О свойствах образов

В первый день нашего семинара уже был сделан ряд докладов, где выделялись отличительные свойства образов. В частности, Д. А. Поспелов указал такие признаки зрительных образов, как целостность, равновесие, простота, симметрия, ритмичность, а И. Б. Фоминых отметил свойства целостности, ассимиляции, кумулятивности и конкретности. Ниже мы рассмотрим основные информационные особенности образа как средства представления данных и механизмов его обработки.

1. Образ обрабатывается быстро. Выше уже говорилось о том, что компьютерная обработка образов — последовательная и медленная, т. е. содержащая большое количество последовательных шагов. Высокая скорость «человеческой» обработки, по-видимому, связана с принципиально другой структурой нейронного «хардвера». Следовательно, встает задача построения нейронных моделей, способных быстро работать с образами.

Скорость работы с разными образами у человека — разная. Один из существенных факторов, влияющих на нее, — это изученная в когнитивной психологии «готовность» или «доступность» категории, к которой должен быть отнесен образ.

«Вероятность отнесения сенсорного сигнала к определенной категории зависит не только от соответствия сигнала признакам категории, но и от ее доступности. При наличии сигнала, одинаково хорошо согласующегося с двумя непересекающимися категориями, верх одержит более доступная из них. Доступность отражает вероятности наступления событий, зафиксированные в опыте. Чем чаще встречаются примеры данной категории, тем выше ее доступность, т. е. тем более низкий уровень интенсивности раздражителя требуется для отнесения к ней.

Однако организм должен быть готов и к поиску маловероятных событий, если они имеют значение для сохранения его жизни и осуществления его деятельности. Таким образом, относительная доступность категорий и систем категорий зависит от двух факторов: ожиданий относительно вероятностей наступления событий и требований поиска, обусловленных потребностями организма и необходимостью поддержания его деятельности" [1].

В разных моделях концепция образа и его представление могут быть разными. Но одно требование должно выполняться: образ — это представление, пригодное для быстрой обработки. Если же речь идет о моделировании различных доступностей, то это требование уточняется: более доступный образ должен обрабатываться быстрее. Серьезный разговор о моделировании доступностей требует введения в модель двух видов памяти — долговременной и рабочей (кратковременной или оперативной). В современной когнитивной психологии их функциональное (хотя анатомически и не локализованное) существование общепризнанно. Хорошо доступный образ — это образ, который либо находится в рабочей памяти, либо быстро может быть вызван в нее.

Заметим, что обычное представление о том, что такое понимание, связано с наличием двух вещей: общего образа ситуации (ее «целостной картинки») и высокой скорости работы с ним, т. е. умения быстро «соображать» в его терминах. Даже профессионалу, которому для работы с понятиями требуются точные определения, чрезвычайно полезен хороший пример из знакомой предметной области — именно потому, что он позволяет создать «картинку». При этом ощущение понимания — эффект субъективный. Оно не обязательно «правильное», т. е. ведущее к истинным выводам. Часто человеку только кажется, что он понимает. Столь же часто он понимает неправильно (что обнаруживается, когда он начинает делать выводы).

2. Образ обладает целостностью. Утверждение о важной роли целостности в понимании специфики образных представлений лежит в основе гештальт-психологии. Это направление психологии, бурно развивавшееся в 30−40-х гг., накопило большой эмпирический материал и выдвинуло ряд интересных идей (особенно богата ими замечательная книга [4]), многие из которых незаслуженно забыты. Целостность плохо поддается моделированию на синтаксическом уровне. И даже дать адекватное словесное, неформальное ее описание непросто.

Одно из свойств целостности было отмечено в докладе И. Б. Фоминых (см. также статью [5]: «Наличие связей между признаками, которые позволяют по нескольким заданным признакам восстановить остальные — отсутствующие или искаженные». При этом различные признаки образа имеют разную значимость. Если признаки, входящие в определение логического понятия, формально равноправны — отсутствие любого из них означает, что данный объект не удовлетворяет этому определению, — то в образе есть признаки более существенные и менее существенные. С этим связано, в частности, то обстоятельство, что распознавание и сравнение образов происходит не по принципу тождества (совпадения признаков), а по принципу сходства: для отнесения к категории важно близкое сходство существенных признаков. «В реальном мышлении вопрос о полном тождестве вообще не возникает». Для осмысленных процессов как раз характерно то, что не принимаются в расчет все элементы. «Целое» не значит «все» [4]. Такой принцип распознавания приводит к устойчивости образа, т. е. нечувствительности к небольшим отклонениям признаков, — эффекту, который в [5] назван «эффектом ассимиляции». Сильно сходные образы воспринимаются как один и тот же образ. Это и означает, что категоризация образов позволяет восстанавливать отсутствующие признаки.

Такая способность восстановления является мощным средством быстрой ориентации в знакомой среде, когда система доступностей категорий адекватна реальным вероятностям появления тех или иных сенсорных сигналов [1]. Доступности отражают наши ожидания и установки; в знакомой среде они, как правило, оправдываются. Однако эта же способность приводит к тому, что мы зачастую видим то, чего нет («восстановленный» признак на самом деле в воспринимаемом сенсорном сигнале отсутствует), и неправильно интерпретируем незнакомую ситуацию.

Другое свойство целостности образа — его обработка сразу, а не по частям. Образы мы видим (или осознаем) как бы сразу, целиком. Это относится и к довольно сложным образам. Например, известно, что композиторы или писатели способны видеть или слышать все произведение сразу, а математики — видеть сразу всю структуру доказательства. Одновременность обработки различных частей образа подтверждается, например, опытами Фейгенберга. Испытуемым предъявлялись на экране несложные рисунки. Вначале они проектировались сильно расфокусированными и опознать их было невозможно. Затем постепенно фокусировка улучшалась и в определенный момент испытуемый узнавал изображение. При этом узнавание изображения в целом и узнавание отдельных его частей всегда происходило одновременно.

Однако быстрый процесс распознавания все-таки расчленяется на ряд еще более быстрых этапов[1], ибо не все признаки образа воспринимаются одновременно. Признаки, характеризующие общую картину, обнаруживаются несколько раньше, чем признаки, совпадающие с деталями. «При кодировании конфигураций глобальные признаки, характеризующие объект в целом, имеют приоритет перед локальными. По-видимому, именно они позволяют осуществлять быстрое сравнение двух конфигураций, определяют долговременное хранение визуальных характеристик в памяти и обеспечивают быстрый доступ к значению данной конкретной конфигурации» [6].

Существенность или несущественность признаков связана не с их внутренними свойствами, а с их ролью в структуре образа. Если какой-то несущественный в данном образе признак объявить (или «увидеть») существенным, то образ может стать «другим» — изменится его интерпретация. Гештальтисты называют это перецентрированием.

Понятие интерпретации, как мы уже видели, вообще важно для понимания существа образа. В этих терминах известная метафора целостности «целое не равно сумме своих частей» формулируется более четко и конструктивно: «целое не сводится к сумме своих частей, интерпретируемых независимо» [7]. Описанные выше опыты Фейгенберга подтверждают этот тезис. Интерпретация воспринимаемого объекта происходит одновременно и для всего объекта, и для его частей. Взятые изолированно части объекта либо вообще не могут быть проинтерпретированы (например, в эскизных портретах, рисуемых «одним росчерком пера», где нос или рот можно «увидеть», только когда видишь лицо целиком), либо интерпретируются неправильно, либо в разных контекстах обозначают различные вещи. В психологии и живописи известно множество таких неоднозначно интерпретируемых изображений (рисунки-оборотни) типа «Жена или теща», «Крыса или утка», картина Дали «Невольничий рынок с исчезающим бюстом Вольтера» и др. Переключение видения таких изображений и есть перецентрирование.

• 3. Еще одной существенной характеристикой образа как представления данных является наличие у него псевдооптических свойств. Уже подчеркивалось, что внутренний образ — это не копия сенсорного объекта и даже необязательно представление сенсорного объекта. Столь же реальны мысленные образы, представляющие собой довольно сложные и абстрактные интеллектуальные образования. И тем не менее очень естественно говорить о любых образах в псевдооптических терминах: яркость, смутность («яркая мысль», «смутная догадка»), четкость, нечеткость, фокусировка и т. д.
• 4. Наконец, одно из немногих установленных в нейрофизиологии свойств образа и следов памяти вообще — это его распределенность. Запоминаемая информация (следы памяти, «энграммы») хранятся в мозгу чрезвычайно распределенно и не могут быть локализованы. Как шутят нейрофизиологи, не существует «нейрона моей бабушки», т. е. нейрона или локальной группы нейронов, где хранилась бы вся информация о бабушке. Этот факт был описан еще Лешли в его классической статье [8], содержавшей результаты десятилетних экспериментов с обучением крыс. Он обучал их ориентироваться в сложных лабиринтах, а потом удалял отдельные участки мозговой коры, чтобы выяснить, где сохраняются следы памяти. Он не нашел конкретных участков, удаление которых приводило бы к полной потере усвоенного навыка; вместо этого навык постепенно ухудшался по мере увеличения размеров удаленной области коры. На основе этих наблюдений Лешли выдвинул концепцию «эквипотенциальности» коры: он пришел к выводу, что память одновременно присутствует в мозгу везде и нигде.

Распределенность следов памяти подтверждается и последними исследованиями нейрофизиологов [3]. Ясно, что она служит физиологической основой высокой надежности мозга — его работа при многих локальных повреждениях либо не нарушается, либо через некоторое время восстанавливается.

Все отмеченные свойства образных представлений чрезвычайно плохо и неадекватно моделируются в символьно-логической парадигме — и в логических теориях, и в компьютерных моделях. Эти теории и модели пригодны только для работы с внешними представлениями. Образные, внутренние представления, специфика работы с которыми и составляет суть эффективности мозга, как уже говорилось выше, необходимо изучать на моделях нейронного типа.