Результаты экспериментального исследования взаимосвязи между нейрональной сетью ахроматического зрения, представленной на рис. 4.3.3, и нейрональной сетью хроматического зрения, представленной на рис. 4.3.5, было проведено в работе Измайлова.
С этой целью методом многомерного шкалирования была построена пространственная модель различения монохроматических и ахроматических цветов разной яркости. В результате анализа оказалось, что множество цветов разной яркости можно расположить только в четырехмерном евклидовом пространстве, если исходить из условия линейных соотношений между цветовыми различиями и межточечными расстояниями.

Оставаясь на почве фотохимического понимания, мы оказываемся перед новым вопросом, как же надлежит представлять себе различие трех цветореагирующих («цветоощущающих») аппаратов сетчатки, трех видов колбочек? Самый простой ответ на этот вопрос был дан Гельмгольцем, а позднее развит Лазаревым и некоторыми другими учеными. Ответ этот состоит в допущении, что в колбочках сетчатки имеются три светочувствительных вещества с различными спектрами поглощения. «В концевых аппаратах волокон зрительного нерва имеются три рода фотохимически разлагаемых веществ, имеющих различную чувствительность по отношению к различным частям спектра»,— читаем у Гельмгольца (1896,). Лазарев же (1916,) пишет: «...мы должны допустить, что пигментов должно быть три».

Мы приступаем к заключительному и, возможно, самому замечательному из разделов нашей программы — преобразованию представлений форм объектов, ориентированных на процессы восприятия, в представления форм объектов, удобные для использования в процессах распознавания. При этом возникает много проблем, требующих исследования. В данной главе, написанной главным образом по материалам работы, затрагиваются лишь некоторые из них, причем в самой ограниченной степени. Тем не менее принципиальные положения иногда наиболее четко выявляются при схематическом изложении, и основное внимание здесь будет посвящено тому, что именно предопределяет пригодность представления для его использования в дальнейшем при распознавании. В связи с этим нам придется заняться обсуждением того, что представляет собой распознавание и как оно происходит.

Описанные способы представления информации о форме объекта, пожалуй наилучшим образом суммированные в иерархической схеме, приведенной на рис. 5.3, подводят нас к тому, каким образом можно справляться с проблемами описания формы. Возможно, если бы Дж. Л. Остин мог увидеть такой рисунок, он бы не воздевал в отчаянии руки по поводу надежд на установление правил представления формы своего кота! Эти идеи тем не менее еще весьма приблизительны, и немного усилий было затрачено на их развитие после 1977 года, главным образом из-за того, что мы были поглощены подробным изучением процессов предварительной обработки информации в зрительной системе. В этот период, однако, часто поднимались проблемы, касающиеся путей обобщения этих идей. И хотя их решение в деталях еще не разработано, имеет смысл кратко определить те направления, в которых возможности обобщения представления наиболее очевидны.

Сначала остановимся на существенном различии, которое существует между зрительным процессом человека и работой эквивалентной электронной передающей трубки. Все элементы сетчатки одновременно передают оптическую информацию в мозг;, элементы в передающей трубке сканируются последовательно с достаточно высокой скоростью, так что глаз воспринимает их одновременно. В принципе можно сконструировать передающую трубку таким образом, чтобы ее элементы одновременно передавали информацию приемнику, но такая система получилась бы громоздкой по сравнению с обычными сканирующими системами. Однако не следует ожидать фундаментального различия в чувствительности между системой с одновременной передачей информации и соответствующей сканирующей системой. Процесс сканирования лишь создает свои собственные технические проблемы, не накладывая принципиальных ограничений на характеристики системы.

Зрительная система человека достигла высочайшего совершенства. Ученые, работающие над созданием электронных или химических систем со сравнимыми характеристиками, могут лишь восхищаться ее чувствительностью, компактностью, долговечностью, высокой степенью воспроизводимости и изящной приспособляемостью к потребностям человеческого организма. Справедливости ради следует, конечно, отметить, что попытки создания соответствующих искусственных систем были начаты менее столетия назад, тогда как зрительная система человека формировалась в течение миллионов лет. Она возникла из некоего «космического» набора элементов — отбираемых, отбираемых и отбираемых до тех пор, пока не выпадала удачная комбинация. Мало кто сомневается, что эволюция человека носила «слепой», вероятностный характер, и проследить ее шаг за шагом совершенно невозможно. Издержки эволюции давно канули в Лету, не оставив следа.

Телевизионная система по существу представляет собой суррогат человеческого глаза. Телевизионная камера, ведущая передачу из студии или с места события, должна «видеть» то, что видели бы мы, если бы находились там, в качестве зрителей. Сознательно или бессознательно мы судим о качестве передаваемой картины, сравнивая ее с тем, что воспринимала бы наша собственная зрительная система, если бы мы были рядом с камерой. Это утверждение имеет особый смысл для тех ситуаций, когда камера ведет передачу в условиях слабой освещенности и передаваемая информация ограничена количеством падающего света. При этом шумы снижают качество телевизионного изображения, подобно тому, как это было бы в том случае, если бы мы воспринимали исходную картину собственной зрительной системой.

Одной из первых научных попыток ответить на вопрос о природе света была гипотеза двойственности зрения в античной философии: «Из органов боги прежде всего устроили светоносные глаза, которые приладили с таким намерением: по их замыслу должно было возникнуть тело, которое не имело бы жгучих свойств огня, но доставляло кроткий огонь, свойственный всякому дню.

Результаты смешения спектральных цветов удобно описывать в геометрических терминах координатного пространства. Тогда например, можно сказать, что в пространстве смешения цветов спектральный ряд от 520 до 660 нм расположен на одной геодезической линии. Это пространство, очевидно, двумерно. Одним измерением служит цветовой тон, а другим — цветовая насыщенность. Такое пространство называется пространством хроматичности, или цветности.

В престриарной коре обезьяны выделяют зону V4, специфическим образом связанную с кодированием цвета (рис. 3.4.1). V4 получает основные афферентные входы от полей 18 и 19 и частично от поля 17. Из V4 сигналы поступают в нижневисочную кору. В V4 представлена только центральная часть поля зрения (20-30°). РП нейронов этой зоны имеют небольшой по размерам (15-20°), наличие которой можно выявить только по ее тормозному влиянию на реакцию центра.
За счет больших размеров периферии рецептивные поля нейронов V4 в среднем в 30 раз превышают по площади РП нейронов стриарной коры. Тормозное воздействие периферии РП максимально, если свойства проецируемого на нее стимула совпадают (или близки) со свойствами стимула, возбуждающего центр (размеры, спектральный состав и др.). В зоне V 4 отсутствует ретинотопическая проекция.

Приведенные примеры показывают, что при смотрении на солнце, голубое небо или на листву можжевельника, глину и пр., освещенных светом солнца или неба, в глаз попадают излучения почти всех видимых воли. Каждое из этих излучений в отдельности бывает видно как имеющее вполне определенный цветовой тон, о чем уже говорилось выше; излучение с длиной волны в 660 mµ — красное, с длиной волны в 480 mµ — голубое и т. д. Глядя же на любой из приведенных выше цветных предметов, мы не видим каждую точку этих предметов многоцветной — одновременно и красной, и голубой, и желтой и т. д., соответственно всем монохроматическим лучам, посылаемым в глаз каждой точкой этих предметов. Да это и невозможно, поскольку невозможно одновременно в одной п той же точке пространства видеть несколько цветов. Между тем, очевидно, что биологическая целесообразность требовала того, чтобы человек видел и различал цветовые свойства окружающих его предметов.

Мы отмечали выше, что изображения внешнего мира, формируемые каждым из глаз по отдельности, несколько отличаются друг от друга. Относительное различие положений объектов на таких изображениях называется диспаратностью, которая вызывается различиями в расстоянии до наблюдателя. Мозг человека в состоянии измерять эту диспаратность и использовать ее для оценивания относительных расстояний, отделяющих объекты от наблюдателя. Мы будем использовать термин диспаратность для обозначения угловой невязки положений изображения некоторого объекта в двух глазах, термин расстояние — для обозначения реального физического расстояния между наблюдателем и объектом, которое измеряется обычно по одному из двух глаз, термин глубина — для обозначения субъективного расстояния до объекта, определяемого восприятием наблюдателя.