Введение

Структурная теория информации (СИТ) – это теория о восприятии человека и, в частности, о визуальной организации восприятия, являющейся нейрокогнитивным процессом. Она нашла применение в широком спектре исследовательских областей, преимущественно в восприятии визуальных форм, но также, например, в визуальной эргономике, визуализации данных и восприятии музыки. СИТ возникла как количественная модель классификации визуальных паттернов. В настоящее время она включает количественные модели восприятия симметрии и амодального завершения и теоретически обоснована адекватной формализацией визуальной регулярности, количественным описанием зависимости от точки зрения и мощной формой нейровычислений. СИТ считается наиболее четко сформулированным и успешным развитием идей Гештальта. Это единственный подход Гештальта, предоставляющий формальный аппарат, генерирующий правдоподобные перцептивные интерпретации.

Принцип простоты

Простейший код – это код с минимальной информационной нагрузкой, то есть код, позволяющий реконструировать стимул, используя минимальное количество описательных параметров. Такой код достигается за счет фиксации максимального количества визуальной регулярности и приводит к иерархической организации стимула в терминах целого и частей. Предположение о том, что зрительная система предпочитает наиболее простые интерпретации, называется принципом простоты. Исторически принцип простоты представляет собой информационно-теоретическую интерпретацию закона Гештальта о прегнантности, который был вдохновлен естественной тенденцией физических систем переходить в относительно стабильные состояния, определяемые минимумом свободной энергии. Более того, подобно принципу минимальной длины описания, предложенному позднее в алгоритмической теории информации (AIT), также известной как теория сложности Колмогорова, его можно рассматривать как формализацию бритвы Оккама, согласно которой наилучшей является самая простая интерпретация данных.

Простота против вероятности

Для последнего открытия принципиально важно различие и интеграция факторов, независимых и зависимых от точки зрения, в зрении, как это представлено в эмпирически успешной модели амодального завершения, разработанной в рамках теории SIT. В байесовском подходе эти факторы соответствуют априорным и условным вероятностям соответственно. Однако в модели SIT оба фактора количественно оцениваются в терминах сложности, а именно сложности объектов и их пространственных взаимосвязей.

Принципы моделирования

В формальной модели кодирования SIT, возможные интерпретации стимула представляются в виде строк символов, где идентичные символы соответствуют идентичным перцептивным примитивам (например, пятнам или границам). Каждая подстрока такой строки представляет собой пространственно-непрерывную часть интерпретации, таким образом, вся строка может быть прочитана как рецепт реконструкции интерпретации и, следовательно, самого стимула. Затем эти строки кодируются (то есть в них ищутся визуальные закономерности) для нахождения интерпретации с наиболее простым кодом. Это кодирование осуществляется посредством манипулирования символами, что в психологии привело к критическим замечаниям, например, "SIT предполагает, что мозг выполняет манипуляции с символами". Однако подобные утверждения относятся к той же категории, что и утверждения вроде "физика предполагает, что природа использует формулы, такие как E=mc² Эйнштейна или F=ma Ньютона", и "модели DST предполагают, что динамические системы применяют дифференциальные уравнения".

Визуальная регулярность

Для получения простейших кодов SIT применяет правила кодирования, которые отражают виды регулярности, называемые итерацией, симметрией и чередованием. Показано, что это единственные закономерности, удовлетворяющие формальным критериям: (а) быть голографическими закономерностями и (б) обеспечивать создание иерархически прозрачных кодов. Существенное отличие от традиционно рассматриваемой трансформационной формализации визуальной регулярности заключается в том, что, с голографической точки зрения, зеркальная симметрия состоит из множества отношений между парами симметрий, а не из одного отношения между симметричными половинами. В то время как трансформационная характеристика может лучше подходить для распознавания объектов, голографическая характеристика представляется более согласованной с формированием ментальных представлений в процессе восприятия объектов. Перцептивная значимость критериев голографии и прозрачности была подтверждена в рамках голографического подхода к визуальной регулярности. Этот подход также объясняет, что обнаруживаемость зеркальной симметрии и узоров Гласса в условиях шума подчиняется психофизическому закону, который превосходит закон Вебера.