认知科学中的物理模拟与图形渲染二分法:心智引擎的双通道机制解析

【字体: 时间:2025年06月02日 来源:TRENDS IN Cognitive Sciences 16.7

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  来自认知科学领域的研究人员通过类比游戏引擎的物理模拟(physics)与图形渲染(graphics)分工机制,揭示了人类心智模拟存在类似的双通道架构。该研究整合了认知神经科学经典发现,提出物理模拟支撑物体追踪和意象生成,而图形渲染障碍可能解释心盲症(aphantasia),为心智建模提供了统一框架。

  

人类心智如同精密的游戏引擎,通过构建世界模型(world models)来模拟现实动态。这种模拟既存在于科学工程系统,也深植于直觉推理过程。最新研究发现,实时动态模拟在认知系统中存在根本性分工:物理模拟(physics)负责计算物体相互作用规律,而图形渲染(graphics)则生成可视化表征。

这种二分法源于认知系统的天然分工需求。物理子系统专精于预测物体运动轨迹和力学关系,可能通过背侧视觉流(dorsal stream)实现;而图形子系统则通过腹侧视觉流(ventral stream)构建视觉意象。心盲症患者(aphantasia)可能具有完好的物理模拟能力,却存在渲染模块功能障碍。

研究进一步揭示,物理引擎不仅支撑空间推理,还是多种心理意象(mental imagery)的基础架构。在物体追踪(object tracking)任务中,物理模拟保持对目标属性的动态更新,而图形渲染则提供可视化预览。这种双通道机制为解释视觉双通路理论、意象障碍等认知现象提供了全新视角。

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