Миры, которые я вижу. Любопытство, исследования и открытия на заре ИИ - Fei-Fei Li Страница 36

С помощью электроэнцефалограммы, или ЭЭГ, Торп измерял электрические сигналы на поверхности мозга испытуемых, пока они рассматривали изображения на мониторе компьютера. Когда фотография вспыхивала на экране всего на 27 миллисекунд - время, необходимое медоносной пчеле, чтобы несколько раз взмахнуть крыльями, - испытуемые с поразительной точностью определяли ее содержание. Но он копнул глубже и определил момент распознавания в их мозгу: всего через 150 миллисекунд после появления изображения, то есть примерно за то время, которое требуется, чтобы моргнуть. Это было самое точное исследование скорости обработки зрительной информации человеком, которое когда-либо проводилось, и цифры оказались значительно меньше, чем предсказывала теория Трейсмана.

Испытуемые Торпа обрабатывали целые фотографии, изобилующие деталями, перспективой, тонким освещением и смыслом, и все это за то время, которое потребовалось испытуемым Трейсмана, чтобы определить основные цвета и формы. У всех, кто читал статью, в голове горел один вопрос: как? Я понял, почему Пьетро так хотел, чтобы я тоже ее прочитал, и почему спустя более трех лет после публикации она оставалась постоянным источником обсуждений и споров между ним и Кристофом. Я сразу же разделил их увлечение.

Для меня эта работа стала еще более сюрреалистичной из-за того, что она была опубликована совсем недавно - всего за несколько лет до моего прихода в Калтех. Легко забыть, насколько молодым на самом деле является современное изучение человеческого зрения, ведь самые ранние его публикации датируются всего несколькими десятилетиями. В отличие от физики с ее многовековой историей, населенной легендами от Галилея до Ньютона и Бора, зрение было - и остается - в значительной степени неизведанной территорией. Изучение компьютерного зрения еще моложе. Я чувствовал, что карта рисуется, даже когда держал ее в руках, и она заряжала меня энергией в первые дни учебы в аспирантуре. Я не мог удержаться от того, чтобы не рассказать о ней в своих еженедельных звонках мистеру Сабелле, которые продолжались из Пасадены.

"Я никогда не видел ничего подобного", - сказал я. "Эта область настолько сложна, настолько интересна, и все же... она практически новая! Большинство крупнейших авторов все еще ведут активные исследования, пока мы разговариваем!"

Чем больше времени я проводил с Пьетро и Кристофом, тем больше ценил чувство приключения, которое определяло их научную карьеру. Хотя они были выходцами из физики и инженерии, оба носили на рукаве свою любовь к таким областям, как психология, когнитивные науки и нейронауки. Они читали журналы по компьютерным наукам так же регулярно, как и все остальные на факультете, но не менее пристально изучали такие издания, как Psychological Review, Proceedings of the National Academy of Sciences и особенно престижный Nature.

Это увлечение вылилось в твердое мнение и стремление расширить границы знаний, что означало столкновение с расхождением между выводами Торпа и Трейсмана. Имелись убедительные доказательства того, что по крайней мере некоторые аспекты зрения - в частности, способность распознавать реальные пейзажи - не требуют особых усилий. Но что привело к этой легкости? Можно ли ее как-то количественно оценить? Как это повлияет на наше понимание мозга в целом? Это были вопросы, на которые стоило найти ответы, и, что было удобно для моих консультантов, попыток сделать это было бы более чем достаточно, чтобы занять их особенно настойчивого нового аспиранта на некоторое время.

Как читать мысли?

В лабораторных условиях точная фиксация восприятия, ожиданий и даже принятия решений испытуемым - обычное дело. Однако разработка экспериментального метода для этого требует сочетания инженерного искусства, психологии, эргономики и даже чего-то сродни ловкости рук. Ирония заключается в том, что, хотя наши эксперименты внешне ничем не отличаются от тех, что можно увидеть во многих других лабораториях - испытуемые, обвешанные электродами, ассистенты, собирающие кучи данных, и так далее, - их разработка была не чем иным, как искусством.

Наша цель была необычайно туманной: определить, смогут ли испытуемые точно распознать содержание фотографии, демонстрируемой в течение доли секунды, но не фокусируя на ней свое внимание. Торп установил скорость выполнения такой задачи, но он не исследовал роль, которую играет сознательное внимание. Требуется ли сознательное сосредоточение? Или же наша способность к распознаванию является вечной и неосознанной, ощущая окружающий мир независимо от того, обращаем мы на него внимание или нет? Мы подозревали последнее, но хотели это доказать.

Идея о том, как это сделать, пришла от Ахима Брауна, приглашенного постдока в лаборатории Кристофа. Браун исследовал похожую гипотезу - о том, что наш мозг обрабатывает обширные визуальные детали без нашего осознания, - используя то, что он назвал "методом двойного теста", в котором он привлекал внимание испытуемого к центральной задаче, требующей сознательного сосредоточения, и одновременно представлял периферийную задачу, требующую только пассивного наблюдения; высокий уровень внимания, требуемый первой задачей, гарантирует, что вторая не будет обрабатываться сознательно.

Изобретательность метода заключается в том, как он обнажает фокус чувств испытуемого. Поскольку центральная задача имеет объективный ответ, требующий усилий, можно с высокой степенью достоверности определить в течение нескольких раундов, был ли пользователь полностью вовлечен в нее или нет. Периферийная задача, хотя и сравнительно простая, также имеет правильный ответ, что позволяет надежно измерить вторичное осознание испытуемого. Поскольку обе задачи предъявляются в течение всего двухсот миллисекунд (лишь немного дольше, чем моргание глаза), возможность их осознанного выполнения одна за другой можно исключить.

В нашем эксперименте мы использовали этот точный контроль над вниманием испытуемых, чтобы задать простой вопрос: при просмотре случайно выбранной фотографии пейзажа на природе - мы были уверены, что они видели ее только периферийно, - содержала ли она изображение животного или нет? Их ответы могли бы многое сказать о природе внимания, как оно связано с визуальным восприятием.

С точки зрения испытуемых, темп эксперимента был стремительным, наполненным молниеносными вспышками образов и паттернов, требующих почти мгновенной реакции. Но задача по его проведению была значительно менее сложной. От одного дня к другому это больше походило на присмотр за детьми, чем на научное исследование, пока мы ждали, когда из кабинок выйдут сонные студенты, которых мы заманивали обещанием потратить деньги на выходные. Так как желающих было не так много, как хотелось бы, мы были во власти их расписания. Не раз случалось, что моей главной обязанностью на день становилась встреча незнакомца у входа в лабораторию в шесть утра. Но мне нравилось даже это. По-своему это тоже было частью науки.

Как бы ни был важен наш эксперимент, Пьетро и Кристоф дали