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

После того, как меня осенила моя безумная мысль, я провел несколько месяцев, пытаясь создать “зрительное программное обеспечение”, однако дело почти не шло. Я даже предлагал сто долларов (и соавторство) любому из своих коллег по Калифорнийскому технологическому, кто смог бы предложить “зрительную микросхему” для вычисления простых компонентов цифровых схем, но безрезультатно. И лишь в конце 2007 года, когда я уже работал над этой книгой, стали намечаться некоторые успехи.

На рис. 16 приведен пример “зрительной микросхемы”. Цифровые микросхемы — важная разновидность вычислительных устройств, которая используется в калькуляторах, компьютерах, телефонах, практически во всей современной электронике. Они представляют собой совокупность так называемых логических вентилей, или гейтов, выполняющих простые логические операции: например, И-вентиль дает на выходе 1, только если каждый из входных сигналов представляет собой 1. Любой участок микросхемы — в том числе выход — всегда находится в одном из двух состояний: 0 или 1. В отличие от электронных микросхем, где используются металлы или полупроводники для кодировки состояний 1 и 0, зрительные микросхемы вроде той, что показана на рис. 16, опираются на неоднозначные зрительные стимулы (такие, которые, как и составляющие их компоненты, могут быть интерпретированы двояко). Любой участок контура на рис. 16 (за исключением точек ввода) может быть воспринят двумя разными способами: как наклоненный к вам или от вас. Этим вашим восприятием наклона и определяется состояние микросхемы, 1 или 0, в данной точке. Результат на выходе определяется тем, как вы воспринимаете наклон контура в специально обозначенной точке — в данном случае она расположена снизу. Точки ввода данных в зрительных микросхемах представлены однозначными стимулами, наклоненными либо определенно к вам (1), либо от вас (0). Один из двух таких входов на рис. 16 находится в состоянии 1 , а другой — в состоянии о. Также в данной микросхеме содержится три типа логических вентилей: НЕ (переключающие состояние схемы с 1 на 0 или наоборот), И (которые выдают значение 1, только если оба входа находятся в состоянии 1) и еще вентиль ИЛИ (выводит 1, если хотя бы один из двух входов находится в состоянии 1). Вентили И, ИЛИ функционируют благодаря частичной прозрачности нарисованных элементов, делающей одну из двух возможных интерпретаций состояния микросхемы более вероятной. Например, вентиль внизу рис. 16 — это ИЛИ-вентиль (при беглом взгляде он кажется наклоненным к вам). Такое восприятие обеспечивают два частично просвечивающих отрезка в его левой части. Вся представленная схема является схемой типа “исключающее ИЛИ” — иными словами, она выводит 1 лишь в том случае, если один из входов находится в состоянии 1. Поскольку входы в данном случае имеют значения 1 и 0, на выходе получается 1. То есть в связи с тем, что один из входов изображен наклоненным к зрителю, а другой — от зрителя, люди, если подойдут к делу ответственно, будут воспринимать нижнюю часть схемы скорее как наклоненную к ним.

Рис. 16.

Пример того, что я называю "зрительной микросхемой”. Данный контур использует нашу зрительную систему для вычисления функции “исключающего ИЛИ” (XOR), то есть такой функции, которая дает на выходе 1 в том случае, если только один из входных сигналов является 1. Построена эта "микросхема” из неоднозначных зрительных стимулов, которые могут быть восприняты двумя четко различимыми способами: как повернутые к вам или от вас. В любой точке схемы значение сигнала, 0 или 1, зависит от вашего восприятия. Если вам кажется, что какая-то часть контура повернута “от вас”, значит, здесь значение сигнала о; если же она повернута "к вам”, значение сигнала 1. Вывод данных производится в нижней части: результат действия всей схемы в целом определяется вашим восприятием рисунка в данной точке. Моя “микросхема" состоит из “проволоки” (прямоугольный орнамент), инверторов (НЕ-шлюзов, в которых происходит переключение состояния контура из положения “к вам" в положение “от вас" или наоборот), И-шлюзов, где выход в нижней части воспринимается как положение “к вам" только в том случае, если оба верхних входа воспринимаются повернутыми “к вам”, ИЛИ-шлюза, выход из которого обычно воспринимается как положение “к вам", если хотя бы один из верхних входов воспринимается повернутым “к вам”. В приведенном примере входами данной “микросхемы” являются непрозрачные параллелепипеды в верхней части рисунка: их положение недвусмысленно, они всегда либо 1 — повернуты “к вам", либо о — “от вас”. Изображенный контур чаще дает на выходе 1 (“к вам"), чего и следует ожидать от микросхемы с такими входными данными. Для того чтобы зрительная система на самом деле могла производить подобные вычисления, вы должны следовать взглядом по микросхеме от входов до выхода, не смущаясь тем, что в некоторых точках контур будет “переключаться”, меняя конфигурацию, как в эшеровских фантазиях, из-за чего на выходе в принципе может получиться о. (На идею представленной здесь разновидности НЕ-шлюзов меня вдохновил Брам ван Хувельн.)