На мой взгляд, обе теории хорошо объясняют восприятие, но они сосредоточиваются на различных стадиях этого процесса. Теория прямого восприятия важна для нашего понимания восприятия по двум причинам: она обращает внимание на значение сенсорных стимулов, предполагая, что их обработка является простой и прямой, а также что познание и восприятие являются естественными, основанными на экологии феноменами, — позиция, гармонично сочетающаяся с новым когнитивным эволюционным подходом или когнитивной экологией, обсуждаемой в главе 1. В то время как теория прямого восприятия может помочь нам понять ранние этапы восприятия, теория конструктивного восприятия полезна для понимания того, как мыслящий разум понимает сенсорные впечатления. Способность людей (и животных) к дедукции при восприятии действительности не только полезна для понимания стимулов, которые неполны (например, когда вы видите вашего друга без привычных усов), но и необходима для выживания видов: мы используем ее после того, как обилие стимулов реального мира на пару сотен миллисекунд заполняет наше сознание.
Распознавание зрительных паттернов
Какие же когнитивные процессы нужно теоретически допустить, чтобы объяснить нашу способность классифицировать и понимать зрительные паттерны? Этот вопрос изучался с нескольких теоретических позиций. Из них мы обсудим следующие.
Теория гештальта. Распознавание паттернов основано на восприятии целого стимульного паттерна. Отдельные части целостной конфигурации приобретают свое значение, находясь в составе целого.
Обработка информации по принципу «снизу вверх» или «сверху вниз». Распознавание паттерна начинается с распознавания отдельных его частей («снизу вверх»), суммирование которых ведет к опознанию всего паттерна; либо распознавание всего паттерна ведет к опознанию его компонентов («сверху вниз»).
Сравнение с эталоном. Распознавание паттернов происходит при наличии совпадения сенсорных стимулов с соответствующей внутренней мысленной формой.
Подетальный анализ. Распознавание паттерна происходит после анализа элементарных свойств входящих стимулов (аналогично обработке по принципу «снизу вверх»).
Опознание по прототипу. Распознавание паттерна происходит при наличии совпадения воспринимаемого паттерна с абстрактным или идеальным умственным паттерном.
Восприятие формы. Восприятие паттерна рассматривается с различных теоретических позиций.
Распознавание паттернов экспертами. Рассматривается распознавание паттернов специалистами в различных областях.
Следует признать, что каждая из этих точек зрения может иметь некоторые общие теоретические моменты с другими позициями, а различия определяют организационную схему нашего дальнейшего обсуждения.
Зрение
Зрение — акт ощущения электромагнитных волн, осуществляющийся, возможно, благодаря уникальной структуре глаза, которая приспособлена для обнаружения энергии света.
Лучи света попадают в глаз через роговую оболочку и хрусталик, которые фокусируют образ на сетчатке. Распознаваемый паттерн, будь то простая двухмерная черно-белая форма или сложная трехмерная цветная форма, всегда представлен на сетчатке в виде двухмерной
[19] формы. На основе этих двухмерных репрезентаций становится возможным восприятие более высокого порядка на сетчатке, включая иллюзию трехмерного пространства: импульсы передаются верительную кору, что в соединении с имеющимися знаниями приводит к узнаванию, например, вашей бабушки, когда она попадает в поле вашего зрения. Аура таинственности, окружавшая зрительный процесс в течение многих столетий, наконец уступает место научному пониманию.
Зрительная система наиболее сложная из всех сенсорных систем. Человеческий глаз имеет приблизительно 7 млн колбочек, чувствительных к хорошо освещенным стимулам, и 125 млн палочек, чувствительных к плохо освещенным стимулам. Палочки и колбочки распределены по сетчатке неравномерно. Колбочки сконцентрированы в центральной ямке, а палочки расположены на отдалении от нее. Несмотря на неравное распределение сенсорных нейронов в глазу, во многих моделях зрительного восприятия, особенно созданных на основе компьютерной метафоры, зрительная система рассматривается как разновидность матрицы, которая может быть описана геометрически как соответствующая решетке х и у. Кроме множества чувствительных клеток и их местоположения существует еще один фактор в понимании зрительного восприятия — интенсивность стимулов, или насколько ярок объект и как это влияет на ощущения. Было обнаружено, что и яркие и темные объекты представлены сходным образом.
В рамках нескольких научных программ предпринимаются попытки смоделировать зрение человека с помощью компьютеров. На данный момент невозможно построить искусственный глаз с миллионами воспринимающих элементов. Удалось создать лишь телевизионный «глаз» с матрицей 512 х 512 (который имеет 262 144 пиксела, или «элемента изображения»), грубо моделирующий глаз человека. Элементы изображения могут быть включены или выключены; интенсивность света может изменяться с помощью компьютерных программ. Также успешно моделировалось определение зрительных границ реальных объектов (для более подробной информации см. Marr, 1982). Мы возвратимся к компьютерному зрению в главе 15, а теперь обратим внимание на модели зрительной обработки информации человеком.
Субъективная организация
Интересная особенность человеческого зрения — способность «видеть» в физическом мире вещи, которых не существует. Эти иллюзии — не только результат ощущений, поступающих из внешнего мира, но и предрасположенности зрительной/ когнитивной системы к искажению того, что действительно существует в реальном мире; эти искажения называются иллюзиями.
Иллюзия — ошибочное восприятие действительности, свойственное всем людям.
Хотя такое догматическое определение оставляет открытым вопрос: «Что есть действительность?», мы предоставим решать его философам. Все мы бывали «одурачены» странностями восприятия, как, например, в случае с иллюзией Мюллера- Лайера и иллюстрацией М. С. Эшера в предыдущей главе. Изучение иллюзии поможет когнитивным психологам объяснить связь между внешними физическими явлениями и тем, как разум организовывает эти стимулы во «внутренние репрезентации».
Один из видов иллюзий, показывающий, как разум естественно организовывает зрительные стимулы, называется иллюзорным очертанием. Это зрительные образы, контуры которых различимы даже при физическом отсутствии самих объектов. На рис. 4.1 показан пример иллюзорного очертания. Иллюзорные очертания — это результаты перцепции форм, когда формы существуют в перцептивно-когнитивной системе, а не в стимуле. Кажется, что они находятся на рисунке, а не на фоне и реально присутствуют в восприятии, хотя наблюдатель, по-видимому, чувствует, что они на самом деле «не реальны». (Последнее положение представляет собой интересную проблему, однако этой теме посвящено слишком мало исследований. Возможно, какой-нибудь читатель-энтузиаст исправит этот недостаток.)
