Революция в зрении. Что, как и почему мы видим на самом деле - Марк Чангизи

Находить буквы в природе забавно, однако тот факт, что мы в принципе можем развлекаться подобным образом — уже важное наблюдение. Представьте себе какие-нибудь менее популярные варианты этой игры “найди нечто в природе”: шрифт Брайля, клетчатый узор, контуры ушной раковины. Подобные игры никогда не станут модными — просто потому, что эти формы обнаружить в природе слишком трудно. Буквы же искать — одно удовольствие, а отсюда следует предположение: может быть, все дело в том, что буквы созданы по образу и подобию природы? То есть сам факт возможности наших забав с буквами подводит к фундаментальному техническому озарению: буквы формировались в виде естественных “подпредметов”. Простая перестановка слов — не “находить буквы в природе”, а “находить природу в буквах” — позволяет нам сделать шаг от игры к открытию.

Но действительно ли мы находим в буквах природу? Нам известно, что буквы состоят из штрихов, более или менее напоминающих контуры предметов, и что они выглядят естественнее, скажем, фотографий морских узлов. Также мы знаем, что количество отрезков на букву составляет примерно три — как раз столько, сколько требуется, чтобы буквы выглядели как естественные элементы видимых предметов. Не выяснили мы пока одно: имеют ли буквы соответствующую форму? На рис. 13б показано, с какой частотой те конфигурации линий, которые мы обсуждали выше, встречаются приблизительно в ста “звукописных” системах, использовавшихся в различные периоды человеческой истории. Заметно близкое сходство этой кривой с графиками на рис. 13а (те же, что на рис. 11 и 12а). На фонетических системах письма природа оставила тот же автограф. Выходит, природу действительно можно найти в буквах! А это делает слова, записанные при помощи обозначающих звуки знаков, более похожими на предметы, что, в свою очередь, помогает нам “обуздать” свою зрительную систему и приспособить ее к чтению, как это проиллюстрировано на рис. 14. Таким образом, любые используемые людьми визуальные символы — будь то нелингвистические знаки, китайские иероглифы или буквы фонетических систем письма — образованы теми же структурами, из которых складывается форма окружающих нас предметов, благодаря чему слова выглядят похожими на природные объекты. На рис. 15 представлена обобщенная диаграмма встречаемости различных конфигураций в природе и в используемых людьми символах всех типов. Видно, что в целом формы, наиболее распространенные в природе, являются и самыми востребованными в письменности.

“Автограф” природы, обнаруженный нами, остается в силе повсюду, где имеются в изобилии непрозрачные предметы: хоть в африканской саванне, хоть в кампусе Политехнического института им. Ренсселера, где я теперь работаю, хоть на другой планете. Если среда обитания инопланетян тоже образована непрозрачными объектами, а инопланетная культура тоже создавала систему письма, приспособленную для удобства глаза, с большой вероятностью она пришла к письменности, похожей на ту, какой пользуемся мы. К примеру, в любой среде, изобилующей непрозрачными предметами, L- и T-пересечения будут встречаться чаще Х-пересечений. А вот если бы наш мир был сделан из тонированного стекла, то Х-пересечения встречались бы на каждом шагу и “росчерк” природы выглядел бы совершенно иначе.

Homo turingipithecus

Осенью 2003 года (я был тогда сотрудником Калифорнийского технологического института) мне в голову пришла безумная мысль. Каждый из нас носит в черепной коробке фантастически мощный компьютер. И вот я подумал: разве не было бы здорово, если бы мы сумели как-нибудь подключиться к этой мощности? Например, такое простое дело, как зрение, основано на том, что зрительной части нашего головного мозга приходится совершать вычислительные операции поразительной сложности. И мало того, что ваш мозг проделывает бесчисленное множество таких операций в секунду, ни одну из них вы еще и не воспринимаете как работу. В отличие от мышления, когда мы “перемалываем” идеи одну за другой, зрение не требует усилий. Более того, множество очень сложных зрительных стимулов может обрабатываться одновременно: одна увиденная нами картина — это тысячи входных сигналов. Мне стало любопытно, нельзя ли программное обеспечение (программы, предназначенные для переработки информации) перевести в зрительные образы так, чтобы при взгляде на этот специальный “визуальный софт” зрительная система невольно производила необходимые вычисления и запускала программу. Такая картинка была бы одновременно и программным обеспечением, и входными сигналами, которые это программное обеспечение обрабатывает. Ваша зрительная система производила бы вычисления безо всяких усилий — в том смысле, что вы ничего особенного при этом не чувствовали бы, — и выдавала бы такое восприятие, которое содержало бы решение произведенных вычислительных операций. Ваше зрительное восприятие и было бы результатом. Иначе говоря, я задался следующим вопросом: можем ли мы обхитрить свою зрительную систему, загружая в нее программы и по собственному выбору запуская их? На первый взгляд замысел может показаться бредом, но это не больший бред, чем использовать ДНК для компьютерных вычислений — идея, которую Леонард Адлеман в 90-х годах заставил нас воспринять всерьез. Что звучит бредовее: вычисления, выполняемые мозгами, или вычисления, выполняемые цистернами с бульоном из ДНК?