Percepcyjny paradoks

Paradoks percepcyjny ilustruje niepowodzenie przewidywania teoretycznego. Teorie percepcji mają pomóc badaczowi przewidzieć, co będzie postrzegane po pobudzeniu zmysłów .

Teoria zwykle obejmuje model matematyczny (wzór), zasady zbierania pomiarów fizycznych w celu wprowadzenia do modelu oraz zasady zbierania pomiarów fizycznych, na które powinny być odwzorowywane wyniki modelu. Przy arbitralnym wyborze prawidłowych danych wejściowych model powinien niezawodnie generować dane wyjściowe, które są nie do odróżnienia od tych, które są mierzone w modelowanym systemie.

Chociaż każda teoria może być przydatna do pewnych ograniczonych przewidywań, teorie wzroku, słuchu, dotyku, zapachu i smaku zazwyczaj nie są wiarygodne w kompleksowym modelowaniu percepcji na podstawie danych sensorycznych. Paradoks ilustruje, gdzie zawodzi teoretyczna prognoza. Czasami, nawet przy braku teorii predykcyjnej, charakterystyka percepcji wydaje się bezsensowna.

Ta strona zawiera listę paradoksów i pozornie niemożliwych właściwości percepcji. Gdy zwierzę nie jest nazwane w związku z dyskusją, należy założyć ludzką percepcję, ponieważ większość danych z badań percepcyjnych dotyczy ludzi.

Terminologia

${\ Displaystyle SUN_ {biały}}$ światło

Normalne białe światło słoneczne to promieniowanie ciała doskonale czarnego zawierające szerokie iw dużej mierze pozbawione cech widmo obejmujące cały zakres ludzkiego wzroku.

${\ Displaystyle RGB_ {biały}}$ światło

Telewizory i ekrany komputerowe oszukują oko, generując fotony o trzech wąskich pasmach długości fal, w których proporcja fotonów ze standardu branżowego (ale niewłaściwie nazwanego) R (czerwony) , G (zielony) i B (niebieski) są postrzegane jako białe.

Definicja

Paradoks percepcyjny w najczystszej postaci jest stwierdzeniem ilustrującym niepowodzenie formuły przewidywania tego, co postrzegamy, na podstawie tego, co przekazują nasze zmysły .

Przykład: standardowa teoria informacji ogranicza nadwrażliwość opartą na częstotliwości przestrzennej do współczynnika około 4 w stosunku do częstotliwości przestrzennej komórek fotoreceptorów . Jednak wiarygodne czasopisma naukowe opublikowały doniesienia o nadostrości przekraczającej współczynnik 10.

Pozornie bezsensowna cecha jest stwierdzeniem faktycznej obserwacji, która jest na tyle nieustępliwa, że ​​nie zaproponowano żadnej teorii, która by to wyjaśniała.

Przykład: ścieżka optyczna w oku, od rogówki do fotoreceptorów, przechodzi przez niesferyczną rogówkę i soczewkę, które załamują światło i nieokrągłe otwory, które załamują się w taki sposób, że w normalnym oku obraz na siatkówce dla źródła punktowego jest nieregularnym, otoczonym kolorowymi frędzlami, ekscentrycznym kolorem koncentrycznym wzorem przypominającym dziesiątkę z wieloma właściwościami patologicznymi, z centralną jasną cechą pokrywającą wiele fotoreceptorów. Jednak źródło punktowe jest postrzegane wyraźnie i można je odróżnić od innych takich punktów w odległości zaledwie 1/10 kąta widzenia fotoreceptora. Według Roordy, w „idealnym” oku stożek dołka znajduje się naprzeciw 30 sekund kątowych, a średnica centralnego krążka „Airy” waha się od 10 czopków (źrenica 1 mm używana do czytania) do około 1,5 czopków (źrenica 8 mm używana podczas walki / reakcji ucieczki).

Modelowanie matematyczne

Jedna gałąź badań nad percepcją próbuje wyjaśnić to, co postrzegamy, stosując formuły do ​​bodźców zmysłowych i oczekując wyników podobnych do tych, które postrzegamy. Na przykład: to, co mierzymy naszymi oczami, powinno być przewidywane poprzez zastosowanie wzorów do tego, co mierzymy za pomocą przyrządów imitujących nasze oko.

Wcześniejsi badacze opracowali formuły, które przewidują niektóre, ale nie wszystkie zjawiska percepcyjne na podstawie ich sensorycznego pochodzenia. Współcześni badacze nadal tworzą formuły, aby przezwyciężyć wady wcześniejszych formuł.

Niektóre formuły są starannie skonstruowane, aby naśladować rzeczywiste struktury i funkcje mechanizmów sensorycznych. Inne formuły są konstruowane przez wielkie skoki wiary w podobieństwo krzywych matematycznych.

Żadne formuły percepcyjne nie zostały podniesione do rangi „prawa naturalnego” w taki sposób, jak prawa grawitacji i przyciągania elektrycznego. Tak więc formuły percepcyjne nadal są aktywnym obszarem rozwoju, ponieważ naukowcy dążą do uzyskania wielkiego wglądu wymaganego przez prawo.

Historia

Niektórzy laureaci Nagrody Nobla utorowali drogę jasnymi deklaracjami dobrych praktyk:

W przedmowie do swojej Histologii Santiago Ramón y Cajal napisał, że „praktykujący będą mogli twierdzić, że dostarczono ważnego wyjaśnienia obserwacji histologicznej , tylko jeśli można udzielić satysfakcjonującej odpowiedzi na trzy pytania: jaka jest funkcjonalna rola tego układu u zwierzęcia ; jakie mechanizmy leżą u podstaw tej funkcji i jaka sekwencja zdarzeń chemicznych i mechanicznych podczas ewolucji i rozwoju doprowadziła do powstania tych mechanizmów?

Allvar Gullstrand opisał problemy, które pojawiają się przy podejściu do optyki oka, tak jakby były one równie przewidywalne jak optyka aparatu fotograficznego.

Charles Scott Sherrington uważał, że mózg jest „ukoronowaniem systemu odruchów” (co można interpretować jako otwarcie wszystkich aspektów percepcji na proste formuły wyrażone w złożonych dystrybucjach).

Obserwacje sensoryczne

• Zobacz: Wizualne
• Słuchaj: słuchowy
• Dotyk: dotykowy
• Zapach:Olfaktoryczny
• Smak: Smakowy
• Elektryczny

Obserwacje percepcyjne

• Zobacz: Wizualne
• Słuchaj: słuchowy
• Dotyk: dotykowy
• Zapach:Olfaktoryczny
• Smak: Smakowy
• Elektryczny

Stwierdzenia paradoksu

Zobacz: Wizualne

Niezmienność kontrastu Granice między obszarami jaśniejszymi i ciemniejszymi wydają się zachowywać stały względny kontrast, gdy stosunek logarytmów dwóch intensywności pozostaje stały:

$Displaystyle Kontrast \ propto {\ Frac {logI_ {a}} {logI_ {b}}}}$

Ale używanie logarytmów jest zabronione w przypadku wartości, które mogą osiągnąć zero, takich jak $,$$displaystyle I_ {b} \,$ takie jak .

Żaden opublikowany model neuroanatomiczny nie przewiduje postrzegania niezmienności kontrastu.

Transdukcja 10 dekad

Kontrast lokalny

Stałość kolorów Podczas obserwacji obiektów w scenie kolory wydają się stałe. Jabłko wygląda na czerwone niezależnie od tego, gdzie jest oglądane. W jasnym, bezpośrednim świetle słonecznym, pod błękitnym niebem z zasłoniętym słońcem, podczas kolorowego zachodu słońca, pod baldachimem zielonych liści, a nawet pod większością sztucznych źródeł światła, kolor jabłka pozostaje niezmienny.

Percepcja kolorów wydaje się być niezależna od długości fali światła. Edwin Land zademonstrował to, oświetlając pomieszczenie dwiema długościami fali światła, około 500 nm i 520 nm (oba niewłaściwie nazywane „zielonymi”). Pokój był postrzegany w pełnym kolorze, a wszystkie kolory wydawały się nieosłabione, takie jak czerwony, pomarańczowy, żółty, niebieski i fioletowy, pomimo braku fotonów innych niż dwa bliskie 510 nm. Zauważ, że ${\ Displaystyle RGB_ {biały}}$ światło nadużywa terminologii RGB, ponieważ kolor jest postrzeganiem i nie ma takich rzeczy jak fotony czerwone , zielone lub niebieskie .

Jerome Lettvin napisał artykuł w Scientific American ilustrujący znaczenie granic i wierzchołków w postrzeganiu koloru.

Jednak żadna opublikowana formuła nie przewiduje postrzeganego koloru obiektów na pojedynczym obrazie dowolnego oświetlenia sceny.

Transverse Chromatic Deaberration Światło, które przechodzi przez prostą soczewkę, taką jak znaleziona w oku, ulega załamaniu, rozszczepiając kolory. Źródło $.$ środkiem oka, tworzy wzór z separacją kolorów wzdłuż linii promieniowej Separacja kolorów może mieć szerokość wielu fotoreceptorów.

Jednak $biały,$ patrzy się z

Żaden opublikowany model neuroanatomiczny nie przewiduje postrzegania ekscentrycznego białego piksela.

Podłużna deaberracja chromatyczna Podobnie $przypadku$ poprzecznej deaberracji chromatycznej, projekty podziału kolorów rzutują również składowe R, G i B przypominającym dziesiątkę, nawet w środku pola widzenia.

Żaden opublikowany model neuroanatomiczny nie przewiduje postrzegania wyśrodkowanego białego piksela.

Sferyczne rozszyfrowanie Oczy mają rogówki i soczewki, które nie są idealnie kuliste. Ten niejednorodny kształt skutkuje niekołowym rozkładem fotonów na siatkówce.

Żaden opublikowany model neuroanatomiczny nie przewiduje postrzegania białego piksela o rozkładzie niekołowym.

z nadwrażliwością zgłaszają dyskryminację o wiele dokładniej, niż można to przewidzieć na podstawie interpolacji danych zmysłowych między fotosensorami. Wysokowydajne, nadostre widzenie u niektórych osób zostało zmierzone do mniej niż jednej dziesiątej promienia pojedynczego fotoreceptora. Wśród miar nadwrażliwości jest rozróżnianie noniuszem dwóch sąsiednich linii i rozróżnianie dwóch gwiazd na nocnym niebie.

Żaden opublikowany model neuroanatomiczny nie przewiduje rozróżniania dwóch białych pikseli bliżej siebie niż pojedynczy fotoreceptor.

Odwrócenie rozmiaru źrenicy Kiedy źrenice są zwężone do około 1 mm do czytania drobnym drukiem, rozmiar centralnego krążka „Airy'ego” zwiększa się do średnicy 10 fotoreceptorów. Tak zwane „rozmycie” jest zwiększane podczas czytania. Kiedy źrenice są rozszerzone w odpowiedzi walki/ucieczki, rozmiar centralnego dysku „Airy” zmniejsza się do średnicy około 1,5 fotoreceptora. Tak zwane „rozmycie” jest zmniejszane w oczekiwaniu na duże ruchy.

Żaden opublikowany model neuroanatomiczny nie przewiduje, że dyskryminacja poprawia się, gdy źrenice są zwężone.

Odwrócony kształt źrenicy Oczy mają źrenice (otwory), które powodują dyfrakcję. Punktowe źródło światła jest rozprowadzane na siatkówce. Rozkład dla idealnie okrągłej apertury jest znany pod nazwą „Airy Rings”.

Ludzkie źrenice rzadko są idealnie okrągłe. Źrenice kota wahają się od prawie okrągłych do pionowych szczelin. Źrenice kozy są zwykle poziome, prostokątne z zaokrąglonymi rogami. Źrenice gekona wahają się od okrągłych, przez szczeliny, do serii otworków. Źrenice mątwy mają złożone kształty.

Żaden opublikowany model neuroanatomiczny nie przewiduje postrzegania białego piksela o różnych kształtach źrenic.

Zapach:Olfaktoryczny

Jednym z paradoksalnych spostrzeżeń dotyczących zmysłu węchu jest teoria własnej zdolności węchu. Zapach jest nieodłącznym elementem życia, a nawet okazuje się, że jest kwestią genetyki.