总体而言，这项研究为意识研究中的结构主义方法提供了重要补充，其无监督对齐方法可应用于多种主观体验和不同模态的研究，有助于从结构角度深化对主观体验的理解，为后续跨心理学、神经科学和计算领域的主观体验研究奠定了基础。