Экологическая теория зрительного восприятия

Одна из современных объектно-ориентированных теорий вос­приятия принадлежит известному американскому психологу Джеймсу Гибсону (О&ЖЬзоп, 1904—1979), в ранних работах на­зывавшему свой подход психофизическим; иногда, подчеркивая принципиальное отличие своей теории от других, он называл его теорией прямого, или непосредственного, восприятия, а в последние годы его подход аналогично известной монографии называют эко­логическим подходом к восприятию.

Принципиальная новизна подхода Дж. Гибсона заключается в том, что он не считал необходимым привлекать для объяснения интеграции в перцептивный образ разрозненных сенсорных эле-

ментов каких-либо промежуточных ментальных механизмов, будь то бессознательное умозаключение (Г. Гельмгольц), ассоциация (Э.Титченер), процесс перцептивной категоризации (Дж. Брунер, Р. Грегори) или механизмы перцептивной организации у гештальт-психологов¹. Он полагал, что оптическая информация, попадаю­щая на сетчатку, сама по себе достаточно богата и структурирова­на для того, чтобы нести адекватную и исчерпывающую инфор­мацию о внешнем мире. Поэтому на все тот же вопрос К. Коффки «Почему мы видим то, что мы видим?» — Дж. Гибсон отвечал: для каждого образа восприятия существует адекватный стимульный паттерн, или стимул высшего порядка, который, однако, не стоит понимать упрощенно (как это до сих пор принято в психоло­гии) — как одномерный и статичный поток физической энер­гии, попадающий на рецепторную поверхность. В реальной жизни не существует отдельных ощущений, из которых складываются более сложные конструкции — образы восприятия: это лишь на­учная абстракция или искусственные феномены, воспроизводимые в психологических лабораториях в ходе аналитической интроспекции или классического психофизического эксперимента. В окружающей нас действительности нет точечных источников света, изолиро­ванных стимулов или статичных стимульных воздействий.

Дж. Гибсон обращал внимание на то, что со времен работы Г. Гельмгольца «Физиологическая оптика» (1910) большинство книг по физиологии сенсорных систем и психологии восприятия приводят рисунки, на которых свет, отраженный от объекта, по­падает по прямой линии на сетчатку, что является очевидным и грубым упрощением реальной стимульной ситуации. С точки зре­ния разрабатываемой Дж. Гибсоном экологической оптики, все об­стоит намного сложнее: на сетчатку попадает множество световых лучей, многократно отраженных от многих поверхностей. Вместо всем привычного термина «стимул» он ввел понятие оптической информации, которая содержится в окружающем человека объем­лющем оптическом строе². «Организму приходится иметь дело со светом, который сходится со всех сторон и, кроме того, имеет различную интенсивность в различных направлениях» [34, 87\. Термин «информация», используемый Дж. Гибсоном, несет в его концепции особую нагрузку: это не то, что передается в виде энергии на рецептор, — это то, что извлекается наблюдателем в

¹ Дж. Гибсон называл эти теории восприятия теориями, основанными на
ощущениях.

² Понятие объемлющего оптического строя включает в себя оптическую струк­
турированную информацию, попадающую на сетчатку наблюдателя и отобража­
ющую структурированность внешнего мира. «Объемлющий свет, лишенный ка­
кой бы то ни было структуры, возможен лишь в абстракции... Если объемлющий
свет не структурирован, в нем нет никакой информации об окружающем мире;
в этом случае окружающий мир не задан» [34, 89].

процессе перцептивной активности из объемлющего оптического строя, она не исчезает и не передается от чего-то к чему-то, она всегда есть во внешнем мире и появляется (т.е. извлекается из него) в ходе активного взаимодействия человека как целого со всем богатством оптической информации. Вот почему иногда сам автор называет свою теорию теорией извлечения информации.

Чрезвычайно интересен и продуктивен подход Дж. Гибсона к пониманию того, что непосредственно участвует в живом акте восприятия. В традициях отечественной физиологии активности и психологии (А.А.Ухтомский, Н.А. Бернштейн, П.К.Анохин, А.Н.Леонтьев, А. В.Запорожец, Б.Г.Ананьев, К.М.Веккер) он ввел понятие воспринимающих систем, отличное от традиционно­го понятия органов чувств. Дж. Гибсон имел в виду, что восприя­тие представляет собой активный процесс осматривания, слуша­ния, осязания, обоняния. У воспринимающей системы есть орга­ны, у органов чувств — рецепторы. «Система способна ориентиро­ваться, исследовать, обследовать, подстраиваться, оптимизиро­вать, извлекать... тогда как чувства на это не способны» [34, 346\. Принципиальные понятия, описывающее работу воспринимаю­щей системы — это орган и его настройка, встроенные в иерархи­ческую систему взаимного соподчинения. Например: на самом ниж­нем уровне восприятия орган может быть образован хрусталиком, зрачком, глазным яблоком и сетчаткой (это уровень аккомода­ции, темновой и световой адаптации); далее в него может вклю­чаться глаз с глазодвигательными мышцами, они составляют орган, который одновременно и стабилен и подвижен (это уро­вень компенсаторных движений, фиксации объекта, сканиро­вания поля зрения). В случае бинокулярного зрения орган вклю­чает пару глаз (это уровень вергентных движений глаз¹ и сте-реозрения). При восприятии движущегося в пространстве объекта в новый орган включаются движущиеся глаза и голова, этот орган может извлекать более объемлющую информацию. «И на­конец, на самом высоком уровне глаза, голова и тело составля­ют орган для извлечения информации по пути следования» [34, 347]. Все указанные выше движения структурных составляющих каждого из органов восприятия служат для извлечения опреде­ленного вида информации. Очень важно, что Дж. Гибсон под­черкивал роль эффекторных механизмов в функционировании органа восприятия.

Особо отметим, что при характеристике воспринимающей си­стемы автор указывал на то, что специфика ее работы напрямую зависит от особенностей и свойств предметов внешнего мира, т.е.

¹ Вергентные движения (от лат. уег^о — склоняюсь) глаз осуществляют сведе­ние оптических осей обоих глаз, тем самым обеспечивая бинокулярную фикса­цию взора на объекте.

в процессе восприятия система подстраивается под логику пред­метного мира, под возможности его изменения.

Фактически разработанные Дж. Гибсоном понятия воспринима­ющей системы и ее органа очень близки по смыслу более широким идеям функционального органа (А.А.Ухтомский, А.Н.Леонтьев), функциональной системы (П.К.Анохин, А.Н.Леонтьев, А.Р.Лу-рия) и концепции уровней регуляции движений А. Н.Бернштейна.

В экологической теории зрительного восприятия одно из цент­ральных мест занимает концепция инвариантов. Дж. Гибсон рас­сматривал восприятие как активный процесс постоянного изме­нения потока оптической информации вследствие движения са­мого наблюдателя, движения его глаз, перемещения в простран­стве окружающих его объектов. Таким образом, так же как и для гештальтистов, видимое поле, по Дж. Гибсону, — это четырехмер­ное пространство, включающее в себя временную координату. Пер­цептивный инвариант — это сложное свойство, выделяемое в струк­туре оптической информации, которое выражается в том, что оно остается неизменным независимо от тех изменений, которые про­исходят в объемлющем оптическом строе при изменении положе­ния объектов окружающей среды, движений наблюдателя или того и другого одновременно.

Например, когда от нас с постоянной скоростью удаляется автома­шина, ее видимый размер закономерно уменьшается. Уменьшение пло­щади проекции автомобиля на сетчатку (площади проксимального сти­мула) обратно пропорционально квадрату расстояния между нами и уда­ляющимся автомобилем. Это константное отношение площади и расстоя­ния (объективный и не зависящий от наблюдателя инвариант) одно­значно свидетельствует о том, что машина движется от нас с какой-то постоянной скоростью. Если этот инвариант нарушается, то происходит одно из трех возможных изменений: либо изменилась скорость машины, либо изменились ее физические размеры, наконец, мы сами можем пе­ремещаться в пространстве. Из этого примера следует, что восприятие скорости строго задано инвариантным соотношением площади движу­щегося объекта и расстояния до него. Но все эти параметры зрительной стимуляции реально присутствуют в плоскости сетчаточной проекции, и для того чтобы воспринять скорость или ее изменение, совсем не обя­зательно делать предположения о существовании какого-либо менталь­ного механизма восприятия скорости.

Этот так называемый перцептивный трансформационный инва­риант, заданный объективно и однозначно закономерным изме­нением оптического строя; в настоящее время очень часто ис­пользуется разработчиками динамических компьютерных игр для симуляции эффектов восприятия движения в квазитрехмерной по­верхности экрана монитора. В свое время конструированием авиа­ционных тренажеров занимался и Дж. Гибсон.

Другой пример связан с так называемыми структурными инва­риантами, они остаются неизменными при изменении оптиче­ской информации.

Например, посмотрим на рис. 16, где схематически изображен зал собора или музея. Несмотря на то что объекты А, В и С расположены на разном расстоянии от наблюдателя и площадь их сетчаточных проекций уменьшается с увеличением расстояния, мы ясно видим, что они оди­наковой длины и ширины. Что же осталось инвариантным в данном за­фиксированном в плоскости рисунка оптическом строе, что позволяет нам безошибочно воспринимать объекты одинаковой величины? Ответ, который давал Дж. Гибсон, прост и логичен: эти объекты заслоняют оди­наковое количество элементов текстуры пола — каждый по три плиты! Поэтому несмотря на изменение размеров сетчаточных проекций срав­ниваемых объектов мы видим их длину одинаковой. Подчеркнем еще раз: для восприятия их одинаковости нам не нужно производить никаких умственных перцептивных операций — вся информация об их равенстве присутствует в геометрии оптического строя. Этот инвариант, обеспечи­вающий константность восприятия размера одинаковых, но разноуда­ленных от наблюдателя объектов, Дж. Гибсон называл градиентом тек­стуры. Теперь давайте сравним высоту объектов А, В, С и Б. Непосред­ственно видно, что объекты А, В и Б по высоте одинаковы, объект С кажется нам более высоким, а объект, расположенный слева от него, еще выше. Однако геометрия нашего проксимального стимула свидетель­ствует об обратном: сетчаточная проекции объекта А больше по высоте, чем проекция объекта С. Тем не менее мы воспринимаем соотношение размеров иначе. Дело в том, что действует аналогичный инвариант опти­ческого строя, связанный с неизменным отношением высот наших объек­тов к высоте колонн галереи, расположенной слева от них.

Рис. 16. Демонстрация «градиента текстуры» как структурного инвариан­та в «застывшем» на рисунке оптическом строе при восприятии разме­ров объектов (по [142])

Рис. 17. Линия горизонта как оптический инвариант: телеграфные столбы одинаковой высоты делятся горизонтом в одинаковой пропорции (по [34])

Еще одно замечательное инвариантное соотношение, полно­стью аналогичное предыдущему, представляет собой соотноше­ние высот расположенных перед нами объектов и линии горизон­та (рис. 17). Мы легко сравниваем по высоте деревья или телеграф­ные столбы, стоящие вдоль дороги, потому что отношение высо­ты каждого объекта к расстоянию между его основанием и лини­ей горизонта неизменно, инвариантно на любом расстоянии от наблюдателя. Таким образом, на вопрос: почему на рис. 17 мы видим ряд уходящих вдаль телеграфных столбов одинаковой вы­соты — Дж. Гибсон давал резонный ответ: они воспринимаются одинаковыми, поскольку в структуре оптической информации не изменилось отношение, в котором линия горизонта делит высоту этих столбов.

Сравнивая свою теорию с другими, в которых так или иначе идет речь о переработке сенсорной информации, Дж. Гибсон от­мечал, что идея переработки информации содержит (явно или неявно) мысль о том, что в процессе переработки идет обогаще­ние и трансформация исходной информации и, следовательно, в восприятии появляется то, чего нет в исходной стимуляции. По Дж. Гибсону, все обстоит не так, а именно: в световом потоке есть весь объем необходимой для восприятия информации. Внеш­няя стимуляция полагается более сложной и информативной, поэтому она способна нести полную и непосредственную инфор­мацию об объекте. Как следствие этого, восприятие не есть ре­зультат обогащения прошлого опыта (образов памяти) или обо­гащение скудной сенсорной стимуляции — а извлечение из теку­щей информации определенных структур напрямую. Таким обра-

зом, в его теории при анализе восприятия акцент смещается от сознания субъекта на информацию об объекте.

Принципиально новым моментом в экологической теории Дж. Гибсона является концепция возможностей, которая соотно­сит окружающий нас мир (изолированные объекты, поверхно­сти, компоновки поверхностей) с особенностями нашего вос­приятия. «Если в свете содержится информация для восприятия поверхностей, то, может быть, там есть и информация для вос­приятия того, какие возможности они предоставляют. В таком слу­чае воспринимать их означает воспринимать те возможности, ко­торые они предоставляют. Эта гипотеза очень важна, поскольку она подразумевает, что «значения» и «смысл» вещей в окружаю­щем мире могут восприниматься непосредственно» [34, 188]. По­ясним на примере, что имел в виду Дж. Гибсон. Если перед чело­веком находится горизонтальная, плоская, протяженная и твер­дая поверхность, приподнятая над землей, то она предоставляет возможность сидеть на ней. У этой поверхности могут быть разно­образные очертания, цвет, текстура и т.д., главное — чтобы ее функциональная компоновка была такой, как у сиденья.

Из этой идеи вытекает на наш взгляд очень важное и принци­пиальное следствие: конкретная экология человека или животно­го во многом определяет возможности его предметного восприя­тия. Как отмечал сам Дж. Гибсон, используемое им понятие «воз­можность» ведет свое происхождение от понятия «валентность» из гештальтпсихологии, подчеркивавшего пристрастный, субъек­тивный характер воспринимаемого объекта для человека, связь с его наличным потребностным состоянием. Но в отличие от валент­ности понятие возможности свободно от потребностей наблюда­теля, оно является стимульным инвариантом, всегда объективно существует, всегда доступно для восприятия. Этот термин ближе всего термину «предметное значение», введенному А. Н.Леонтье­вым, поскольку подразумевает закрепленный в совокупности своих воспринимаемых свойств опыт жизнедеятельности человека. «Вос­приятие возможностей не является процессом восприятия лишен­ных значения физических объектов, которым как-то добавляется смысл... это процесс восприятия экологических объектов, насы­щенных значениями» [34, 207\. Размышляя о генезе восприятия возможностей в процессе индивидуального развития, Дж. Гибсон по сути дела стоял на тех же позициях, которые разделяли Л. С. Вы­готский, А.Н.Леонтьев, А.Р.Лурия: для ребенка научиться вос­принимать возможности значит «научиться воспринимать не только те возможности, которые вещи предоставляют ему самому, но и те возможности, которые они открывают для других наблюдате­лей» [34, 209]. И далее: «Любой ребенок начинает социализиро­ваться лишь тогда, когда начинает воспринимать значения пред­метов не только для самого себя, но и для других» [34, 210]. Раз-

работка концепции возможностей делает теорию позднего Дж. Гиб-сона более психологичной, она открывает путь к пониманию ме­ханизмов фило- и онтогенеза восприятия.

В заключение остановимся на еще одной интересной особен­ности взглядов Дж. Гибсона на механизмы зрительного восприя­тия. Это его внимание к роли той информации, которая воспри­нимается наблюдателем от самого себя, задающая его собствен­ные координаты в видимом поле. Мы редко замечаем, что в поле зрения постоянно присутствуют части нашего тела: часть носа, щеки, губ, рук или ног. Дж. Гибсон подчеркивал, что пережива­ние собственного Я — это отнюдь не философская абстракция, для этого имеется соответствующая зрительная основа. Поскольку в оптический строй, ограниченный нашим полем зрения, посто­янно включены части нашего тела, то при самых разных движе­ниях человека, будь то движение головы, движение конечностей или перемещение всего тела, в него вносятся соответствующие возмущения, вызванные этими движениями. Эти изменения струк­туры оптического строя являются информацией о наших движе­ниях в пространстве. По аналогии с кинестетическими ощущени­ями, идущими при движениях от мышц, сухожилий и суставов, он называл извлечение этой оптической информации зрительной кинестезией. Такого рода изменения оптического строя никогда не воспринимаются нами как движения окружающих нас объек­тов, мы переживаем их как кинестезию, или движения собствен­ного тела.

Хороший пример действия зрительной кинестезии — езда на желез­нодорожном транспорте. В этом случае обычная кинестезия практически не работает, поскольку поезд трогается очень мягко, и единственно на­дежную информацию о перемещении нашего тела нам дает зрение. Если мы неподвижно смотрим в окно, то структура оптического строя смеща­ется относительно частей нашего лица в рамках поля зрения, их положе­ние инвариантно относительно изменений структуры оптического строя, вызванных движением поезда (это структурный инвариант). Если одно­временно с движением поезда мы медленно поворачиваем голову назад, стараясь сохранить в поле зрения провожающего нас человека, то струк­тура оптического строя на короткое время (пока поезд медленно набира­ет скорость) замирает, а затем начинает медленно смещаться, как бы перетекая в сторону движения поезда. Еще один красивый пример, когда зрительная кинестезия создает иллюзию движения, можно наблюдать на том же железнодорожном перроне, сидя в поезде, который только что медленно тронулся, а поезд, напротив, стоит на месте: нам кажется, что движется не наш поезд, а тот — напротив.

Критика экологической теории Дж. Гибсона сосредоточена на нескольких моментах. Некоторые авторы утверждают, что в тео­рии не совсем ясно указано, что подразумевается под «прямым

или непосредственным» восприятием. Например, в приведенной выше демонстрации Г.Уоллаха с восприятием движения наклон­ных линий вниз или право показано, что направление видимого движения зависит от сформированной до того установкой наблю­дателя, а, следовательно, восприятие движущихся полос не мо­жет быть «непосредственным», а раскладывается на составляю­щие стадии (см. рис. 7).

В работах по компьютерному моделированию зрения Д. Марр (см. разд. 2.5) и другие исследователи попытались создать алгорит­мы, способные заставить машину видеть, выделяя инварианты в световом потоке, аналогичные гибсоновским. В результате иссле­дователи пришли к тому, что это более сложная задача, чем пред­полагал Дж. Гибсон. Естественно, эти результаты не означают, что автор экологической теории ошибался, но они указывают на то, что простота и непосредственность выделения зрением инвариан­тов оптического строя оказались проблематичными, а значит, отдельные положения его теории недостаточно глубоко прорабо­таны.

Концепция возможностей также подвергается критике, по­скольку замечания Дж. Гибсона о прямом, непосредственном ха­рактере их извлечения человеком или животным из структуры оптического строя входят в некоторое противоречие с указанием на то, что их предметное значение формируется в процессе онто­генеза. Действительно, весьма проблематично полагать, что в ка­ких-либо оптических свойствах пищи проявляется ее предназна­чение, или возможность быть пищей. В этом направлении теория Дж. Гибсона также требует дальнейшего развития.

Некоторые психологи резонно указывают на ограниченность теории Дж. Гибсона исследованиями только зрительного восприя­тия. Многие ее положения и найденные феномены с трудом пере­носятся, например, на слуховое восприятие. Оценивая эту тео­рию, ряд авторов сетуют на то, что в ней не описываются соб­ственно внутренние, когнитивные механизмы, что создает извест­ные трудности в понимании общности восприятия других позна­вательных процессов — воображения, мышления, памяти. Другие критики указывают на непроработанность вопросов, связанных с объяснением активности восприятия или трудности в понимании такого важного свойства перцептивного образа, как его полимо­дальность.

Подобные критические замечания могут относиться практи­чески к любой теории, поскольку каждая из них, как правило, охватывает лишь часть исследуемой реальности, объясняет лишь часть имеющихся в науке эмпирических фактов и соответствует определенным научным пристрастиям ее авторов.

Тем не менее, несмотря на имеющиеся ограничения и критику экологическая теория зрительного восприятия Дж. Гибсона, это

важный прорыв в психологии восприятия. Во-первых, в ней ак­центируется особое внимание на роль естественной окружающей среды при изучении восприятия и осмыслении результатов эмпи­рических исследований. Работы Дж. Гибсона и его коллег дали но­вый импульс к проведению исследований в условиях естествен­ного окружения человека, а не только в искусственных лабора­торных условиях, и, следовательно, применению экологически валидной стимуляции, а не созданных на лабораторном компью­тере раздражителей. Кроме того, концепция экологической опти­ки инициировала интерес исследователей к изучению перцептив­ных процессов не только у человека, но и у различных видов жи­вотных.

В качестве резюме рассмотренной выше теории отметим, что в ней сформулировано несколько новых взглядов и переформули­рован ряд старых, но принципиальных проблем, позволяющих лучше понять, что собой представляет восприятие.

1. «Воспринимать — значит фиксировать определенные пара­метры инвариантности в стимульном потоке наряду с определен­ными параметрами возмущения».

2. «Восприятие — это то, чего индивид достигает, а не спек­такль, который разыгрывается на сцене его сознания».

3. «Восприятие представляет собой процесс непосредственного контакта с внешним миром, процесс переживания впечатлений о предметах... восприятие включает осознание чего-то конкрет­ного, а не осознание само по себе».

4. «Процесс восприятия — это не умственный, и не телесный процесс. Это психосоматический акт живого наблюдения».

5. Восприятие — это «извлечение информации, процесс актив­ный и непрерывный».

6. «Непрерывный процесс восприятия предполагает восприя­тие самого себя» [34, 339—355].