Восприятие – процесс обработки сенсорной информации, результатом которой является отражение окружающего нас мира как совокупности предметов и событий.

Выделение двух стадий обработки информации – сенсорных и перцептивых процессов – во многом является абстракцией. Трудно отделить их друг от друга, как последовательные действия театрального спектакля. Если мы находимся в нормальном состоянии, то идя по ночной улице, мы воспринимаем здания, тротуар, фонари и автомобили, а не просто ощущаем шорохи, блики и вибрации, Перцептивная обработка информации не просто следует за сенсорной с крайне малым временным интервалом, – эти процессы могут идти параллельно.

Поскольку первичным, элементарным психическим опытом можно считать ощущение, то ученым прежде всего хоте-

 

Г. Т. Фехнер (1801-1887)

лось понять, каким образом физическая стимуляция преобразуется в ощущение, Демокрит, например, полагал, что мы ощущаем внешний мир посредством маленьких, слабых копий объектов, которые, согласно его теории, входят в тело через органы чувств и переносятся духами по неким полым трубкам в чувствительную часть мозга, где они каким-то образом вызывают ощущения.

Прошло много столетий, прежде чем проблема соотношения физического и психического стала объектом экспериментальных исследований. Их основоположником стал Г. Т. Фехнер. В 1860 г. Фехнер опубликовал труд под названием «Элементы психофизики». Неискушенный в психологии человек редко задумывается над тем, что ощущение от звука и сам звук – не одно и то же, что вспышка света и ощущение, ею вызванное, принадлежат хотя и связанным, но различным реальностям: физическому и психическому миру. Фехнер над этим задумался. Основными задачами психофизики он считал изучение соотношения физического и психического мира и количественное описание этого соотношения. В духе научной идеологии того времени Фехнер обратил внимание на элементарные события, происходящие в физической и психической реальности: это были, соответственно, простой физический раздражитель и ощущение.

Первый вопрос, который интересовал Фехнера, – это проблема порогов чувствительности. Возможности наших органов чувств ограничены: мы можем разговаривать на расстоянии 5, 10, 20 метров, но если наш собеседник удалится от нас на расстояние пяти километров, разговор без применения специальных средств усиления звука станет невозможным. Значит (разумно предположить), как считал Фехнер и его последователи, что все стимулы по физической интенсивности можно разделить на те, которые ощущаются, и те, которые не ощущаются.

Выделяют два типа порогов чувствительности: абсолютный и дифференциальный, или разностный.

Абсолютный порог чувствительности – это такая величина стимула (физического раздражителя), при которой начинает возникать ощущение. Обратимся к рис. 11-1. Все стимулы, которые больше (сильнее, громче, ярче) определенной интенсивности раздражителя, вызывают ощущения (правая часть диапазона). Стоит же нам несколько уменьшить величину стимула (сдвинуть его в левую часть диапазона), как мы перестаем его ощущать.

Дети похожи на родителей. Иногда мы не можем отличить голос сына от голоса отца, во всяком случае, в первые секунды телефонного разговора. Нам трудно настроить гитару: подстраивая одну струну к другой, мы не слышим разницы в звуча-

Рис. 11-1. Абсолютный порог чувствительности

 

 

Абсолютный порог чувствительности – величина стимула, при которой начинаетвозникать ощущение. Дифференциальный порог – величина физического различия между стимулами, при которой мы начинаем их различать. Психометрическая функция – зависимость вероятности обнаружения (различения) стимулов от их интенсивности.

нии, но наш товарищ с консерваторским образованием говорит, что нужно еще подтянуть на четверть тона. Следовательно, есть такая величина физического различия между стимулами, при которой мы начинаем их различать. Эта величина носит название дифференциального порога, или порога дифференциальной чувствительности.

Обратимся к рис. 11-2. Если мы уменьшим физическую разницу между стимулами, то различие между ними перестанет ощущаться. Стоит слегка «развести» стимулы по физической интенсивности, как ощущение различия появится.

Несмотря на то, что абсолютный и дифференциальный пороги представляют собой явно различные характеристики, за этими понятиями стоит общий принцип, или, как говорят в науке, одно и то же допущение. Предполагается, что сенсорный ряд – диапазон наших ощущений – дискретен (прерывен): до определенных пределов ощущение есть, а потом пропадает. Причем эта точка зрения распространяется как на абсолютный порог, так и на дифференциальный.

Представление, что наша сенсорная система устроена по пороговому, прерывному принципу называется концепцией дискретности сенсорного ряда. Казалось бы, вполне разумная идея. О чем тут спорить?! Оказывается, есть о чем. Психофизики, воодушевленные идеей «абсолютного нуля», или точкой исчезновения ощущений, провели сотни экспериментов в надежде найти и раз и навсегда определить пороги чувствительности. Не тут-то было. Помещают испытуемого в специальную, изолированную от шумов экспериментальную комнату, измеряют его пороги, один раз получают одно значение, другой раз – получают другое значение. Это похоже на ситуацию, когда дверь в квартире открывается то с двух с половиной оборотов, го с двух, то с полутора, то вообще с одного, а замок тот же, и закрываете вы его все время ровно на два оборота.

Получается, что порог как бы плавает. Каждый раз мы получаем несколько различные значения; инымисловами, даже для очень слабых раздражителей существует некоторая (ненулевая) вероятность их обнаружения, а для относительно сильных – ненулевая вероятность их необнаружения. Зависимость вероятности обнаружения (различения) стимулов от их интенсивности называется психометрической функцией. Как должна выглядеть психометрическая функция, если сенсорная система работает по дискретному принципу? До определенного уровня интенсивности стимула вероятность обнаружения равна нулю, потом – единице (рис. 11-3, а),

А как она выглядит в действительности? Так, как показано на рис. 11-3, б. Основываясь на результатах психофизических исследований, один из оппонентов Фехнера –

Рис. 11-2. Дифференциальный порог чувствительности

 

160

Рис. 11-3. а) Идеальная психометрическая функция (допущение о дискретности); б) Реальная психометрическая функция.

И. Мюллер – высказал идею о непрерывности сенсорного ряда, суть которой состоит в том, что не существует порога как такового: любой стимул в принципе может вызвать ощущение. Почему же мы не обнаруживаем некоторые слабые сигналы? Потому что, утверждал Мюллер, на возможность обнаружения стимула влияет не только его физическая интенсивность, но и расположенность сенсорной системы к ощущению. Эта расположенность зависит от множества случайных, плохо контролируемых факторов: усталости наблюдателя, степени его внимательности, мотивации, опыта и т. п. Одни факторы благоприятно действуют на способность наблюдателя к обнаружению сигнала (например, большой опыт), а другие неблагоприятно (например, усталость). Соответственно, неблагоприятные факторы уменьшают способность к обнаружению, а благоприятные – увеличивают. Но в целом, по мнению Мюллера, нет оснований говорить о существовании какой-то особой точки на оси ощущений, где они прерываются, исчезают. Сенсорный ряд непрерывен. Если бы мы могли создать идеальные условия наблюдения, то сенсорная система восприняла бы насколько угодно малый сигнал.

Со времени научной дискуссии между Фехнером и Мюллером прошло уже более ста лет, но проблема дискретности-непрерывности сенсорного ряда до сих пор не получила окончательного решения. Исходные психофизические идеи вдохновили многих исследователей и позволили им создать массу психофизических концепций, интересных в теоретическом плане и полезных в практическом. Ниже мы коротко рассмотрим наиболее характерные из них.

Стивене, Морган и Фолькман в 1941 году сформулировали нейроквантовую теорию, основное допущение которой состоит в том, что единицами нервной системы являются нервные кванты, каждый квант срабатывает по принципу «все или ничего», т. е. срабатывает, когда достигнут его порог, и не срабатывает, когда величина возбуждения ниже порогового уровня. Однако для возникновения ощущения, по мнению авторов теории, недостаточно возбуждения одного кванта. Ощущение возникает только при возбуждении двух нервных квантов. Кроме того, чувствительность

 

 

организма флуктуирует (изменяется во времени, колеблется) совершенно случайным образом. Эти и другие допущения позволили объяснить некоторые особенности психометрических функций и защитить идею дискретности сенсорного ряда, невзирая на отсутствие в экспериментальных данных психофизиков скачкообразного перехода от необнаружения к обнаружению или от неразличения к различению. Следует отметить, что введение понятия «нервный квант» было малообоснованным: за ним не стояло четких эмпирических данных, оно не имело ясного психофизиологического значение и поэтому само допущение о существовании нервных квантов воспринимается не без сомнений.

Весьма продуктивной оказалась концепция, предложенная Грином и Светлом в 1966 г. и получившая название «теория обнаружения сигнала». Суть этой теории сводится к следующему. Любой сигнал воспринимается на фоне шума. Даже если полностью отсутствуют внешние помехи, сама сенсорная система просто за счет своей работы создает некоторый шум: в нас бьется сердце, по жилам течет кровь, мы дышим и т. д. Этот шум при жизни наблюдателя нельзя отключить (во всяком случае, он вряд ли на это согласится). Поэтому, хотя сенсорная система работает по непрерывному принципу, все равно обнаружение сигнала – вероятностный процесс. Сигнал сливается с шумом, он становится плохо отличимым от него, особенно когда физическая интенсивность самого сигнала очень мала. Наблюдатель, по сути дела, выполняет задачу отличения сигнала от шума. Шум, как ветер, колеблется вокруг некоторого среднего значения: он может быть то совсем слабым, и тут можно с высокой степенью уверенности сказать, что сигнала не было, то усиливается, и в этом случае шум легко перепутать с сигналом. На правильность ответа о наличии сигнала влияют, с одной стороны, собственно сенсорные способности анализаторов (слуха, зрения и т. д.), с другой – компонент принятия решения. Основными факторами принятия решения являются вероятности сигналов и то значение, которое имеют для вас правильные ответы и ошибки обнаружения.

Рис. 11-4. Исходы процесса обнаружения сигнала

Возьмем в качестве примера контроль качества продукции. Сигналом для контролера является бракованное изделие. Несигналом (шумом) – качественное изделие. Изделий много. Контролер один. Он может ошибаться. Посмотрим, какие возможны варианты сочетаний ответов наблюдателя и истинного положения вещей. Эти сочетания называются исходами процесса обнаружения. Контролер может в принципа дать два типа правильных ответов: оценить качественное изделие как качественное,

Едва заметное различие – минимальное различие между физическими значениями стимулов, которое вызывает ощущение различия.

 

Глава 11. Сенсорно-перцептивные процессы 171

бракованное – как бракованное; а также два типа неправильных: посчитать бракованное качественным и, наоборот, качественное бракованным. Возможные исходы показаны на рис. 11-4.

Если отличить бракованное изделие от не бракованного непросто, если брак плохо отличим от качественных изделий в силу, например, погрешностей измерительной аппаратуры, дефицита времени или усталости контролера, то задача становится пороговой, т. е. различие между физическими событиями настолько незначительно, что это создает проблемы для сенсорной системы: сигнал сливается с шумом, и для того чтобы отличить одно от другого, приходится привлекать некоторые дополнительные (помимо сенсорных) механизмы.

Это, как указывалось выше, механизмы принятия решения. Если при прочих равных условиях вероятность брака велика (цех имеет плохую репутацию), то наблюдатель при возникновении сомнений будет относительно более склонен отвечать «сигнал», и наоборот, если вероятность брака мала (исполнители исключительно добросовестны), то предпочитаемым ответом будет «нет брака». Сходным образом обстоит дело со значимостями, или ценностями исходов. Если, например, за обнаруженный после контролера брак с него снимают премию, он будет очень придирчив. Если же начальник внушает контролеру, что главное – количество, пусть даже изделия будут слегка некондиционными, то контролер будет выносить вердикт «брак» с очень большой осторожностью. Соответственно, уменьшится процент правильных обнаружений и ложных тревог.

Одной из главных заслуг авторов теории обнаружения сигнала является введение в структуру сенсорного процесса составляющей принятия решения. Это, с одной стороны, позволило взглянуть на проблемы ощущения с более высоких системных позиций, а с другой – выработать подход к решению многих прикладных проблем – первоначально чисто военной тематики (работа на радарах и сонарах), а потом и гражданской (контроль качества продукции, процессы восприятия человека человеком и др.).

Современные концепции порогов чувствительности характеризуются двумя характерными особенностями. Первая из них состоит в том, что различение и обнаружение трактуется как процесс, неотъемлемой частью которого является неопределенность и случайность. А вторая – в том, что все глубже и глубже исследуются механизмы несенсорного порядка, в широком смысле – механизмы принятия решения, которые «приходят на помощь» сенсорной системе и позволяют тем или иным способом решать сенсорные задачи, несмотря на неопределенность, случайность, смутность и неясность внешнего мира.

Мы проанализировали проблему порогов чувствительности, поставленную еще Фехнером. Другой классической проблемой психофизики, также связанной с именем Фехнера, является проблема зависимости величины ощущения от величины физического стимула, или основного психофизического закона. Но для того чтобы вычислить зависимость одной величины от другой, нужно уметь измерять эти величины. Измерить параметры физического стимула несложно. А как быть с ощущениями?

Фехнер рассуждал следующим образом. Субъект не в состоянии количественно оценить величину возникшего у него ощущения. Например, человек, по мнению Фехнера, не может, не лукавя, ответить на вопрос: «Во сколько раз (в два, три, четыре)

 

172

Соотношение Вебера – отношение едва заметного различия к величине исходного стимула равно некоторой константной для каждой сенсорной модальности величине.

твои ощущения сладости от этого чая сильнее ощущений сладости от другого чая?» – он может только сказать, какое из ощущений сильнее, Фехнер предложил использовать в качестве единицы измерения ощущений величину едва заметного различия. Эта величина представляет собой минимальное различие между физическими значениями стимулов, которое вызывает ощущение различия (скажем, добавляем в «исходный» чай немного сахара, даем попробовать человеку, он не замечает различия по сладости с предыдущим – ощущение осталось прежним; добавляем еще немного – не замечает различий; еще немного – заметил; вот эта разница между количеством сахара в «исходном» чае и чае, который уже кажется слаще, и называется величиной едва заметного различия). Наверно, читатель уже сообразил, что величина едва заметного различия представляет собой не что иное, как величину дифференциального порога. Но за введением понятия «величина едва заметного различия» стоит стремление найти минимальное различие между ощущениями, или минимальное расстояние между «насечками» на «линейке» ощущений.

Обратимся к рис. 11 -5. До достижения стимулом определенной физической величины ощущения нет. После достижения абсолютного порога ощущение появляется. Абсолютный порог – нулевая точка на оси ощущений. Но слишком малое различие между стимулами мы не замечаем. Шкала ощущений грубее шкалы физических величин. Нужно увеличить физическую величину на несколько единиц, чтобы получить приращение ощущения в одну единицу. В нашем условном примере для того, чтобы увеличить ощущение от нуля до одного, нужно увеличить стимул на две единицы; чтобы увеличить ощущение от одного до двух, нужно увеличить стимул на три единицы, и т. д. Величина едва заметного различия в первом случае равна двум, во втором – трем.

Далее, если предположить, что минимальные различия между ощущениями (в нижней части рисунка) равны между собой, т, е. что приращение ощущения при возрастании стимула на одно едва заметное различие вызывает всегда одинаковое по величине увеличение ощущения, то измерять ощущения можно, считая количество едва заметных различий, накопленных при увеличении стимула от абсолютного порога. Итак, первое допущение Фехнера, использованное им при выводе формулы основного психофизического закона, состояло в том, что приращение ощущения при приращении величины раздражителя на одно едва заметное различие константно (всегда одно и то же).

Вторым основанием для вывода формулы зависимости ощущения от стимула было так называемое соотношение Вебера. Это соотношение было основано на впоследствии экспериментально подтвержденном предположении, что отношение едва за-

Рис. 11-5. Соотношение физического и сенсорного рядов

 

173

метного различия к величине исходного стимула равно некоторой константной для каждой сенсорной модальности величине. Чем больше интенсивность исходного стимула, тем больше нужно увеличить его, чтобы заметить разницу, т. е, тем больше величина едва заметного различия. В нашем условном примере (рис, 11-5) этот принцип в общем соблюден.

Итак, DDI: I = С, где DDI – величина едва заметного различия, I – величина (интенсивность) исходного стимула, С – константа,

Опираясь на положения о равенстве минимальных различий между ощущениями и соотношение Вебера, Фехнер математически вывел формулу основного психофизического закона:

где R – величина ощущения; С – константа, связанная с соотношением Вебера; S – величина действующего стимула; S₀ – абсолютный порог.

Примерно через сто лет после появления книги Фехнера Стивенс выдвинул идею возможности непосредственной количественной оценки человеком своих ощущений. Кроме того, он пересмотрел основной постулат Фехнера о константности минимальных различий между ощущениями: вместо DDR = С Стивенс предложил DDR: R = С. Это соотношение выглядит аналогично соотношению Вебера, но только в нем фигурируют не физические величины, а психические – ощущения. Соотношение Стивенса означает, что отношение минимального приращения ощущения к исходному ощущению равно постоянной величине. Проще говоря, если мы испытываем слабое ощущение, то, чтобы испытать несколько более сильное, нужно лишь незначительное изменение в ощущениях, чтобы почувствовать разницу, а если мы переживаем очень сильное ощущение, то только мощный всплеск в нашей душевной жизни заставит нас заметить, что что-то в наших ощущениях изменилось.

Основываясь на предложенном соотношении, Стивене математически вывел формулу основного психофизического закона:

Зависимость между ощущением и физическим стимулом имеет, по Стивенсу, не логарифмический, а степенной характер. Позднее были предложены другие многочисленные формулы основного психофизического закона. Подводя итоги изложения данной проблемы, можно сказать, что психофизическая «общественность» в последнее время склоняется к мнению, что форма соотношения физического и сенсорных рядов зависит от условий наблюдения, задачи, стоящей перед субъектом и т. п.