Перцептивный парадокс

Парадокс восприятия иллюстрирует несостоятельность теоретического предсказания. что теории восприятия Предполагается , помогут исследователю предсказать, что будет восприниматься при чувств стимуляции .

Теория обычно включает в себя математическую модель (формулу), правила сбора физических измерений для ввода в модель, и правила сбора физических измерений, которым должны соответствовать выходные данные модели. При произвольном выборе допустимых входных данных модель должна надежно генерировать выходные данные, неотличимые от тех, которые измеряются в моделируемой системе.

Хотя каждая теория может быть полезна для некоторых ограниченных предсказаний, теории зрения, слуха, осязания, обоняния и вкуса обычно не надежный для комплексного моделирования восприятия на основе сенсорных данных. Парадокс иллюстрирует, где теоретическое предсказание терпит неудачу. Иногда, даже при отсутствии предсказательной теории, характеристики восприятия кажутся бессмысленными.

На этой странице перечислены некоторые парадоксы и, казалось бы, невозможные свойства восприятия. Если в ходе обсуждения имя животного не названо, следует исходить из человеческого восприятия, поскольку большая часть данных исследований восприятия применима к людям.

Терминология

$SUN_{white}$ свет: Обычный белый солнечный свет — это излучение черного тела, содержащее широкий и практически безликий спектр, охватывающий весь диапазон человеческого зрения.
$RGB_{white}$ свет: Телевизоры и компьютерные экраны обманывают глаз, генерируя фотоны трех узких диапазонов длин волн, где доля фотонов от стандартных (но неправильно названных) источников R (красный) , G (зеленый) и B (синий) , как известно, воспринимается как белый.

Определение

Перцептивный в своей самой чистой форме — парадокс это утверждение иллюстрирующая неспособность формулы предсказать то, что мы воспринимаем, исходя из того, что наши чувства преобразуют .

Пример: стандартная теория информации ограничивает пространственной частоте , основанную на остроту зрения , примерно в 4 раза по сравнению с пространственной частотой фоторецепторных клеток . Тем не менее, надежные научные журналы опубликовали сообщения об остроте зрения, превышающей 10 раз.

Кажущаяся бессмысленной характеристика — это констатация фактического наблюдения. это настолько трудноразрешимо, что не было предложено никакой теории, объясняющей это.

Пример: оптический путь в глазу от роговицы к фоторецепторам проходит через несферическую роговицу и хрусталик, которые преломляют, и некруглые отверстия, которые преломляют так, что в нормальном глазу изображение на сетчатке для точки -источник представляет собой неравномерный, с цветной бахромой, эксцентричный по цвету коаксиальный узор, напоминающий яблочко, со многими патологическими свойствами, с центральной яркой особенностью, охватывающей многие фоторецепторы. ^[1] Тем не менее, точечный источник воспринимается четко и может быть отличен от других таких же точек на расстоянии всего лишь 1/10 угла зрения фоторецептора. По словам Рурды, в «идеальном» глазу фовеальный конус занимает 30 угловых секунд, а диаметр центрального диска Эйри варьируется от 10 конусов (зрачок 1 мм, используемый для чтения) до примерно 1,5 конусов (зрачок 8 мм, используемый во время боя). реакция полета).

Математическое моделирование

Одна ветвь исследования восприятия пытается объяснить что мы воспринимаем, применяя формулы к сенсорным данным и ожидаем результатов, аналогичных тем, которые мы воспринимаем. Например: то, что мы измеряем глазами, должно быть предсказано. применяя формулы к тому, что мы измеряем, с помощью инструментов, имитирующих наш глаз.

Предыдущие исследователи создали формулы, которые предсказывают некоторые, но не все, феномены восприятия исходят из их чувственного происхождения. Современные исследователи продолжают создавать формулы для преодоления недостатки предыдущих формул.

Некоторые формулы тщательно составлены, чтобы имитировать собственно структуры и функции сенсорных механизмов. Другие формулы построены на основе огромной веры. о сходстве математических кривых.

Ни одна формула восприятия не была возведена в статус «естественного закона». так же, как действуют законы гравитации и электрического притяжения. Таким образом, формулы восприятия продолжают оставаться активной областью развития. поскольку ученые стремятся к великому пониманию, требуемому законом.

История

Некоторые нобелевские лауреаты проложили путь четкими заявлениями о передовой практике:

В предисловии к своей «Гистологии» ^[2] Сантьяго Рамон и Кахаль писал, что «практики смогут утверждать, что достоверное объяснение гистологического наблюдения было предоставлено только в том случае, если можно удовлетворительно ответить на три вопроса: какова функциональная роль этого механизма у животного; какие механизмы лежат в основе этой функции; и какая последовательность химических и механических событий в ходе эволюции и развития породили эти механизмы?»

Аллвар Гулстранд описал возникающие проблемы при приближении к оптике глаза они так же предсказуемы, как и оптика фотоаппарата.

Чарльз Скотт Шеррингтон считал мозг «высшее достижение рефлекторной системы», (что можно интерпретировать как раскрытие всех аспектов восприятия простым формулам выражено через сложные распределения).

Сенсорные наблюдения

См.:Визуальный
Слышать: Слуховой
Сенсорный: тактильный
Запах: Обонятельный
Вкус: Вкусовой
Электрический

Перцептивные наблюдения

См.:Визуальный
Слышать: Слуховой
Сенсорный: тактильный
Запах: Обонятельный
Вкус: Вкусовой
Электрический

Заявления парадокса

См.:Визуальный

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

 $Contrast\propto {\frac {logI_{a}}{logI_{b}}}$

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

Ни одна опубликованная нейроанатомическая модель не предсказывает восприятие контрастной инвариантности.

10-летие трансдукции

Локальный контраст

Постоянство цвета
При наблюдении за объектами в сцене цвета кажутся постоянными. Яблоко выглядит красным независимо от того, где на него смотреть. Под ярким прямым солнечным светом, под голубым небом, когда солнце закрылось, во время красочного заката, под сенью зеленых листьев, и даже под большинством искусственных источников света, цвет яблока остается неизменным.

Восприятие цвета, по-видимому, не зависит от длины волны света. Эдвин Лэнд продемонстрировал это, осветив комнату две длины волн света примерно 500 нм и 520 нм (оба ошибочно называются «зелеными»). Комната воспринималась в полном цвете, все цвета кажутся неослабленными, как красный, оранжевый, желтый, синий и фиолетовый, несмотря на отсутствие фотонов, кроме двух вблизи 510 нм. Обратите внимание, что $RGB_{white}$ свет неправильно использует терминологию RGB поскольку цвет — это восприятие и не существует таких вещей, как красные , зеленые или синие фотоны.

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

Тем не менее, ни одна опубликованная формула не предсказывает воспринимаемый цвет объектов. в одном изображении произвольного освещения сцены.

Поперечная хроматическая деаберрация
Свет, проходящий через простую линзу, например, в глазу. преломляется, расщепляя цвета. Ан $RGB_{white}$ точечный источник, расположенный не от центра глаза проецируется на узор, где с разделением цветов вдоль линии, радиальной к центральная ось глаза. Цветоделение может осуществляться многими фоторецепторами.

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

Ни одна опубликованная нейроанатомическая модель не предсказывает восприятие эксцентричный белый пиксель.

Продольная хроматическая деаберрация
Как и в случае с поперечной хроматической деаберрацией, проекты разделения цветов также проецируют компоненты R, G и B. принадлежащий $RGB_{white}$ пикселей на разные фокусные расстояния, в результате получается цветовое распределение света, напоминающее «яблочко» даже в центре поля зрения.

Ни одна опубликованная нейроанатомическая модель не предсказывает восприятие центрированный белый пиксель.

Сферическая деаберрация
Глаза имеют роговицу и линзы неправильной сферической формы. Эта неоднородная форма приводит к некруговому распределению фотонов на сетчатке.

Ни одна опубликованная нейроанатомическая модель не предсказывает восприятие некруглораспределенный белый пиксель.

Сверхострота
Люди сообщают о дискриминации гораздо серьезнее, чем можно было предсказать путем интерполяции сенсорных данных между фотодатчиками. Высокоэффективное сверхострое зрение у некоторых людей было измерено до менее чем одной десятой радиуса одного фоторецептора. Среди мер остроты зрения можно назвать нониусное различение двух соседних линий. и различение двух звезд на ночном небе.

Ни одна опубликованная нейроанатомическая модель не предсказывает различение два белых пикселя расположены ближе друг к другу, чем один фоторецептор.

Инверсия размера зрачка
Когда зрачки сужаются примерно до 1 мм для чтения мелкого шрифта, размер центрального диска «Эйри» увеличивается до диаметра 10 фоторецепторов. При чтении увеличивается так называемое «размытие». Когда зрачки расширяются для реакции «бей/беги», размер центрального диска «Эйри» уменьшается до диаметра около 1,5 фоторецепторов. Так называемое «размытие» уменьшается в преддверии крупных движений.

Ни одна опубликованная нейроанатомическая модель не предсказывает, что дискриминация улучшается при сужении зрачков.

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

Человеческие зрачки редко имеют идеально круглую форму. Зрачки кошек варьируются от почти круглых до вертикальных щелей. Зрачки коз, как правило, имеют горизонтальную прямоугольную форму с закругленными углами. Зрачки гекконов варьируются от круглых до щелевидных и заканчиваются серией точечных отверстий. Зрачки каракатиц имеют сложную форму.

Ни одна опубликованная нейроанатомическая модель не предсказывает восприятие различные формы зрачков распределяют белый пиксель.

Слышать: Слуховой

Сенсорный: тактильный

Запах: Обонятельный

Одним из парадоксальных представлений об обонянии является теория собственной способности обонять. Обоняние присуще жизни, и даже доказано, что это вопрос генетики.

Вкус: Вкусовой

Электрический

Заключение

Ссылки

^ Рурда, А. «Обзор оптики», глава 2 в книге «Индивидуальная визуальная коррекция Wavefront: The Quest for SuperVision II». (Макре, С.М., Крюгер, Р.Р., Эпплгейт, Р.А., изд.). Slack Inc. Торофэр, Нью-Джерси (2004 г.)
^ Гистология нервной системы: испанское издание
^ 1986 Цвета вещей, Scientific American, Vol.255.3, стр. 84-91; (с Бру, Филиппом, Шаша и Линденом)

[Roorda-1] Рурда, А. «Обзор оптики», глава 2 в книге «Индивидуальная визуальная коррекция Wavefront: The Quest for SuperVision II». (Макре, С.М., Крюгер, Р.Р., Эпплгейт, Р.А., изд.). Slack Inc. Торофэр, Нью-Джерси (2004 г.)

[Cajal-2] Гистология нервной системы: испанское издание

[Lettvin-3] 1986 Цвета вещей, Scientific American, Vol.255.3, стр. 84-91; (с Бру, Филиппом, Шаша и Линденом)

[1]

[2]

[3]