Файл: И. Т. Касавиндоктор филос наук, чл корр. Ран б. Г. Юдин.pdf

39
человеческий разум воздействует на восприятие объектов. В XVIII в. успехи механики позволили разработать механистическую модель восприятия, где их возникновение объяснялось как результат действия механических свойств материальных объектов на органы чувств. С по- зиции механистической теории восприятия была сформулирована одна из центральных проблем классической эпистемологии — проблема так называемых «первичных» и «вторичных» качеств (Д.Локк). Вопрос о том, участвуют ли в восприятии только приобретенные знания или оно управляется врожденными идеями либо априорными принципами, оставался в классической эпистемологии постоянной темой дискуссий между эмпириками-сенсуалистами (Д.Локк, Беркли, Юм, Д.С.Милль) и рационалистами (Декарт, Лейбниц, Кант, неокантианцы) вплоть до второй половины XIX в.
После возникновения психологии как экспериментальной дис- циплины многие исследователи сконцентрировали свои усилия на изучении мысленных репрезентаций. Механизмы восприятия впервые стали предметом специальных исследований в конце XIX в. — психо- логи пытались экспериментально определить время, требуемое для вос- приятия изображений. Однако безраздельное господство бихевиоризма в психологии в первой половине XX в. привело к отказу от исследований когнитивных процессов, ведущих к формированию внутренних мыслен- ных репрезентаций, перцептивных образов и восприятий. Бихевиоризм рассматривал эти репрезентации и когнитивные состояния только как некие гипотетические, промежуточные «переменные», опосредующие воздействие стимула на реакцию и в силу этого не представляющие интереса для экспериментального изучения.
Несопоставимо больший вклад в исследование когнитивных структур восприятия внесла гештальтпсихология. Представители этого направления — М.Вертгеймер, В.Келер, К.Коффка, К.Левин и др. — исходили из предположения, что сложные психологические феномены нельзя разложить на простые ментальные компоненты
(структурализм) или цепи стимул-реакция (бихевиоризм). Они до- казывали, что адекватное объяснение интеллектуального поведения требует ссылки на внутренние состояния психики и врожденные вы- сокоинтегрированные когнитивные структуры, которые формируют наш перцептивный опыт и знание о мире. Свои гипотезы гештальти- сты стремились подкрепить многочисленными экспериментальными данными — например, феноменом стробоскопического движения, — полученными в психологии восприятия и мышления. Согласно их взглядам, наше перцептивное восприятие является целостным, активным и конструктивным процессом, строящимся на динамиче-

40
ском отношении между двумя элементами — воспринимаемой формой
(структурой, гештальтом) и фоном (полем восприятия). Форма всегда доминирует, оставаясь при этом неразрывно связанной с менее четко воспринимаемым фоном, на котором она выделяется. Так как целост- ность восприятия — это функция нашей когнитивной (перцептивной) системы, то интенция наблюдателя спонтанно связывает форму и фон.
Гештальтисты открыли лежащий в основе восприятия закон «хорошей формы», названный Вертгеймером «законом прегнантности», который предрасполагает к выбору наиболее простых, четких, упорядоченных и осмысленных форм.
С конца 50-х гг. прошлого века формирование когнитивной пси- хологии, использующей модели переработки информации, положило начало интенсивному развертыванию исследований когнитивных процессов, в том числе механизмов извлечения сенсорных данных, распознавания образов, памяти, мышления и т.д. Развитие киберне- тики, теории коммуникации, теории информации и лингвистики, а также важнейшей области когнитивной науки — исследований ис- кусственного интеллекта — заставили пересмотреть основные пред- ставления психологов первой половины XX в. о процессах переработки когнитивной информации, ведущих к формированию восприятий.
Революционные открытия в молекулярной биологии и нейронауках в конце XX в. позволили ученым более точно проанализировать ра- боту сенсорных нейронов вплоть до уровня отдельных генов и белков
(протеинов) и обнаружить, какие гены и белки вовлечены в процессы передачи сенсорных сигналов, каким образом информация о сенсор- ных стимулах создается, передается в мозг к церебральной коре и как эта информация кодируется.
3.2. Как работают наши органы чувств
Эффективность поведения живых существ зависит от их когни- тивных способностей извлекать сигналы из окружающей среды, по- лучать информацию о своих собственных состояниях и обнаруживать корреляции между сенсорными данными. Для того чтобы выжить, они должны соответствующим образом отбирать, интерпретировать и перерабатывать сенсорные сигналы, создавая на их основе когни- тивную информацию об окружающей среде. Эту информацию не- обходимо также соотнести с соответствующей информацией о себя как обитающем в данной среде живом существе, т.е.
с результатами
самовосприятия, которое непосредственно сопряжено с центрами управ-

41
ления когнитивными функциями и адаптивным поведением. Сенсорные сигналы организмы получают при помощи органов чувств, которые могут реагировать на температуру, свет, давление, электрический ток, силу тяжести, различные химические вещества и т.д. Органы чувств способны распознавать множество входных сенсорных сигналов, при- чем только некоторые из изменений в чувствительных нервных клетках подвергаются специальной обработке в их когнитивной системе (моз- ге). Именно эти изменения становятся затем воспринимаемыми, они интерпретируются и перерабатываются как когнитивная информация о внешнем мире и, если речь идет о человеке, осознаются. При этом транслируемые сообщения многократно перекодируются — напри- мер, фиксированный в пространстве и времени оптический сигнал
(световая вспышка) кодируется в разность электрических потенциалов, а затем перекодируется в ионный сдвиг, химические реакции, по- ляризацию мембран, электрический нервный импульс и т.д. В ходе такого многократного перекодирования сенсорная информация весьма существенно изменяется — искажается, отбирается, сжимается, уси- ливается, абстрагируется и даже уничтожается. В ее переработке, как правило, в той или иной степени участвуют когнитивные программы, управляющие работой высших способностей — внимания, памяти, мышления.
Эта схематичная картина переработки сенсорных сигналов ког- нитивной системой в целом применима и к человеку. Внешняя по- верхность человеческого тела обменивается энергией с окружающей средой. Объекты и события окружающей среды обнаруживаются нашей сенсорной системой и нашим мозгом, который при этом ис- ходит из простого естественного предположения, что во внешней среде имеется только один источник освещения и что свет от него идет сверху. Традиционно мы думали, что у нас есть только пять органов чувств: зрение, слух, осязание, обоняние и вкус. Однако недавно вы- яснилось, что мы обладаем несколькими дополнительными видами чувств, таких как болевые ощущения, ощущения давления, темпера- туры, движения, положения суставов и мышечное чувство, которые теперь обычно включают в тактильные ощущения. Если интенсив- ность внешних стимулов выше определенного порога, то происходит активизация чувствительных рецепторов. Наша сенсорная система в первую очередь настроена на обнаружение
изменения стимулов, наши нервные рецепторы «жадны» до новостей. Стационарные или не изменяющиеся объекты окружающей среды почти не привлекают нашего внимания, они становятся для нас частью зрительно воспри- нимаемого пейзажа. Привычные звуки оказываются фоном и в боль-

42
шинстве своем также игнорируются. Изменения в окружающей среде выступают для нашей когнитивной системы
информационным сигналом
опасности или ускользающей возможности. Как элемент информацион- ного контроля окружающей среды этот сигнал имеет исключительно важное приспособительное значение для выживания.
Наша сенсорная система преобразует воздействия стимулов, по- ступающих из внешней среды, в электрохимическую нервную энергию.
Нейроны рецепторов реагируют на свет, на колебания воздуха, на молекулы запахов и другие стимулы. В каждой сенсорной подсистеме они имеют дело с различными видами энергии — электромагнитной, механической или химической. Нервные клетки рецепторов отличают- ся друг от друга по составу протеинов (белков), но все они выполняют одну и ту же работу — преобразуют поступающие из окружающей среды стимулы в
электромеханический нервный импульс, который является общим, универсальным «языком» мозга. Данные о сенсорных стимулах поступают сначала на своего рода ретрансляционную станцию, которая расположена в таламусе, центральной структуре мозга, управляющей кортикальным ритмом. Затем эти данные передаются в первичные сенсорные области в коре полушарий мозга (здесь каждое чувство представлено своей областью), где они подвергаются изменениям
15
Лишь после этого информационные сообщения пересылаются в об- ласти мозга, управляющие высшими когнитивными функциями. На протяжении всего этого пути, по которому путешествуют сообщения органов чувств, наш мозг выясняет смысл транслируемых сенсорных данных, он устанавливает, что означают эти сообщения и дает им ин- терпретацию, преобразуя их в
когнитивную информацию.
Конечно, только некоторые из изменений в чувствительных нервных клетках рецепторов обрабатываются как сигналы. Большая часть поступающих извне стимулов отфильтровывается, некоторые — изменяются, другие — усиливаются, дополняются, «достраиваются» и т.д. Огромное число факторов влияют на процессы обработки сен- сорных сигналов, на их интерпретацию и создание когнитивной ин- формации. Так, например, когнитивная система учитывает сигналы, поступающие из других частей мозга, общее состояние возбуждения, общие цели, она привлекает хранящиеся в памяти знания, получен- ные в результате предшествующего обучения. Сигналы какой-то специфической сенсорной области могут помогать другим частям мозга поддерживать возбуждение, формировать перцептивный образ о положении тела наблюдателя в пространстве (являющийся непремен- ным элементом нашего самовосприятия и перцептивного самосозна-

43
ния) или регулировать движение. Большие популяции сенсорных нейронов сдвигаются и работают вместе в мозге, чтобы сделать возмож- ными эти исключительно сложные взаимодействия, которые позво- ляют нам воспринимать мир унифицированным образом. Сенсорные нейроны соединяются и обмениваются информацией с моторными системами, которые управляют нашими действиями.
Но что делает наша когнитивная система со всей этой информа- цией, которую она создает на основе сенсорных данных, получаемых по различным информационным каналам? По-видимому, наш мозг
(хотя бы отчасти) функционирует как своего рода динамический про- цессор, обрабатывающий образцы и категории. Он распознает, какие образцы и категории работают вместе со специфическим стимулом наиболее оптимальным образом на каждом отрезке, на каждом этапе переработки когнитивной информации. Компьютерное моделирова- ние процессов переработки информации мозгом с помощью искус- ственных нейронных сетей показывает, как взаимодействие многих формальных нейронов продуцирует удивительно сложное когнитивное поведение. Так, например, оказалось, что искусственная сеть может научиться «воспринимать» трехмерную форму объектов, основываясь исключительно лишь на скудных сенсорных данных, касающихся их тени, независимо от местоположения источника света. Мы практиче- ски мгновенно узнаем лицо своего знакомого на основании того, как его черты сгруппированы друг с другом.
Перерабатываемая когнитивной системой человека сенсорная информация в конечном итоге преобразуется во внутреннюю репре- зентацию воспринимаемых событий и объектов — в сложнооргани- зованный
перцептивный образ (паттерн) — и частично осознается.
Перцептивные образы (их иногда называют «иконами» или «отпечат- ками») возникают и сохраняются в скоротечной (кратковременной) иконической памяти, которая способна «суммировать» информацию в течение нескольких сот миллисекунд после прекращения дей- ствий сенсорных стимулов. Перцептивный образ обладает большой информационной емкостью и представляет собой когнитивную
(логическую) структуру, которая генерируется в результате буфе- ризации когнитивной информации в иконической памяти. В силу информационной избыточности когнитивная система сталкивается с необходимостью отбора только строго определенной, адаптивно ценной информации об окружающей среде организмов, по-видимому, имеющей решающее значение для их выживания, такой отбор по- зволил бы игнорировать всю остальную когнитивную информацию.
Как это следует из теории информации, подобного рода задача мо-