Питер Макоуэн - Вычислительное мышление - Метод решения сложных задач

Компьютеры получают данные от сенсоров, будь то фотоэлемент, нажатая клавиша, GPS или акселерометр. Эти данные — непосредственные измерения, сделанные в физическом мире. Они представляют собой электрические сигналы в вольтах или амперах, и при правильной настройке сенсоров мы точно знаем, что означают результаты этих измерений.

У людей пять довольно точных органов чувств, которые отвечают за зрение, вкус, осязание, обоняние и слух. Но можно ли утверждать, что органы чувств работают по тому же принципу, что и сенсоры в компьютерных устройствах? Или же они устроены сложнее — но в таком случае как? Чтобы исследовать этот вопрос, необходимо погрузиться в мир иллюзий. Вы, конечно же, знакомы с оптическими иллюзиями — этими чарующими картинками, на которых прямая линия кажется кривой, два одинаковых предмета выглядят так, будто они разного размера, и так далее.

Благодаря этим иллюзиям мы знаем, что глаза работают не так, как простая камера на смартфоне. Они обрабатывают информацию до того, как мы ее используем, и в некоторых случаях дают неправильные измерения физического мира. А как работают другие органы чувств? Приведем примеры простых иллюзий, которые легко показать с помощью предметов, имеющихся у вас дома. Результат вас поразит.

Наше восприятие вкуса зависит не только от того, что мы пробуем. В частности, сладостьсахара зависит от его температуры.Попробуйте сделать так. Размешайте сахар в миске с водой. Потом налейте половину жидкости в один стакан и поставьте его в холодильник. Остатки налейте в другой стакан и оставьте его рядом с батареей отопления. По научным данным, воспринимаемая сладость сахарозы (сахара) повышается на 40%, когда температура повышается с 4 ˚С (приблизительная температура холодильника) до 36 ˚С (приблизительная температура тела). Возьмите оба стакана с водой, предложите другу попробовать и спросите, в каком из них вода слаще (конечно, доля сахара в обоих абсолютно одинакова). Если друг скажет, что теплая вода слаще, у вас получится иллюзия сладости.

Если вы хотите применить по-настоящему научный подход, сделайте еще сладкой воды и разлейте ее поровну по четырем стаканам. Поставьте один в холодильник и второй у батареи, а еще два оставьте в комнате. Два стакана с водой комнатной температуры будут контрольнымив нашем эксперименте. Попросите друга попробовать, насколько сладкая вода в двух стаканах комнатной температуры. Поскольку и температура, и доля сахара у них одинаковы, вода должна восприниматься как одинаково сладкая. Контрольные стаканы покажут, что эффект действительно создается благодаря температуре, а не, например, из-за того, что вода в первом стакане, из которого мы пьем, всегда кажется слаще.

Чтобы эксперимент был еще более научным, попросите друга сполоснуть рот чистой водой между дегустациями. В этом случае образцы не будут загрязнены.

Теперь познакомимся с иллюзией температуры.Возьмите три стакана воды, поставьте один в холодильник, наполните другой теплой водой из-под крана (именно теплой, а НЕ горячей), а в третий налейте обычную холодную воду, тоже из-под крана.

Поставьте три стакана в ряд в следующем порядке: теплая вода, вода комнатной температуры и холодная. Опустите палец одной руки в теплую воду и палец другой — в воду из холодильника. Подержите их так недолго, а потом опустите оба пальца в стакан с водой комнатной температуры. Пальцем, который был в теплой воде, вы почувствуете холод, а пальцем, который был в очень холодной воде, — тепло, хотя оба находятся в одном и том же стакане.

Произошло следующее: когда ваш палец был, скажем, в теплой воде, он приспособился к температуре этой воды. Ваше тело интересует только то, что изменяется в окружающей среде, потому что на эти изменения нужно реагировать. Поэтому, после того как ваш палец приспособился к теплой воде, при погружении в стакан с водой комнатной температуры он «рассчитывает», что вода будет теплой. Но когда оказывается, что это не так, мозг приходит к выводу: «Вода не теплая, значит, она холодная». Подобным образом палец в воде из холодильника привыкает к холоду, а когда он оказывается в воде комнатной температуры, делается вывод: «Вода не холодная, значит, теплая».

Если порыться в ящике с инструментами, можно найти материал для простой иллюзии — иллюзии наждачной бумаги.Осторожно потрите одну руку мелкозернистой наждачной бумагой, а другую — грубой. Теперь потрите обе руки наждачной бумагой со средним зерном. Ощущения в каждой из них будут разными. Почему? Потому что рука, которую потерли мелкозернистой наждачной бумагой, адаптировалась к легкой шероховатости, а рука, которую потерли крупнозернистой, адаптировалась к очень сильной шероховатости. Как и в иллюзии с температурой, когда руки приспособили осязательные ощущения к разной степени шероховатости, средний вариант будет ощущаться по-разному. Предскажите, используя объяснения иллюзии температуры, какая рука будет ощущать среднезернистую бумагу как более грубую. Потом проведите эксперимент и посмотрите, верна ли ваша догадка.