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自上而下和自下而上设计

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自上而下（top-down）与自下而上（bottom-up）同为信息处理及知识排序之策略，在软件、人文与科学理论（请参阅系统论）以及管理与组织等领域皆有所应用。实务上可被视为一种思维、教学或领导的方式。

自上而下方法（又称为逐步设计和逐步细致化，在某些情况下是“分解”的同义词）本质上是对系统进行分解，以便以逆向工程的方式深入了解其组成子系统。 采用自上而下的方法时，会对系统的概观进行规划和具体说明，但对于第一层子系统的细节则不予阐述。接着，对每个子系统进行更详细的细化，有时甚至在许多附加的子系统层级中进行细化，直到整个规范都简化为基本元素。 自上而下模型通常会借助于“黑盒子”来详细规定，使其更易于操作。 但是，黑盒子可能会无法阐明基本机制，或可能不够详细而无法实际验证模型。 自上而下的方法始于全局，由此分解至更小的部分。 [1]

自下而上方法是将系统拼接在一起以产生更复杂的系统，从而使原系统成为新系统的子系统。自下而上处理是一种信息处理的方式，根据环境的输入资料来塑造知觉。从认知心理学的角度来看，信息朝着一个方向（感觉输入或“底部”）进入眼睛，被大脑转换为图像，然后得到解释和识别而成为知觉（从处理历程到最终认知所“建立”的输出）。采用自下而上方法时，首先会对系统的基本元素详加规定。然后将这些元素链接在一起以形成更大的子系统，然后依次将它们链接起来（有时在多个层级上），直到形成完整的顶层系统。这种策略通常类似于“种子”模型，该模型的开始时虽然很小，但最终会变得越来越复杂和完整，然而这种“有机策略”可能会导致元素和子系统纠缠不清，彼此孤立发展并以局部优化为主，而不是满足全局目标。

产品设计开发

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在设计和开发新产品的过程中，设计师和工程师会同时仰赖自下而上和自上而下的方法。当所选定的组件是现成或现有的时候，就会采用自下而上方法将其集成到产品中。举例来说，选择特定的紧固件（例如螺栓），然后设计接收组件，使紧固件能够正确安装。若采用自上而下方法，就会设计定制紧固件，使紧固件可以正确地装入接收组件中。[2]从中可看出，对于要求较为严格的（例如重量、几何形状、安全性、环境等）产品（例如宇航服）会采用自上而下方法，几乎所有内容都是定制设计的。但是，当降低成本和提高组件可用性（例如使用制造设备）更为重要时，就会采用自下而上的方法，尽可能使用现成组件（螺栓、齿轮、轴承等）。

神经科学和心理学

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自上而下处理的例子：虽然这些单词的第二个字母是模棱两可的，但根据上下文，自上而下处理可轻易地消除歧义。

在神经科学、认知神经科学和认知心理学中也采用这些术语来讨论处理历程中的信息流[3]。通常感觉输入被认为是“自下而上”的，而有更多其他来源信息的高层次认知历程，则被认为是“自上而下”的。自下而上历程的特点是感觉处理缺乏高层次的方向，而自上而下历程的特点则是高层次的感觉处理方向，带有着更多的认知成分，像是目标（Beiderman，19）[4]。

Rock、Neiser和Gregory认为知觉也是一种自上而下方法，是主动且具建设性的历程。[5] [需要较佳来源]，它并非由输入刺激所直接产生，而是由刺激、内部假设和预期的相互作用所产生。综合理论则主张：“当呈现时间太过短暂、清晰度不足，以致于刺激过于模糊时，知觉就成为了一种自上而下的方法” [6] 。

相反，心理学将自下而上历程定义为一种从个别要素发展到整体的方法。根据Ramskov的说法，自下而上方法的支持者Gibson声称，视知觉的过程是一种自下而上方法，它需要由远程刺激（distal stimulus）所产生、近侧刺激（proximal stimulus）所提供的信息[5][7][需要较佳来源]。综合理论则主张，自下而上历程发生在“刺激呈现的时间足够长，足够清晰的时候。”[6]

从认知上来讲，某些认知历程（例如快速反应或快速视觉识别）被视为自下而上历程，因为它们主要依赖于感觉信息，而运动控制和集中注意等历程因为是目标导向的，所以被认为是自上而下历程。 从神经学角度来讲，大脑的某些区域（例如V1区域）大多具有自下而上的连接。 [6] 梭状回等其他区域有着来自较高层次大脑区域的输入，被认为具有自上而下的影响。 [8] [需要较佳来源]

视觉注意的研究提供了一个例子。如果你的注意力被田野中的一朵花所吸引，这可能是因为花的颜色或形状在视觉上很突出。引起你注意花的信息是自下而上的，外界刺激本身已足以引起注意，不取决于你对花的了解程度。与正在查找一朵花的情况对比，你对于要找的东西有个表征，当看到要找的对象时，它就显得很突出了，此即为一个使用自上而下信息的例子。

认知有两种思维方式之分。“自上而下”或“大块”（big chunk） 通常是有远见的人，或者说是看到大局和概况的人，这类的人专注于大局，并从中导出细节来支持大局。“自下而上”或“小块”（small chunk）的认知则像是以关注细节为主，而非关注大局。

参见

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引用文献

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  • Palmer S.E., Rosch E., & Chase P. Canonical Perspective and the Perception of Objects. Long J. & Baddely A. (编). Attention and performance IX. Hillsdale, NJ: L. Erlbaum Associates. 1981: 135–151. ISBN 978-0757548895. 
  • Ramskov, Charles B. Psychology Notes. Kendall Hunt Publishing. 2008. ISBN 978-0757548895. 
  • Solso, Robert L. Cognitive psychology 5th. Needham Heights, MA: Allyn and Bacon. 1998. ISBN 978-0757548895. 
  • Lynam C. P., Llope M., Möllmann C., Helaouët P., Bayliss-Brown G. A., & Stenseth N.C. Interaction between top-down and bottom-up control in marine food webs. 2017. 

引用和注释

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  1. ^ Top-Down Design (Introduction to Statistical Computing). bactra.org. September 24, 2012 [September 9, 2015]. （原始内容存档于2015-09-28）. 
  2. ^ Walczyk, Jeffrey J.; Mahoney, Kevin T.; Doverspike, Dennis; Griffith-Ross, Diana A. Cognitive Lie Detection: Response Time and Consistency of Answers as Cues to Deception - Springer. Journal of Business and Psychology. January 9, 1997, 24: 33–49. doi:10.1007/s10869-009-9090-8. 
  3. ^ Palmer (1981).[页码请求]
  4. ^ STEP: Scripts: Attention: Treisman and Gelade 1980. Step.psy.cmu.edu. March 13, 2003 [October 21, 2012]. （原始内容存档于September 14, 2011）. 
  5. ^ 5.0 5.1 Ramskov (2008), p. 67.
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 Classics in the History of Psychology - Stroop (1935). Psychclassics.asu.edu. August 15, 1934 [October 21, 2012]. （原始内容存档于January 19, 2014）. 
  7. ^ Solso (1998), p. 15.
  8. ^ Ramskov (2008), p. 81.

进一步阅读

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  • Luiz Carlos Bresser-Pereira, José María Maravall, and Adam Przeworski, 1993. Economic reforms in new democracies. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 1-55587-532-7.
  • Dubois, Hans F.W. 2002. Harmonization of the European vaccination policy and the role TQM and reengineering could play. Quality Management in Health Care 10(2): 47–57.
  • J. A. Estes, M. T. Tinker, T. M. Williams, D. F. Doak "Killer Whale Predation on Sea Otters Linking Oceanic and Nearshore Ecosystems", Science, October 16, 1998: Vol. 282. no. 5388, pp. 473 – 476
  • Malone, T. C.; Conley, D. J.; Fisher, T. R.; Glibert, P. M.; Harding, L.W.; Sellner, K.G. Scales of nutrient-limited phytoplankton productivity in Chesapeake Bay. Estuaries. 1996, 19 (2): 371–385. JSTOR 1352457. doi:10.2307/1352457. 
  • Galotti, K. (2008). Cognitive Psychology: In and out of the laboratory. USA: Wadsworth.
  • Goldstein, E.B. (2010). Sensation and Perception. USA: Wadsworth.
  • Biederman, I.; Glass, A. L.; Stacy, E. W. Searching for objects in real world scenes. Journal of Experimental Psychology. 1973, 97: 22–27. doi:10.1037/h0033776. 
  • Stewart, G. L.; Manges, K. A.; Ward, M. M. Empowering sustained patient safety: the benefits of combining top-down and bottom-up approaches. Journal of Nursing Care Quality. 2015, 30 (3): 240–246. PMID 25479238. doi:10.1097/ncq.0000000000000103. 

外部链接

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