自上而下和自下而上設計

**自上而下（top-down）** 與**自下而上（bottom-up）** 同為資訊處理及知識排序之策略，在軟體、人文與科學理論（請參閱系統論）以及管理與組織等領域皆有所應用。實務上可被視為一種思維、教學或領導的方式。

**自上而下**方法（又稱為**逐步設計**和**逐步細緻化**，在某些情況下是「分解」的同義詞）本質上是對系統進行分解，以便以逆向工程的方式深入了解其組成子系統。 採用自上而下的方法時，會對系統的概觀進行規劃和具體說明，但對於第一層子系統的細節則不予闡述。接著，對每個子系統進行更詳細的細化，有時甚至在許多附加的子系統層級中進行細化，直到整個規範都簡化為基本元素。 自上而下模型通常會藉助於「黑盒子」來詳細規定，使其更易於操作。 但是，黑盒子可能會無法闡明基本機制，或可能不夠詳細而無法實際驗證模型。 自上而下的方法始於全域，由此分解至更小的部分。 

**自下而上**方法是將系統拼接在一起以產生更複雜的系統，從而使原系統成為新系統的子系統。自下而上處理是一種資訊處理的方式，根據環境的輸入資料來塑造知覺。從認知心理學的角度來看，資訊朝著一個方向（感覺輸入或「底部」）進入眼睛，被大腦轉換為圖像，然後得到解釋和辨識而成為知覺（從處理歷程到最終認知所「建立」的輸出）。採用自下而上方法時，首先會對系統的基本元素詳加規定。然後將這些元素鏈結在一起以形成更大的子系統，然後依次將它們鏈結起來（有時在多個層級上），直到形成完整的頂層系統。這種策略通常類似於「種子」模型，該模型的開始時雖然很小，但最終會變得越來越複雜和完整，然而這種「有機策略」可能會導致元素和子系統糾纏不清，彼此孤立發展並以局部最佳化為主，而不是滿足全域目標。

## 產品設計開發

在設計和開發新產品的過程中，設計師和工程師會同時仰賴自下而上和自上而下的方法。當所選定的元件是現成或現有的時候，就會採用自下而上方法將其整合到產品中。舉例來說，選擇特定的緊韌體（例如螺栓），然後設計接收元件，使緊韌體能夠正確安裝。若採用自上而下方法，就會設計客製化緊韌體，使緊韌體可以正確地裝入接收元件中。從中可看出，對於要求較為嚴格的（例如重量、幾何形狀、安全性、環境等）產品（例如太空衣）會採用自上而下方法，幾乎所有內容都是客製化設計的。但是，當降低成本和提高元件可用性（例如使用製造裝置）更為重要時，就會採用自下而上的方法，儘可能使用現成元件（螺栓、齒輪、軸承等）。

## 神經科學和心理學

在神經科學、認知神經科學和認知心理學中也採用這些術語來討論處理歷程中的資訊流。通常感覺輸入被認為是「自下而上」的，而有更多其他來源資訊的高層次認知歷程，則被認為是「自上而下」的。自下而上歷程的特點是感覺處理缺乏高層次的方向，而自上而下歷程的特點則是高層次的感覺處理方向，帶有著更多的認知成分，像是目標（Beiderman，19）。

Rock、Neiser 和 Gregory 認為知覺也是一種自上而下方法，是主動且具建設性的歷程。 ，它並非由輸入刺激所直接產生，而是由刺激、內部假設和預期的相互作用所產生。綜合理論則主張：「當呈現時間太過短暫、解析度不足，以致於刺激過於模糊時，知覺就成為了一種自上而下的方法」 。

相反，心理學將自下而上歷程定義為一種從個別要素發展到整體的方法。根據 Ramskov 的說法，自下而上方法的支持者 Gibson 聲稱，視知覺的過程是一種自下而上方法，它需要由遠端刺激（distal stimulus）所產生、近側刺激（proximal stimulus）所提供的資訊。綜合理論則主張，自下而上歷程發生在「刺激呈現的時間足夠長，足夠清晰的時候。」

從認知上來講，某些認知歷程（例如快速反應或快速視覺辨識）被視為自下而上歷程，因為它們主要依賴於感覺資訊，而運動控制和集中注意等歷程因為是目標導向的，所以被認為是自上而下歷程。 從神經學角度來講，大腦的某些區域（例如 V1 區域）大多具有自下而上的連接。 梭狀回等其他區域有著來自較高層次大腦區域的輸入，被認為具有自上而下的影響。 

視覺注意的研究提供了一個例子。如果你的注意力被田野中的一朵花所吸引，這可能是因為花的顏色或形狀在視覺上很突出。引起你注意花的資訊是自下而上的，外界刺激本身已足以引起注意，不取決於你對花的了解程度。與正在尋找一朵花的情況對比，你對於要找的東西有個表徵，當看到要找的物件時，它就顯得很突出了，此即為一個使用自上而下資訊的例子。

認知有兩種思維方式之分。「自上而下」或「大塊」（big chunk） 通常是有遠見的人，或者說是看到大局和概況的人，這類的人專注於大局，並從中導出細節來支援大局。「自下而上」或「小塊」（small chunk）的認知則像是以關注細節為主，而非關注大局。

## 參見

* 大教堂和集市

## 參照文獻

* Palmer S.E., Rosch E., & Chase P. Canonical Perspective and the Perception of Objects. Long J. & Baddely A. (編). 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.

## 參照和注釋

## 進一步閱讀

* 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.
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* 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.
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## 外部連結

* 「逐步完善程式」 ， _ACM 通訊_ ，第 1 卷。 14，第四號，四月（1971）
* 整合的並列自下而上和自頂向下方法 。 5 月 19 日至 22 日，國際緊急情況管理協會第五屆年度會議記錄（TIEMS 98），美國華盛頓，1998 年。
* 改變主意：關於視覺搜尋中針對特徵單例的自上而下和自下而上的指導的貢獻 ， _《實驗心理學雜誌：人類的知覺和表現》_ ，第 1 卷。 29，第 2 號，483-502，2003 年。
* K. 埃里克・德雷克斯勒（Eric Drexler）和克里斯汀・彼得森（Christine Peterson），《 奈米技術和使能技術》 ，《遠見》，1989 年第 2 期。
* 賦予患者持續的安全性：自上而下和自下而上的方法相結合的好處 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

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