Давайте поставим эксперимент. Откройте приложение камеры на смартфоне и начните записывать видео. Поместите экран прямо перед глазами и попробуйте использовать эти живые кадры для перемещения по комнате. Сложно и неприятно, правда? Даже с современной технологией всё слишком мыльное при свободном движении. Цвета сливаются, а формы искажаются.
В то же время ученые говорят, что это очень похоже на то, как наши глаза в реальности воспринимают окружающий мир. Они — такая же линза. Только хуже, с биологическими недостатками. Примерно такими же беспорядочными визуальными данными наши глаза постоянно бомбардируют наш мозг. Тогда, логично, возникает вопрос: как же мы видим всё так четко и без искажений?
Этот вопрос пытались решить много лет. Есть несколько теорий, объясняющих, как наши глаза и мозг работают вместе, пытаясь сглаживать то, что мы видим вокруг себя. Это, в первую очередь, теория «слепоты к изменениям» (= когда стимул меняется, но мы этого не замечаем, отсекая всё как лишнее, чтобы сохранить четкость). И «слепота по невнимательности» (= наша неспособность замечать видимый объект, потому что наше внимание сосредоточено на чем-то другом). Эти факторы в чём-то могут объяснить нашу супер-классную стабилизацию и отсутствие размытия движущихся объектов. И они уже оказались нам очень полезны: эти теории вдохновили на создание реальных технологий, таких как алгоритмы для сглаживания видео на смартфонах.
Но в исследовании, выпущенном несколько недель назад, ученые решили протестировать и доказать третью теорию, известную как «последовательная зависимость». И она означает, что мы смотрим в среднем на 15 секунд в прошлое.
В новой статье, опубликованной в январе в журнале Science Advances, исследователи из университета Абердина и Калифорнийского университета в Беркли описывают «ранее неизвестную зрительную иллюзию». Она помогает нам понять, как наш мозг сглаживает те изменения, которые происходят с течением времени.
Авторы говорят:
Вместо того чтобы анализировать каждый отдельный визуальный снимок, наш мозг, по сути, формирует среднее арифметическое из того, что мы видели за последние 20 секунд. При этом больший вес дается более старым кадрам.
Захваченные глазом объекты сближаются, чтобы они казались более похожими друг на друга. Так наш мозг обманом заставляет нас воспринимать окружающую среду более стабильной и неподвижной. Жизнь «в прошлом» может объяснить, почему мы не замечаем небольших изменений, которые происходят с течением времени.
Вот, скажем, иллюзия с объектами в комнате:
Все объекты постепенно меняются, комната из начала и из конца ролика — очень сильно непохожи. Но поскольку происходит это постепенно, градиентом, мы (в среднем) ощущаем комнату неизменной. Средне-арифметически на протяжении этих 25 секунд она одна и та же.
Например, можно подумать о том, что происходит с вашими глазными яблоками, когда они сфокусированы на каком-то объекте. Когда вы двигаетесь, даже просто во время дыхания, глаза должны перемещаться, чтобы объект оставался в фокусе. Поэтому объекты, которые «не в фокусе», быстро становятся размытыми. Мы к этому привыкли. Но как главный объект остается четким, мы же перемещаемся? Куда уходят естественные искажения?
Исследователи пишут в своей статье:
Почему объекты кажутся нам такими стабильными, несмотря на постоянные изменения их проекции на сетчатке?
Изображения на сетчатке постоянно колеблются из-за множества источников внутреннего и внешнего шума — движения, окклюзий, разрывов, изменений освещения и перспективы. Но нам кажется, что объекты не дрожат, не колеблются и не меняют свою идентичность от момента к моменту. Этот вопрос — почему окружающий мир кажется неизменным с течением времени — существует столетия.
Мы предполагаем, что это происходит из-за активного механизма в нашем мозгу, за счет которого репрезентация объекта постоянно сливается во времени. Серия разных изображений сливается в одно, которое в среднем лучше всего представляет реальность. И следствием этого является иллюзия стабильности. При которой внешний вид объектов смещен в сторону прошлого.
Наши результаты обеспечивают прямую демонстрацию связи между последовательной зависимостью и воспринимаемой визуальной стабильностью в повседневной жизни.
В общем, «последовательная зависимость» приводит к тому, что объекты в любой момент усредняются и воспринимаются похожими на те, которые мы видели в недавнем прошлом. Это создает эффект сглаживания за счет уменьшения общего количества «кадров», и уменьшения общей информации, которую нам нужно усваивать каждую секунду.
Это с новой стороны объясняет визуальные иллюзии, которые не всегда удавалось понять с помощью других теорий.
Вот, например, знаменитое видео с гориллой, которую не замечают:
С точки зрения новой теории, причина — в средне-арифметическом кадре гориллы как бы и нет. Есть игроки и мяч, а горилла — явление слишком мимолетное и несущественное, чтобы его замечать. Мы на ней не сфокусированы, и она присутствует в кадре меньше восьми секунд. Если бы она была там 20 секунд или больше, то, согласно «последовательной зависимости», наш мозг всегда бы успешно её распознал, потому что в среднестатистическом кадре она присутствовала.
Суть эксперимента
Чтобы проверить эту теорию, исследователи провели эксперимент. В нём разные группы людей смотрели на постепенно меняющееся изображение со стареющим или молодеющим лицом. По мнению ученых, если наш мозг правда работает по принципу последовательной зависимости, он будет фиксировать изменение возраста с отставанием. Неправильно его оценивать, зацикливаясь на недавнем прошлом. И можно будет понять, какой именно «временной лаг» в нас всех встроен.
Сначала двум группам по 45 человек показывали статическое изображение молодого лица (13 лет) и более взрослого лица той же девушки (25,5 лет). Потом их просили сказать, сколько примерно на каждом фото ей лет. И в целом они угадали!
Потом третьей группе из 47 человек показали фильм с лицом, которое менялось, быстро становясь взрослее. И попросили сразу же оценить возраст итогового лица. Оно казалось им существенно моложе — девушке давали не 25,5 лет, а 20,2 года.
Наконец, для проверки четвертой группе дали лицо, изменяющееся от старого к молодому. И предложили им оценить возраст молодого лица. Оно показалось им существенно взрослее реальной цифры — 18,4 года вместо 13 лет. Хотя, казалось бы, на контрасте девушка должна, наоборот, казаться им еще моложе.
Вот, кстати, это видео, которое показывали на эксперименте:
В общем, если группе давали просто фото человека, они в среднем корректно угадывали его возраст. Но если фото быстро менялось, они вычисляли среднее арифметическое, к тому же с задержкой по времени. И давали в среднем возраст того человека, которого видели 12-15 секунд назад.
Чтобы дополнительно проверить зависимость, исследователи увеличили интервалы времени между изменениями изображения. Иллюзия восприятия, неверная субъективная оценка возраста, сохранялась вплоть до задержки 15 секунд. Непрерывно меняющийся физический объект ошибочно воспринимался как неизменный за счет нашего предыдущего визуального опыта.
Ученые говорят, что эту иллюзию стабильности нельзя объяснить пассивной «слепотой к изменениям». И это не «слепота по невнимательности»: люди действительно смотрели на этот объект, ничего другого в кадре не происходило. И всё-таки их ощущения были искажены. Они говорят, что это именно «последовательная зависимость» — восприятие следующих кадров зависит от того, что мы видели ранее. И внешне объекты кажутся нам такими, какими мы видели их несколько секунд назад.
В общем, по мнению ученых из университета Абердина и Калифорнийского университета в Беркли, — мы все постоянно смотрим на 12-15 секунд в прошлое, и за счет этого получаем качественную картинку и не сходим с ума. Кажется довольно парадоксальным — я, например, этого вообще не ощущаю…
