統計學習機制之特性

統計學習機制和人類的其他認知能力一樣，並不會僅發生在嬰幼兒時 期，而是一種固定的、常駐的能力，以協助我們處理環境中富含的統計資 訊。整理過去的研究可以發現統計學習機制有一些特點，包括：和人類的 語言發展與能力有密切的關連性，是一種跨認知的，不受年齡限制的認知 機轉，同時，統計學習的效果有持續性，並對不同類型的統計資訊敏感等 等。以下對統計學習機制的特點進行簡單的回顧介紹。

一、統計學習和語言能力有密切的關連性

研究者通過收集具有語言能力障礙的受試者在統計學習測試中的表 現，對比語言能力正常之受試者之統計學習表現，以論證統計學習能力在 學習者發展出語言能力的過程中，扮有重要的角色。

Evans、Saffran 及 Robe-Torres (2009)研究統計學習機制在特定型語言能 力障礙者身上的運作效果，以找出統計學習機制和語言能力間的關連性。

在他們的研究中，以語言發展正常的孩童以及有特定型語言能力障礙者 (SLI, Specific Language Impairment) 的孩童作為受試者，複製 Saffran 等人 1997年和1999年的實驗 (Saffran et al., 1997; Saffran et al., 1999)，觀察受試者 分別在語言和非語言材料中的統計學習表現。結果發現，語言能力發展正 常的受試者，不論在處理語言或非語言的刺激輸入上，都能表現出明顯的 統計學習效果。但有特定型語言能力障礙者在處理語言材料與非語言材料 中的統計資訊時，皆遭遇困難。雖然在增加受試者一倍學習時間之後，這 些具有語言能力障礙的受試者，就能夠掌握實驗中語言材料的統計規律 性，但是他們仍處理非語言材料的統計資訊，因此觀察不到顯著的統計學 習效果。此研究結果顯示了語言障礙者的統計學習機制運作範疇並不如一 般受試者全面或有效率。

Hsu 與 Bishop (2010) 的文章中指出：特定型語言障礙學習者傾向把訊 息中的每個語言訊號當成一個例子來記憶，且常伴隨有抽取輸入訊號之統 計分佈資訊的困難。Hsu、Tomblin 及 Christiansen (2014)的研究中發現，特

定型語言障礙的受試者若在學習不相鄰之單位間的依存關係上發生困難，

也能在他們的身上觀察到處理跨語言單位的統計資訊的困難。

Gómez (2002)的研究中也探討學習學習者在處理不相臨語言單位的結 構關係，該研究指出：成功處理跨語言單位的結構關係之關鍵，在於發現 中間單位的變異性。中間單位的變異性較高時，指引學習者注意跨單位間 的不變性。Grunow、Spaulding、Gómez 及 Plante (2006)的研究中，以人工 語言材料，測試語言能力正常之成人受試者，以及有語言學習障礙歷史之 受試者在不相鄰之語言單位間的組合關係的表現差異。研究者主要操弄中 間單位的變異性。結果發現，有語言學習障礙之受試者，無論中間單位變 異性高低，皆無法掌握不相鄰單位間的組合關係。顯示他們與正常學習者 相比之下，對語言材料中的統計分佈資訊較不敏感。

Torkildsen、Dailey、Aguilar、Gómez 及 Plante (2013)的研究亦發現相似 的結果，有語言學習障礙的受試者比一般受試者需要接觸更多種類的範例 才能學會其中的語法結構，因此學習的效率較低。

一些研究者嘗試以「個體差異」的角度切入，以受試者內設計探查統 計學習和各種語言能力和認知能力間的關連性 (Misyak & Christiansen, 2012;

Misyak, Christiansen, & Tomblin, 2010)。結果從跨受試者的比較中發現，統 計學習的能力表現是區間分佈，而非定值。這個結果與先天論者所強調的 母語學習者所具有的能力同質性有矛盾。此外，他們的研究也發現統計學 習與語言理解力 (language comprehension)和語言工作記憶 (verbal working memory) 有高度相關。在控制其他變項之影響因素後發現，受試者對於材 料規律性的預測能力（統計學習表現），是唯一可用來預測其語言理解能力 的指標。即使研究無法確立統計學習能力和其他認知能力之間的因果關 係，但是此一研究觀點確實提示了「統計學習能力」和「語言能力」之間 的密切關連性。

二、統計學習能力能在不同認知範疇內運作

除了處理語言材料外，研究者們也好奇統計學習機制能不能處理、分 析非語言的訊息呢？較為早期的證據來自於 Aslin、Saffran 及 Newport

12

(1999)之研究，他們將 Saffran 等人 (1996)的實驗材料以音調 (tone) 替換，

使「音調詞」內的相鄰音調間之銜接概率高於音調詞間相鄰兩音調的銜接 概率。結果發現受試者在聆聽完21分鐘的連續音調輸入後，可以從「音調 詞」與「非音調詞」中選出之前聽過的組合。Saffran、Johnson、Aslin 及 Newport (1999)以成人和八個月大的嬰兒聆聽以音調詞組合而成的連續音調 串，發現不論成人或八個月大的嬰兒皆能掌握此種非語言訊息串中的統計 資訊。此兩個研究的結果說明了統計學習機制不限於處理語言類的訊號，

也同樣能處理非語言（音調）的訊息，且在成人或嬰兒的身上都能有效運 作。

但上述實驗中的音調組合畢竟和語言有較為類似的特性，且同屬於聽 覺的範疇。之後的研究者借用了「由連續輸入中切割訊號」的精神，探討 受試者是否能處理不具語言特質的訊號，如視覺管道中的連續圖形訊號，

並檢測受試者在該認知範疇中的統計學習表現。

Kirkham、Slemmer 及 Johnson (2002)的研究分別以兩個月、五個月、

八個月大的嬰兒作為受試者，並以六個簡單的幾何圖形組合成接續出現的 連續圖形串，檢測嬰兒是否能夠同樣運用統計學習機制掌握圖形串中所隱 含的銜接概率規律。研究結果發現，不同年齡層的嬰兒皆能順利學到視覺 刺激中的銜接概率訊息，在測驗時能區分出測驗材料的組合是否符合熟悉 化階段中的銜接概率規律。此一研究支持統計學習機制是一種跨認知範疇 的普遍性認知機制，可作用於不同知覺管道，偵測環境訊息中所隱含的規 律性訊息，並持續在認知發展的過程中發揮作用。

Fiser 與 Aslin (2002)的研究中則是以成人作為受試者，實驗者設計出多 個無意義的視覺幾何圖形，將三個一組定義為一個「圖形詞」，形成一個連 續的、沒有停頓的圖形串，同時操弄圖形組合的各種統計資訊，如基本的 聯合機率值或較為複雜的銜接概率。結果發現不論材料中的資訊是否屬於 較高層次的複雜運算，受試者在短暫地經驗材料後，皆能掌握其中的統計 資訊，並用以判斷、預測即將出現的圖形材料。此研究顯示統計學習機制 除了能處理語言類型的材料外，也能處理其他類型材料中的各層級統計資 訊。

視覺管道的統計學習現象亦得到電生理研究的證實。Abla 與 Okanoya (2009)的研究中，要求受試者觀看連續圖形串，並紀錄受試者之事件誘發 電位變化，隨後進行圖形串的選擇測驗。結果發現，當受試者接觸到每個 圖形詞的起始圖形（第一個圖形）時，相較於接觸圖形詞中的第二、第三 個圖形，起始圖形所引發的 N400震幅較大。顯示受試者已然瞭解連續圖形 串的規律性，並利用這些規律性找到圖形詞的界線。

除了靜態的視覺輸入外，研究者還檢測了統計學習機制是否能從動態 的視覺訊息中攫取出統計資訊。Baldwin、Andersson、Saffran 及 Meyer (2008)以成人為受試者，並仿照前述實驗中的連續音節串組合，以12個動 作組成4組「動作詞」（動作組合），並把這些「動作詞」串連成一個連續動 作影片。動作與動作之間是連續的，沒有其他線索可供判斷哪幾個動作是 一個組合，僅能依靠計算動作之間的銜接概率來判斷「動作詞」的銜接界 線。令人驚訝的是，受試者如同處理靜態視覺輸入一般，能夠由連續的動 作中，找出「動作詞」單位。統計學習機制可以由物理世界中所有具有連 續性特質的訊號中，劃割出基本的組合單位，且不受限於這些訊號的類型 差異。

三、統計學習能力的效果穩定且持續

一般測驗統計學習成效的方式是在學習者接受了刺激訊號後立即檢 測。Kim、Seitz、Feenstra 及 Shams (2009) 好奇統計學習效果是否為短期的 表現？他們以圖形串作為材料，檢測成人受試者觀看材料後的統計學習效 果，以及二十四小時後的統計學習表現。結果發現受試者不論在立即測試

14

或延遲二十四小時測試的狀況下，都展現了顯著的統計學習效果，說明了 統計學習效果並非短期的，而具有「持續性」。

Arciuli 與 Simpson 懷疑在 Kim 等人 (2009)的研究結果中，無法完全排 除睡眠對於固化學習效果的因素。因此 Arciuli 與 Simpson 透過紀錄受試者 在不同時間點的統計學習效果，來探討統計學習效果的持續性與時間的關 係 ， 更 由 此 了 解 睡 眠 因 素 是 否 影 響 統 計 學 習 效 果 的 持 續 性 (Arciuli &

Simpson, 2012)。

參與研究的受試者需要參加兩次實驗，第一次實驗的任務是觀看螢幕 中呈現的視覺圖形串，而在不同的受試者分別在距離第一次實驗後的半小 時、一小時、兩小時、四小時或二十四小時的時候參加第二次實驗，而在 第二次實驗中的主要任務就是由可能的圖形詞組合和非圖形詞組合當中，

挑選出看過的圖形詞。結果發現，雖然接受測驗的時間並不相同，但所有 的受試者都表現出顯著的統計學習效果，平均答對率為57.6%。在不同時 段中所得到的統計學習效果量十分穩定，不因為測驗距離第一次實驗長短 而有所變動，也不受到睡眠因素的削弱或強化，是一種穩定且持續的學習 效果。

四、不同年齡的學習者皆能運作統計學習機制但對該機制的 倚重程度不同

相關的研究指出，統計學習能力運作得很早，大約在嬰兒七至八個月 大時就能觀察到 (Saffran, Senghas, & Trueswell, 2001)。Saffran 等人 (1997)的 研究中，以連續的人工音節串作為實驗材料，並操弄各音節間的銜接概率

相關的研究指出，統計學習能力運作得很早，大約在嬰兒七至八個月 大時就能觀察到 (Saffran, Senghas, & Trueswell, 2001)。Saffran 等人 (1997)的 研究中，以連續的人工音節串作為實驗材料，並操弄各音節間的銜接概率