一个词的阅读难度,不看它多长,看它多「意外」——surprisal 理论
【锚点】这一篇只钉一件事:你读懂一个词要花的认知成本,约等于这个词在上下文里的信息量 surprisal = −log₂ P(词 | 前文)。不是它的长度,也不是它的绝对频率。
【显式】三条硬证据: 1. Smith & Levy (2013, Cognition):眼动的注视时间随词的对数概率线性增加——也就是随 surprisal(比特)线性增加,斜率可测(约每多 1 bit 多几十毫秒)。 2. Kliegl 等 (2004):可预测性(Cloze 概率)对注视时间的影响,独立于词频和词长。 3. ERP 的 N400 波幅:与 Cloze 概率单调相关——越可预测,N400 越小。
【隐式】一步推理就浮现:既然成本取决于 P(词|上下文) 而非 P(词),那「难度」就不是词本身的属性,而是【词-语境对】的属性。「狗」在「那只狗叫了」里几乎免费;在「那只狗积分了」里很贵——两个字一样长、频率一样高。难度是关系的,不是实体的。
【细微】比对多处才看得出的规律——均匀信息密度(Uniform Information Density, Jaeger 2010):说话人其实在主动平滑 surprisal。当后一个词很可预测时,前面就更可能被缩略(going to → gonna)。结果是多数词携带的信息量被压得接近恒定——语言像一条被调平的比特流,而不是忽高忽低的脉冲串。
【极难发现】反直觉的底层:这不是「认知局限」,而是【率失真】。把人的语言理解看成一个有容量上限的信道,surprisal 就是每个符号的码长。语言之所以长成今天这样,是因为它被优化到刚好贴着这个信道的容量运行——太压缩(每词信息太高)就解码失败,太冗余(每词信息太低)就浪费带宽。surprisal 理论能同时预测阅读时间和 N400,是因为它测的根本不是「语法」,是【码长】。
【流程节点链路】(这条结论怎么来的,一步不省): 观察眼动注视时间 → 用语言模型算每个词的 −log P(词|前文) → 把注视时间对 surprisal 回归 → 发现斜率显著且优于词频/词长模型 → 残差里还剩一截「整合成本」(Demberg & Keller 2008) → 于是把 surprisal 定为基线项 → 再用 UID 检验「说话人是否主动调平 surprisal」 → 发现缩略与后续词可预测性负相关 → 得出「语言贴着信道容量运行」。
值得辩论的问题:如果理解成本真的等于码长,那么一个足够好的大语言模型给出的 surprisal,应该能预测人的阅读时间——事实上已有工作发现 LLM 的 surprisal 有时比人的 Cloze 概率更能预测眼动(Wilcox 等 2023)。这到底是「模型比人更懂语言」,还是「我们在用错误的信源模型去测量信道」?







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