Роль наблюдателя в распознавании паттерн

В этой главе мы уже затронули множество вопросов, связанных с распоз­наванием образов: теорию гештальта, принципы обработки "снизу-вверх" и "сверху-вниз", сравнение с эталоном, компьютерное моделирование опоз­нания паттернов, подетальный анализ, физиологические механизмы рас­познавания паттернов, сравнение с прототипом, когнитивные структуры, а также проблемы опознания букв, геометрических фигур, человеческих лиц и шахматных позиций. В большинстве этих тем было трудно отделить конкретные функции опознавания паттернов от других когнитивных сис­тем. Мы также рассмотрели влияние контекста и избыточной информации на распознавание паттернов и поняли, что оба эти фактора непосредственно участвуют в опознании сенсорных стимулов. Эти факторы и их связь с восприятием букв и слов будут более подробно рассмотрены в разделе, посвященном языку. Система памяти снова и снова всплывает на нашем горизонте. В распознавании паттернов участвуют несколько систем низ­кого уровня, таких как хранение зрительных ощущений, подетальный ана­лиз, синтез элементов и сравнение с прототипом. Но при опознании пат­тернов люди используют также ДВП. Мир в нашем естественном окруже­нии наполнен сенсорными стимулами, которые надо организовать и клас­сифицировать, чтобы распознать среди них какой-либо паттерн. Однако, стимулы сами по себе ничего не значат и существуют в примитивном виде, независимо от того, воспринимаем мы их или нет. Они приобретают значение только в результате анализа на высшем уровне — как составная часть паттернов. Вслушайтесь и всмотритесь в ваше непосредственное окружение. Что вы видите и слышите, какой запах или вкус чувствуете? Конечно, вы не воспринимаете бессмысленные и необработанные стиму­лы, хотя вам известно, что они воздействуют на ваши органы чувств. На самом деле вы ощущаете объекты, что-то для вас означающие. Звоня­щий где-то колокол, дерево за окном, ряды букв на этой странице, запах свежеиспеченного хлеба — все это примеры стимулов, которые по-насто­ящему наполняются смыслом не в возбуждаемых ими физических струк­турах, а в разуме человека при их опознании. И смысл этот возникает благодаря нашей памяти на подобные события, которая вводит непосред­ственные переживания в более обширную сферу реальности. Значение сенсорных стимул'ов обеспечивается воспринимающим субъектом.

Распознавание nammef

В одном из приключений Шерлока Холмса выдающийся детектив де­монстрирует свою способность точно описывать жизнь и привычки како­го-нибудь человека при помощи ряда блестящих дедукций, основанных всего на нескольких "ключевых" деталях, которые на самом деле являют­ся опорными признаками для памяти и ассоциаций. Эти признаки, равно доступные его компаньону доктору Ватсону, закодированы и структуриро­ваны разумом Холмса так, что эти дедукции ему самому — но не Ватсо­ну — кажутся "элементарными". Объяснив значение признаков, Холмс обращается к своему компаньону со словами: "Вы 'видите', но вы не 'Наблюдаете'!" Все нормальные люди "видят", но способность абстраги­ровать видимое в значимые паттерны в большой степени зависит от со­зданных ранее структур и знаний из прошлого опыта.

В главе, посвященной языку, мы обсудим в контексте информацион­ного подхода, как люди воспринимают и анализируют буквы и слова. В ней, как и в этой главе, мы убедимся, что от нашего прошлого опыта и способа его представления в памяти решающим образом зависит, что и как мы видим.

Краткое содержание

1. Существует несколько теоретических подходов к способности че­ловека идентифицировать и обрабатывать зрительные паттерны: гештальт-психология, принципы обработки информации "снизу-верх" и "сверху-вниз", сравнение с эталоном, подетальный ана­лиз, и прототипное сравнение.

2. Гештальт-психологи предположили, что восприятие зрительных паттернов организуется по принципам сходства, близости, направ-ленния, объективной установки, общей судьбы и прегнантности.

3. Опознание паттерна может начинаться с его частей, которые за­тем суммируются (обработка снизу-вверх), или с выдвижения на­блюдателем гипотезы, позволяющей опознать паттерн в целом, а затем — его составные части (обработка сверху-вниз).

4. Эксперименты показывают, что на восприятие объекта значитель­но влияют гипотезы, выдвинутые на основании контекста.

5. Идея сравнения с эталоном предполагает, что распознавание пат­терна происходит в случае точного совпадения сенсорного стиму­ла с соответствующей внутренней формой. Эта идея имеет теоре­тическое и практическое значение, но не может объяснить многие сложные когнитивные процессы, такие как способность правильно опознавать малознакомые формы и фигуры.

6. Принцип подетального анализа гласит, что распознавание паттер­нов происходит только после того, как стимулы будут проанализи­рованы по их элементарным компонентам. Эта гипотеза подтверж­дается результатами неврологических и поведенческих экспери­ментов.

7. Гипотеза формирования прототипов утверждает, что восприятие паттерна происходит в результате сравнения стимулов с абстрак­циями, хранящимися в памяти и служащими в качестве идеализи­рованных форм, с которыми сравниваются стимульные паттерны.

аружение и интерпретация сенсорных сигналов

В теории прототипов предложены две модели: модель центральной тенденции, утверждающая, что прототип представляет собой сред­нее из набора образцов; и м'одель частоты признаков, которая го­ворит, что прототип представляет собой некую форму или резуль­тат суммирования наиболее часто встречающихся признаков. 8. Распознавание зрительных образов человеком включает зритель­ный анализ на входном этапе и хранение информации в долговре­менной памяти.

Ключевые слова

модель частоты признаков

обработка по принципу "снизу-вверх"

обработка по принципу "сверху-вниз"

модель центральной тенденции

общая судьба

концептуально управляемая обработка

обработка, управляемая входными данными

направление

признак

подетальный анализ

объективная установка

паттерн

распознавание образов

преенантность

прототип

опознание по прототипу

близость

псевдо-память

сходство

сравнение с эталоном

аналитический парадокс

Рекомендуемая литература

Большая часть литературы, рекомендованной к Главе 2, существенна и для этой главы. Другие источники:

Reed. Psychological Processes in Pattern Recognition Uhr, ed., Pattern

Recognition

Lindsay and Norman. Human Information Processing

Murch. Visual and Auditory Perception

McBurney and Collings. Introduction to Sensation/Perception

Rock. The Logic of Perception.

Распознавание паттерне 1C

Многое ты Можешь наблюдать, просто глядя на это.

— Йог Берра

Каждому известно, что такое внимание.

— Вильям Джеймс

Внимание

Т^огда примерно сто лет назад Вильям Джеймс написал: "каждому из-Ххвестно, что такое внимание", он, тем не менее, дал следующее объяс­нение:

"Это когда разум, охватывает в ясной и очетливой форме нечто, в чем видится одновременно несколько возможных объектов или ходов мысли. Сосредоточение, концентрация сознания — вот его суть. Оно означает отвлечение от одних вещей ради того, чтобы эффективно работать с другими" (James, 1890, pp.403-404).

Сказанное Джеймсом, конечно, не означает, что нам известно все о вни­мании; это было не так в 1890 году, это не так и сегодня. Однако, благо­даря нескольким тщательно продуманным экспериментам по вниманию стало возможным как-то определиться по основным вопросам; за после- * дние десятилетия появилось несколько моделей, представляющих общую перспективу этой проблемы. Эта глава посвящена в основном исследова ниям внимания как составной части обработки информации человеком. Она поделена на три части: в одной рассматриваются обычные явления, связанные с вниманием; в следующей речь идет о моделях внимания и главных достижениях в этой области; а в последней обсуждаются про­блемы и модели внимания.

Мы будем использовать следующее очень общее определение внима­ния: концентрация умственного усилия на сенсорных или мысленных событиях. В исследованиях внимания рассматриваются четыре главных аспекта: пропускная способность и избирательность внимания, уровень возбуждения, управление вниманием и сознание. Мы рассмотрим каждую из этих-тем, но сделаем акцент на первой из них.

Многие современные теории внимания исходят из того, что наблюда­теля всегда окружают мириады признаков. Возможности нашей нервной системы слишком ограничены, чтобы ощущать все эти миллионы вне­шних стимулов, но даже если бы все они нами обнаруживались, мозг не смог бы их обработать, т.к. наша пропускная способность обработки ин­формации ограничена. Наши органы чувств, подобно другим средствам связи, работают вполне хорошо, если количество обрабатываемой инфор­мации находится в пределах их возможностей; при перегрузке происхо­дит сбой.

Современный подход к проблемам внимания возник в 1958 году, когда британский психолог Дональд Бродбент, сейчас работающий в Оксфор­де¹, написал в своей нашумевшей книге "Восприятие и коммуникация", что восприятие есть результат работы системы обработки информации с ограниченной пропускной способностью. В теории Бродбента существен­ным было представление, что мир содержит в себе возможность получе­ния гораздо большего количества ощущений, чем позволяют охватить перцептивные и когнитивные способности человека. Поэтому для того, чтобы справиться с потоком поступающей информации, люди избирательно направляют внимание только на некоторые признаки и "отстраиваются" от остальных. В настоящем обсуждении мы слегка расширим эти пред­ставления.

'Д.Бродбент умер в 1993г.— Ред.