Восприятие. Теории распознавания паттернов

 

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Восприятие  как познавательный процесс 4

2. Распознавание  паттернов. Теории распознавания  паттернов 7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 15

ЗАДАНИЯ 16

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Практически всю информацию об окружающем мире человек получает через систему восприятия. Эта информация необходима для жизнеобеспечения человека и ориентации в пространстве. Поэтому проблема зрительного восприятия является одной из фундаментальных проблем современности. Возникнув на заре прогресса человеческой мысли, она остается актуальной и в настоящее время.

Удивительным свойством  восприятия является его способность  опознавать знакомые паттерны сенсорной  информации. Благодаря этому свойству мы можем узнать старого знакомого  среди моря лиц, по нескольким нотам  определить всю музыкальную пьесу, можем прочитать слова, наслаждаться вкусом марочного вина или восхищаться  запахом розы. Когнитивная система, как правило, отличается тем, что  работает слаженно, быстро и без  особых усилий. В теории восприятия сложилось несколько подходов к проблеме распознавания паттернов.

Цель работы – рассмотреть  основные подходы к пониманию  процесса распознавания паттернов.

Задачи работы:

1. Обозначить свойства и характеристики восприятия как познавательного процесса;
2. Рассмотреть особенности процесса восприятия объектов;
3. Проанализировать основные теоретические позиции в распознавания паттернов.

 

1. Восприятие  как познавательный процесс

 

Восприятие - это целостное  отражение предметов, ситуаций, явлений, возникающих при непосредственном воздействии физических раздражителей на рецепторные поверхности органов чувств. Еще Э. Титченером было замечено, что «восприятие происходит, когда большая часть простых процессов, входящих в состав сложного, являются результатом возбуждения органа ощущения» [7].

Но это не означает, что  восприятие – это простая сумма  ощущений. Для того, чтобы создать  единый, одновременно постоянный и  динамичный образ среды необходима активная работа психики. Человек живет  не в мире изолированных световых или цветовых пятен, звуков или прикосновений, он живет в мире вещей, предметов и форм, в мире сложных ситуаций. Все, что бы человек ни воспринимал, неизменно предстает перед ним в виде целостных образов. Опираясь на совместную работу органов чувств, происходит синтез отдельных ощущений в сложные комплексные системы. Лишь в результате такого объединения изолированные ощущения превращаются в целостное восприятие, переходят от отражения отдельных признаков к отражению целых предметов или ситуаций.

Восприятие, как и ощущение — процесс рефлекторный. В его  основе лежат условные рефлексы, временные  нервные связи, появляющиеся в коре головного мозга в результате воздействия предметов и явлений внешнего мира на рецепторы [3].

Физиологическая основа восприятия — комплексная деятельность системы  анализаторов. Первичный анализ, который  совершается в рецепторах, дополняется  сложной деятельностью мозговых звеньев корковых отделов анализаторов, где происходит анализ и синтез комплексных  раздражителей. Анализ дает возможность  выделить объект из общего фона и благодаря  свойствам объекта восприятия объединить его в целостный образ.

При восприятии человек может  видеть, слышать, ощущать, и весь комплекс действующей сенсорной информации вызывает у него возбуждение зрительных, слуховых, двигательных рецепторов. Это  возбуждение передается в мозговые корковые центры. В результате образуются сложные системы временных нервных  связей, определяющие целостность восприятия.

Участки мозга, отвечающие за ту или иную когнитивную операцию (то есть за "базовые алгоритмы"), весьма четко локализованы в пространстве. При этом центры, отвечающие за зрительное восприятие, расположены в пространстве соответственно тем частям, за которые  они отвечают.

Всякий предмет или  явление воспринимается человеком  в определенном соотношении частей. В некоторых случаях значимыми  оказываются не столько сами составные  части, сколько отношения, в которых  они находятся между собой. Так, например, при восприятии песен, романсов, арий, они воспринимаются как знакомые, независимо от исполнителя, если верно  сохранены гармонические отношения  между звуками.

В основе восприятия лежат  два вида нервных связей: в пределах одного анализатора и межанализаторные связи. Предыдущий пример как раз  относится к первому виду, здесь  мелодия является комплексным раздражителем, представляющим собой своеобразное сочетание отдельных звуков, воздействующих на слуховой анализатор.

Другой вид нервных  связей — это связи в пределах разных анализаторов. Например, в акте зрения, человек воспринимает величину, удаленность предметов и т.д. и  в это время его зрительные ощущения всегда связаны с мышечными.

Имея связи, образуемые между  анализаторами, мы можем отражать такие  свойства предметов и явлений, для  которых нет специальных анализаторов — это величина предметов, удельный вес и др. Следовательно, в восприятии мы можем лучше познать мир, чем  в ощущении.

Итак, восприятие — это  познавательный психический процесс, состоящий в целостном отражении  предметов, ситуаций и событий, возникающий  при непосредственном воздействии физических раздражителей на рецепторные поверхности органов чувств [5].

В результате деятельности восприятия (перцептивной деятельности, от лат. perceptio — восприятие) в субъективном пространстве формируется образ  восприятия, или перцептивный образ  объекта, ситуации или иного события, который обладает свойствами, отличными  от свойств ощущений, на основе которых  он строится. Таким образом, образ  восприятия — не просто совокупность ощущений хотя бы потому, что сами ощущения в процессе построения этого образа могут претерпевать определенные, иногда существенные изменения. Образ восприятия, как и ощущение, является чувственным  образом объекта, причем образом, который  возникает и существует при непосредственном, здесь-и-сейчас присутствии как субъекта, так и самого объекта. Обладая  собственными механизмами, восприятие строит образ объекта или опознает его вместе с процессами ощущения.

Каждый образ восприятия является результатом интеграции ощущений нескольких модальностей, прежде всего  зрительной, слуховой и тактильно-кинестетической. Звук будильника сливается с его  формой, цветом, весом и гладкой  поверхностью в единый образ будильника. Восприятие в то же время всегда в большей или меньшей степени  связано также с мышлением, памятью, вниманием, направляется мотивацией и  имеет определенную эмоциональную  окраску.

Образ, складывающийся в  результате процесса восприятия, предполагает взаимодействие, скоординированную  работу сразу нескольких анализаторов. В зависимости от того, какой из них работает активнее, перерабатывает больше информации, получает наиболее значимые признаки, свидетельствующие  о свойствах воспринимаемого  объекта, различают и виды восприятия. Соответственно выделяют осязательное, зрительное и слуховое восприятие.

Четыре анализатора –  кожный, мышечный, зрительный, слуховой – чаще всего выступают как  ведущие в процессе восприятия [4].

2. Распознавание  паттернов. Теории распознавания паттернов

 

Паттерн – сложное сочетание  сенсорных стимулов, познаваемых  человеком, как член некоторого класса объектов. Распознавание паттернов  определяет как информация, воздействующая на органы чувств, так и знания, которые хранятся в памяти [6].

По сути, распознавая объекты, мы делаем выводы о множестве скрытых  свойств объекта. Например, если это  рубашка или костюм, то они сделаны  из ткани, они предназначены для  того, чтобы их носить. Если это собака, то она может выполнять охранные функции, а следовательно, может  наброситься на нас в случае наших  неверных действий и т. д. Таким образом, распознавание — это то, что  позволяет выйти за пределы чувственного отображения свойств предмета [1]. 

Даже самое обычное распознавание паттернов включает сложное взаимодействие ощущения, восприятия и когнитивного поиска с целью идентификации стимулов. В настоящее время принято выделять в процессе распознавания объектов несколько этапов, одни из которых предварительные, другие — завершающие. На предварительных этапах перцептивная система использует информацию с сетчатки глаза и описывает объект на языке элементарных составляющих, таких как линии, края и углы. На завершающих этапах система сравнивает это описание с описаниями форм разного рода объектов, хранящихся в зрительной памяти, и выбирает наилучшее ему соответствие. Причем при распознавании большая часть обработки информации как на предварительных, так и на завершающих этапах распознавания недоступна сознанию.

Представление о распознавании паттернов включает следующие человеческие способности:

Способность	Пример
Распознавать знакомые паттерны быстро и с высокой степенью точности Оперировать незнакомыми  объектами	Мы легко узнаем лица друзей, интерьер своего дома и дорожные знаки Даже если мы никогда не видели необычную форму (например, букву Анеобычной формы), наша система зрительного восприятия может анализировать ее
Точно воспринимать объекты, которые расположены или вращаются  под различными углами	Мы узнаем кофейную чашку, даже если она перевернута вверх  дном
Идентифицировать частично скрытые или замаскированные  различным «шумом» объекты	Мы заключаем, что скрытые  части объектов существуют, как в  случае скрытых за кадром части туловища и ног телерепортеров
Быстро, субъективно легко  и автоматически распознавать паттерны	Мы двигаемся через  мир, формы и объекты которого постоянно изменяются, и все же мы быстро и без особых усилий обрабатываем эту информацию

 

Психологи, изучающие восприятие, разработали две основные теории восприятия мира людьми. Согласно первой — теории конструктивного восприятия, — люди «конструируют» воспринимаемые образы, активно отбирая стимулы  и объединяя ощущения с воспоминаниями. Согласно второй — теории прямого  восприятия, — восприятие заключается  в прямом приобретении информации из окружающей среды, Сначала рассмотрим позицию конструктивистов.

Теория конструктивного  восприятия основана на представлении, что в процессе восприятия мы формулируем  и проверяем гипотезы о воспринимаемых объектах на основе того, что ощущаем  и что уже знаем. Таким образом, восприятие — это общий результат  того, что поступает через нашу сенсорную систему и что мы уже знаем о мире благодаря  опыту. По мнению конструктивистов, мы видим в равной степени благодаря  мозгу с его богатым запасом  знаний о мире и глазам (и другим органам чувств), которые обеспечивают нас новой сенсорной информацией. Эта теория близка к представлению  о сенсорной обработке «сверху  вниз» и согласуется с точкой зрения многих когнитивных психологов, работающих над проблемой распознавания зрительных паттернов, например Джерома Брунера, Ричарда Грегори и Ирвина Рока. Она ведет начало от классических исследований Германа фон Гельмгольца, проведенных им в конце ХI Хвека.

Согласно теории прямого  восприятия, содержащаяся в стимулах информация — важный элемент в  восприятии, а научение и другие когнитивные процессы необходимы при  восприятии. Ведущим сторонником  этой теории был Джеймс Гибсон и  его последователи в Корнеллском  университете, включая Джеймса Каттинга, который утверждал, что «прямое  восприятие предполагает, что богатство  оптической матрицы лишь отражает богатство  мира». Идея состоит в том, что стимул содержит достаточно информации для правильного восприятия и не требует внутренних репрезентаций. Воспринимающий в процессе восприятия делает минимальную работу, потому что мир предлагает достаточно информации и ему остается лишь конструировать образы восприятия и делать умозаключения. Восприятие заключается в прямом получении информации из окружения.

Одно из теоретических  объяснений общности канонических перспектив состоит в том, что через общий  опыт восприятия объектов мы создаем  постоянные воспоминания наиболее репрезентативного  вида объекта, сообщающего наибольшее количество информации о нем. Мы храним понятия об общих классах объектов и используем своего рода зрительную стенографию, чтобы рассказать другим о наших впечатлениях.Экспериментальные  данные подтвердили эти выводы.

Макс Вертгеймер выделил  ряд факторов распознавания:

1. Сходства – в фигуру объединяются элементы, имеющие близкие свойства. При прочих равных условиях, если несколько одинаковых раздражителей предъявлено совместно, существует тенденция объединять сходные элементы в группы. Пример, столбик крестиков и ноликов.

2. Близость – из множества  элементов в одно целое с  большей вероятностью объединяются  те, которые пространственно ближе  всего расположены друг к другу. Пример, полоски близко и широко расположенные друг с другом