Перцептивный парадокс - Perceptual paradox

А перцептивный парадокс иллюстрирует несостоятельность теоретического предсказания. Теории из восприятие призваны помочь исследователю предсказать, что будет восприниматься, когда чувства стимулируются.

Теория обычно включает математическая модель (формула), правила сбора физических измерений для ввода в модель и правила сбора физических измерений, которым должны сопоставляться выходные данные модели. При произвольном выборе действительных входных данных модель должна надежно генерировать выходные данные, которые неотличимы от данных, измеряемых в моделируемой системе.

Хотя каждая теория может быть полезна для некоторых ограниченных прогнозов, теории зрения, слуха, осязания, обоняния и вкуса, как правило, не являются надежными для всестороннего моделирования восприятия на основе сенсорных входов. Парадокс показывает, где теоретическое предсказание оказывается несостоятельным. Иногда даже в отсутствие предсказательной теории характеристики восприятия кажутся бессмысленными.

На этой странице перечислены некоторые парадоксы и, казалось бы, невозможные свойства восприятия. Если имя животного не упоминается в связи с обсуждением, следует исходить из человеческого восприятия, поскольку большинство данных исследования восприятия применимо к людям.

Терминология

${displaystyle SUN_{white}}$ свет

Нормальный белый солнечный свет - это излучение черного тела, содержащее широкий и в значительной степени безликий спектр, охватывающий весь диапазон человеческого зрения.

${displaystyle RGB_{white}}$ свет

Телевизоры и компьютерные экраны дурак глаз, генерируя фотоны трех узких диапазонов длин волн, где пропорция фотонов от промышленного стандарта (но неправильно названа) р (красный), Г (зеленый), а B (синий) источники, как известно, воспринимаются как белые.

Определение

А перцептивный парадокс в чистом виде - это заявление, иллюстрирующее неспособность формулы предсказать, что мы воспринимаем, исходя из того, что чувства преобразовывать.

Пример: стандарт теория информации пределы пространственная частота на основании гиперактивность примерно в 4 раза выше пространственной частоты фоторецепторные клетки. Тем не менее, надежные научные журналы публиковали сообщения о гиперактивности более чем в 10 раз.

На первый взгляд бессмысленная характеристика - это утверждение фактического наблюдения, которое настолько трудноразрешимо, что для его объяснения не было предложено никакой теории.

Пример: оптический путь в глазу, от роговица к фоторецепторам, проходит через несферическую роговицу и линзу, которые преломляют, и некруглые отверстия, которые дифрагируют так, что в нормальном глазу изображение на сетчатке для точечного источника представляет собой неправильную цветную кайму с эксцентричным цветом коаксиальный узор, похожий на «яблочко», со многими патологическими свойствами, с центральной яркой чертой, покрывающей множество фоторецепторов.[1] Тем не менее, точечный источник воспринимается четко, и его можно отличить от других таких точек на небольшом расстоянии, равном 1/10 угла обзора фоторецептора. Согласно Рурде, в «идеальном» глазу фовеальный конус составляет 30 угловых секунд, а диаметр центрального «диска Эйри» варьируется от 10 (зрачок 1 мм, используемый для чтения) до примерно 1,5 конуса (зрачок 8 мм, используемый во время боя / полетный ответ).

Математическое моделирование

Одно направление исследований в восприятие пытается объяснить то, что мы воспринимаем, применяя формулы к сенсорный и ожидаем результатов, аналогичных тому, что мы воспринимаем. Например: то, что мы измеряем глазами, должно быть предсказано путем применения формул к тому, что мы измеряем с помощью инструментов, имитирующих наш глаз.

Предыдущие исследователи составляли формулы, которые предсказывают некоторые, но не все перцептивные явления, исходя из их сенсорного происхождения. Современные исследователи продолжают создавать формулы, чтобы преодолеть недостатки более ранних формул.

Некоторые формулы тщательно построены, чтобы имитировать фактические структуры и функции сенсорных механизмов, другие формулы построены путем огромных скачков факта о сходстве математических кривых.

Никакие формулы восприятия не были возведены в статус «естественного закона», как законы гравитации и электрического притяжения. Таким образом, формулы восприятия продолжают оставаться активной областью развития, поскольку ученые стремятся к великой проницательности, требуемой от закона.

История

Немного Нобелевские лауреаты проложили путь четкими заявлениями о передовой практике:

В предисловии к его гистологии^[2]Сантьяго Рамон-и-Кахаль написали, что «Практикующие смогут только утверждать, что действительное объяснение гистологическое наблюдение был предоставлен, если можно дать удовлетворительный ответ на три вопроса: какова функциональная роль устройства у животного; какие механизмы лежат в основе этой функции; и какая последовательность химических и механических событий во время эволюция и развитие дало начало этим механизмам? "

Аллвар Гуллстранд описал проблемы, возникающие при приближении к оптике глаза, как если бы они были столь же предсказуемы, как оптика камеры.

Чарльз Скотт Шеррингтон, считалось, что мозг является «венцом достижения рефлекторной системы» (что можно интерпретировать как открытие всех аспектов восприятия простым формулам, выраженным через сложные распределения).

Сенсорные наблюдения

• См .: Визуальный
• Слушайте: слуховой
• Сенсорный: тактильный
• Запах: обонятельный
• Вкус: Вкусно
• Электрический

Перцептивные наблюдения

• См .: Визуальный
• Слушайте: слуховой
• Сенсорный: тактильный
• Запах: обонятельный
• Вкус: Вкусно
• Электрический

Утверждения парадокса

См .: Визуальный

Контрастная инвариантность
Границы между более яркими и более темными областями сохраняют постоянный относительный контраст, когда соотношение логарифмов двух интенсивностей остается постоянным:

${displaystyle Contrastpropto {frac {logI_{a}}{logI_{b}}}}$

Но использование логарифмов запрещено для значений, которые могут стать нулевыми, например ${displaystyle I_{a},}$, и деление запрещено на значения, которые могут стать нулевыми, например ${displaystyle logI_{b},}$.

Ни одна из опубликованных нейроанатомических моделей не предсказывает восприятие контрастной инвариантности.

10 Десятилетие трансдукции

Местный контраст

Постоянство цвета
При наблюдении за объектами в кадре цвета кажутся постоянными: яблоко выглядит красным независимо от того, где оно рассматривается, при ярком прямом солнечном свете, под голубым небом с закрытым солнцем, во время красочного заката, под навесом из зеленых листьев и даже под действием большинства искусственных источников света цвет яблока остается неизменным.

Восприятие цвета не зависит от длины волны света.Эдвин Лэнд продемонстрировал это, освещая комнату двумя длинами волн света примерно 500 нм и 520 нм (обе неправильно названы «зелеными»). Комната воспринималась в полном цвете, причем все цвета выглядели без ослабления, такие как красный, оранжевый, желтый, синий и фиолетовый, несмотря на отсутствие фотонов, кроме двух, близких к 510 нм. ${displaystyle RGB_{white}}$ свет неправильно использует терминологию RGB, поскольку цвет - это восприятие, и не бывает таких вещей, как Красный, Зеленый, или Синий фотоны.

Джером Леттвин написал статью в Scientific American^[3]иллюстрируя важность границ и вершин в восприятии цвета.

Тем не менее, ни одна из опубликованных формул не предсказывает воспринимаемый цвет объектов на одном изображении при произвольном освещении сцены.

Поперечная хроматическая деаберрация
Свет, который проходит через простую линзу, например, в глазу, преломляется, расщепляя цвета. ${displaystyle RGB_{white}}$ точечный источник, который смещен от центра глаза, проецирует рисунок, в котором цветоделение проходит по линии, радиальной к центральной оси глаза. Цветовое разделение может быть много фоторецепторов.

Тем не менее, ${displaystyle RGB_{white}}$ пиксель на экране телевизора или компьютера кажется белым, даже если смотреть сбоку.

Ни одна из опубликованных нейроанатомических моделей не предсказывает восприятие эксцентричного белого пикселя.

Продольная хроматическая деаберрация
Как и в случае с поперечной хроматической деаберрацией, в проектах разделения цвета также проецируются компоненты R, G и B ${displaystyle RGB_{white}}$ пикселя с разным фокусным расстоянием, что приводит к тому, что цветное распределение света похоже на «бычий глаз» даже в центре зрения.

Ни одна из опубликованных нейроанатомических моделей не предсказывает восприятие центрированного белого пикселя.

Сферическая деаберрация
Роговица и линзы глаз имеют несовершенную сферическую форму, что приводит к некруглому распределению фотонов на сетчатке.

Ни одна из опубликованных нейроанатомических моделей не предсказывает восприятие белого пикселя с некруглым распределением.

Гиперактивность
Люди сообщают о дискриминации намного более тонкой, чем можно предсказать путем интерполяции сенсорных данных между фотосенсорами. Высокоэффективное сверхострое зрение у некоторых людей измеряется на уровне менее одной десятой радиуса одного фоторецептора. Среди мер гиперактивности - нониусное различение двух соседних линий и различение. двух звезд в ночном небе.

Ни одна из опубликованных нейроанатомических моделей не предсказывает различение двух белых пикселей, расположенных ближе друг к другу, чем один фоторецептор.

Инверсия размера зрачка
Когда зрачки сужаются примерно до 1 мм для чтения мелким шрифтом, размер центрального «диска Эйри» увеличивается до диаметра 10 фоторецепторов. Так называемое «размытие» увеличивается для чтения. Когда зрачки расширяются для реакции борьбы / бегства , размер центрального диска «Эйри» уменьшается до диаметра примерно 1,5 фоторецепторов. Так называемое «размытие» уменьшается в ожидании больших движений.

Ни одна из опубликованных нейроанатомических моделей не предсказывает, что дискриминация улучшается, когда зрачки сужаются.

Инверсия формы зрачка
Глаза имеют зрачки (апертуры), которые вызывают дифракцию. Точечный источник света распространяется на сетчатке. Распределение для идеально круглой апертуры известно под названием «кольца Эйри».

У людей зрачки редко бывают идеально круглыми. Зрачки кошек могут быть от почти круглых до вертикальных. Зрачки козлов обычно бывают горизонтальными прямоугольными с закругленными углами. Зрачки гекконов могут быть от круглых до щелевых или с множеством точечных отверстий. Зрачки каракатиц имеют сложную форму. .

Ни одна из опубликованных нейроанатомических моделей не предсказывает восприятие белого пикселя с распределенным зрачком различной формы.

Слушайте: слуховой

Сенсорный: тактильный

Запах: обонятельный

Одно из парадоксальных представлений об обонянии - это теория собственной способности обоняния. Обоняние - неотъемлемая часть жизни, и даже доказано, что это вопрос генетики.

Вкус: Вкусно

Электрический

Заключение

использованная литература

1. Рурда, А. Глава 2 «Обзор оптики» в книге Wavefront Customized Visual Correction: The Quest for SuperVision II. (Macrae, S.M., Krueger, R.R., Applegate, R.A., ed). Slack Inc. Торофар, Нью-Джерси (2004 г.)
2. Гистология нервной системы: испанское издание
3. 1986 Цвета вещей, Scientific American, Vol.255.3, pp. 84-91; (с Броу, Филиппом, Шиашией и Линденом)