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不同AGI的研究路线对比简化版：《AGI（具身智能）路线对比》，欢迎各位参与讨论、批评或建议。
一．落点预期
运动决策通常可以划分为直觉决策和认知决策。直觉决策是指，在一些快速的、时间压力大的和结果不确定性高的复杂竟赛情景中，个人做出的具有快速、直接决策。认知决策主要依靠逻辑思维，在严密的逻辑体系和严格的逻辑规则下进行。当运动员面临较大的时间压力需要迅速做出选择时，多采用直觉决策（王斌，2004）。另外，一个完整的运动决策包括两个心理过程，即预期反应和动作选择反应。预期反应是在信息尚未全部呈现以前对可能发生事件的预先判断。它是建立在背景知识基础上的对可能发生事件的内隐期望。（王泽军和褚昕宇，2021）
落点预期是运动决策的一种，指运动员在赛场上，对来球落点做出预见性的估计过程。例如，乒乓球来球落点通常是指运动员运用符合规定的方式将球击到对方台面弹起的那一点，即球的着台点。例如在网球、羽毛球、乒乓球等各种对抗性球类运动中，运动员要想取得比赛的胜利，对对手击打过来的球的落点判断至关重要。（张震，2019）
二．动作预期
1.定义
动作预期是以观察到的部分知觉信息对动作结果进行预测的行为方式，是指个体在信息不完整的情况下，根据已有部分信息预测动作结果的信息加工过程。在动作快速变化的情况下，有效的动作预期使个体在信息尚未全部呈现之前对将要可能发生的事件进行提前预判，进而有足够的时间计划和准备自身的动作反应（Mith，2016）。例如，在足球点球射门条件下，根据对球速的分析，从球员脚球接触到球飞至球门位置仅有400ms左右的时间，守门员需要提前对球的飞行方向进行预测，以便留出更多的时间执行扑球动作。还如，当网球以40~45m/s的速度在场地飞行时，网球接球员要想成功的回击来球，他们只有500~600ms左右的时间来判断来球的方向和速度并且组织和执行行为反应。但即使是在这样一种极短的时间条件限制下，运动员通常也都能成功做出反应，这与动作的预期密不可分。
2.研究范式（陆颖之，2017）
（1）时间阻断技术（Baker，Farrow，Elliott和Anderson，2009）
时间阻断技术首先需要在运动情境下，记录对手执行某项特定运动项目的连续图片或视频，随后通过软件对记录视频进行剪辑，形成一系列不同时间点阻断的连续镜头，如部分使用了物体飞行之前的信息（称为先行信息）（如投球时的扔投动作但球还未离手前的运动视频），部分也使用球飞行时的信息。随机地呈现不同时间长度的连续图片或视频后（图1显示的是运动员在拍球前的动作，即先行信息）。被试需要写下，或口头报告，或按键反应来判断物体的最终落点位置。研究发现，运动专家会比新手更擅长使用先行信息，特别是对手在击、抛、投球前的身体线索，利用球的飞行信息则较少；相反，新手更多地利用球的飞行信息而不是对手的身体动作线索。
图1
（2）空间遮蔽技术（Wright和Jackson，2007；Starkes和Deakin，1984）
空间遮蔽技术主要通过遮挡球或球拍或对手的某一身体部分的信息，来探讨动作预期在空间信息获取上的特征，如图2。研究人员借助空间遮蔽技术发现，当遮蔽发生在发球手主要的身体位置时（如网球发球手的手臂、足球运动员的腿部等），专家选手的预期准确性会受到干扰；而当遮蔽发生在球的运动时，运动新手的预期正确率影响更大。由此推测具有经验的专家选手在进行动作预期时，主要通过对手运动员的身体动作为主要加工线索。一般来说，专家运动员在关键信息的提取上好于新手，他们能够更多地对重要信息加以注意，而新手反而会关注在无关信息上。如Bard和Fleury发现篮球专家运动员反复注视进攻-防守运动员，对持球者和球篮之间的空当注视较多；而新手只注视自己队友，忽略了防守队员，对持球者和球篮之间的空当注视较少。
图2
（3）咬合技术（Graf，Reitzner，Corves和Casile等人，2007）
时间阻断技术和空间遮蔽技术分别从时间角度和空间角度对刺激材料进行了加工处理。为了实现时间和空间上的同时变化，Graf等人在他们的研究中将两种技术进行结合，称为咬合技术。咬合技术在视频A和视频B的同一时间点上进行剪断，形成A1和A2，B1和B2，而后重新剪接，前后两段视频的连接可形成：（a）空间与时间一致，即 A1 连接 A2，B1 连接 B2；（b）时间一致，空间非一致，即 A1连接B2，B1连接A2；（c）空间一致，时间非一致，即A1连接A2，B1连接B2，但连接时间提前或滞后。被试通常需要判断两段视频是否来自于同一个动作系列，或两段视频的连接是提前或滞后。
3.表征动量
在不断动态变化的环境中，我们对飞行物体作出有效反应的前提是对物体运动做出预期。这是因为在观察事物的变化时存在一定的神经传导延迟，即感觉需要一定的时间。为了能有效的行为，需要通过预测飞行物未来位置来补偿感觉延迟可能造成的影响。表征动量（9-11：表征动量）的存在有利于个体对物体的未来位置做出预测。比如在实际生活中，对行驶中车辆位置的预测，这将有利于防止撞击的发生；在对网球的位置进行感知时，判断出的网球位置通常会指向实际位置的前方。但这种对空间位置的提前估计也会存在一定反例，如足球比赛中边裁对向前冲的队员判罚越位的可能增大。（陆颖之，2017）
4.贝叶斯决策（王泽军和褚昕宇，2021）（18-9：预测心智）
Körding（2007）将贝叶斯统计理论应用于竞技运动场景，提出运动员在动作预测过程中，会综合考虑先前已知信息与当前信息以更准确的提高动作预测，结合后得到的信息被称为后验信息。根据贝叶斯统计理论的概念，这种先前已知的信息也被称为先验信息，指个体已获得的与预测过程相关的通过学习得到的经验。而当前信息指在预测过程中视知觉到的包括对手身体运动学线索在内的信息，被称为似然信息。
（1）似然信息
运动预期的似然信息是指，在给定参数（飞行物实际出现的位置）的情况下，得到观测数据的概率。需要注意的是，这个"给定参数"对于预期者来说是未知的，并且是需要求取的。在贝叶斯推理中，似然就是假设该参数就是目标值的情况下观察数据的概率分布。比如，观察到"打喷嚏"，引起该症状的病因可能感冒（还有可能是肺炎）（需要判断是否感冒）。而假设是"感冒"的情况下，打喷嚏的条件概率"P(打喷嚏|感冒)"就是似然概率。
（2）先验信息
早在40年前，研究者就发现预期行为至少在一定程度上是由与运动无关的先验概率信息决定，而不完全依赖于从这些运动中提取的似然视觉信息（Canal-Bruland和Mann，2015）。这些情境信息来源包括球场上对手的位置、比分、对手的动作偏好、特定对手的特定动作或动作序列以及比赛与场地环境因素等。如2006年的世界杯，德国对阵阿根廷的点球大战前，德国门将收到教练递来纸条，上面总结了对方球员过去典型射门方向，结果成功扑救两球战胜阿根廷队。又如，网球选手在每次发球时，当球始终指向同一位置时，对手的反应会逐渐变得更快、更准确。有研究发现，先验信息对动量表征存在影响。
（3）贝叶斯决策
这里引入一个简单例子以更好地阐明贝叶斯决策过程。如图3所示，光标会短暂地闪现在一条横线的某个位置上。被试的任务就是准确地指向该位置。由于光标的显示时间非常短暂，视觉系统存在不确定性。如果光标出现在1cm的位置，那么这是最有可能看到它的位置（根据似然的定义，当给定的实际出现位置为1cm时，如果被试观察位置的分布为高斯分布（存在观察误差），那么该观察分布应该是以1cm为峰值的高斯分布）。但由于噪音的存在被试有可能判断它出现在0.9 cm或1.1cm的位置，这里假设被试对光标位置的判断是均值为1cm的高斯分布。另外，由于0.9 cm或1.1cm与真实位置均相差0.1cm，因此这两个位置是等概率的。由于这一概率分布是通过视知觉确定的，因此该概率是似然概率。影响被试判断的通常还有一个先验信息，根据以往的经验，光标通常出现在0cm附近，形成以0cm为均值的一个高斯分布。因此，被试对光标出现位置会结合这两个分布（将先验曲线和似然曲线点乘），形成一个后验分布，此时被试最终可能会指向0.9cm的位置。
图3
在网球比赛中，网球选手在比赛中通常需要估计回球的落点。Körding （2007）认为，由于视觉系统不能提供关于球速的完备信息，回球的落点是不确定的。这里视觉感官得到的球落地概率称为似然。选手在比赛过程中需要将这些信息与自身的网球经验结合起来。例如，以往经验告诉球员，球的落点并不是在球场上均匀分布的。球最可能落在最难以回球的边界线附近，并在球场以内。这种落点位置的概率分配被称为先验。最后，贝叶斯定理将先验和似然结合起来，得到对球落点的最优估计，如图4。
图4
当然，如果一个信息变量比另一个具有更多的不确定性，那么贝叶斯概率分布应该偏向于不确定性较小的变量（胡传鹏，孔祥祯，Wagenmakers和Ly等人，2018）。例如，当似然的运动学信息的不确定性较大时，他们更依赖于先验的非运动学信息，反之亦然。
（4）卡尔曼滤波
前述中对球落点的预测仅使用了单个时间点的估计值，但是环境的状态及其相关信息是不断变化的。在比赛中，网球选手通过不断观察球的飞行轨迹，将会不断更新对球落点的概率。卡尔曼滤波规范化了这样一个过程。它使用动态的环境知识，可以对前一个时间点的后验信息转换为当前时间点的先验信息，并随着飞行过程不断更新。如图5，网球选手在t时刻得到关于t时刻的后验信息。在t+1时刻，由于视觉得到关于球更多的飞行轨迹，因此得到了t+1时刻的似然信息，此时t时刻的后验信息可以作为t+1时刻的先验信息，并与t+1时刻的似然信息结合，得到t+1时刻的后验信息...。随着球的移动，选手在比赛中对球落点的估计不断更新，这种策略会使预测会变得更精确（预测范围变得越来越小）（Kōrding，2007）。
图5
5.启发式近似的运动决策
在不确定的情况下，并非所有的选择、结果或概率都是已知的，有研究者认为概率论和经典的决策理论不能够有效解决此类问题（Raab和Gigerenzer，2015）。因此，他们提出另一种可行的解决方案------启发式，与贝叶斯决策不同的是，启发式不需要从大量样本中创建一个后验分布，通常只要少量样本，通过一次抽样找到接近的解决方案（Gardner，2019）。如上次该对手射向左边球门，那么这次他也可能射向左边球门。
三．时间预期（朱平，2023）
1.定义
时间预期指的是利用含有时间结构的感觉或运动信息，预测某个事件的发生时刻或持续时长的过程。时间预期是一个基础的认知过程，从三个月大的婴儿到成年人均具备时间预期能力（Adler，Haith，Arehart和Lanthier，2008；Nobre 和van Ede，2018）。除了人类，一些动物比如猴子、老鼠、蚂蚁等也都能产生时间预期。在不断变化的复杂环境中，人可以利用事件之间暗含的时间关系，形成相应的时间预期，即对将要在某个时刻发生的某事件进行预测。根据已形成的时间预期，大脑可以提前做好准备，以便更好地完成需要执行的动作。
2.类型
形成时间预期的方式十分多样，在日常生活和实验中最为常见有以下三种：关联、节奏和风险率。
（1）关联
关联，这里特指时间关联，意思是连续刺激之间有预测性的时间关系。例如，在跑步比赛中，当裁判说完"各就各位，预备"之后，"跑"这一指令大概率会在一小段时间后出现。在时间线索范式中，每个试次随着时间线索的出现而开始，时间线索被用于提示被试目标刺激将在300或1500ms后出现，线索提示后目标刺激有80%的可能性会出现。在符合时间预期条件下，目标在线索提示的时刻出现；在违背时间预期条件下，目标在线索未提示的时刻出现；在无时间预期条件下，没有提示性的线索，目标将出现的时刻随机。结果显示，相比于无时间预期条件，符合时间预期条件下任务绩效得到促进，而在违背时间预期条件下任务绩效受到损害（Correa，Lupiáñez，Milliken和Tudela，2004；Correa，Lupiáñez，Madrid和Tudela，2006）。除了用指导语直接告知被试时间线索与刺激或任务的关系，被试也可以基于长时记忆。例如，向被试呈现一系列场景图片，每个场景对应了刺激特定的出现时刻。通过反复学习，被试能够记住这种时间关联，并在之后看到场景图片时产生相应的时间预期，进而影响后续的反应绩效（Cravo，Rohenkohl，Santos和Nobre，2017）。
（2）节奏（周期）
节奏无处不在，如呼吸、心跳等生命体特有的活动都具有节奏。可以说，节奏是时间预期的主要来源之一（Schroeder，Wilson，Radman和Scharfman等人，2010）。例如，在学习跳舞的时候，学员可以根据打拍子的节奏或音乐的节奏来预测下一个节拍将在何时出现，从而提前准备以做出相应的动作。在一项实验中，在由节奏信息诱发的时间预期中，在符合时间预期条件下，目标在节奏点的时刻出现；在违背时间预期条件下，目标在节奏点之前或之后的时刻出现；在无时间预期条件下，原本有节奏的刺激变为间隔时长随机的刺激，目标出现的时刻与节奏无关。关于此类时间预期的研究显示，有节奏的信息影响注意资源在时间维度上的分配，表现为相比于其他时刻，注意水平在节奏点的时刻更强，从而使得在此刻出现的刺激得到更好的加工处理（Lawrance，Harper，Cooke和Schnupp，2014；Sanabria，Capizzi和Correa，2011）。此外有研究表明，此类时间预期是自动产生并发挥作用的。当有节奏的信息出现时，无论被试是否主动关注它，被试都会因此产生时间预期（Coull和Nobre，2008；Large和Jones，1999）。
尽管人们可以利用数种时间模式或线索进行预测，但是刺激流的周期性是人们最容易想到的规律。在过去的数十年间，大量的研究证据支持了简单的周期性刺激流中时间预期的促进效应，即在周期性刺激流中个体对于预期时刻（周期性节律点）出现的目标的判断要优于非周期刺激流中的目标。（邹增丽，张志杰和王余娟，2008）
（3）风险率
风险率指的是在某一事件尚未发生的情况下，该事件在给定时刻发生的概率。当某一事件一定会在某一时间段内发生时，风险率随着时间的推移而增加。例如，在篮球罚球阶段，球员投篮的概率随着截止时间的临近而增加。风险率也可以随着时间的推移而动态变化。例如，当运动员在比赛中犯规时，裁判的判罚概率会在短时间内急剧上升，随后下降（裁判可能错过了犯规）。在由风险率诱发的时间预期中，在符合时间预期条件下，事件在大概率时刻发生；在违背时间预期条件下，事件在小概率时刻发生（不同时间段概率不同，可分为大概率时刻时段和小概率时刻时段）；在无时间预期条件下，事件发生的时刻随机。该类研究显示，在符合时间预期条件下，任务的行为绩效得到促进（Vangkilde，Petersen和Bundesen，2013；Janssen和Shadlen，2005）。
四．运动链与鞭打动作
1.运动链
人体若干环节借助关节使之按照一定顺序衔接起来，称为运动链（黄晓琳和敖丽娟（主编），2018）。例如，距下关节、踝关节、膝关节和髋关节等关节把脚、小腿、大腿和骨盆等刚性环节连接起来，三个或三个以上环节通过关节相连组成一个人体的运动链。Steindler（1955）根据运动链两端的固定情况，把运动链的概念分为开放链或闭合链。如果系统一端固定，属于开放链系统，受外力的环节只可以使它和它连接的远端环节运动，近端环节固定；两端固定，属于闭合链系统，外力可使受力环节传输力量给邻近的环节，产生连锁反应。如图6，在开放链系统中，一个外力（箭头）作用到远端环节（A）只会导致环节（A）的运动。站立向下蹲时由于脚固定在地面，因此属于是一种开环运动，其中脚属于远端；在闭合链系统中，施加相同的力量作用于环节A（被固定）将导致所有的环节（B，C 和 D）运动。在俯卧撑时，由于四肢固定在地面，因此该动作属于一种闭环运动（Reuleaux，2010）。
图6
注：人体解剖学认为，"环节"是指人体身上可以活动的每一段肢体、节段或者绕关节转动的骨。如果几个肢体、节段、骨作为一个整体相对于某一关节运动，那么此时做为整体的组织也可以看作一个环节。（师文月，2013）
2.鞭打动作（牛永刚，2015）
鞭打动作是典型的运动链技术动作，标枪投掷动作、网球发球、羽毛球扣球、网球击球、棒垒球投球、排球扣球、短跑摆腿和散打鞭腿等技术动作都属于鞭打动作。在对这些运动的研究中，都被实践地证明了运动链动作的肌肉动力传导方式是将地面应力（接触地面的脚是近端）通过核心向远端传导的普遍模式。在鞭打动作中，由于近端环节质量较大，远端环节质量较小，动量沿近端环节向远端环节依次传递的过程中，近端环节的制动将动量向远端环节传递，可使质量较小的远端环节获得较大的运动速度。在描述投掷机制时认为，按时间顺序，从地面开始，力量沿着运动链依次通过人体的各个环节（踝、膝、躯干、肩、肘），最终传递至远端肢体（手和腕）。力量经过各环节传递后，最后表现在远端肢体上的力量是各个环节力量的叠加。在力量传递过程中，时序性和和协调性的任何破坏都将影响整个运动表现。（周士枋和丁伯坦，2004）
Zattara等[55]用肌电证明，在一个协调的发力模式下，单侧快速手臂动作中，肌肉激活和力量传导的过程是从腿到手臂，最先激活的肌肉是对侧腿的稳定肌肉，腓肠肌和比目鱼肌，之后依次传递躯干。这种肌肉和关节的依次激活方式是以前置式姿势调整方式来进行的，即通过腿和躯干环节的近端保持身体稳定性的同时，实现远端环节的最大灵活性[56]。