Онтологические прогулки

     1.3. Свойства восприятия. Рассмотрим свойства восприятия и соответствующие функции, присущие человеку и животным.

     В опытах с животными те или иные биологические механизмы можно выявить, так сказать, в чистом виде. С другой стороны, можно увидеть единство всего живого и тот мощный базис, созданный эволюцией, на который опирается человеческий интеллект.

     Эволюционное развитие интеллекта шло по пути совершенствования механизмов и качества восприятия. Не мышцы, зубы и когти, а способность точно и своевременно оценить обстановку определяли выживаемость биологических видов. Частично, механизмы восприятия «зашивались» в генетическую память и становились врожденным свойством интеллекта. Другие механизмы формировались в процессе развития организма, но способность к их формированию была генетически закреплена в свойствах и организации мозга. Общая направленность процесса состояла в стремлении к наиболее полному соответствию между структурой окружающего мира и структурой его восприятия.

     Одно из фундаментальных врожденных свойств восприятия обеспечивает  видение неподвижного мира, расположенного вне субъекта.

     Вы можете бегать, прыгать, ложиться, вставать, но мир вне вас продолжает оставаться неподвижным, не смотря на то, что изображение на сетчатке вашего глаза постоянно изменяется. Попробуйте для сравнения воспринять окружающую обстановку, глядя только на изображение в телекамере. Каждый поворот объектива камеры сопровождается смазыванием картинки и полной потерей чувства масштаба перемещения.

     Система видения человека включает в себя механизм фиксации взгляда, независимый от перемещений головы, механизм скачкообразного изменения направления взгляда, жестко связанный с системой ориентации в пространстве, а также механизм построения и постоянного обновления «картинки», связанный в единую систему со всеми другими механизмами и дающий необходимое качество восприятия. (Кроме того, существует ряд вспомогательных подсистем и механизмов, например, для устранения смазывания изображения при скачках глазного яблока, для преобразования неодинаковых изображений от двух глаз в единое объемное изображение, для «чувства» вертикали, горизонтали, прямого угла, симметрии...). Вся эта система потребляет чрезвычайно мощные мозговые ресурсы. Сбои в ее работе, например, при длительном вращении тела, сопровождаются  нарушениями в функционировании всего организма, тошнотой, рвотой, упадком сил и потерей сознания.

     По-видимому, является врожденной способность к проецированию восприятий внешнего мира во внешний же мир, в полном соответствии с реальной причиной их вызвавшей. Нарушение этой способности, когда человек принимает восприятия внешнего мира за внутренние переживания или наоборот, свидетельствует о серьезных психических патологиях.

     Второе фундаментальное свойство восприятия состоит в том, что внешний мир воспринимается субъектом в виде системы образов (образность восприятия). Это положение требует пояснения: врожденный (закрепленный в генетической памяти) алгоритм обработки ощущений способен выделять формы, как некоторые организованные совокупности ощущений.

     В животном мире существует физиологический механизм выделения движущихся форм с помощью неподвижного глаза. Орган зрения (в том числе – человека) устроен так, что воспринимает только меняющееся изображение на сетчатке  глаза. (У человека неподвижное изображение становится полностью невидимым через одну – две минуты). Неподвижный глаз не видит ничего, кроме движущихся объектов. Далее происходило «зашивание» жизненно важных для организма форм в генетическую память. Например, только что вылупившийся птенец уже боится определенных форм, напоминающих змей и хищных птиц.

     Высшие животные и человек обладают подвижным глазом, постоянно совершающим скачки и обновляющим изображение. Мозг человека способен выделять формы из полной совокупности ощущений. Периферические рецепторы органа зрения человека обладают повышенной чувствительностью к движущимся объектам и меньшим временем зрительной инерции.

     Выделение форм является основой предметности и целостности восприятия: воспринимаемая форма представляет собой целостный объект (предмет, явление) внешнего мира. Наконец,осмысленность восприятия классифицирует объект, то есть соотносит его с другими объектами и определяет место в смысле его принадлежности к определенному классу или группе и его значимости для субъекта. Осмысление – заключительная стадия процесса восприятия, на которой бессмысленная форма превращается в осмысленный образ. Таким образом, образ есть осмысленная форма. Необходимо подчеркнуть, что осмысление образа в процессе его восприятия происходит неосознанно и сопровождается возникновением чувства узнавания, опознавания, понимания и т. п. Итак, восприятие реализует акт непосредственного чувственного познания воспринимаемой реальности.

     Свойство константности восприятия заключается в способности психики компенсировать изменения условий восприятия таким образом, что воспринимаемый объект кажется почти неизменным (по форме, цвету, размеру и т. п.). Это свойство является отчасти врожденным (цветовая и яркостная адаптация, «чувство» формы), отчасти приобретенным (учет изменений при удалении объекта, значительном изменении ракурса, способность учитывать неизменность структуры).

 

   1.4. Форма. Все природные объекты, явления и процессы существуют в определенных формах. Формы обладают структурой, то есть составными частями, находящимися между собой в определенных связях и отношениях, от характера которых зависит форма.

     Предмет можно характеризовать геометрической формой, определяемой пространственными координатами точек его поверхности, формой спектральных и угловых распределений отражения света от его поверхности, формами траекторий движения точек предмета в пространстве и т. д. Звук обладает формой изменения давления во времени. Его также можно представить формой спектра волнового излучения, меняющейся во времени. Явление характеризуется определенной совокупностью форм, а процесс – формой последовательной смены явлений.

     Форма дерева – пространственная структура из ствола и веток.  Мелодия – временная структура из музыкальных тонов.

     Различным уровням организации материи в природе соответствует иерархия форм и структур. Форма (структура) определенного уровня организации имеет качественные различия  по отношению к формам других уровней.

     Иерархия пространственных форм: гора, камень, кристалл, молекула, атом; лес, дерево, лист, клетка, ядро, макромолекула, молекула, атом. Иерархия звуковых форм: предложение, слово, фонема; симфония, партия одного инструмента, музыкальная фраза, звук, составляющие структуры звука (атака звука, установившаяся часть, обертоны).

     Иерархия геометрических и цветовых форм поверхности предметов, воспринимаемых посредством зрения, ограничена снизу формами микрооганизации поверхности – фактурой. 

     Воспринимаемая форма. Возможности человека воспринимать формы ограничена, с одной стороны, физиологическими особенностями механизмов ощущений, с  другой – несовершенством алгоритмов переработки информации, то есть качеством системы восприятия. У человека  наиболее развиты системы зрительного, слухового и осязательного восприятия. Системы обоняния и вкуса создают неструктурированные сигналы (ощущения). Следовательно, из этих сигналов не может быть выделена другая информация, кроме самих ощущений.   Запахи для человека не создают «картины», как для собаки, они пространственно нелокализованы и ненаправлены. Но запах и вкус входят в общий поток информации и придают воспринимаемому образу дополнительное (в некоторых случаях – наиважнейшее) измерение.

     Зрительное ощущение представляет собой мозаику из цветных

пятен, несколько различную для правого и левого глаза. В отличие от света, представляющего собой структуру излучений различных длин волн (спектр), ощущение цвета  неструктурированно. Этим оно коренным образом отличается от ощущения звука, которое отображает частотную структуру (спектр) звука. Звук, взятый сам по себе, может передавать информацию, заложенную в его структуре. Цвет, взятый сам по себе, не может передавать информацию и является чистым ощущением. Информация может содержаться в цвете, структурированном в пространстве или во времени.

      Восприятие тембра, характерного звучание фонем человеческого голоса, возможность раздельного восприятия многих звуков – есть результат структурности звукоощущений. Один и тот же музыкальный тон может быть передан в бесконечном числе тембров, различающихся спектром обертонов. Неповторимые индивидуальные особенности голосов людей, звуки, от сладчайшего до душераздирающего – все это следствия спектральных различий звуков, воспринимаемых ухом.

     Цветоощущение является простейшим из всех ощущений: оно представляет собой одно неструктурированное ощущение, характер которого определяется величинами и соотношением трех первичных ощущений – чистых синего, зеленого и красного цветов. (К примеру, ощущение вкуса невозможно свести к комбинации первичных  – кислого, сладкого, горького, соленого и острого. Еще более сложно функционирует механизм обоняния, имеющий древнейшие эволюционные корни.) С цветом мы имеем ситуацию обратную по отношению к звуку: один и тот же цвет может быть передан бесконечным количеством различных спектров. Большинство цветоощущений могут быть созданы при помощи трех источников света, дающих цветоощущения красного, зеленого и синего цветов. Это обеспечивает возможность функционирования разнообразных технологий, связанных с цветопередачей.

     Если бы слух был устроен подобно зрению, то любое звукоощущение можно было бы представить в виде суммы звукоощущений от чистого тона определенной высоты и белого шума, либо в виде суммы звукоощущений от трех чистых тонов, низкого среднего и высокого, взятых в определенных отношениях. Звук,  подобно цвету, стал бы представим не формой, а точкой в трехмерном пространстве с координатами громкость, высота тона, чистота тона.

     Cэкономив на передаче спектров, природа обеспечила детальнейшую передачу «картинки». Впрочем, и цвет – не такое плохое изобретение: число различаемых оттенков по цветовому тону достигает 150, по насыщенности – в среднем около 15, по светлоте – порядка 200. Тем не менее, общее число различаемых цветов ограничено.  Сам цвет представляет собой интегральную характеристику спектра – код, отражающий специфику человеческого зрения. Цвета в природе нет. Цвет – чисто человеческое изобретение.  

     Итак, сам цвет неструктурирован, но структурированы цветовые совокупности, посредством которых отображаются формы внешнего мира. Число цветов ограничено, нобесконечно  число структур цветоощущений, отображающих  многообразие форм в природе.

     Мир трехмерен,  изображение на сетчатке глаза двухмерно, а восприятие мира – трехмерно. Каким же образом возникает третье измерение? На близких расстояниях работает стереоскопичность зрения, фокусировка хрусталика, сведение глаз. Но самое удивительное происходит на больших расстояниях. Восприятие преобразует перспективное сокращение и деформацию предметов в расстояние. Мозг (или специализированная подсистема мозга) производит процедуру своего рода «обратной перспективы», преобразующей «перекос» изображения в глубину пространства. Насколько совершенен этот механизм демонстрируют спортивные игры, где точный пас или бросок мяча в кольцо невозможны без «чувства» расстояния. Восприятие очень большой глубины пространства реализуется методом «обратной цветовой перспективы», в котором производится учет изменения цвета предмета по мере его удаления. Таким образом, трехмерность воспринимаемых форм есть результат обработки структуры зрительных ощущений по специализированному алгоритму, сформировавшемуся в процессе эволюции.

     Каждый мельчайший элемент воспринимаемой формы можно представить точкой в шестимерном пространстве: три измерения (ширина, высота и глубина) определяют геометрические координаты формы и еще три (светлота, цветовой тон, и насыщенность) – цветовые. Монохромные формы представимы одной цветовой координатой – светлотой. Минимальное число координат для представления формы – три (плоская монохромная форма).

     Все прочие качества зрительно воспринимаемой формы не требуют введения дополнительных измерений. Например, цветовая яркость представима как произведение насыщенности цвета и светлоты. Глубина цвета – отношение насыщенности к светлоте и т. д.

     Восприятие меняющейся (движущейся) формы идентично восприятию последовательности достаточно быстро сменяющих друг друга неподвижных форм.

     Звук, воспринимаемый органом слуха, представляет собой форму в двухмерном пространстве (частота – громкость), меняющуюся во времени. Так что воспринимаемый звук трехмерен, хотя физически звук представим в двух измерениях, как форма изменяющегося во времени давления. Пространственный звук, воспринимаемый двумя ушами, добавляет еще два измерения для локализации направления на источник звука в пространстве.

 

   1.5. Перцепция – деятельность в процессе восприятия. Наиболее наглядно перцептивный процесс проявляет себя в осязании. При помощи ощупывания предметов окружающей обстановки можно через определенное время сформировать вполне полноценную «картину мира» в ограниченном пространстве. Получаемая таким способом информация складывается путем последовательной переработки огромного количества ощущений, причем эти ощущения получаются в результате направленной и структурированной деятельности. Форма как бы лепится в воображении.

     На самом деле, перцептивная деятельность имеет место при любом восприятии. Зрительный процесс аналогичен осязательному: взгляд «ощупывает» форму, дольше задерживаясь в наиболее «изощренных» местах, мозг суммирует информацию, постепенно формируя образ. Слух постоянно «прощупывает» звуковую форму, выделяя ту или иную полосу частот из общего потока звуков, и суммирует информацию в большие структурированные блоки (слова, предложения, мелодии, природные или техногенные звуки) – слуховые образы. В перцепции проявляется свойство структурности восприятия – способность мозга интегрировать большие структурно объединенные блоки информации и превращать их в единый образ. Перцепция сопровождается осмыслением (в форме чувства) поступающей информации. Это первая, возможно, важнейшая стадия чувственного познания. Образ наполняется так называемыми перцептивными свойствами: свойствами материальной формы, воспринимаемыми визуально (устройство, цвет, фактура и оптические качества поверхности, характер движения), на слух (разнообразнейшие свойства звука), на ощупь (гладкость, шероховатость, мягкость, твердость, температура...), на вкус и запах, на вес, а также свойствами, относящимися к категории характера (пассивный, агрессивный, трусливый, нежный, злой...). Перцептивные свойства представляют собой чувственный код объективных свойств реальности.

     Перцепция целиком управляется чувством. Это есть общая черта чувственного познания. Характер перемещения направления взгляда целиком определяется скрытой от сознания работой интеллекта, которая  проявляется в чувстве необходимости направить взгляд на ту или иную точку формы. Тем самымчувство обеспечивает обратную связь между образом, создаваемым в интеллекте, и реальностью.

     В перцепции выпукло проявляется важнейшая черта, присущая всем уровням познания: воспринимаемая форма создается путем синтеза форм более низкого уровня организации. Фактически – это творческий процесс, результатом которого является повышение структурного уровня восприятия.

 

   1.6. Структуризация образов. Представьте себе антилопу, увидевшую атакующего льва. Из структуры зрительных ощущений она должна сформировать образ льва, удостовериться, что он атакует, оценить обстановку, выбрать направление отступления и, наконец, начать бег. Сколько времени отводится антилопе на всю процедуру принятия решения, если скорость льва 15 м/сек, а расстояние – 30 м? Сколько времени  ей требуется для переработки зрительной информации, если зрительное ощущение составляют не менее 100 тыс. единиц информации, а скорость ее обработки – не более 100 единиц за секунду? И заключительный вопрос: почему до сих пор не все антилопы съедены львами?

     Можно ответить, что антилопа имеет специальные рецепторы движения, сразу выделяющие движущийся объект. (И это действительно так, особенно на периферии поля зрения, так как центр поля зрения сосредоточен на поисках пищи – основном занятии антилопы). Выделение движущегося объекта резко снижает объем информации, подлежащей переработке, но не решает проблему: необходимо однозначно идентифицировать льва на фоне колышущихся трав и веток.

     В действительности животные реагируют на всякое резкое движение, начиная бег, но тут же останавливаются, если тревога ложная. Таким образом, идентификация агрессора происходит уже в движении, на чем экономится драгоценное время. Кроме того, работает «коллективный глаз» всего стада, обеспечивая контроль местности с различных направлений, а также опытность вожака, определяющего маршрут движения.

     Опыт показывает, что животное распознает образ за доли секунды как бы «сразу», вне зависимости от ракурса и расстояния (в пределах разумного). Точно так же мы «сразу» узнаем знакомых и отличаем Иванова от Сидорова. Как будто Сидоров вместе с Ивановым уже сидели где-то в глубинах памяти, а потом один из них сразу выскочил как черт из табакерки. Мы узнаем Сидорова в одно мгновение, вполоборота, с подбитым глазом, больного, пьяного, небритого...

     Тот факт, что Сидоров «сидел» в памяти, не вызывает сомнения, поскольку можно вызвать представление образа Сидорова в воображении. Но невозможно хранить в памяти тысячи Сидоровых и Ивановых в различных ракурсах и состояниях. По-видимому, существует свойство восприятия, благодаря которому в перекошенной физиономии мы сразу узнаем все того же Сидорова. Это свойство, присущее не только человеку, но и высшим животным, разительно отличает восприятие от всего, что создано рациональным умом и деятельностью человека: оно несоизмеримо выше и сложнее. Мозг оказывается в состоянии выделить нечто, не поддающееся более или менее внятному разумному определению, но столь существенное, что оно (нечто) является важнейшим условием существования разумной жизни на земле.

     Ясно, что это нечто имеет отношение к осмыслению образа через форму, поскольку зрительные и слуховые ощущения преобразуются в формы, и это – единственная внешняя информация, которой располагает мозг. Как мы знаем, любая информация содержится в структуре сигнала, в данном случае – в структуре формы. Следовательно, осмысливание образа есть процесс извлечения информации из структуры его формы. Совершенство механизма такого извлечения определяется чувственным опытом.

     Получаемая информация не сводится к опознаванию образа. Она может включать в себя огромный комплекс душевных, духовных, физических и физиологических состояний, которые проявляют себя в форме (в последовательности и движении форм, в структуре связей между зрительными и звуковыми формами). Эта информация может возникать в сознании наблюдателя почти мгновенно (первое впечатление), либо накапливаться в процессе длительного общения («съесть пуд соли»). Способность выделять информацию (чувственный опыт) обогащается в процессе чувственного познания.

     Чувственный опыт формируется благодаря познанию новых форм или более глубокому познанию структуры известных форм. Познание формы развивается, как и сама форма – от простого к сложному. В момент рождения мозг человека содержит мощные алгоритмы анализа структур форм, созданные миллионами лет эволюции, так называемые, способности, а также, по-видимому, определенный набор простейших форм – эталонов.

     Дело в том, что истинным «субъектом» восприятия является интеллект. А он способен воспринять только то, что сам «сотворил». Интеллект воспринимает только результаты собственного синтеза. Вне синтеза нет восприятия. Непосредственное восприятие есть синтез форм в интеллекте под управлением ощущений. Другими словами, если человек воспринимает нечто, то это нечто должно быть построено в интеллекте. Простейшие формы-эталоны исполняют роль кирпичиков, из которых создаются в интеллекте более сложные формы.

     Эти простейшие формы представляют собой «абсолютный загрузчик» на языке компьютерщиков или «семена», из которых могут «произрастать» более сложные формы. В числе простейших форм могут быть: точка, отрезок прямой, отрезок дуги, угол (излом отрезка или дуги), пятно, градиент (плавное изменение светлоты или цветности), граница раздела (светлоты или цветности). Звуковые формы: шум, тон, стук, затухающий звук, изменение высоты тона (плавное или скачкообразное).

     Врожденные алгоритмы анализа – синтеза структур ощущений способны расчленять их на конфигурации, обладающие наибольшей однородностью, плотностью, близостью, связностью, непрерывностью, замкнутостью и упорядоченностью элементов. Далее, дополнительно используя алгоритмы интерполяции, экстраполяции, сглаживания, симметрии, пропорциональности и дополнения, мозг синтезирует данную конфигурацию из совокупности эталонов.

          Эталоны представляют собой алфавит кода: набор наименьших по информационному содержанию структурно значимых единиц, из которых могут быть составлены «слова» - формы более высокого уровня.

     Вопросы формообразования и  структуризации форм изучала так называемая гештальтпсихология – психология форм (от немецкого Gestalt– структура, форма).

     Сечение цилиндра – эллипс – упрощенно представляется в виде овала –  отрезков дуг большего и меньшего радиуса, соединенных в замкнутую фигуру. При этом используются алгоритмы связности, непрерывности первой производной (гладкости), упорядоченности (порядка расположения отрезков дуг) и замкнутости. Представление различных гладких кривых в виде совокупности дуг различного радиуса использует алгоритмы связности, непрерывности, гладкости, упорядоченности.

     Треугольник – объединение трех углов в замкнутую фигуру –  структура более высокого уровня по сравнению с углом и отрезком,  устойчивая по отношению к изменениям отношений величин углов и сторон.

     В свою очередь, формы более высокого уровня, вплоть до самых сложных, будучи «впечатаны» в память, могут стать дополнительными «буквами» (или «иероглифами») алфавита форм. Восприятие фигуры сопровождается процедурой анализа (разделения конфигурации на элементы, представимые алфавитом форм) и синтеза (реконструкции) конфигурации из алфавита.

     Природное свойство зрения состоит в том, что оптическое изображение на сетчатке глаза представляет собой центральную проекцию окружающего мира.

     При центральном проецировании происходит существенное преобразование форм трехмерного пространства: отрезки прямой  и углы изменяют свою величину в зависимости от их ориентации, параллельные прямые становятся сходящимися, плоскости и плоские кривые могут стать прямыми и отрезками и т. д. Вместе с тем, сохраняются многие структурные свойства: непрерывность, гладкость, связность и замкнутость (при определенных условиях), прямолинейное расположение точек на прямой, гармоническое расположение четырех точек на прямой, порядок и класс алгебраических кривых, отношения порядка.

     Специализированный и чрезвычайно мощный алгоритм обработки изображений занимается «исправлением» искажений и восстановлением трехмерного характера воспринимаемой формы. Механизм восстановления «истинной» формы, по-видимому, носит универсальный характер, работающий при практически любых видах искажений – проекции (ракурса), выпадения части информации (даже значительной), зашумленности информации, изменении отдельных качеств ощущений, искажений специального вида (скажем, вносимых техническими устройствами или природными явлениями).

     Животное, бегущее по тропе, частично засыпанной снегом, очень точно восстанавливает реальную форму тропы, используя простейшие алгоритмы интерполяции и экстраполяции. Увидев половину морды хищника, лань моментально восстанавливает полную форму по алгоритмам симметрии и дополнения. Отражение в воде, искаженное волнением, музыка из транзисторного приемника, изуродованная шумами, призвуками, дребезгом, фигура в полумраке и т. п. – примеры, когда требуются действия более сложных алгоритмов. Искажения ракурса (проекции) могут быть восстановлены с помощью матричных преобразований. При почти полном отсутствии информации и острой в ней необходимости в работу включается воображение, создавая почти целиком искусственный образ, «вписанный» в реальность («у страха глаза велики»).

     Процедуру синтеза формы можно грубо представить в виде раскладки эталонов форм поверх мозаики ощущений, причем в число эталонов могут входить структуры более высокого уровня и «готовые» формы. В зависимости от качества и времени воздействия входного сигнала (мозаики ощущений), воспринимаемая форма может почти целиком состоять из дополнений и коррекций, а то и полностью быть заменена хорошо знакомым образом, либо стать результатом длительной перцепции и воспринятой в мельчайших деталях. Но при любых обстоятельствах – вопрос не должен оставаться без ответа.