Проблема интеграции признаков

В итоге цикла исследований зрительного поиска упоминавшаяся нами выше ученица Бродбента Энн Трисман разработала в 1980-е годы радикально отличающуюся от найссеровской концепцию предвнимательной и фокальной фаз обработки. По Найссеру, предвнимание ведет к выделению очень грубой, но все-таки связной репрезентации объектов, которая сопровождается чем-то вроде неотчетливого осознания («перцеп-

ция» в понимании Вундта и еще раньше Лейбница). Согласно трактовке Трисман, предвнимание совершенно не похоже на то, что нам известно из интроспективных наблюдений — отдельные сенсорные признаки физических объектов находятся здесь в «свободно плавающем» состоянии. Функция фокального внимания состоит, по ее мнению, в конъюнктивной интеграции этих признаков и воссоздании объектов. На основе этих представлений были выдвинуты гипотезы об особенностях процессов зрительного поиска и перцептивной организации (напомним, что выделение фигуры из фона считается типичной функцией предвнимания).

Перед тем как обратиться к этим гипотезам, рассмотрим основные понятия, используемые для описания поиска. Задачи поиска предполагают нахождение целевого объекта среди дистракторов. О характере поиска судят по зависимости времени реакции от числа дистракторов. Если их количество не влияет на время поиска, то говорят о параллельном поиске. Он характерен для предвнимательной обработки (целевой объект сам «бросается в глаза»). Если время поиска растет с числом дистракторов, то говорят о последовательном поиске. В этом случае важно сравнить функции времени реакции для положительных (целевой объект присутствует в дисплее — ответ «да») и отрицательных (целевой объект отсутствует — ответ «нет») проб. Параллельность этих функций свидетельствует о последовательном исчерпывающем поиске. Иными словами, можно предположить, что в положительных пробах, как и в отрицательных, просматриваются все находящиеся в дисплее объекты, то есть поиск продолжается даже после того, как целевой объект обнаружен. Статус этой стратегии не вполне ясен, но часто ее также считают признаком предвнимательной обработки. Наконец, если обе функции не параллельны, причем наклон функций отрицательных ответов примерно в два раза больше, чем положительных, то говорят о последовательном самооканчивающемся поиске. Здесь, очевидно, в положительных пробах в среднем просматривается в два раза меньше объектов, чем в отрицательных, а значит, нахождение цели сразу ведет к прерыванию поиска и ответу. Эта стратегия свидетельствует о внимательной обработке каждого объекта17.

Теперь можно перечислить основные предсказания теории интеграции признаков Трисман:

1) если искомый объект отличается одним признаком, то его поиск может происходить без участия внимания — параллельно;

2) если объект отличается конъюнкцией двух или более признаков, его поиск предполагает последовательный внимательный просмотр объектов;

17 Нужно сказать, что основой подобного анализа служит метод аддитивных факторов Сола Стернберга (см. 2.2.3). В дальнейшем мы подробно проанализируем исследования 292 процессов поиска в памяти, базирующиеся на той же логике (см. 5.1.2).

3) различение текстур и выделение фигуры из фона возможны на основе отдельных признаков, но не их конъюнкции;

4) при отвлечении внимания «свободное плавание» признаков раз ных объектов будет приводить к иллюзорным конъюнкциям (типа зеленой розы с красными листьями, хотя в случае знакомых предметов память может корректировать комбинации признаков).

Эти предположения были подтверждены в ряде экспериментов с буквенно-цифровыми стимулами, текстурами и условными изображениями лиц. Типичный результат иллюстрирует рис. 4.11. Мы легко находим отличающийся от остальных объект на основании признака цвета или, в конкретном примере (А), ориентации, однако поиск на основании конъюнкции этих же признаков (Б) превращается в медленный процесс последовательного перебора. Качественные особенности результатов таких экспериментов — последовательный самооканчивающийся поиск для конъюнкций и параллельный поиск в случае отдельных признаков — сохраняются при уменьшении размеров участка дисплея, на котором предъявляются объекты. Следовательно, в основе интеграции лежат не движения глаз (их число и амплитуда сокращаются при уменьшении угловых размеров зоны поиска), а скорее движения «мысленного взора». Было показано также, что выявленные закономерности сохраняются при изменении степени сходства релевантных и фоновых объектов. Так, например, найти латинскую букву R в контексте Q и ? оказалось гораздо сложнее, чем найти ее среди букв В, хотя R более похожа на В, чем на Q или на ? в отдельности. Трисман объясняет это тем, что R

11. Основной результат, положенный в основу теории интеграции признаков: А. Нахождение объекта по одному-единственному признаку («горизонтальный объект») осуществляется быстро и не зависит от числа дистракторов; Б. В случае конъюнкции признаков («черный вертикальный объект») время поиска замедляется и начинает зави-сить от дистракторов.

является конъюнкцией признаков Q и Р. В специальных экспериментах с использованием разноцветных букв были получены и ожидавшиеся иллюзорные конъюнкции.

Воспринимаемая нами феноменально картина предметного окружения, с точки зрения теории интеграции признаков, возникает либо в результате синтезирующей активности внимания, либо восстанавливав ется в знакомых условиях из памяти. Когда ситуация незнакома и внимание отвлечено, речь может идти только о случайных сочетаниях отдельных сенсорных элементов. Дальнейшая судьба этого наиболее радикального из существующих вариантов концепции творческого синтеза, видимо, зависит от того, насколько общими являются результаты, полученные в условиях, которые максимально способствовали возникновению именно таких иллюзорных эффектов18. Перед тем как обратиться к анализу этой теории, следует отметить, что проблема интеграции признаков интенсивно обсуждается и в нейрофизиологических работах, где для ее решения иногда предлагаются совсем другие механизмы.

В науках о мозге интерес к «связыванию» (binding) признаков также возник в 1980-е годы, когда стало окончательно ясно, что разные сенсорные признаки обрабатываются в различных участках затылочных долей коры (см. 3.1.3). При наличии в поле зрения нескольких объектов с разным набором признаков это ставит проблему установления принадлежности признака и объекта. Возможное решение этой проблемы, предложенное немецкими нейрофизиологами К. фон дер Мальсбургом и Вольфом Зингером, заключается в синхронизации работы нейронов, обрабатывающих в различных частях зрительной коры признаки одного и того же объекта (например, Singer, 1999). Иными словами, нейроны, регистрирующие признаки одного объекта, должны разряжаться в фазу, другого объекта — с определенным сдвигом по фазе и т.д. Исследования с микроэлектродным отведением активности нейронов зрительной коры животных показали, что предъявление объектов приводит к появлению на фоне спонтанной ритмической активности с частотой 1 —30 Гц кратковременных «веретен», синхронизированных разрядов в области 35—70 Гц (то есть примерно в диапазоне гамма-ритма ЭЭГ). Эти высокочастотные веретена и могли бы кодировать принадлежность набора одновременно обрабатываемых в разных участках коры признаков определенному объекту.

Против этой красивой гипотезы свидетельствует несколько фактов. Во-первых, веретена синхронизированной активности, охватывающей обширные участки зрительной коры, не всегда вовлекают как раз те нейроны, которые наиболее явно кодируют признаки. Во-вторых, веретена

18 Ошибки иллюзорных конъюнкций особенно часто наблюдаются у пациентов с поражениями теменных отделов мозга, в особенности при синдроме Балинта (см. 3 4 2 и 4 1.3). Поскольку при этом синдроме осознанно воспринимается лишь один из нескольких присутствующих в поле зрения предметов, смешение признаков нескольких из них свидетельствует об имплицитной обработке, по крайней мере, части невоспринимаемых 294 предметов.

возникают только в ответ на движущиеся объекты и поэтому вероятнее всего связаны с отслеживанием движения объектов, а не с более общей задачей интеграции признаков (Tovee, 1996). Последовательность событий, следовательно, скорее может выглядеть следующим образом. Информация о предметном окружении подвергается мощной оптической фильтрации уже на входе в зрительную систему, так что лишь фовеаль-ная (2°) и в меньшей степени парафовеальная (8°) стимуляция, чаще всего соответствующая всего лишь одному объекту, должна быть немедленно обработана. Эта обработка элементарных признаков осуществляется в затылочных отделах коры чрезвычайно быстро (10—20 мс), после чего информация передается в дорзальный поток (задняя теменная кора) для локализации и в вентральный поток (нижняя и средняя височная кора) для возможной идентификации объектов (см. 3.4.2). Последняя задача может требовать связывания признаков посредством селективного внимания, поддержанного информацией из памяти («красное яблоко» и «зеленые листья»).

Теория интеграции признаков Трисман, при всей необычности лежащих в ее основе допущений, удивительно хорошо выдержала 20-летнюю экспериментальную проверку. Едва ли не главным затруднением для нее оказались подчас очень плоские функции зависимости времени поиска от общего числа дистракторов. Иногда их наклон составляет только 10—20 мс на дистрактор, что формально означало бы проверку до 100 объектов в секунду при поиске определяемых конъюнкцией признаков целевого объекта. Эту проблему решает модель ведомого поиска (Guided search), разработанная гарвардским психологом Джереми Вольфе (например, Wolfe, 2003). По его мнению, подтверждаемому анализом движений глаз испытуемых, просмотр элементов дисплея не является вполне случайным, а направляется (ведется) некоторым знанием о характеристиках целевого объекта. Это позволяет сокращать перебор. Например, если нам нужно найти конъюнкцию двух признаков — красный вертикальный прямоугольник среди красных и черных, вертикальных и горизонтальных прямоугольников, то мы можем заранее, в режиме «сверху вниз» настроиться на красные объекты и искать главным образом среди них. С учетом возможности такой стратегии пред настройки, оцениваемая скорость поиска вновь приближается к реалистическим 30—50 мс на объект19.

В том, что касается понимания предвнимательной и внимательной фазы, взгляды Вольфе лишь незначительно отличаются от представле-

19 «Ведомый» не означает в данном случае «управляемый» или «находящийся под про извольным контролем», так как за исключением упомянутых ограничений на перебор сам поиск осуществляется вполне случайным, анархическим образом.

Наблюдаемое со кращение перебора объектов в зрительном поиске в каком-то смысле напоминает сокра щение зоны обследования при поиске крысой пути в лабиринте в классических экспери ментах Толмена и Креча (см. 1.3.3). Общим в этих двух примерах является массивное уча стие уровня пространственного поля С (заднетеменные отделы коры) ний Трисман. В обоих случаях считается, что различные признаки объектов параллельно репрезентированы в большом количестве (кортикальных) пространственных карт. Если задача поиска задает только один такой признак, то его репрезентация активируется и соответствующая пространственная карта сразу же выделяется из числа остальных: целевой объект (вернее, сначала его положение) как бы «бросается в глаза», иными словами, сразу видится как фигура на фоне. Акт внимания состоит в быстром объединении информации о признаках, приписанных данному месту во всем множестве карт. Если целевой объект задан конъюнкцией признаков, то здесь одновременно активируется несколько пространственных карт. По мнению Трисман, задача решается тогда внимательным перебором с последовательной проверкой признаков каждого объекта, вплоть до нахождения целевого. В модели Вольфе предполагается, что при активации нескольких карт они накладываются друг на друга и поиск ведется среди тех «имплицитных объектов», местоположение которых маркировано максимальной активацией. Ведомый таким образом последовательный поиск позволяет обнаружить целевой объект, определить в явном виде его признаки и на этой основе идентифицировать.

При столь критической роли «базовых признаков» в организации поиска большое значение имеет вопрос о их природе и о том, как именно они используются в процессах селекции. Этому вопросу было посвящено значительное число исследований, проведенных как с задачами зрительного поиска, так и в ситуациях возникновения перцептивной организации в текстурах. В настоящее время в литературе насчитывается около дюжины подобных базовых признаков (Wolfe & Horowitz, 2005). К ним, в частности, относятся признаки, выделяющие целевой объект в силу различия светлоты, ориентации, величины, непрерывности контура, кривизны контура, положения в третьем измерении пространства. Чрезвычайно эффективны также разнообразные признаки относительного движения, например, гештальтпсихологический признак «общей судьбы» (см. 1.3.1). Не совсем понятно, правда, можно ли говорить во всех этих случаях просто о признаках.

Так, для параллельной обработки часто используются относительно грубые признаки текстур, которые нельзя путать с признаками формы объектов (см. подробнее 3.3.1). Вместе с тем они не совпадают и с элементарными сенсорными признаками, выделяемыми первичными отделами зрительной коры. По сравнению с первичной сенсорной обработкой в таких отделах, как VI, речь идет о более продвинутой стадии репрезентации пространства и даже в какой-то степени объектов в нем. Об этом говорят данные о возникновении при зрительном поиске эффектов, аналогичных эффекту превосходства объекта (см. 3.3.3, 4.1.3 и 5.3.2). Эти эффекты свидетельствуют об учете трехмерности телесных объектов и их

ориентации по отношению к возможным источникам освещения. О дос- 12. Фигуру, напоминающую букву L, проще найти слева, чем справа (А), поскольку, с точки зрения перцептивной интерпретации (Б), слева она воспринимается как фигура на фоне, а справа — как фрагмент более обширной перекрытой поверхности (по Не & Nakayama, 1992)

таточно высокой компетентности предвнимательного зрения в оценке положения объектов в трехмерном окружении говорят, например, эксперименты американского психофизиолога, специалиста по зрительному восприятию Кена Накаямы и его коллег (Не & Nakayama, 1992). В некоторых из них использовались фигуры типа представленных на рис. 4.12А. Здесь проще найти фигуру L в левой, чем в правой части рисунка. Дело в том, в конфигурации, показанной справа, L воспринимается лишь как видимый фрагмент более обширной, но частично перекрытой поверхности. Впечатление разной глубины дополнительно усиливалось в этих экспериментах стереоскопическим предъявлением объектов (реконструкция восприятия показана на рис. 4.12Б). Таким образом, анализ данных о зрительном поиске в сложных сценах вызывает сомнение в примитивности «базовых признаков» и даже в том, что речь должна идти о признаках, а не о предметной сегментации сцены (см. 4.4.1). Подобные сомнения отражают общий недостаток теорий, возникших в контексте позитивной трактовки внимания — они явно недооценивают сложность процессов, разворачивающихся в режиме предвнимательной обработки.

Одним из интересных направлений, возникших по сути дела уже в 21-м веке, является изучение так называемого послевнимания. Предвни-мание, как мы видели, связано с чем-то вроде многократно упоминавшегося нами амбьентного зрения — относительно низкоуровневого восприятия трехмерной сцены с недифференцированными («имплицитными» — Вольфе) или рассыпанными на составные признаки (Трис-ман) объектами. Обращение внимания на объект ведет к интеграции (Трисман) или экспликации (Вольфе) признаков и идентификации объекта. При этом объект описывается значительно более детально, чем

это было бы возможно лишь при конъюнктивном связывании «базовых признаков». Совершенно очевидно, что эффекты селективного внимания к некоторому объекту ведут — в форме обратных связей, «сверху вниз»— к изменению обработки в первичных сенсорных зонах коры (см. Nyberg, 2002, а также 3.4.2 и 4.1.2). Но что происходит с репрезентацией объекта, когда фокальная обработка заканчивается и мы переходим к детальному анализу другого объекта либо осуществляется глобальная смена задачи?

Вольфе и его коллеги (Wolfe, Kiempen & Dahlen, 2000; Horowitz, 2005) попытались разобраться в этом вопросе, используя методику повторного поиска. В стандартных задачах на зрительный поиск цели и дистракто-ры меняются в каждой пробе. В задаче повторного поиска испытуемому многократно, иногда по 300 и более раз, показывается один и тот же дисплей (он мог включать в разных сериях от 5 до 20 изображений различных предметов). Перед каждой пробой испытуемому называется предмет, который может быть показан с вероятностью 50%. Задача состоит в проверке присутствия этого предмета. Казалось бы, в этих условиях должно возникать быстрое научение и задача могла бы решаться за все меньшее время. Однако никакого улучшения поиска не происходит. Даже тогда, когда лишь очень небольшое число хорошо знакомых объектов явно видны в поле зрения, некоторая «воронка» препятствует доступу к более чем одному объекту20. Поэтому при необходимости подтвердить присутствие одного из этих объектов разворачивается последовательный внимательный поиск, как если бы обследовался совершенно незнакомый дисплей. Зрительный поиск, как считают Джереми Вольфе и Тодд Хоровиц, разворачивается в «вечном настоящем времени» (eternalpresent tense). Уход внимания с объекта просто возвращает его в предвнимательное состояние, иными словами, «послевнима-ние» = «предвнимание».

Эти исследования расширяют список ситуаций, в которых взаимодействие с предметной ситуацией не ведет к ее лучшему запоминанию. Первым из таких примеров были особенности так называемого «восприятия для действия», рассмотренные в предыдущей главе (см. 3.4.1). В следующей главе (см. 5.4.1) будут приведены дальнейшие примеры, включающие классический эффект незаконченного действия, обнаруженный в самом конце 1920-х годов ученицей Левина Блюмой Вуль-фовной Зейгарник (1900—1988). «Эффект Зейгарник» заключается в том, что имеющая отношение к действию информация сохраняется лишь до тех пор, пока действие не окончено. Эти работы обычно рассматриваются как исследования влияния мотивации на память, но мы уже неоднократно отмечали особенно тесную связь феноменов внимания и мотивации (см. 4.1.1 и 9.4.3). В этом смысле можно в самом предварительном

2(1 Упоминая «воронку», Вольфе как бы возвращает дискуссию о ранней и поздней селекции к ее началу. Нам кажется, что для выявления эффектов перцептивного научения нужно проводить опыты с осмысленными предметными сценами, а не со случайными коллажами объектов. В этих условиях можно было бы скорее ожидать возникновения пред-внимательной семантической обработки и постепенной оптимизации поиска, свидетель-298 ствующей об имплицитном запоминании (см. также 3.3.3 и 5.4.2).

плане рассматривать последние результаты Вольфе и его коллег как проявление эффекта законченного действия: когда действие поиска целевого объекта заканчивается, релевантная информация забывается и поэтому при повторном поиске все приходится начинать сначала (см. 5.4.1)21.

Давно назревший поворот в дискуссии о механизмах зрительного поиска наметился в связи с результатами новых экспериментов группы Накаямы (Wang, Kristjansson & Nakayama, 2005). Целевые объекты задавались здесь конъюнкцией разнообразных признаков — цвета, светлоты, размера, формы и «топологии» (наличие внутреннего отверстия). В каждой пробе, однако, такое сочетание могло быть своим — искать нужно было лишь объект с некоторым уникальным сочетанием признаков. При этих условиях, в частности, невозможна предварительная, «сверху вниз» активация «нужных» стимульных измерений. Иными словами, как теория интеграции признаков, так и теория ведомого поиска предсказывают медленный последовательный поиск, зависящий от числа дистрак-торов. Тем не менее поиск во многих случаях оказался практически параллельным. Авторы исследования склонны искать объяснение не в тех или иных способностях внимания, а в специфике процессов перцептивной организации, разбивающих сцену на группы объектов, с которыми мы потом последовательно и работаем (см. 1.3.1 и 4.2.2). Чем единообразнее организация сцены в целом, тем ближе параметры поиска приближаются к предельному случаю параллельного обнаружения цели или отсутствия таковой (в отрицательных пробах).

Январь 24, 2019 Психология труда, инженерная психология, эргономика
Еще по теме
ТЕОРИЯ ИНТЕГРАЦИИ ОТЛИЧИТЕЛЬНЫХ ПРИЗНАКОВ: СТАДИЯ ПРЕДВНИМАНИЯ И СТАДИЯ СФОКУСИРОВАННОГО ВНИМАНИЯ
Аутичный ребенок: Проблема интеграции
Лебедева О.В. ПРОБЛЕМА ИНТЕГРАЦИИ В СОВРЕМЕННОМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
ПРОБЛЕМА МЕТОДА: ОТ ОППОЗИЦИИ К ИНТЕГРАЦИИ, ОТ ЗАПРЕТОВ К СВОБОДЕ
В. В. Кисова ПРОБЛЕМЫ ИНТЕГРАЦИИ ДЕТЕЙ С ЗПР В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНУЮ СРЕДУ НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЫ
ИНТЕГРАЦИЯ
3.5. СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ
СТЕПЕНЬ ИНТЕГРАЦИИ РАЗМЕРНОСТЕЙ.
СТЕПЕНЬ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ ИНТЕГРАЦИИ.
10.5. Интеграция поведенческих и физиологических процессов
ПЕРСПЕКТИВЫ ИНТЕГРАЦИИ ПАРАДИГМ
ИНТЕГРАЦИЯ ЛИЧНОСТИ (PERSONALITY INTEGRATION)
СЕВЕРОКАВКАЗСКИЙ СОЦИУМ: ОТ ТОЛЕРАНТНОСТИ К ИНТЕГРАЦИИ
АУДИОВИЗУАЛЬНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ: ЭФФЕКТ МАК-ГУРКА.
ИНТЕГРАЦИЯ ПСИХИЧЕСКИ БОЛЬНЫХ В ОБЩЕСТВЕ (MAINSTREAMING (PSYCHOTICS))
Выделение частей (анализ) и их интеграция (синтез)
Добавить комментарий