Техника - молодёжи 1963-04, страница 9

В уличной сутолоке мелькнул перед глазами знако-мый профиль. Мгновение — и мы окликаем товарища. Неуловимый процесс опознания свершился. Знатоки живописи уверенно утверждают: «Это Дейнека, а это Пластов». Как же происходит этот элементарнейший, с точки зрения психики, и в то же время очень сложный, подсознательно протекающий процесс узнавания?

В МОЗГ ПОСТУПАЕТ КОД

Кадр хроники на экране телевизора, фотография знакомого лица, неуклюжие люди на детском рисунке — любой объект может быть оценен с точки зрения информации, которую он несет.

Представим себе плоский экран, состоящий из мелких зерен. Если спроектировать на такой экран изображение, то оно окажется расчлененным на отдельные элементы, образующие своеобразное мозаичное панно. Каждый из элементов «мозаики» будет наделен определенным тоном — от черного до белого. Значения яркости отдельных элементов не изменяются хаотически, а связаны друг с другом. Зная оттенки соседних элементов, в большинстве случаев мы можем правильно предсказать оттенок элемента, который мы еще не видели. Некоторые очень редкие элементы, на которые падает граница между двумя разными по тону участками изображения, значительно отличаются по яркости от своих соседей.

Эти элементы образуют контурные линии, и именно с ними связана наибольшая часть информации. В этом легко убедиться, если вспомнить, что, хотя контурный набросок человеческого лица или фигуры дает далеко не полное представление об оригинале, мы тем не менее безошибочно узнаем по этому рисунку знакомого.

Наличие связей между элементами изображения определяет избыточность изображения, необязательность большого количества элементов, имеющих малую информационную ценность.

Если бы зрительный анализатор человека был подобен телевизионной системе, не извлекающей информации из изображения, а лишь переносящей изображение из одного места в другое, то все многообразие впечатлений окружающего мира быстро переполнило бы отделы нашего мозга. Действительно, зрительный нерв имеет около 1 млн. волокон. С сетчатки глаза по этим «каналам свя

Так движется глаз при свободном рассматривании скульптуры египетской царицы Нефертити, жившей в XV—XIV веках до н. э. (рис. 1).

На рис. 2 красными линиями показано, как движется глаз, когда мы хотим по картине И. Е. Репина «Не ждали» определить возраст персонажей, а синими — когда хотим оценить материальное положение семьи.

На рис. 3 — схема строения сетчатки глаза, увеличенная примерно в 600 раз. По мере продвижения от светочувствительных элементов сетчатки (палочек и колбочек) к зрительным отделам головного мозга число нервных волокон уменьшается. Это наглядно свидетельствует о преобразовании информации — укрупнении элементов зрительных образов. Упавшее на сетчатку изображение неподвижного предмета делит ее на освещенные и затемненные участки. При треморе граница между темным и светлым перемещается. Освещенность элементов сетчатни, лежащих в зоне перемещения контурной линии, меняется. Именно с этих участков подаются сигналы в мозг. Вне этой зоны освещенность не изменяется, и сигналы будут отсутствовать. Выделение контуров

зи» за ОД сек. может поступить в наш мозг примерно такое же количество сведений об элементах изображения. То есть уже за несколько минут эта цифра возрастет до десятка миллиардов и превысит общее число нейронов а коре больших полушарий головного мозга. Таким образом, емкость всего мозга, а не только его зрительных отделов будет израсходована в течение нескольких минут.

Выделить главное в изображении, устранить избыточность изображения можно как путем кодирования, так и исключением сигналов от многократно повторяющейся «статической» информации. Свойство сетчатки реагировать не на постоянный световой поток, а на его изменения позволяет видеть меняющиеся по яркости или движущиеся детали изображения.

Почему же человек в отличие, скажем, от лягушки видит неподвижные, не меняющиеся по яркости предметы? Оказывается, ему в этом помогают постоянные скачкообразные перемещения глаза.

Глаз совершает в среднем около 3—5 небольших скачков в секунду, даже если мы постараемся остановить взгляд на каком-нибудь ' предмете.

Кроме скачков, глаз совершает и некоторые другие движения, но, по-видимому, их роль значительно меньше. Движения глаза участвуют в процессе выделения контуров изображений. Существуют и другие, более сложные механизмы, с помощью которых контуры не только выделяются, но и подчеркиваются. Все эти механизмы, вероятно, частично дублируют, а частично дополняют друг друга.

ГЛАЗ ВЫБИРАЕТ ГЛАВНОЕ

Из многообразного и сложного мира, окружающего нас, в наше сознание перекинуты сравнительно узкие «МОСТИКИ» — Тоненькие НИТОЧКИ Нервных ВОЛОКОН. Пере

происходит по всем направлениям, так как тремор имеет вертикальную, горизонтальную и даже вращательную компоненты.

Если спросить вас, что показано на рис. 4, то ответ, по-видимому, будет таким: «Это изображения кошек». Почему мы узнали эти изображения? По усам? Нет, некоторые кошки, изображенные здесь, усов не имеют. По ушам, по мягким, круглым линиям, по хвосту? Скорее всего по совокупности этих признаков, из которых наше сознание сформировало абстрактный зрительный образ кошки.

На рис. 5 показана укрепленная на глазном яблоке присоска с зеркальцем, с помощью которого на неподвижную фотобумагу записываются движения глаза.

МЕХАНИК*

УЗНАВАНИЯ

Г. ИВАНИЦКИЙ, А. КУНИСКИЙ, сотрудники Института биофизики АН СССР

Рис. В. ПЛУЖНИКОВА