Видеть и знать «Вы видите, но не замечаете». ШЕРЛОК ХОЛМС 2 страница
Рис. 2.2. Это не фотошоп! Фото было сделано обычным фотоаппаратом с особой точки зрения, которая создает эффект комнаты Эймса. В этом обмане зрения забавно то, как люди перемещаются из одного конца комнаты в другой: всем без исключения в мире кажется, что они стоят всего в нескольких метрах друг от друга, и один из них вырос до гигантских размеров, уперевшись головой в потолок, а другой сжался до размеров Дюймовочки
Еще одним поразительным примером может стать знаменитая перекошенная комната Эймса (см. рис. 2.2). Представьте, что вы берете самую обычную комнату, вроде той, где вы сейчас находитесь, и растягиваете один из углов так, что потолок в этом углу оказывается выше, чем в любом другом месте комнаты. Теперь проделаем небольшую дырку в любой из стен и взглянем внутрь комнаты. Практически из любой точки зрения вы увидите странно искаженную, похожую на трапецию комнату. Но есть одно выгодное место обзора, из которого, к вашему удивлению, комната выглядит совершенно нормальной! Стены, потолок и пол выглядят так, словно расположены друг к другу под правильным углом, а окна и кафель на полу имеют одинаковый размер. Обычное объяснение этой иллюзии состоит в том, что именно с этой особой точки обзора изображение искаженной комнаты, отбрасываемое на вашу сетчатку, идентично изображению, которое отбрасывала бы обычная комната это просто геометрическая оптика. Но, конечно, в этой связи возникает вопрос. Каким образом ваша зрительная система знает, как должна была бы выглядеть нормальная комната именно из этой особой точки обзора?
|
|
|
Поставим вопрос с ног на голову и предположим, что вы смотрите через глазок на обычную комнату. Конечно, существует бесконечное множество искаженных комнат Эймса, которые могли бы создать точно такой же образ, тем не менее вы неизменным образом воспринимаете нормальную комнату. Ваше восприятие не мечется бешено между миллионом возможностей, оно неизменно останавливается на верной интерпретации. Единственный способ, который позволяет ему так поступать, это привлечение определенного встроенного знания или скрытых предположений о мире, вроде того что стены могут быть параллельными, кафель на полу квадратным и так далее; это позволяет исключить множество ложных комнат.
В таком случае изучение восприятия это изучение этих самых предположений и того способа, с помощью которого мы обогащаемся в нейронном программном обеспечении мозга. Довольно сложно построить комнату Эймса в натуральную величину, но в течение многих лет психологи придумали сотни зрительных иллюзий, искусно предназначенных для изучения этих самых предположений, управляющих восприятием. На иллюзии очень забавно смотреть, потому что они попирают здравый смысл. Но на психолога, занимающегося проблемами восприятия, они действуют так же, как запах паленой изоляции на инженера, вызывают непреодолимое стремление обнаружить причину происходящего (цитируя сказанное биологом Питером Медаваром в совершенно другом контексте).
|
|
|
Возьмем простейшую из иллюзий, предсказанную еще Исааком Ньютоном и наглядно продемонстрированную Томасом Янгом (который, по любопытному совпадению, еще и расшифровал египетские иероглифы). Если вы спроецируете на белый экран круги красного и зеленого цвета так, чтобы они перекрыли друг друга, в действительности вы увидите желтый круг. Если у вас три проектора испускающие лучи красного, зеленого и синего цветов, то, соответствующим образом настраивая яркость каждого из них, вы можете получить любой цвет радуги на самом деле сотни различных тонов, просто смешивая лучи в правильном соотношении. Вы даже можете получить белый цвет. Эта иллюзия настолько поразительна, что ей с трудом верят, впервые с ней столкнувшись. Кроме того, она говорит кое-что весьма важное о зрении: несмотря на то что вы можете различать тысячи оттенков цветов, у вас в глазу всего три класса цветочувствительных клеток: одни для красного цвета, другие для зеленого и третьи для синего. Каждый из них наилучшим образом реагирует на цвет только одной длины волны, но будет реагировать, хоть и хуже, и на волны другой длины. Таким образом, любой наблюдаемый цвет будет возбуждать красные, зеленые и синие рецепторы в разных сочетаниях, а высшие механизмы мозга будут интерпретировать
|
|
|
Рис. 2.3. Яйца или ямки? Вы можете переключаться с одного на другое, просто решите, откуда падает свет слева или справа каждое сочетание как определенный цвет. Например, желтый цвет лежит в спектре на равном расстоянии между красным и зеленым, поэтому он равным образом активизирует красные и зеленые рецепторы, а мозг научился, или развил способность, интерпретировать этот цвет как желтый. Использование простых цветных лучей для выведения законов цветового зрения было одним из величайших триумфов науки о зрении. Это проложило путь для цветной печати (из экономии использующей лишь три оттенка чернил) и цветного телевидения.
Моим любимым примером того, как можно использовать зрительные иллюзии для выявления скрытых предположений, лежащих в основе восприятия, является технология «форма-тень» (рис. 2.3). Хотя художники уже давно используют затенение для усиления впечатления глубины на своих картинах, лишь недавно ученые начали подробно исследовать это явление. Например, в 1987 году я создал несколько компьютерных изображений наподобие показанного на рис. 2.3 набор дисков, в случайном порядке рассредоточенных посерому полю. Каждый диск содержит плавную градацию от белого цвета с одной стороны до черного на другой, а фон сделан аккуратно «отцентрованно серым», средним между белым и черным. Отчасти эти эксперименты были вдохновлены замечаниями, сделанными физиком Викторианской эпохи Дэвидом Брюстером. Если вы внимательно посмотрите на диски на рис. 2.3, то сначала они покажутся набором яиц, освещенных с правой стороны. С некоторым усилием в них можно увидеть углубления, освещенные с левой стороны. Но даже если вы очень постараетесь, вы не сможете одновременно увидеть часть из них как яйца, а часть как углубления. Почему? Одно из возможных объяснений состоит в том, что мозг по умолчанию выбирает наиболее простую интерпретацию, воспринимая все диски только одним способом. Мне пришло на ум, что второе возможное объяснение заключается в том, что ваша система зрения предполагает, что существует только один источник света, освещающий всю картину или большие ее куски. Это не вполне верно относительно пространства с искусственным освещением, состоящим из многих электроламп, но вполне верно для естественной природы, учитывая, что в нашей планетной системе всего одно солнце. Если вам когда-либо удастся изловить пришельца, обязательно покажите ему этот рисунок, чтобы выяснить, состоит ли его солнечная система из одного солнца, как наша. Существо из системы с двумя звездами может быть невосприимчиво к этой зрительной иллюзии.
|
|
|
Так какое же именно объяснение верно предпочтение более простой интерпретации или допущение единственного источника света? Чтобы выяснить это, я провел очевидный эксперимент, создав смешанное изображение, показанное на рис. 2.4, где верхний и нижний ряды имеют разное направление затенения. Вы заметите, что на этом изображении, если в верхнем ряду вы увидите яйца, в нижнем ряду обязательно увидите углубления, и наоборот; при этом невозможно видеть их все одновременно как яйца или все одновременно как углубления. Это доказывает, что дело не в простоте интерпретации, а во внутреннем допущении единственного источника света.
Итак, дело продвинулось. На рис. 2.5 затененные диски затенены не по горизонтали, а по вертикали. Вы заметите, что диски светлые с верхней стороны практически всегда видны как яйца, выгнутые по направлению к вам, в то время как диски темные с верхней стороны видятся углублениями. Из этого мы можем заключить, что, вдобавок к предположению о существовании единственного источника света, открытому с помощью рис. 2.4, внутри мозга действует еще более мощное предположение, что свет светит сверху. Опять-таки, это имеет смысл, учитывая расположение солнца в естественной среде.
Рис. 2.4. Два ряда дисков. Если верхний ряд выглядит как яйца, то нижний как ямки и наоборот. Невозможно воспринимать их одинаково. Рисунок иллюстрирует предположение о «единственном источнике света», которое строится в процессе визуального восприятия
Разумеется, это не всегда верно, иногда солнце находится на горизонте. Однако со статистической точки зрения это верно, солнце уж точно никогда не окажется под вами. Если вы перевернете изображение сверху вниз, вы обнаружите, что выпуклости и углубления поменялись местами. С другой стороны, если вы повернете картинку точно на 90 градусов, вы обнаружите, что теперь затененные диски можно видеть по-разному, как на рис. 2.4, поскольку у вас нет врожденной склонности предполагать, что свет должен приходить слева или справа.
Рис. 2.5. Солнце всегда сверху! Половина дисков (свет сверху) выглядят как яйца, и половина как ямки. Эта иллюзия показывает, что зрительная система автоматически предполагает, что свет падает сверху.
Переверните картинку, и яйца поменяются местами с ямками
Теперь я бы хотел, чтобы вы проделали еще один эксперимент. Вернитесь к рис. 2.4, но на этот раз вместо того, чтобы вращать страницу, поставьте книгу вертикально и наклоните ваше тело и голову вправо, так чтобы ваше правое ухо почти касалось правого плеча, а ваша голова оказалась параллельно земле. Что происходит? Возможность видеть двояко исчезает. Верхний ряд всегда кажется выпуклостями, а нижний ряд углублениями. Это потому, что верхний ряд сейчас светлый с верхней стороны по отношению к вашей голове и сетчатке, хотя он все еще светлый с правой стороны по отношению к миру. Можно это сказать по-другому: предположение, что свет светит сверху, имеет центром отсчета голову, а не мир или положение тела. Как будто ваш мозг предполагает, что солнце прикреплено к вашей макушке и остается прикрепленным к ней, даже если вы склоняете голову на 90 градусов! Почему же возникло столь глупое предположение? Да потому, что, говоря языком статистики, ваша голова находится в вертикальном положении большую часть времени. Ваши обезьяньи предки крайне редко прогуливались, смотря на мир со склоненной набок головой. Таким образом, ваша зрительная система избирает кратчайший путь, она делает упрощающее предположение, что солнце прикреплено строго над вашей головой. Цель зрения состоит не в том, чтобы все время воспринимать вещи совершенным образом, а чтобы воспринимать их совершенным образом достаточно часто и достаточно быстро для того, чтобы как можно дольше прожить и оставить как можно больше потомства. Это единственное имеет значение в том, что касается эволюции. Разумеется, этот кратчайший путь делает вас уязвимым для определенных неверных суждений, например, когда вы склоняете голову набок, но такое происходит так редко в реальной жизни, что ваш мозг вполне может позволить себе быть ленивым в отношении таких вещей. Объяснение этой зрительной иллюзии показывает вам, что вы можете начать со сравнительно простого набора изображений, задавать вопросы, которые могла бы задать ваша бабушка, и добиться за пару минут настоящих прозрений относительно того, как мы воспринимаем мир.
Зрительные иллюзии пример подхода к мозгу как к черному ящику. Образ черного ящика пришел к нам из инженерии. Студенту-инженеру выдается запечатанный ящик с электрическими клеммами и электролампами, усеивающими поверхность ящика. Подключение определенных клемм заставляет определенные лампы загораться, но не в прямой или однозначной зависимости. Задание состоит в том, чтобы, подавая различные комбинации входных электрических сигналов, обратить внимание, какие из ламп зажигаются в каждом случае, и с помощью метода проб и ошибок определить монтажную схему сети внутри коробки, не открывая ее.
В психологии восприятия мы часто сталкиваемся с той же базовой проблемой. Чтобы ограничить круг гипотез о том, как мозг обрабатывает определенные виды зрительной информации, мы просто используем разнообразные сенсорные входящие данные и примечаем, что люди видят или что, как они полагают, они видят. Такие эксперименты позволяют нам открывать законы зрительной функции, примерно таким же образом, как Георг Мендель смог открыть законы наследственности, скрещивая растения с разными признаками, хотя у него не было никакой возможности что-либо узнать о молекулярных и генетических механизмах, делающих их действительными. Относительно зрения, я полагаю, лучшим из примеров, которые мы рассмотрели, будет пример Томаса Янга, предсказавшего существование в глазу трех видов цветовых рецепторов, основываясь на забаве с цветными пятнами.
Когда изучаешь восприятие и думаешь над законами, которые лежат в его основе, то рано или поздно появляется желание узнать, каким образом эти законы фактически основываются на деятельности нейронов. Единственный способ это узнать взломать черный ящик, то есть экспериментировать непосредственно на мозге. Существует три традиционных способа: неврология (изучение пациентов с повреждениями мозга), нейрофизиология (наблюдение за активностью нейронных цепей или даже отдельных клеток) и сканирование мозга. Специалисты в каждой из этих областей взаимно презирают друг друга и склонны рассматривать свой собственный метод как самое важное окно в мир работы мозга, но в последние десятилетия специалисты все больше понимают, что необходимо объединить усилия, разрешая эту проблему. Теперь в бой вступили даже философы. Некоторые из них, например Пэт Черчленд и Дэниел Деннет, обладают той широтой взгляда, которая может послужить мощным противоядием против тупика узкой специализации, в который было загнано большинство нейроученых.
Рис. 2.6. Диаграмма Дэвида ван Эссена, изображающая необыкновенную сложность связей между зрительными областями у приматов, с множественными ответными петлями на каждой ступени иерархии. «Черный ящик» был открыт, а внутри оказался... целый лабиринт маленьких черных ящичков! Ну что ж, никто и не обещал, что это будет просто
У ПРИМАТОВ, ВКЛЮЧАЯ ЧЕЛОВЕКА, значительная часть мозга, в том числе затылочные доли и части височной и теменной долей, отведена для зрения. Каждая из тридцати, или около того, зрительных областей внутри этой части содержит либо полную, либо частичную карту видимого мира. Всякому, кто считает зрение простым явлением, следовало бы взглянуть на одну из анатомических схем Дэвида ван Эссена, которые изображают структуру зрительных путей у обезьяны (рис. 2.6), учитывая при этом, что у людей они, судя по всему, должны быть еще более сложными. Обратите внимание на то, что число нитей, идущих от каждой стадии обработки информации к более ранней стадии, как минимум не меньше (а в действительности даже больше!), чем число нитей, идущих от каждой области в следующую, высшую по иерархии область. Классическое понимание зрения как постепенного и последовательного анализа образа, с увеличением сложности при продвижении, полностью разрушено с открытием стольких обратных связей. Какова задача этих обратных проекций, остается лишь гадать, но моя интуиция говорит мне, что на каждой стадии обработки информации, как только мозг добивается частичного разрешения «проблемы» восприятия, такой, как определение идентичности объекта, его местоположения или движения, это частичное решение тотчас отсылается обратно на ранние стадии. Повторяющиеся циклы такого возвратного процесса позволяют исключить тупиковые ситуации и ложные решения, когда вы смотрите на «зашумленные» зрительные изображения, такие, как замаскированные объекты (наподобие картинки, «спрятанной» на рис. 2.7). Другими словами,
Рис. 2.7. Что вы видите? Похоже на случайные брызги черных чернил на первый взгляд, но если вы будете смотреть достаточно долго, то сможете разглядеть спрятанную за ними картину
эти обратные проекции позволяют вам сыграть с изображением в нечто вроде «20 вопросов» (популярная игра, когда ведущий загадывает предмет, а участники должны угадать, задав 20 вопросов, на которые можно отвечать лишь «да» и «нет». Ред.), предоставляя вам возможность быстро прийти к правильному ответу. Как будто бы каждый из нас все время галлюцинирует, и то, что мы называем восприятием, включало бы в себя просто выбор галлюцинации, наиболее соответствующей поступающей в настоящий момент информации. Конечно, это сильное преувеличение, но в нем есть большая доля истины. (А как мы увидим позднее, это может помочь объяснить наше восприятие искусства.)
Точный способ распознания объекта все еще большая загадка. Каким образом нейроны, активизирующиеся, когда вы смотрите на объект, распознают в нем лицо, а не стул, например? Что является отличительными признаками стула? В современном дизайнерском мебельном магазине большая пластиковая клякса с ямочкой посередине распознается как стул. Может показаться, что важнейшим является назначение нечто, позволяющее сидеть, а не то, что у этой вещи четыре ножки или спинка. Каким-то образом нервная система интерпретирует акт сидения как синонимичный восприятию стула. Ну а если это лицо, каким образом вы тотчас распознаете человека, несмотря на то что вы на протяжении жизни видели миллионы лиц и сохранили соответствующие изображения в ваших блоках памяти?
свиньи уже не просматривается. Это поднимает центральную проблему
Определенные свойства или характерные черты объекта могут стать кратчайшим способом его распознавания. Например, на рис. 2.8а изображен круг с завитушкой посередине, но видите вы зад свиньи. А на рис. 2.86 четыре кружочка на двух прямых вертикальных линиях, но, как только я добавлю какие-нибудь детали, например когти, вы увидите медведя, карабкающегося на дерево. Эти картинки наводят на мысль, что определенные очень простые детали и характерные черты могут служить распознавательными маркерами для более сложных объектов, но они не отвечают на более важный вопрос как выделяются и распознаются сами эти детали. Каким образом завитушка распознается как завитушка? Разумеется, завитушка на рис. 2.8а может быть только хвостом, учитывая общий контекст нахождения внутри круга. Если завитушка вне круга, никакого зада
распознавания объектов, а именно каким образом зрительная система определяет отношения между свойствами и чертами объекта, чтобы его идентифицировать? Мы все еще слишком мало в этом разбираемся.
Проблема становится еще более острой, когда речь идет о распознавании лиц. Рис. 2.9а представляет собой схематическое изображение лица. Простое присутствие горизонтальных и вертикальных черточек заменяет изображение носа, глаз и рта, но только в том случае, если между ними соблюдены правильные взаимоотношения. У лица на рис. 2.96 сохранены те же самые признаки, что и на рис. 2.9а, но они перемешаны. Никакого лица не видно, если только вы, конечно, не Пикассо. Правильное расположение оказывается решающим.
Конечно, этим дело не исчерпывается. Как указал Стивен Косслин из Гарвардского университета, взаимоотношение черт (носа, глаз, рта в правильном соотношении) говорит вам только то, что это лицо, а не, скажем, собака или осел, но совершенно не говорит вам, чье именно это лицо. Чтобы распознать конкретное лицо, вам необходимо переключиться на измерение относительных размеров и расстояний между чертами. Выглядит так, словно ваш мозг создал общий шаблон для человеческого лица, сравнив между собой и усреднив тысячи виденных им лиц. Затем, когда вы сталкиваетесь с новым лицом, вы сравниваете его с шаблоном, то есть ваши нейроны математически высчитывают разницу между усредненным лицом и новым лицом. Конфигурация отклонений от усредненного лица становится специфическим образцом для нового лица. Например, в сравнении с усредненным лицом лицо Ричарда Никсона будет обладать носом картошкой и косматыми бровями. В сущности, вы можете преднамеренно преувеличить эти отклонения и получить карикатуру лицо, которое будет больше похоже на Никсона, чем само лицо Никсона. Опять-таки, позже мы увидим, как все это имеет отношение к некоторым видам искусства.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 226; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!