Перечень основных эмпирических характеристик 32 страница

прямое воплощение в организации субстрата памяти в виде кодового дерева.

При таком принципе организации хранящего субстрата его древовидная струк-

тура совпадает с иерархической структурой информационной матрицы уровней

изоморфизма. Строкам этой информационной матрицы соответствуют слои.

в стволе и ветвях кодового дерева. Продвижение от корня к вершинам в суб-

страте соответствует продвижению по вертикали матрицы от более общих форм

ко все более частным. При таком воплощении информационной структуры (т. е.

структуры сигналов) в структуре субстрата (носителя этих сигналов) положение,

или <адрес>, образа в древовидной матрице уровней изоморфизма прямо опре-

деляет адрес соответствующего ему кода в слоях древовидного хранящего суб-

страта. И если ассоциация действительно выражает <адрес> образа в иерархиче-

ски упорядоченной совокупности представлений, то при этом принципе организа-

ции субстрата эта же ассоциация определяет и адрес кода в слоях дерева

и тем самым детерминирует именно ассоциативный способ записи и извлечения

сигналов-образов.

Анализируя теоретическую модель древовидной структуры субстрата памяти,

Р. М. Грановская приходит к заключению, что <такая структура позволяет про-

извести однозначную запись и считывание кода по его индексу, сопоставленному

с одной из его вершин. Запись и считывание производится на этой структуре

безадресно, ассоциативно (в том смысле, что код не имеет специальной адрес-

ной группы), и расположение кода на дереве определяется только свойствами

кода, составом его признаков>

Такое расположение кода на дереве, детерминируемое только составом при-

знаков, и есть <адрес> в субстрате, прямо определяемый <адресом> в информа-

ционной матрице, т. е. ассоциативной взаимосвязью иерархически упорядоченной

системы образов,

Итак, первичная форма обобщенности (генерализованность)

представления, которая является прямым аналогом генерализован-

Грановская Р. М. Соотношение сукцессивности и симультанности в

процессах восприятия и памяти. Автореф. докт. дисс. Л" 1971, с. 27. (Курсив

наш. - Л. В.)

ности перцептивного образа, формирующегося в затрудненных ус-

ловиях восприятия, непосредственно вытекает из отнесенности дан-

ного образа к одному из уровней изоморфизма. Вторичная же фор-

ма собственно обобщенности представления детерминируется си-

стемой взаимосвязей данного образа со всей совокупностью обра-

зов, которые <размещены> на древовидной иерархической матрице

уровней упорядоченности сигналов и в слоях кодового дерева, во-

площающего эту матрицу в структуре субстрата--носителя инфор-

мации. Такое взаиморасположение образов в иерархии уровней

обобщенности обусловливает не только самый параметр обобщен-

ности данного образа, но также ассоциативный принцип связи меж-

ду образами и, соответственно, между их кодами, записанными

в структуре нейронного субстрата памяти.

В итоге можно сделать заключение, что как первичные, так

и вторичные характеристики, входящие в состав перечня основных

параметров представления, в первом приближении получают свое

теоретическое объяснение как частные следствия из общих прин-

ципов иерархической изоморфной упорядоченности каждого из

сигналов-образов относительно его индивидуального объекта и из

поуровневой организации совокупности этих сигналов относительно

множества их источников.

ГЛАВА VII

О ВЗАИМОСВЯЗИ СТРУКТУРНЫХ, СТАТИСТИ-

ЧЕСКИХ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ, ФУНКЦИОНАЛЬ-

НЫХ И ОПЕРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ОБРАЗА И ИХ ОТНОШЕНИИ К МЕХАНИЗМУ

ЕГО ПОСТРОЕНИЯ

1. Предварительные замечания

В предшествующих главах было показано, что вся совокуп-

ность первичных и вторичных образов-<первых сигналов> рас-

пределяется на разных уровнях иерархической матрицы форм изо-

морфизма как общего принципа организации сигналов и заполняет

собою.все строки этой иерархии. Принадлежность данного образа

к определенному уровню пространственно-временной упорядочен-

ности сигнала относительно его источника позволяет в первом при-

ближении вывести в качестве своих следствий как основные первич-

ные характеристики образа-пространственно-временные и мо-

дально-интенсивностные, так и производные характеристики <вто-

рого порядка>, содержащие в себе разные модификации исходных,

сквозных параметров и воплощающие специфику каждого из видов

<первых сигналов>-ощущений, восприятий и представлений.

Однако весь произведенный выше анализ - в соответствии

с его исходной и главной задачей-был посвящен качественно-

структурным характеристикам сенсорных, перцептивных и репре-

зентативных сигналов-образов, определяемым формой их упоря-

доченности по отношению к источнику. Именно этот аспект со-

ставляет основную и первую задачу анализа, поскольку форма упо-

рядоченности сигнала детерминирует его структурные характери-

стики и инвариантные компоненты, которые как раз и воплощают

в себе специфику психических сигналов, и прежде всего сигналов-

образов, составляющих предмет рассмотрения данной (второй)

части настоящей монографии.

Однако форма упорядоченности сигнала относительно источ-

ника не исчерпывает всей полноты даже собственно информацион-

ной природы сигнала в его соотношении с источником..Кроме ка-

чественно-информационного, структурного аспекта упорядоченно-

сти, т. е. ее формы, есть еще количественно-информационный, ста-

тистический аспект упорядоченности, воплощающий в себе ее меру.

Этот аспект был главным объектом изучения теории информа-

ции на первых этапах ее развития. Однако в ходе анализа психи-

ческих процессов начинать исследование со статистических харак-

теристик психических форм сигналов было бы нецелесообразно

поскольку главная их специфика воплощена прежде всего в их осо-

бой структуре. Только поняв (хотя бы в первом приближении) эту

специфику, возможно и необходимо двигаться дальше.- исследо-

вать статистические, а затем и энергетические характеристики сиг-

налов-образов.

, Каждый из уровней изоморфизма, будучи вместе с тем уровнем

обобщенности сигнала, обладает не только) структурной, но и ста-

тистической характеристикой, поскольку ему отвечает определен-

ная мера снятой неопределенности, или количества информации.

Исходя из этого после анализа иерархии форм изоморфизма мы

теоретически прогнозировали ожидаемую взаимосвязь структурных,

статистических и энергетических характеристик сигнала.

Суть этого прогноза состоит в том, что прохождение сигнала

сквозь матрицу форм изоморфизма, реализующее смену уровней

обобщенности, должно,-йредставлять собой изменение не только

полноты инвариан-тногО воспроизведения пространственно-времен-

ной структуры источника, но и содержащейся в сигнале снятой не-

определенности. Поскольку же увеличение снятой неопределенности

есть рост негэнтропии, последний может осуществляться лишь на

основе противодействия естественной тенденции системы возрас-

танию энтропии, или падению цегэнтропии. Такое противодействие

. может быть реализовано лишь за счет специальных энергетических

затрат. Поэтому смена уровня обобщенности сигнала в соответст-

вии с прогнозом должна сопровождаться изменением не только

статистических, но и энергетических характеристик сигнала, выра-

женных величиной энергетических затрат, необходимых для до-

стижения сигналом определенного уровня упорядоченности-по от-

ношению к источнику.

Этот прогноз может быть получен чисто теоретически, безотно-

сительно к рассмотрению реальных психических сигналов, структу-

рирование или генез которых в определенном смысле суть не что

иное, как продвижение по вертикали шкалы уровней изоморфизма.

: После того как происходящие при таком продвижении струк-

.турные перестройки образа и вытекающие из них взаимосвязи его

.основных структурных характеристик были проанализированы, не

ртолько создается возможность, но и возникает необходимость за-

Ьключить проведенный анализ фактической проверкой приведенного

теоретического прогноза.

Вместе с тем проверка и установление этих связей ставит на

очередь и такие ближайшие следующие вопросы, как соотношение

информационно-энергетических характеристик образа с его функ-

циональными и операционными компонентами, а последних -

с удельным весом процессов обучения, а всего вместе взятого -

с механизмами. Рассмотрим эти связи последовательно.

2. Соотношение структурных и статистических характе-

ристик образа

Самый факт нарастания величины снятой неопределенности

в сигнале-образе относительно его источника при прохождении

по фазам перцептогенеза и приближении к уровню метрического

изоморфизма и, наоборот, рост остаточной неопределенности при

продвижении к топологическому инварианту (фаза <мерцания фор-

мы>) вряд ли нуждается в специальном экспериментальном дока-

зательстве. Вполне очевидно, что совершенствование формы упоря-

доченности сигнала относительно источника, доходящей на уровне

метрического инварианта до конгруэнтности их пространственно-

временной структуры, одновременно воплощает в себе увеличение

меры упорядоченности, или количества информации. Это вытекает

и из того факта, что при приближении к конгруэнтности метриче-

ского инварианта, т. е. к воспроизведению всей полноты индивиду-

альной специфичности объекта, растет длина алфавита сопоставляе-

мых образов, ибо длина алфавита индивидов всегда длиннее.ал-

фавита видов, а последняя-длиннее алфавита родов. Поэтому

экспериментальной проверки здесь требует не общий характер дан-

ной закономерности, а конкретная форма взаимозависимости струк-

турных и статистических характеристик образа, доведенная до чис-

лового или графического выражения.

Экспериментально-методически такая проверка есть прямое

продолжение исследования фазовой динамики перцептогенеза и до-

полнение ее еще одним звеном анализа-вычислением сдвигов

количества информации при переходе от фазы к фазе или с уровня

на уровень.

Предпосылки такого анализа содержатся в работе Б. В. Вар-

См.: Ломов Б. Ф. Человек и техника. М., 1966. Веккер Л, М.,

Бровар А. В., Владимирова Н. М. иМихайлова И. А. О соот-

ношении структурных и Статистических характеристик перцептивного образа.-

<Вопросы психологии>, 1971, № 1, а также главу III данной монографии.

ского и М. А. Гузевой. В этой работе, однако, исследовалась зави-

симость порогов перехода с одной фазы на другую от информаци-

онного содержания контура объекта-источника. Здесь же нас инте-

ресуют сдвиги количества информации в образе при его переходе

от фазы к фазе, т. е. взаимозависимость его структурных и стати-

стических характеристик.

Используя тот же способ развертки контура (рисунки испытуе-

мого), при котором его линия разбивается на п интервалов, затем

подсчитываются частоты встречаемости элементов с данным значе-

нием ординаты и вычисляется энтропия контура по формуле Шен-

нона, можно определить инфор-

мационные сдвиги в образе при

его переходе с одного уровня на

другой. Такое исследование бы-

ло проведено В. В. Лоскутовым

Независимой переменной в этом

исследовании служила структур-

ная характеристика контура, за-

даваемая его положением в поле

зрения, изменением скорости ки-

нопроекции сукцессивно предъяв-

ляемой последовательности эле-

ментов этого контура и изменени-

ем длительности его экспозиции.

Зависимой переменной являлось

количество информации в конту-

ре, определяемое по указанной вы-

ше методике развертки контура и

вычисления его энтропии по фор-

муле Шеннона.

Выявленная зависимость ме-

жду структурными и статистиче-

скими характеристиками образа в ходе его фазовой поуровневой

динамики представлена в виде графика на рис. 20.

Как показывает этот график, при положении тест-объекта в пре-

делах 10° от центра поля зрения, т. е.на фазе оптимального вос-

приятия (инвариант подобия или-в пределе-метрический инва-

риант), остаточная неопределенность минимальна, а снятая неоп-

ределенность или количество информации максимальны. Наоборот,

на фазе аморфного пятна (топологический инвариант) остаточная

(дв.ед)

Рис. 20. График.изменения количества

информации (//дв.ед) в образе в за-

висимости от положения сигнала в

поле зрения (по В. В. Лоскутову).

Барский Б. В. и Гузева М. А. Зависимость пространственных по-

рогов видения от информационного содержания контура.-<Вопросы психоло-

гии>, 1962, № 2.

См.: Лоскутов В. В. 1) О становлении структуры психического из-

ображения.- Вестник Ленингр. ун-та, 1972, №5; 2) О построении зрительного

образа в условиях периодической стимуляции.-В кн.: Вопросы общей и при-

кладной психологии. Л" 1970; 3) Некоторые закономерности формирования

геометрии психического изображения.- В кн.: Вопросы инженерной психоло-

гии в автоматизированных системах управления. Л., 1972.

Неопределенность максимальна, а снятая неопределенность или

количество информации минимальны. Между структурной и стати-

стической характеристиками образа существует линейная зависи-

мость, причем она наиболее полно выражена для фазы оптималь-

ного восприятия формы и фазы глобально-адекватного восприя-

тия.

Этот вывод, полученный путем исследования непосредственной

взаимосвязи структурных и количественно-информационных харак-

теристик образа, может быть. дополнительно проверен по косвен-

ным показателям этой связи. В соответствии с законом Хика нара-

станию количества информации в сигнале соответствует увеличение

времени реакции на него. Исходя из этого, если представленное на

рис. 20 соотношение между структурными и статистическими харак-

ОМ-0,05 Offl-OflJWT-m 0.1-Ш5 0.20-0,30

... Время экспозиции, сек.

Рис. 21. График изменения времени

реакции в зависимости от разверты-

вания структуры образа (по В. В. Ло-

скутову).

Рис. 22. Зависимость точ-

ности восприятия от ко-

личества информации

(Ядв.ед) (ПО В. В. Лос-

кутову).

теристиками образа верно отражает действительность, то ему долж-

на соответствовать аналогичная зависимость времени реакции на

сигнал от местоположения образа на вертикали, проходящей сквозь

иерархическую матрицу уровней изоморфизма, т. е. и в этом случае

должна быть линейная зависимость между временем реакции и сте-

пенью близости образа к структуре метрического инварианта. Та-

кая зависимость (рис. 21) действительно существует, а это и есть

косвенное подтверждение найденной взаимосвязи структурных и ко-

личественно-информационных характеристик образа.

Можно подойти к проверке этого соотношения еще с одной сто-

роны. Исходя из того, что приближение образа к уровню метриче-

ского инварианта сопровождается понижением его помехоустойчи-

вости и объема допустимых колебаний, можно ожидать кажущегося

парадоксальным соотношения между общей адекватностью и вели-

чиной ошибок, допускаемых относительно данного уровня инвари-

антности. Точность воспроизведения метрических свойств, заклю-

См.: Лоскутов В. В. О становлении структуры психического изобра-

жения.- Вестник Ленингр. ун-та, 1972, № 5.

чающих в себе большее количество информации, должна быть ниже,

чем точность воспроизведения, например, формы (инвариант подо-

бия) или, тем более, отношений соседства точек- (топологический

инвариант).

Представленный на рис. 22 график зависимости точности вос-

приятия контура от количества заключенной в нем информации

показывает, что с увеличением энтропии контура точность восприя-

тия падает. Парадоксальность состоит в том, что рост количества

информации при повышении адекватности общей структуры образа

сопровождается понижением точности воспроизведения компонен-

тов образа, относящихся к более частным уровням инвариантности,

по сравнению с точностью воспроизведения более общих простран-

ственно-временных свойств объекта.,

<OBaTeAbHo,c увеличением количества информации-в образе

по мере повышения его упорядоченности относительно объекта рас-

тет абсолютная точность, но падает относительная точность вос-

произведения, т. е. точность отображения более частных, специфиче-

ских свойств объекта (его метрики) по отношению к точности ото-

бражения его более общих пространственно-временных свойств.

Более частные свойства, несущие большее количество информации,

отображаются менее точно. Иначе говоря, зависимость точности от

энтропии контура означает, что чем больше величина исходной не-

определенности, заключенной в структуре источника и подлежащей

снятию в структуре сигнала-образа, тем труднее довести упорядо-

ченность этого образа относительно его объекта до их взаимной

конгруэнтности, т. е. до уровня метрического изоморфизма.

Все приведенные выше разнообразные результаты экспери-

ментальной проверки содержат прямые и косвенные свидетельства

о характере соотношения структурных и статистических характе-

ристик образа и соответствуют теоретическому прогнозу. Они по-

казывают, что в динамике прямотой обратного сенсорно-перцейтив-

ного перехода и смены уровня генерализации первичного образа

преобразование формы и меры его организаций детерминируется

единым принципом упорядоченности и прохождением сигнала по

уровням иерархической матрицы, одновременно определяющим

структурные и статистические характеристики упорядоченности об-

раза относительно его объекта. Вместе с тем результаты приведен-

ных выше экспериментов, выявив линейный характер взаимозави-

симости структурных и статистических характеристик сенсорно-пер-

цепивных процессов, не только подтверждают теоретический

прогноз, но и глубже раскрывают конкретный характер этой взаи-

мосвязи в сфере первичных образов.

В соответствии с общей логикой и результатами анализа его

следующий шаг требует рассмотреть вопрос о соотношении формы

и меры упорядоченности вторичного образа (представления) по от-

ношению к его объекту.

В предшествующей главе был сделан вывод о том, что раз-

личные характеристики пространственно-временной структуры вто-

ричных образов относятся к разным частным формам изоморфизма,

и тем самым многоуровневая совокупность вторичных образов раз-

мещается на всех строках иерархической матрицы способов упоря-

доченности сигналов. Ведущей структурной детерминантой данного

-вторичного образа является уровень его обобщенности. Это за-

Цлючение было сделано на основании перечня экспериментально вы-

явленных эмпирических характеристик представлений..

1;. Поскольку в настоящем контексте стоит задача соотнесения

.структурных и статистических характеристик вторичного образа,

первым этапом ее решения-должен быть анализ динамики самих

этих структурных характеристики их преобразований, которые

в специальном эксперименте задаются изменениями ведущей струк-

турной детерминанты представления-уровня его обобщенности.

В первом качественном приближении эта задача решалась

- в экспериментах М. Р. Лещинского, в которых уровень обобщенно-

сти изменялся с помощью иерархического ряда словесных стимулов:

<человеческое лицо>, <мужское лицо>, <лицо европейца>, <лицо сла-

вянина>, <лицо русского>, <лицо Льва Толстого>.

Шкалирование рисунков по степеням их адекватности и по-

следующее их предъявление группе <экспертов> позволили сделать.

вывод.что, во-первых, динамика преобразований уровня -обобщен-

ности в приведенном ряду образов осуществляется в направлении

от топологического к метрическому инварианту. Во-вторых, на каж-

ным сочетанием типичных и специфических признаков. В-третьих,

при всей вариативности вторичных образов соотношение общих

и частных признаков оказывается все, же в основном одинаковым

у разных людей, т. е. интерсубъективным (что и позволило испы-

туемым -<экспертам> одинаково оценивать и словесно обозначать

большинство рисунков).

Поскольку, однако, в настоящем контексте преобразование

структуры образа при изменении уровня его обобщенности пред-

ставляет интерес не само по себе, а с точки зрения соотношения

структурных характеристик со статистическими (т. е. с соответст-

вующими сдвигами количества информации), следующий этап экс-

периментального анализа требует введения количественных крите-

риев структурной сложности. Применить эти критерии легче не на

предметно-смысловых объектах (как в экспериментах М. В. Лещин-

ского), а на абстрактных геометрических фигурах, поскольку отсут-

ствие смысловых ограничений позволяет использовать большее чис-

ло показателей," а каждый из них (например, величину угла)-

в большем диапазоне изменений. Такой шаг в исследовании соот-

ношения формы и меры упорядоченности вторичных образов был

осуществлен в экспериментах Е. И. Тютюник по зрительным пред-

°См.: Лещинский М. В. Об уровнях обобщенности представлений.-

В кн.: Теоретическая и прикладная психология в Ленинградском университете.

Л., 1969; Веккер Л.М. и Лещинский М. В. Современная теория памя-

ти и обобщенность представлений.-В кн.: Материалы симпозиума по памяти.

Харьков, 1970.

сгавлениям и в экспериментах И. Л. Безбородко по представлениям

осязательным. Эти эксперименты по задаче и общей методической

направленности являются продолжением исследования соотношений

структурных и статистических характеристик первичных образов

в ходе прямого и обратного перцептогенеза.

В опытах Е. И. Тютюник каждому испытуемому для запомина-

ния и изображения на рисунке предъявлялись три геометрические

фигуры. Первое воспроизведение проводилось сразу.же после запо-

минания, а второе-через некоторое время. Полученные рисунки

были расклассифицированы по критерию их адекватности ориги-

налу. В ряду рисунков, упорядоченных по степени непрерывно на-

растающего удаления от оригинала, оказалось возможным выде-

лить группы изменений, воплощающие стадии или уровни наруше-

ния адекватности структуры.

Качественно-структурный анализ, подкрепленный использова-

нием количественных критериев, показал, что рисунки первой груп-

пы находятся на уровне метрического изоморфизма или изоморфиз-

ма подобия.

Рисунки второй группы не сохраняют форму, но достаточно пол-

но воспроизводят параллельность, т. е. находятся на уровне аф-

финного изоморфизма.

Рисунки третьей группы, добавляя к предшествующим преоб-

разованиям структуры нарушение параллельности и размеров уг-

лов, <размещаются> на уровнях проективного и топологического

изоморфизма. При этом к топологическому инварианту относятся

рисунки, воспроизводящие лишь очень отдаленное сходство с объ-

ектом, а также ответы испытуемых, которые не могли графически

воспроизвести образ, но описывали его вербально.

Таким образом, преобразования формы упорядоченности вто-

ричного образа относительно его объекта с большой мерой при-

ближения укладываются в иерархическую матрицу уровней изо-

морфизма.

Для соотнесения этих преобразований формы упорядоченности

образа, или его структуры, со сдвигами меры упорядоченности, или

количества информации, был применен количественный критерий

успешности воспроизведения оригинала на. рисунке. Этот критерий

включает такие показатели, как число сторон и углов, параллель-

ность сторон, размеры сторон и размеры углов. Чтобы апробиро-

вать надежность этого критерия, он был сопоставлен со способом

количественной оценки сложности контура по В. А. Ганзену

и Р. М. Грановской, основанным на учете смены знаков кривизны,

числа криволинейных участков контура и суммы абсолютных при-

ращений угла наклона касательной. Связь критерия успешности

воспроизведения контура с указанной оценкой его сложности была

° См. главы III и V настоящей части, а также: Веккер Л. М., Бро-

вар А. В., Владимирова Н.М. и Михайлов а И. А. О соотношении

структурных и статистических характеристик образов восприятия.-<Вопросы

психологии>, 1971, № 1.

определена при помощи вычисления коэффициентов корреляции,

которые обнаружили степень тесноты взаимосвязи между этими

величинами, превышающую границы случайных значений.

Поскольку примененные в описываемых экспериментах коли-

чественные критерии адекватности структуры образа в принципе

можно перевести в классические единицы количества информации,

они могут быть использованы для соотнесения преобразований

структуры, т. е. формы упорядоченности, сигнала со сдвигами его

количественных, статистических характеристик, т. е. меры упорядо-

ченности относительно объекта-источника.

Для обоих видов образов данная взаимозависимость в опреде-

ленных пределах является линейной. Это говорит о том, что как

преобразование структуры образа, так и изменение заключенного

в нем количества информации детерминируются продвижением об-

раза по иерархии уровней изоморфизма. Такая совместная детер-

минация формы и меры упорядоченности является общей законо-

мерностью, охватывающей как первичные, так и вторичные Образы,

т. е. всю область <первых сигналов>.

1Г

"а

/... 2 J < 5

Ранги осязательных представлении

Рис. 24. Зависимость успешности воспроизведения от фа-

зовой динамики осязательных представлений (по И. Л. Без-

бородко).

Поскольку именно такая закономерность вытекает из основ-

ных положений общей теории сигналов (см. гл. IV первой части),

можно сделать заключение о том, что экспериментальная проверка

подтверждает и конкретизирует теоретический прогноз.

3. Соотношение информационных и энергетических ха-

рактеристик образа

Поскольку, как было показано выше, реализуемое в ходе ста-

новления образа (первичного или вторичного) продвижение по мат-

рице уровней изоморфизма от топологии к метрике представляет

собой совершенствование как меры, так и формы упорядоченности

сигнала, теоретически предсказуемым следствием этой общей зако-

номерности является неизбежность энергетических эквивалентов

поуровневых преобразований упорядоченности. <Опыт показыва-

ет,- пишет Н. И. Кобозев,- что в природе не существует систем,

обладающих устойчивой упорядоченностью, т. е. векторной формой,

и не поддерживаемых каким-либо векторизционным потенциалом.

Это дает возможность высказать некоторое обобщение: всякое век-

торизованное (упорядоченное) явление всегда компенсировано со-

ответствующим векторизационным потенциалом, т. е. оно способно

возникнуть и устойчиво существовать только при наличии такого

потенциала>.

Эта необходимость векторизационного потенциала для под-

\ держания устойчивой упорядоченности вытекает из второго начала

Дата добавления: 2015-06-27