В. А. Ганзен. Восприятие целостных объектов


В. А. ГанзенВОСПРИЯТИЕЦЕЛОСТНЫХОБЪЕКТОВ
Л.: Издательство Ленинградского университета, 1974—2007.
ВВЕДЕНИЕ
Глава IПРОБЛЕМА ВОСПРИЯТИЯ ЦЕЛОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ§1. Идея целостности и познание. Познание и восприятие§2. Генез представлений о восприятии целого§3. Проблемы восприятия целостных объектов и методы их решения
Глава IIТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ЦЕЛОМ§1. Содержательный анализ понятия целого§2. Понятие о гармоничном целом§3. О математическом описании целостных объектов
Глава IIIАНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ ВОСПРИЯТИЯ§1. Общая характеристика целостных объектов восприятия§2. Объекты зрительного восприятия§3. Объекты слухового восприятия§4. Текст как целое§5. Анализ траекторий движения при письме
Глава IVПРОЦЕСС И РЕЗУЛЬТАТ ВОСПРИЯТИЯ ЦЕЛОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ§1. Общая характеристика субъекта и процесса восприятия§2. Сенсорный уровень отражения целого§3. Перцептивный уровень отражения целого§4. Операторный уровень отражения целого§5. Соотношение и взаимодействие уровней отражения
Глава VНЕКОТОРЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВОСПРИЯТИЯ ЦЕЛОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ§1. Значение идеи целостности в практической деятельности человека§2. Отображение целостных объектов§3. Концептуальные отображения в психологииПриложениеВВЕДЕНИЕ
...из всего однои из одного все (образуется)
Гераклит Темный
Мир, в котором живет современный человек, предметен в своей основе. Предметами, объектами, выделенными из среды, являются объекты живой и неживой природы, продукты труда человека, сам человек. Эти предметы, взаимодействуя между собой, объединяются в комплексы, ансамбли, системы, образуя новые, более сложные целостные объекты. С развитием науки и производства объекты становятся все сложнее, а их изучение, созидание и управление ими становится все боле трудным делом.
Изучение и создание таких объектов происходит при обязательном участии восприятия. Поэтому в общей проблеме восприятия может быть выделена ее важная часть — проблема восприятия целостных объектов. В самом общем виде эта проблема состоит в исследовании зависимости процесса и результата восприятия целостного объекта от свойств и особенностей самого объекта восприятия, свойств отражающей системы субъекта, его индивидуальных особенностей и условий восприятия. Главным вопросом в проблеме восприятия целостных объектов, по нашему мнению, является вопрос о том, как, каким образом из множества стимулов, источником которых является объект, формируется целостный образ, единая реакция субъекта, как «из всего одно образуется». Здесь проблема восприятия сближается с проблемой познания целостного объекта, с проблемой формирования у человека целостной картины мира.
В основу метода исследования очерченной проблемы положены следующие идеи. Во-первых, это гипотеза об общности основных закономерностей строения и эволюции всех целостных объектов независимо от их природы. Во-вторых, это идея об определенном соответствии объекта восприятия и свойств отражающей системы. В-третьих, это мысль о том, что восприятие целостного объекта есть частный случай психического отражения и, следовательно, при его изучении могут быть использованы как общие свойства отображений, так и изучение аналогий с другими видами психических отображений. Эти положения и определили содержание и логику построения книги.
Глава I
ПРОБЛЕМА ВОСПРИЯТИЯЦЕЛОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ
§1. Идея целостности и познание. Познание и восприятие
Интенсивное развитие науки в течение последних 250 лет привело к тому, что объем информации о мире, которым сейчас располагает человечество, неизмеримо превосходит возможности восприятия (усвоения) и хранения информации человеком. Темпы развития современной науки продолжают нарастать, накопление знаний явно преобладает над их обобщением, анализ — над синтезом, и этот разрыв все увеличивается. Наука не справляется с задачей сокращения избыточности в уже накопленном знании. Последствия этого неутешительны. Исчезли с лица Земли энциклопедисты, удлиняются сроки обучения, происходит узкая и сверхузкая специализация, возникает возможность потери общего языка даже в рамках одной науки, все более затрудняется формирование представлений современного человека о мире в целом.
Такое положение дел не может считаться нормальным. В науке последних десятилетий все явственнее проявляются зародыши синтетических направлений как внутри отдельных научных областей и в научных комплексах, так и в науке в целом. В качестве примеров можно назвать обобщающие концепции кибернетики, возникновение общей теории систем, внедрение математики как общенаучного языка в самые различные отрасли знания.
Таким образом, появляются средства объединения и обобщения ранее разрозненных и пока не связанных между собой данных, происходит выработка более точных языков описания, сокращается общий объем информации, представления о мире и отдельных областях знания становятся все более целостными. Однако, несмотря на некоторые успехи в этом направлении, необходимы специальные усилия для преодоления указанного выше противоречия между объемом накопленных наукой знаний и ограничениями отдельного человека в усвоении этой информации. Решение этой задачи требует все более полного и глубокого знания процессов отражения внешнего мира человеком.
С развитием науки ее основная задача — объяснять мир — не меняется, но формы и методы решения этой задачи не остаются неизменными. В классическом естествознании целью науки считалось причинное объяснение. Но XX век ознаменовался крупнейшими достижениями в исследовании структур важнейших целостных систем природы: атома, кристалла, молекул многих неорганических и органических веществ, молекул ДНК и гемоглобина, бактериальных вирусов, ядер атомов. Интенсивно исследуются биологические структуры на субклеточном, клеточном, организменном и популяционном уровнях. Все шире ведутся структурные исследования в психологии и социологии. Все полнее становятся наши знания о структуре Земли, солнечной системы и галактики. Все это привело к тому, что наряду с принципом причинности, а, по мнению некоторых авторов, даже доминирующим принципом объяснения в науке, стал принцип структурного объяснения.
Структура — одна из основных характеристик целостного объекта. Целостное, структурное представление о мире было идеалом античных ученых. Достижение понимания мира как «связного целого» Ф. Энгельс считал целью познания, для достижения которой необходимо «познание всей природы и истории» [1]. Формирование целостного представления является большой научной проблемой, требует серьезной работы по фильтрации, систематизации, преобразованию и обобщению накопленной информации.
В зависимости от уровня развития науки и сложности объекта уровень познания объекта как целого бывает различным. Однако несомненно и то, что познание объекта как целого является одной из вершин познания, к достижению которой должна стремиться любая наука. Такое познание может быть достигнуто на пути объединения двух целевых принципов познания — принципов причинности и структурности — при доминировании одно из них в каждом конкретном случае.
Целостность — объективное свойство предметов внешнего мира. На всех уровнях организации существуют целостные объекты. На микрофизическом уровне это атомы и молекулы, на биологическом — это клетки, организмы, популяции и биосфера, на социальном — это группы, коллективы, народы, общество, на психическом — это образ, сознание, личность, на космическом — это планетные системы, галактики и, наконец, Вселенная.
Человек стремится познать мир. Но будучи сам отражением мира, он тем самым познает и самого себя. «Человек стремится каким-то адекватным способом создать в себе простую и ясную картину мира; и это не только для того, чтобы преодолеть мир, в котором он живет, но и для того, чтобы в известной мере попытаться заменить этот мир созданной им картиной. Этим занимаются художник, поэт, теоретизирующий философ и естествоиспытатель, каждый по-своему. На эту картину и ее оформление человек переносит центр тяжести своей духовной жизни, чтобы в ней обрести покой и уверенность, которые он не может найти в слишком тесном головокружительном круговороте собственной жизни» [2].
Высшая цель каждой естественной науки состоит в том, чтобы разработать такую систему основных положений (принципов), которая позволила бы объяснить частные явления дедуктивным путем как следствия небольшого числа фундаментальных принципов. Эта идея находит своих сторонников во всех естественных науках. Так, М. Планк пишет: «Единый простой принцип должен охватывать все наблюдаемые и доступные наблюдению явления природы и давать возможность вычислять на основании неизвестных фактов прошедшие и в особенности будущие события» [3].
И далее: «Природа вещей такова, что цель эта не была достигнута до настоящего времени и никогда не может быть осуществлена в полной мере. Однако возможно все более приближаться к ней... Идеальная проблема не просто утопична, а, напротив, чрезвычайно плодотворна» [4].
Г. Спенсер изучал изменения и явления во всей Вселенной, чтобы уловить общий характер изменений. В. М. Бехтерев хотел свести к «единым принципам мирового процесса» закономерности всех явлений действительности, начиная от движения небесных тел и явлений неорганической природы и кончая психической деятельностью человека и сложными явлениями общественной жизни. Л. Берталанфи допускал возможность описания протекающих в организме процессов одной «интегрально-дифференциальной формулой». Число таких примеров очень велико.
Уверенность ученых в возможности достижения этой цели основана на философском принципе единства мира, справедливость которого подтверждается всем развитием естествознания. Общеизвестно положение Ф. Энгельса о том, что единство мира состоит в его материальности. Оно проявляется в единстве элементов вещества, во всеобщем законе сохранения и превращения вещества и энергии, в существовании единой меры информации, в общности законов управления, действующих в технике, природе и обществе, в единой системе организации мира, в поразительной общности принципов этой организации при неисчерпаемом многообразии ее форм. В последние годы в науке возникают мощные системы, такие, как кибернетика, общая теория языков, общая теория систем и другие. Это приводит к тому, что идея о единстве материалов, структур, процессов и движущих сил в мире становится мощным эвристическим принципом, позволяет сознательно направлять усилия на поиск все более общих закономерностей природы. Свое наивысшее выражение принцип единства мира найдет в единой науке будущего о природе и обществе — историческом естествознании, — которая «впоследствии включит в себя науку о человеке в такой же мере, в какой наука о человеке включит в себя естествознание: это будет одна наука» [5].
Таким образом, проблемы синтеза научных знаний и сокращения научной информации оказываются неразрывно связанными с идеалами современной науки — идеями целостности знания и единства мира, которые все более становятся и средствами решения этих проблем.
В науке наметились два основных метода изучения целого: «от части к целому» и «от целого к части». Эти два подхода имели свои истоки в трудовой практике человека, которому приходилось, как расчленять целостные объекты природы, так и создавать новые целостные образования из отдельных частей. Позже и в познании действительности возникли и существуют до сих пор два пути к познанию целого: анализ с последующим синтезом и синтез ранее накопленных частных знаний. При первом подходе делается попытка вывести свойства целого из свойств его частей. Во втором случае за исходное принимается целое и поведение частей выводится из законов, управляющих целым. Очевидно, что каждый из этих подходов является односторонним, хотя и приводит к успеху в конкретных исследованиях. Только диалектическое единство этих подходов может быть признано правильным методом исследования структуры целого.
В последние 15—20 лет были сделаны первые шаги на пути создания общей теории систем. Общая теория систем пытается выявить закономерности, общие для систем весьма широкого класса — от физических до социальных. Рассматриваются понятия целостности, организации, структуры, связи со средой, финальности и эквифинальности, роста и другие. По мнению А. Раппопорта, «общую теорию систем или, по крайней мере, ее математический аппарат можно рассматривать как попытку объединить механистический и организмический подходы с тем, чтобы воспользоваться преимуществами каждого из них» [6].
Однако, несмотря на всю привлекательность идеи интегральной целостности для познания явлений природы, она не обладает исчерпывающей полнотой и должна быть дополнена идеей эволюции. Часто эти идеи соперничают между собой и даже доминируют одна над другой с нарушением необходимых пропорций. И только в последние годы осознается потребность и делаются попытки (в биологии и психологии) синтеза этих основополагающих идей.
Эволюционный подход предполагает не только поперечную дискретность, но и продольную непрерывность, т. е. исследование не только различий между уровнями организации и этапами эволюции, но и обнаружение инвариантов эволюции, принадлежащих всем стадиям развития.
Отсюда следуют важные выводы о значении эволюционного подхода для изучения целого. Во-первых, исследование процессов становления и инволюции целого может дать о нем весьма ценную информацию. Во-вторых, наличие вертикальных инвариантов разной глубины в иерархии уровней организации показывает, что для изучения целого, принадлежащего одному уровню организации, можно и даже необходимо выйти за пределы этого уровня. Уже следствием этого вывода является заключение о том, что само отображение целого должно быть многоуровневым и может быть поставлен вопрос о числе и составе таких уровней, их значимости и взаимосвязи. Поэтому изучение психических явлений не может ограничиться собственно уровнем психики или уровнями биологическим и социальным. Только на основе учета всех уровней организации материи возможно наиболее полное познание психических явлений.
Ярким примером является такое сугубо человеческое явление, как музыка. Совершенно очевидно, что в музыке могут быть выделены физические, биологические, психические и социальные аспекты. Ни один из них, взятый в отдельности, не может дать полного представления о музыке. Только на основе многоуровневого описания музыкальные явления могут быть изучены в целом.
Очень часто локальное рассмотрение проблемы без ее целостного охвата приводит к неадекватному отражению. Этому способствует и то, что иногда неправомерно расширяется область применимости полученных результатов, не указываются границы применимости высказанных утверждений, а также используются многозначные термины без их уточнения применительно к контексту. При чрезмерном преувеличении значимости одной из частей целого особенно легко, как это бывало не раз в истории науки, прийти к ошибочным, часто даже идеалистическим выводам. Поэтому любая конкретная проблема должна исследоваться на фоне соответствующего ей целого, или, по крайней мере, на фоне ее ближайшего окружения. Чрезмерное акцентирование на одних сторонах целого может привести к неадекватности отражения и грубым ошибкам, независимо от причин такого акцентирования.
С появлением и развитием теории относительности становится все более понятным тот факт, что главным содержанием нашего знания о мире являются сведения об инвариантах преобразований и границах их инвариантности. Принципы инвариантности играют главную роль для любой аксиоматики. Ф. Клейн в «Эрлангской программе» так формулировал задачу построения формальной теории: «Дано многообразие и в нем — группа преобразований. Требуется развить теорию инвариантов этой группы» [7]. Законы сохранения, которые выводятся из геометрических принципов инвариантности, имеют более широкие пределы применимости, чем любая конкретная теория. Следствием закона сохранения является принцип дополнительности, а из принципа дополнительности могут быть выведены вариационные принципы, позволяющие определить количественное соотношение противоположных начал в целом, например, общего и особенного и других. В физике таким вариационным принципом является принцип наименьшего действия. В каждой конкретной области знаний найдены свои локальные инвариантные системы отношений. Примером инвариантности в психологии является свойство константности образа при изменении условий восприятия.
Если движутся и наблюдатель, и окружение, то «возникает дополнительная проблема: необходимо определить, какие из наблюдаемых изменений вызваны движением наблюдателя, а какие — движениями объектов окружения. Для разрешения этой проблемы фактически необходима способность абстрагировать инварианты высшего порядка — относительные инварианты состояния движения» [8].
В период накопления знаний внимание ученых сосредоточивалось на выделении специфики уровней организации и на поиске инвариантов внутри уровней организации. В настоящее время положение существенно меняется. Многие «внутриуровневые» понятия и инварианты становятся «межуровневыми» или даже общенаучными. Постепенно усваивается та мысль, что наличие таких инвариантов не означает «сведения» законов одного уровня к законам другого, а означает лишь то, что разные уровни наряду со специфическими обладают и общими закономерностями. Идея единства мира, таким образом, получает все новые подтверждения.
Познание целостного объекта является сложным и длительным процессом. Вот некоторые из задач познания целого, которые перечисляет В. Г. Афанасьев [9]. Познать целое — значит, во-первых, раскрыть:
действительный источник и начало его возникновения;
преемственность, внутреннюю связь данного целого с предшествующим целым;
его состав, т. е. количественную и качественную характеристику образующих его частей, компонентов;
его структуру, т. е. характер взаимосвязи компонентов;
координацию и субординацию его частей;
во-вторых, понять:
целое как самодвижущееся, саморазвивающееся образование;
связь данного целого с большим целым, составной частью которого оно является;
роль и значение окружающей среды в его функционировании;
интегративные качества, являющиеся результатом его внутренних и внешних взаимосвязей;
тенденции развития целого.
В познании и созидании целого огромная роль принадлежит не только науке, но и искусству. В силу особенностей восприятия мира художниками, у которых преобладает синтетическое начало, оно от природы является целостным. Результатом их творчества также являются законченные и, в идеале, гармоничные произведения. По-видимому, нигде так не сближаются между собою наука и искусство, как в области отражения целостных картин мира. Поэтому естественно при изучении целостных систем попытаться использовать некоторые достижения искусства в этой области. В контексте данной книги обращение к искусству тем более оправданно и необходимо, что искусство еще теснее, чем наука, связано с процессами непосредственного восприятия.
Задача исследования систем большой сложности все чаще заставляет ученых обращаться к идеям и методам искусства: «Большие системы требуют к себе комплексного, междисциплинарного подхода, как то отчетливо видно в кибернетике, системотехнике, науках о Вселенной и о Земле и т. д. Именно поэтому ученый все чаще вынужден прибегать к обобщенным, укрупненным моделям и программам, а с ними и к образам, как к средствам такого укрупнения» [10].
В настоящее время общепризнано, что наука и искусство — это две различные, не сводимые друг к другу формы отражения внешнего мира человеком, каждая из которых имеет свои цели и методы. Однако общепризнан и тот факт, что наука и искусство имеют и много общего: один и тот же объект приложения (реальный мир), творческое начало. История науки и искусства знает много примеров объединения ученого и художника в одном лице (Лукреций Кар, Леонардо да Винчи, Ломоносов, Гете, Эразм, Дарвин). Как наука, так и искусство используют абстракции и обобщения, но характер их специфичен. Не подлежит сомнению, что в деле познания человеком окружающего мира и самого себя наука и искусство дополняют и обогащают друг друга. «Причина, почему искусство может нас обогатить, заключается в его способности напоминать нам о гармониях, недосягаемых для систематического анализа» [11].
Специфика искусства состоит в том, что «...в художественном освоении мира мы видим диалектическое „сопряжение“ противоположных начал — материального и духовного, рационального и иррационального, упорядоченного и неупорядоченного, сконструированного и сотворенного, устойчиво-инвариантного и индивидуально-вариативного, объективного и субъективного, а значит, в конечном счете, — формализуемого и неформализуемого. В этом отношении искусство оказывается единственным продуктом человеческой деятельности, в котором человек воспроизводит свою собственную структуру — ни в технических, ни в научных объектах подобного слияния противоположностей мы не увидим» [12].
Уже давно было подмечено, что между процессами восприятия и познания существуют глубокая аналогия и органическая связь. Роль восприятия в познании не исчерпывается тем, что оно наряду с ощущениями, обеспечивает непосредственный контакт человека с внешним миром. Сравнивая процессы восприятия и познания, Д. Бом приходит к выводу о том, что: «не существует резкой границы между абстракциями непосредственного восприятия и абстракциями, составляющими наши познания, даже если эти познания относятся к высшему уровню, достигнутому естественными науками и математикой» [13]. Он пишет также: «...в процессе восприятия мы получили информацию о мире, главным образом, благодаря чувствительности к инвариантам во взаимосвязях между нашими собственными движениями, действиями, испытаниями и пр., и ответной реакцией, которую воспринимаем нашими органами чувств. Такие инвариантные взаимодействия сразу же отражаются в нашем сознании в виде конструкций, во „внутреннем видении“, включающих в себя фактически гипотезу, которая объясняет инвариантные характеристики, найденные нами, вплоть до настоящего момента в подобного рода опытах. Эта гипотеза, однако, носит экспериментальный характер в том смысле, что она заменяется другой, если при последующих движениях, действиях, опытах и т. д. мы наталкиваемся на факты, противоречащие выводам наших конструкций» [14].
Аналогия между процессами восприятия и познания проявляется более полно, если учесть генетические и функциональные связи восприятия и мышления. Генетически мышление развивается после восприятия и на его основе. Объекты и операции восприятия и мышления во многом сходны. Связь восприятия и мышления отражается и в многочисленных терминах: образное мышление, визуальная эвристика и т. п. Р. Л. Грегори [15] рассматривает восприятие как прототип мышления, а науку как «своего рода опосредованное восприятие».
Существуют понятия филогенеза, онтогенеза и актуального генеза (сокращенно ФОА-генеза), характеризующие процессы, сильно отличающиеся по масштабам времени, но имеющие определенное сходство между собой. По аналогии можно говорить о познании человечества, познавательной деятельности отдельного человека и акте конкретного восприятия. Эти процессы также имеют различные временные масштабы, и может быть высказана гипотеза о том, что между ними, также должны существовать глубокие внутренние аналогии.
Если эта гипотеза верна, то должны существовать аналогии и между восприятием целостного объекта, процессом построения субъективной картины мира у отдельного человека и процессом построения научной картины мира наукой в целом. Именно поэтому изучение проблем, связанных с восприятием целостных объектов, представляет интерес и для изучения процессов познания. Для того чтобы рассмотреть проблемы восприятия целостных объектов и обсудить пути их решения, рассмотрим кратко современные представления о восприятии.
§2. Генез представлений о восприятии целого
Как было показано выше, отражение объективной действительности как целого является одной из основных задач современной науки. В решении этой задачи принимают участие различные психические функции. Среди них восприятию принадлежит особая роль, ибо именно оно обеспечивает непосредственный контакт человека с внешним миром как сложной системой стимулов. Ощущение, являясь предельным случаем восприятия, обеспечивает непосредственный, но «точечный», элементный контакт; представление и мышление обеспечивают системное, но не непосредственное отображение внешнего мира. Будучи промежуточным уровнем отражения, восприятие в определенной степени обладает свойствами ощущения и мышления. Восприятие, как и мышление, осуществляет определенные операции анализа и синтеза. Именно это и обусловливает особое значение восприятия для понимания отображения целостной картины мира. Многие авторы, давая определение восприятия, отмечают как его существенные свойства — целостность и единство. Восприятие представляет собой процесс чувственно-образного отражения предметов и явлений в единстве их свойств. Эти образы всегда имеют целостный характер.
Восприятие выполняет различные функции, главными из которых являются: обеспечение самосознания, отображение объективного мира в субъективный образ и регуляция деятельности (узнавание, коррекция и др.). В зависимости от функции находится время акта восприятия — от долей секунды до часов, дней и лет. Роль восприятия как условия самосознания вытекает из необходимости непрерывного информационного обмена организма со средой.
Восприятие обеспечивает важный компонент самосознания — актуальную автоафферентацию, на фоне которой и происходит восприятие конкретных предметов и формирование образов, реализация конкретной деятельности. В обычных условиях автоафферентация полимодальна и, согласно современным представлениям, реализуется по кольцевой схеме. «Система „я — второе я“, рецепторы органов чувств („вход“ системы), каналы связи, проходящие через внешнюю среду, наконец, внешняя среда — все это звенья единой замкнутой цепи самоафферентации. Психические состояния являются результатом функционирования всей цепи в целом и в этом смысле не могут быть локализованы позвенно, но по условиям своего возникновения они могут быть соотнесены с функционированием того или другого звена в процессе отражения» [16].
Что же такое восприятие? Восприятие — сложное понятие, не имеющее до настоящего времени общепринятого определения. В разное время психологи вкладывали в него разное содержание, раскрывая его различные стороны. Восприятие рассматривалось как процесс и как результат. В восприятии-процессе выделялись его активные и пассивные осознаваемые и неосознаваемые компоненты, выделялись фазы и этапы процесса, производилась классификация, и изучался генез действий по формированию образа.
Главным (а иногда и единственным) результатом восприятия считается формирование образов внешнего мира. Однако любой акт восприятия всегда приводит к изменению состояния организма, поэтому изменение состояния должно обязательно рассматриваться как необходимый компонент результата восприятия. Оба эти результата (компоненты целостной реакции организма) — суть изменения структур и параметров внутренних подсистем организма — субъективны по своей природе и труднодоступны для экспериментального объективного исследования. И как процесс, и как результат восприятие является функцией внешней среды и ОА-генеза.
Восприятие может рассматриваться и в более узком смысле, это сокращение объема понятия можно осуществить сечением по структурному или функциональному признаку. Так, можно рассматривать поли- и унимодальное восприятие, восприятие как процесс формирования образа, отделяя его от процесса узнавания и т. д. Существенно только, чтобы в каждом контексте было указано, в каком смысле употреблено это понятие. В данном контексте восприятие будет рассматриваться в широком смысле как процесс непосредственного информационного взаимодействия организма с объектом (средой), в результате которого происходит целостное отображение объекта (среды) вследствие изменения структуры и динамики определенных подсистем организма. Необходимые уточнения и ограничения будут приведены в соответствующих разделах.
В психологии отчетливо проявляются два основных подхода к проблемам восприятия — структурный и функциональный, каждый из которых объединяет группу проблем.
Структурный подход включает в себя анализ объектов восприятия, изучение функции, структуры и свойств образа, соотношения образа и объекта, структуры отражающей системы. Выше была дана краткая характеристика двух подходов к изучению целостных систем. Оба подхода нашли свое отражение и в психологической науке. Механистическое направление было представлено ассоцианизмом и бихевиоризмом. Философской основой этих направлений было учение Декарта. В качестве элементов ассоцианисты рассматривали ощущения, идеи, в качестве объединяющего начала — ассоциацию (правила объединения) по смежности и сходству с основным ее принципом — повторением, подчеркивая положительное значение новизны. Результатом ассоциации является сложный психический акт. Считалось, что функция периферии состоит в анализе, разложении стимула на сенсорные элементы, синтез же этих элементов и восприятие производит мозг на основе ассоциаций. Основным методом исследования был метод интроспекции.
Бихевиористы в качестве элементов используют сенсомоторные отношения или акты поведения, условные рефлексы, пары «стимул-реакция». Предполагается, что если известно большинство таких отношений, то можно предсказать поведение субъекта. Интересное замечание по этому поводу имеется в работе М. Тода и Э. Х. Шуфорда (мл.): «Можно сконструировать поведение из элементарных отношений, если только знать, как его конструировать» [17].
По сравнению с этими направлениями психоанализ Фрейда можно назвать «крупноблочным строительством» психики, точнее ее мотивационной основы. Однако основные «блоки» («я», «оно», «сверх-я») были достаточно аморфными, поэтому неоднократные попытки сложить из них прочное здание не увенчались успехом, хотя рациональные зерна в этой системе, безусловно, имелись.
Организмический подход в психологии был осуществлен в теории гештальта. «Гештальтистская психология была реакцией против атомизма всех разновидностей ассоциативной психологии» [18]. Первичным считается целое (образ, мысль, личность) — гештальт. Гештальт, по Вертгеймеру, — это «целостности, чье поведение не детерминируется поведением индивидуальных элементов, из которых оно состоит, но где сами частные процессы детерминируются внутренней природой целого» [19]. Кёлер пытался рассматривать общие законы организации, применимые как к физическим и биологическим, так и к психологическим явлениям. С этих позиций рассматривалось не только восприятие, но и обучение, действие, эмоции и другие психические феномены.
Особенно большой вклад внесли гештальтисты в экспериментальные исследования и теорию восприятия. Эренфельс ввел понятие о geschtaltqualitaten (гештальткачествах) формы. Шуман установил некоторые правила образования единства в зрительном поле. Бенусси показал важность центральных факторов в восприятии формы и особенно установок на целостное и анализирующее восприятие. Бюлер применил количественные методы к исследованию восприятия формы. Рубин разработал вопрос о соотношении фигуры и фона. Вертгеймер установил ряд принципов выделения формы из зашумленного зрительного поля.
Ученые этого направления внесли также очень большой вклад в теорию и практику изучения восприятия целостных объектов. Конечно, сегодня видны недостатки, ограничения и ошибки гештальттеории, но, несомненно, и то, что многие их идеи и результаты вошли в основной фонд психологического знания. Ряд понятий гештальттеории плохо определен, часто не выявлена специфика общих понятий применительно к психологии, не фиксированы границы применимости установленных закономерностей. При изучении целого оказались нарушенными пропорции между целым и частью (в сторону целого) и между структурой и функцией (в пользу структуры), игнорировалась эволюция структур.
Ошибка физической интерпретации психических явлений заключалась не в обращении к физическим понятиям, а в игнорировании данных биологии, с одной стороны, и общественной природы человека — с другой. К тому же имел место лишь психофизический параллелизм, причинные отношения не рассматривались. Отметим также, что в гештальттеории не учитывалось влияние на восприятие факторов мотивации.
Сводку результатов работ гештальтистов дал Хелсон [20]. Основными понятиями гештальта являются понятия конфигурации, формы, фигуры, фона, структуры. Конфигурация есть любое отделенное, неоднородное, члененное целое, все члены которого взаимосвязаны и обусловливают свойства друг друга. Конфигурация не есть сумма частей или частей и отношений. Восприятие конфигураций не есть восприятие частей и отношений. Конфигурация содержит свойства сверх свойств их частей и отношений.
Форма — наиболее важное свойство конфигурации. Свойства формы: простота, гомогенность, целостность, замкнутость, хорошая форма. Все конфигурации обладают фигурой (оформленной частью) и фоном, имеющими различные свойства. Конфигурации могут обладать различной структурой, которая, в свою очередь определяет их ясность, выразительность, устойчивость. Каждая конфигурация имеет тенденцию к упорядочению (стремится к «хорошей» фигуре). Конфигурации могут обладать одним или несколькими «центрами притяжения», на основе которых строится целое. Более значащая из двух структур стремится превалировать. Каждая конфигурация обладает общими и индивидуальными (уникальными) свойствами.
Конфигурации встречаются на всех уровнях организации. На разных уровнях конфигурации обладают спецификой. Динамические процессы лежат в основе всех конфигураций. Может быть введен критерий качества конфигурации. Следует различать гомогенные и гетерогенные конфигурации, а также неконфигурации (хаос), открытые и закрытые, завершенные и незавершенные, более или менее сложные. Критерии качества по разным признакам могут не совпадать. Возможно, обособить сенсорные, моторные, сенсомоторные, мнемические и другие конфигурации. Любой процесс, проявляющий направленность в смене состояний, можно назвать конфигурацией. Восприятие даже неизменяющихся объектов (картина) есть процесс.
Изменения конфигураций происходят с различной скоростью под действием внутренних и внешних сил. Конфигурации стремятся стать столь «хорошими», точными и выразительными, сколь возможно (закон прегнантности). Но они могут измениться в направлении более однородного сглаженного состояния, в направлении уменьшения различий или в направлении максимальной простоты (закон простоты). Конфигурации стремятся стать завершенными во времени (закон полноты). Конфигурации обладают устойчивостью, подчиняются закону наименьшего действия. Изменение в одной части конфигурации может быть сделано только за счет другой (закон компенсации). Относительно нечлененные, нечеткие конфигурации стремятся стать члененными, причем при членении конфигурации стремятся к симметрии, равновесию и пропорции. Конфигурации стремятся проявиться в своем нормальном, характерном или среднем виде. Конфигурации могут объединяться в новые конфигурации, причем простые объединяются легче, чем сложные. Конфигурационные изменения могут быть непрерывными или дискретными.
Конфигурация предшествует своим частям и отношениям. Конфигурации могут быть анализируемы в частях и отношениях, а также с точки зрения необходимых и достаточных условий их появления. Части и отношения есть результат распада конфигурацией в другие, которые могут быть и сложнее исходных. Конфигурации обусловливают свои части (закон детерминации). Степень целостности может быть различной. Максимум связности приводит к гомогенным целостностям. Свойства частей в конфигурации зависят от: 1) положения внутри структуры, 2) членства в фигуре, 3) связи с центром притяжения целого, 4) роли в схеме целого, 5) степени открытости.
Отношение частей к своим конфигурациям сводится, главным образом, к следующим закономерностям. Изменение частей изменяет целое. Лучшие конфигурации более «чувствительны» к изменениям частей. Восприятие и реакция на части и отношения отличаются от восприятия и реакций на конфигурации. Возможна реакция на части в отношении, которая также не совпадает с реакцией на конфигурацию. Восприятие части препятствует восприятию целого, и наоборот. Одна и та же часть в разных конфигурациях обладает разными свойствами. Возможна оптимальная по заданному критерию упорядоченность частей в конфигурации. Один и тот же набор частей позволяет получить не единственную конфигурацию. Подобные и близкие части стремятся к объединению сильнее, чем неподобные (закон подобия) и далекие. При нескольких возможностях достройки части до целого эта достройка производится по наиболее простому и естественному пути (закон продолжения). Любое изменение в части, противоположное общей тенденции целого, будет подавляться (закон общей судьбы). Тенденция создавать порядок из хаоса, связывать несвязанное, формировать структуры из групп является естественной. Эта тенденция сопровождается чувством целостности, что является большим, чем приятное, является частью динамики полного процесса. Существуют индивидуальные различия в отношении восприятия частей и целого (аналитический и тотальный типы). Существует тенденция к нормальному распределению реакций, на свойства конфигураций.
Далее Хелсон перечисляет объективные и субъективные факторы, влияющие на восприятие конфигураций. К объективным он относит силу конфигурации, которая определяется степенью доминирования внутренних сил над внешними (сильные конфигурации более устойчивы, чем слабые); к субъективным — внимание, установку, интерес, привычки.
Общие факторы, влияющие на физические, биологические и другие системы, действуют и на соответствующие конфигурации. Если считать, что психологические феномены в некоторой степени связаны и зависят от биологических, химических и физических процессов, то они должны быть активны в формировании конфигураций. Конфигурации ограничены в пространстве и времени. Это особенно верно для психологических конфигураций. Слабые конфигурации не могут быть «усилены» за счет субъективных факторов сколько-нибудь значительно. В то же время сильная конфигурация требует от организма меньших усилий для своего проявления и реакции.
Помимо результатов, приведенных в обзоре Хелсона, психологи этого направления сформировали следующие законы: закон изоморфизма физических и физиологических форм, принцип относительности и переноса (транспозиция), принцип динамизма перцептивного поля, закон константности. Этот обзор показывает, какой широкий круг вопросов был в поле внимания гештальтпсихологов. В ряде случаев их положения оказываются противоречивыми. Так, явление фигурного последействия в противоречии с законом прегнантности. Но особенно большие трудности встречались у гештальтистов в связи с интерпретацией наблюдаемых феноменов. Недостаток физиологических знаний побуждал заполнять этот пробел различного рода гипотезами, которые были опровергнуты дальнейшим развитием науки.
Если еще раз обратиться к изложенному обзору, то можно заметить, что почти для всех положений автор не указывает границ их применимости, из-за этого некоторые положения оказываются противоречивыми. Сами авторы несоразмерно преувеличили значение целого по отношению к составляющим его частям. Правильно отмечая первичность целого, они мало уделили внимания его структуре и лишь подошли к его синтезу на основе предшествующего анализа структуры.
Объективной основой целостности восприятия является целостность предметов и процессов реального мира. К таким объектам и процессам относятся как структурные элементы внешней среды, так и целостность самого объекта и процессов с его участием. Гештальтпсихологи отрицали объективную основу целостности во внешнем по отношению к человеку мире. Но они исходили из целостности организма и его частей. Именно нервная система обладает таким фактором целостности — «сенсорным полем» (Келер). «Обособление целого происходит лишь в нервной системе» [21]. Вертгеймер пытался представить себе модель механизма целостного восприятия. Он предполагал, что на сетчатке глаза образуется сложный рельеф электрического поля, который характеризуется некоторым усредненным потенциалом, который и является носителем целостности (гештальта). Основное внимание школа гештальта, уделяла структуре и значительно меньше — процессу. Гештальттеория недооценивала научение восприятию.
Всякое исследование и любая теория неизбежно ограничены. Поэтому так важно указание границ применимости теории, ибо всегда есть опасность ошибки, когда из теории делаются выводы, выходящие за пределы ограничений, при которых теория верна.
Психический образ объекта — это отображение объекта с той или иной степенью соответствия. Как известно, в психическом образе находят свое отражение модальные, пространственно-временные, информационно-энергетические, а также вещественные (для телерецепторов опосредованные базальными рецепторами) характеристики объекта. Как результат восприятия психический образ есть функция свойств объекта, условий восприятия и свойств субъекта. Поэтому основной прием экспериментального изучения образа состоит в исследовании различий между объектом и образом в зависимости от вариаций свойств объекта, условий восприятия и характеристик субъекта. Характеристики образа устанавливаются на основании рисунка, словесного отчета или по методу узнавания.
Что такое образ с точки зрения его материального субстрата? С одной стороны, это энграмма, т. е. хранящаяся в памяти информация, которая может быть воспроизведена. Исчерпывается ли этим образ? По-видимому, нет. Вероятно, к материальным компонентам образа следует отнести также действия, совершаемые при воспроизведении энграммы. В зависимости от сенсорных и перцептивных алфавитов, которыми обладает человек, энграмма образа памяти, по-видимому, имеет различную структуру: она может быть синтетической, дополнительной или коррективной. Энграмма образа содержит больше чем копию объекта, помимо информации об объекте в ней содержатся также информация об операциях, ассоциативные связи образа нового объекта с ранее накопленным содержанием памяти.
Образ обладает определенной функцией, структурой и свойствами. В зависимости от функции образа (образ как эталон класса при опознании, образ как регулятор состояния, образ как регулятор действия) один и тот же объект может служить источником различных образов. Вместе с тем независимо от функции образа его свойства детерминируются в значительной степени объектом. Так, одно из важнейших свойств образа — целостность детерминируется единством, целостностью, связностью объекта независимо от того, воспринимается ли объект поли- или унимодально. По Дж. Брунеру, представления о мире могут формироваться тремя способами. «Каждый из трех способов представления — действенный, образный и символический — отражает события своим особым образом. Каждый из них накладывает сильный отпечаток на психическую жизнь ребенка в разных возрастах; в интеллектуальной жизни взрослого человека взаимодействие всех трех линий сохраняется, составляя одну из главных ее черт» [22]. И далее: «... три системы презентации параллельны друг другу и каждая имеет свои неповторимые особенности, при этом возможен частичный перевод с одного „языка“ на другой» [23]. Соответственно можно классифицировать образы ла двигательные, чувственные и умственные.
Чувственные образы принято делить на первичные (образы восприятия) и вторичные (образы представления). Образы восприятия возникают в результате непосредственного взаимодействия субъекта с объектом, образы представлений — без такого взаимодействия, на основе следов, имеющихся в памяти субъекта. Однако «непосредственное взаимодействие» очень часто имеет локальный характер, не захватывает объекта в целом. Это имеет место всегда, когда объект велик или сложен, когда происходит его сукцессивное восприятие. В этом случае целостный образ возникает уже в памяти субъекта. Является ли такой образ образом восприятия или образом представления? По-видимому, это какая-то промежуточная форма. Еще одной формой вторичных образов являются образы воображения.
Восприятие сложного объекта (или большого во времени и пространстве) не позволяет согласовать объект с объемом рецептора и входа вообще. Поэтому даже при непосредственном восприятии образ формируется путем синтеза последовательных локальных (по времени и пространству) слепков. Поэтому этот синтез происходит уже в пространстве субъекта. Отличие от представлений здесь лишь в давности восприятия этих отдельных слепков и в возможности (при зрительном и осязательном восприятии) произвольного повторного обращения к тем или другим частям объекта.
В психологии установлены следующие свойства образа восприятия: константность, целостность, структурность, предметность и свойства образа представления: обобщенность, фрагментарность, избирательность, бледность, схематичность и некоторые другие. Подробную характеристику этих свойств можно найти в монографии Л. М. Веккера [24].
Соотношение объекта и образа зависит, по крайней мере, от трех групп факторов: свойств объектов восприятия, условий восприятия и индивидуальных особенностей субъекта. Влияние свойств объекта на образ изучали гештальтпсихологи, влияние условий восприятия на образ изучалось школой японских психологов под руководством Акишиге и многими советскими психологами, данных о влиянии на формирование образа индивидуальных различий (кроме влияния установки) пока еще очень мало.
Говоря о соответствии свойств объекта и образа, мы имеем в виду именно отображающее соответствие, а не тождественность их свойств, подобно тому, как объективному свойству интенсивности света соответствует яркость — субъективное отражение интенсивности света. В обычной практике задача восприятия сводится к опознанию, определению размеров, локализации в пространстве отдельных признаков и синдромов признаков. Трудность — в восприятии индивидуальных характеристик объекта. «Наша память очень часто подравнивает различные, но близкие формы к некоторому стандарту. Это легко объяснить. Восприятие индивидуальных различий формы редко составляет прямую задачу нашего восприятия» [25]. Только «...в процессе изобразительной деятельности зрительное восприятие определенных сторон предмета: формы, цвета, положения — поднимается на более высокую ступень, развивая и обнаруживая все свои возможности, показывая открыто и расчлененно то, что в других задачах, выдвигаемых жизнью перед зрением, решается суммарно и неточно» [26].
Опознавательный образ объекта вариативен. Он зависит от условий наблюдения (пространственных и временных), от алфавита знаков и т. д. Поэтому не может быть однозначно решен вопрос о наборе элементов и алгоритме создания из них опознавательного образа. Наоборот, образ объекта (для запоминания с целью воспроизведения) более постоянен, не зависит от условий наблюдения и алфавита. Но образ может варьировать не только при опознании. Хорошо известно, что один и тот же объект, например произведение искусства, воспринимается нами по-разному. Это происходит вследствие изменений, которые совершаются в нас — изменений установки, критериев оценки, сенсорно-перцептивной тренированности, изменения способностей к анализу и синтезу. Это положение тем более верно, чем сложнее объект восприятия. Эффективность восприятия обусловливается соответствием свойств объекта и совокупности всех свойств субъекта восприятия, от сенсорных до личностных.
Конгруэнтность объекта и образа или метрическая инвариантность образа по отношению к объекту — предельный случай соотношения образа и объекта. От этого крайнего случая отношение между объектом и образом может варьировать по разным принципам: в направлении изменения степени общности (образ класса); по линии изменения уровня обобщенности (от метрики к топологии); по линии изменения степени абстрактности; по линии селективных преобразований, путем привнесения в образ дополнительных деталей и т. д. Образ есть результат активного процесса, в результате которого одни части стимула подчеркиваются и даже видоизменяются, а другие, наоборот, подавляются.
В отношении общей структуры механизма восприятия имеются две основные концепции — линейная и кольцевая. В настоящее время можно считать общепринятым положение о том, что основу механизма формирования образа составляет сеченовское рефлекторное кольцо. Утверждению этой концепции содействовали, в сильной степени, развитие кибернетики, а также, теоретические работы физиологов и психологов (Н. Бернштейн, Дж. Миллер, Е. Галантер, К. Прибрам, П. К. Анохин, А. Н. Леонтьев, Л. М. Веккер).
Функциональный подход к процессам восприятия включает в себя анализ активного характера восприятия, изучение генетического становления процесса восприятия, соотношения сукцессивности и симультанности в восприятии, процесса формирования образа, формирования сенсорных и перцептивных алфавитов, обучения восприятию, изменения состояния при восприятии. В современной психологии прочно установилось представление о многоуровневости и многофазности психических процессов. «При изучении психической деятельности и психических процессов важно учитывать, что они обычно протекают на разных уровнях и что вместе с тем всякое внешнее противопоставление „высших“ психических процессов „низшим“ неправомерно потому, что всякий высший психический процесс предполагает низшие и совершается на их основе. ...Психические процессы протекают сразу на нескольких уровнях, и высший уровень реально всегда существует лишь неотрывно от низших. Они всегда взаимосвязаны и образуют единое целое» [27]. По отношению к процессам отражения общепринятым является их деление на процессы ощущения, восприятия и мышления. Этим уровням соответствуют процессы, механизмы, алфавиты, образы и уровни организации сигналов.
Восприятие есть процесс взаимодействия субъекта с объектом, в этом взаимодействии следует различать активные и пассивные, произвольные и непроизвольные, осознаваемые и неосознаваемые компоненты. «Орудиями» активного взаимодействия с объектом служат сенсомоторные, перцептивные и умственные действия субъекта: как и любые другие действия, они могут быть произвольными и непроизвольными. В онтогенезе непроизвольные действия предшествуют произвольным, причем произвольные действия имеют тенденцию переходить в непроизвольные. Как и любые другие действия, они обладают вариативностью при решении одной и той же задачи даже у одного и того же субъекта.
Активность субъекта при восприятии, проявляющаяся в его произвольных действиях, имеет вполне определенные границы. Хотя при определенных условиях восприятия и отсутствует жесткое соответствие между объектом и образом (смена «фигура — фон», переструктурирование зрительного образа и т. д.), однако и в этих условиях образ в значительной степени детерминирован объектом. Кроме того, активность субъекта может проявляться лишь на уровне структуры, на уровне же элементов имеет место пассивный процесс (Л. М. Веккер). Между активными и пассивными компонентами восприятия существуют определенные пропорции. Нарушение этих пропорций при интерпретации восприятия неизбежно даст неверное представление. Активные движения не вносят произвола в восприятие, наоборот, «именно с их (активных движений — В. Г.) помощью всегда проверяются, исправляются, видоизменяются и т. д. рабочие «гипотезы „внутреннего видения“ восприятия» [28].
Уже  К. Бюлер рассматривал восприятие как процесс построения образа при помощи активных действий, развивающихся в онтогенезе. Основополагающие теоретические и экспериментальные исследования активных действий при восприятии были выполнены Ж. Пиаже с сотрудниками. Ж. Пиаже исходил из представлений гештальтпсихологии о примате целого, перцептивных структурах, эффектах поля и т. д. Он вводит понятие о перцептивных действиях, которые объединяют результаты одномоментных восприятий. Он исследовал также моторные компоненты перцептивных действий и установил, что с возрастом повышаются их точность и степень автоматизированности. Было также установлено, что с развитием моторного аппарата глаза расширяется и пространственно-временная область перцептивных действий.
В перцептивных действиях Ж. Пиаже выделяет исследование, перенос, транспозицию, помещение в перцептивные координаты, антиципацию. Он использует также понятие перцептивных обобщений, вводит понятие системы перцептивных действий и ставит проблему генезиса перцептивных структур как результата взаимодействия «эффектов поля» и перцептивных действий. Совершенствующиеся в онтогенезе действия порождают новые перцептивные структуры. Движущими силами такого совершенствования являются, с одной стороны, тенденция к уравновешиванию, а с другой — влияние сенсомоторных и интеллектуальных схем действия. Идея генезиса структур и действий неизбежно ставит вопрос об исходных, начальных структурах и действиях и о первичности структур или действий. По этому вопросу исследователи придерживаются различных точек зрения.
Д. Гибсон исходит из того, что носителем информации является распределение стимульной энергии. Зрительная система в целом обладает сенситивностью к переменным «высшего порядка», к числу которых относятся создаваемые распределением стимуляции границы между отдельными частями «зрительного множества», формы их связи (прямолинейность, кривизна и др.), отношения интенсивностей, изменения плотности, движение одних границ относительно других и т. д. Гибсон рассматривает восприятие как активный процесс добывания информации, необходимой организму. Восприятие фиксирует инварианты, соответствующие устойчивым свойствам и отношениям реального мира. Расчленение информации производится перцептивными действиями. Восприятие временных и пространственных стимулов имеет, по Гибсону, много общего. С развитием восприятия увеличивается количество предметов, для которых образованы опознавательные признаки, а сами эти признаки укрупняются.
Д. Гибсон исходит из того, что движущей силой выделения инвариантов являются врожденные потребности к дифференциации и уменьшению неопределенности и, следовательно, восприятие не зависит от практических потребностей и внешнего подкрепления. Этот процесс выделения укрупняющихся единиц и уточнения деталей продолжается на протяжении всей жизни человека.
Чрезвычайно плодотворной для понимания процесса и механизмов формирования образа оказалась гипотеза А. Н. Леонтьева об уподоблении состояний отражающей системы человека свойствам воспринимаемого объекта. Она позволила понять роль эффекторных механизмов рефлекторного кольца при зрительном, слуховом и осязательном восприятии. Детальное изучение гностических действий при восприятии осуществлено А. В. Запорожцем, Б. Г. Ананьевым, Б. Ф. Ломовым, В. П. Зинченко и их сотрудниками. Была осуществлена классификация перцептивных действий, определены их функции, установлены этапы перцептивных действий, выяснена роль моторных компонентов этих действий.
Многочисленные экспериментальные исследования генеза восприятия, выполненные в последние десятилетия (Пиаже, Хейн, Хелд, Прибрам, В. Зинченко, Венгер и др.), позволили найти ответы на многие вопросы обучения восприятию. Несостоятельными оказались как теория нативистов о врожденности основной, пространственно-временной организации сенсорного материала, так и положение гештальтистов о первичности и простоте общей, формы и независимости ее от научения.
Изменение состояния как результат восприятия изучено весьма слабо, хотя во многих случаях именно изменение состояния, а не передача информации или формирование образа является главной целью и результатом восприятия. Одной из причин такого положения является недостаточная разработка теории состояний в психологии вообще. Некоторые аспекты изменения состояний при восприятии обсуждаются в главе IV.
§3. Проблемы восприятия целостных объектов и методы их решения
Различные целостные системы имеют общие свойства, обладают инвариантами целого. Любые отображения целого должны отражать эту общность. Общие закономерности отображения целого наряду со специфическими особенностями психического отражения должны проявляться и в восприятии целостных объектов. Значимость проблемы восприятия целого обусловлена рядом факторов. Изучение закономерностей восприятия целого, в силу рассмотренной выше аналогии между восприятием и познанием может способствовать пониманию процесса познания целостных объектов природы, формированию у человека целостной картины мира.
Отображение целостных объектов человеком происходит на разных Уровнях психического отражения. Изучение взаимоотношений и взаимодействий этих уровней, развитие представлений об отражающей системе человека как о динамическом целом позволят обобщить и по-новому интерпретировать многие экспериментальные данные. Помимо теоретического, проблема восприятия целого имеет и большое практическое значение. Расширяется область познания человека, интенсивно создаются искусственные среды, увеличивается сложность систем, с которыми имеет дело человек. Возникает необходимость, как в процессе обучения, так и в процессе трудовой деятельности иметь адекватные для человека информационные отображения таких систем.
Знание законов отображения целостных систем необходимо не только при восприятии, но и в процессе создания, проектирования и конструирования целостных систем отображения. В науке все чаще применяются комплексные методы исследования, использующие системы методов и методик, правильная их организация также требует знания возможностей человеческого восприятия. Нужно еще упомянуть и о расширении класса задач, с которыми имеет дело человек: в процессе управляющей деятельности требуется быстрая ориентировка в обстановке, целостная оценка ситуации для принятия решения, организации или планирования исполнительной деятельности. Способность «видеть» обстановку в целом становится необходимым профессиональным качеством для многих видов деятельности.
В акте восприятия целостного объекта можно выделить три основных компонента — объект восприятия, субъект восприятия, процесс восприятия. В данной работе проблема восприятия целого рассматривается как бы через призму объекта восприятия. Процесс восприятия и воспринимающий субъект также рассматриваются с позиций целостности. Таким образом, предмет и метод исследования оказываются органически связанными. Это обстоятельство в значительной степени определило общий план книги, выбор конкретных задач и методов их решения. Особый интерес в связи с этим представляют такие объекты восприятия, которые одновременно являются и продуктами деятельности человека. Поэтому же для изучения процесса восприятия целостных объектов представляется важной не только аналогия между процессами восприятия и познания, но и аналогия между процессами восприятия (отображение I) и процессами продуктивной деятельности (отображение II). «...Совершенно подобно тому, как историк и геолог прежде воссоздают предмет своего изучения и только после подвергают его исследованию, психолог вынужден обращаться чаще всего именно к вещественным доказательствам, к самим произведениям искусства и по ним воссоздавать соответствующую им психологию, чтобы иметь возможность исследовать ее и управляющие ею законы. При этом всякое произведение искусства, естественно, рассматривается психологом как система раздражителей, сознательно и преднамеренно организованных с таким расчетом, чтобы вызвать эстетическую реакцию. При этом, анализируя структуру раздражителей, мы воссоздаем структуру реакции» [29].
Психические отображения обладают рядом общих свойств, с отображениями в биологии и технике, но имеют и ряд специфических свойств. В силу указанной общности при изучении восприятия могут быть полезны аналогии с отображениями на других уровнях организации.
Исследование структуры объектов восприятия и реакций человека рассматривается нами как метод исследования структуры психических процессов. Убеждение в правомерности такого подхода основывается на принципе соответствия человека с окружающим миром. На взаимное соответствие человека с окружающим миром указывали многие ученые. Еще Платон в «Тимее» писал, что «естественно, подобное познается подобным». Античные философы утверждали, что человек есть микрокосм, отражающий макрокосм. Из этого следует, что познание человека невозможно без познания природы; познание мира, окружающего человека, одновременно способствует и познанию человека. Современная наука дает все новые подтверждения справедливости идеи соответствия. Мозг человека отражает статистические и структурные характеристики среды обитания (сложность, изменчивость и связность мозга соответствуют этим характеристикам среды, пороговые функции нейронов отражают разрывность, анизотропию среды, непрерывность локального возбуждения отражает непрерывные характеристики среды и т. д.). Такое соответствие является условием нормального функционирования мозга. Образы соответствуют объектам внешнего мира вплоть до метрической инвариантности. С другой стороны, творение художника (архитектора, композитора) является как бы отпечатком образа, существующего в мозгу автора. Древнегреческим ученым принадлежит мысль о том, что «внутреннее подобие творящего разума и творимого произведения выражается в общем строе» [30].
Таким образом, исследуя структуру объектов восприятия и действия и опираясь на принцип соответствия, мы имеем возможность, глубже проникать в сущность психических процессов. В данной работе развивается один из вариантов системного подхода, основанный на содержательном анализе понятий целостности и гармоничности. Этот подход позволяет производить анализ целостных систем и процессов, а также синтез систем, оптимальных в определенном смысле.
Выше (§ 1) были установлены объективные основания многоуровневости целостных объектов. Из этого следует, что их отображение (описание) также должно быть многоуровневым. Сама многоуровневость отражения может иметь разный смысл, уровни отражения, «срезы» одного и того же объекта могут быть выбраны неоднозначно. В частном случае они могут совпадать с уровнями организации материи. Примером может служить музыка и ее описание на физическом, биологическом, психологическом и социальном уровнях. Для описания поведения К. Коффка считает необходимым применять две системы понятий: функциональные, описывающие поведение объективно; и описательные, дающие субъективное описание. «Поведение только тогда может быть описано, когда нам известны обе его стороны, только такое описание позволит нам перейти к объяснению» [31]. Разные языки для описания одного и того же целого — от точного языка математики до литературного языка — могут применяться для того, чтобы компенсировать ограничения любого конкретного языка и достичь необходимой полноты описания.
Потребность в многоуровневом описании возрастает с увеличением сложности объекта. Кроме того, имеются и теоретические обоснования невозможности описания сложных явлений на одном языке. Общепринятыми Уровнями описания являются качественное и количественное описание: «... различие между качественным и количественным есть различие между языками» [32]. Широко распространено мнение, что, количественный язык (математики) имеет преимущество перед качественным. Такое одностороннее утверждение неверно: оба языка обладают ограничениями.
Еще древние греки считали, что «число есть сущность всех вещей». Галилей писал о том, что «великая книга природы написана на языке математики». Лейбниц проектировал универсальную характеристику как нечто вроде обобщенной математики, которая будет рассматривать все, что угодно. Идеи о математической основе природы высказывали Дж. Джемс, А. Эдингтон и другие ученые. Проникновение математики во все без исключения отрасли науки и даже в отдельные области искусства подтверждает справедливость этой древней идеи. Для естествоиспытателя математика — это один из языков, на котором он описывает свой предмет изучения. «Математика, так решительно содействовавшая развитию логического мышления, играет особую роль, своими четко определенными абстракциями она оказывает неоценимую помощь при выражении стройных логических зависимостей. Тем не менее... мы не будем рассматривать чистую математику как отдельную отрасль знания; мы будем считать ее скорее усовершенствованием общего языка, оснащающим его удобными средствами для отображения таких зависимостей, для которых обычное словесное выражение оказалось бы неточным или слишком сложным» [33]. Сокращение описания достигается благодаря количественным понятиям, символической и графической записи количественных закономерностей, использованию таких информационноемких понятий, как вектор, матрица и т. п. Использование этих элементов математического языка позволяет во многих случаях преодолеть ограничения, свойственные восприятию, кратковременной памяти и мышлению человека.
Но наряду с, несомненно, выдающимися достоинствами, язык математики обладает и определенными ограничениями. Любая аксиоматизированная теория существенно неполна. В рамках любой такой теории может быть высказано положение, которое этой теорией не может быть ни доказано, ни опровергнуто. Этот результат был получен Гёделем. Жесткая аксиоматика не дает полноты описания явлений. Это обстоятельство приводит к тому, что аксиоматизированный математический аппарат оказывается недостаточным для описания сложных реальных систем и может служить лишь одним из языков в многоуровневой системе отражения, изучая количественный аспект явлений. Уже на структурном уровне, а тем более на качественном удельный вес математических методов уменьшается. Луи де Бройль [34] обращает внимание на то, что строгость математического языка является одновременно и его слабостью, так как она не позволяет выйти за пределы дедуктивной системы, не позволяет делать индуктивные выводы и проводить далеко идущие аналогии.
«Метод математики — графика, если угодно, карикатура на явление, гротеск, позволяющий заострить и выделить определяющее в явлении. Акварельные полутона противопоказаны математическому подходу, во всяком случае, на стадии постановки вопроса» [35]. Количественные методы могут дать существенный эффект только в том случае, если они применяются на основе хорошего, содержательного качественного логического анализа, способствуя затем углублению самого качественного анализа.
Качественное описание, опирающееся на хорошо аргументированные досылки и хорошо определенные термины, может быть очень Содержательным. Конечно, когда с помощью небольшого числа плохо определенных терминов делаются попытки объяснить широкий круг сложных явлений, то ничего толкового при этом не получается. Глубокая идея древних греков о числовой сущности вещей не умаляет роли качественного описания, ибо огромное комбинаторное богатство «числовых сущностей», начиная с некоторого уровня сложности, можно описывать только статистически или на обычном языке. Практика познавательной деятельности доказывает необходимость применения для описания сложных явлений нескольких языков.
Таким образом, возникает задача синтеза разноуровневых отражений в целостную картину вещи. Каждое отдельное отображение является своего рода моделью объекта, поэтому можно говорить о проблеме построения синтетической модели сложного объекта: «...любая системная картина объекта, отражающая одно из возможных его расчленений, один снятый с него „срез“ не может быть полной его картиной. Ее полнота может быть достигнута, по-видимому, в результате очень сложных операций синтеза различных картин, различных системных представлений об одном и том же объекте; задача такого синтеза пока еще не имеет общего решения» [36].
Выше было показано (§ 2), что объективной основой образа и детерминантом перцептивных и исполнительных действий является объект. Однако уже простое ощущение накладывается на предыдущее состояние воспринимающей системы и имеет последействие. Так, «яркость — это функция не только интенсивности света, попадающего на определенный участок сетчатки в данный момент, но также функция интенсивности света, который возбуждал сетчатку в недавнее время, как и функция интенсивности света, падающего на другие участки сетчатки» [37]. Значительно сложнее обстоит Дело, когда воспринимается предмет. «Вещи — это больше, чем набор стимуляций: они имеют прошлое и будущее, когда мы знаем прошлое предмета и можем предсказать его будущее, восприятие предмета выходит за пределы опыта и становится воплощением знания и ожидания, без которых жизнь, даже в простой форме, невозможна» [38]. Процесс и результат восприятия — функция ОА-генеза субъекта — сложный объект для исследования.
Поэтому свойства объекта как наиболее доступного для изучения компонента восприятия должны быть подвергнуты всестороннему объективному исследованию в первую очередь. Здесь можно выделить следующие более частные проблемы: объективные и субъективные основания целостности; соотношение законов языка и целостности; изучение состава и структуры объектов; получение и исследование интегральных характеристик; изучение перехода объект — среда; изучение предмета восприятия как объективной основы свойств и характеристик образа; изучение специфики целостности разных объектов восприятия.
Вторым необходимым компонентом акта восприятия является человек — субъект восприятия, который также представляет целостный объект. Этот объект значительно менее доступен для исследования. По отношению к субъекту восприятия представляют интерес следующие вопросы: изучение способности к восприятию целого, ее структуры, зависимости ее от установки, обучения и тренировки, зависимости от возрастных, половых и типологических особенностей; изучение влияния индивидуальных особенностей на эффективность различных методов обучения и формирования системы знаний, сложных умений и навыков; изучение взаимосвязей характеристик отображений I и II, изучение отражающей системы человека как целого.
По отношению к процессу восприятия общей проблемой является проблема формирования целостного образа в результате сукцессивного, часто сильно растянутого во времени восприятия многообразия элементов сложного целостного объекта (как получается «из всего одно»). В связи с этой общей проблемой интересны следующие вопросы: изучение специфики процесса и механизмов восприятия целостных объектов, изучение влияния характеристик целостного объекта на процесс и результат восприятия (образ и состояние), изучение длительных процессов восприятия (на макроинтервалах времени), изучение специфики образов восприятия, представления и воображения; сравнительное изучение аналитических и синтетических путей формирования образа целостного объекта, изучение специфики различных уровней отражения (сенсорного, перцептивного и операторного) целостного объекта и их взаимодействия, сравнительное изучение уни- и полимодального восприятия и восприятия целостных объектов в разных модальностях, изучение осознаваемых и неосознаваемых компонентов восприятия целостных объектов.
Ниже рассматриваются лишь некоторые из перечисленного круга вопросов при определенных ограничениях и с различной степенью детальности. В третьей главе дан обстоятельный анализ объектов слухового и зрительного восприятия. В четвертой главе рассматривается работа многоуровневой системы отражения человека при восприятии целостных объектов. В последней главе обсуждаются некоторые прикладные вопросы, связанные с проблемой восприятия целого. Все это делается на основе содержательного анализа понятия целого, приведенного в следующей главе.
Глава II
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗПРЕДСТАВЛЕНИЙО ЦЕЛОМ
§1. Содержательный анализ понятия целого
Будем называть объект восприятия целым, если он обладает связностью (целое суть одно). Для объектов чувственного восприятия это, прежде всего, связность в пространстве и времени. Накладывая дополнительные ограничения (ограниченность, степень связи с внешней средой, полнота набора составляющих и т. д.), можно получить частные случаи целого. Такому определению удовлетворяют любые отдельные сущности, могущие быть объектами восприятия. Геометрически такому определению соответствует любая связная область в пространстве соответствующего числа измерений. Связность — ведущий признак целого. Он применим к любым целым: к целому — элементу и целому — системе, ко всем целостным объектам природы, включая Вселенную. Понятие связности позволяет дать и числовую характеристику целого: целое суть одно, независимо от того, является ли целое элементом или образовано единством многообразия элементов системы. Различие по мере связности позволяет выделять более связаные объекты в менее связной среде.
Иногда в качестве признака целого предлагается признак сохраняемости, инвариантности во времени. Но что сохраняется? Прежде всего, связность, затем ограниченность. Эти свойства и должны сохраняться при изменении целого, именно они являются главными инвариантами целого. Иногда в качестве признака целого рассматривается устойчивость. Однако объект может быть целым, но функционально неустойчивым.
Заметим, что приведенное выше определение целостного объекта является относительным. Все объекты являются относительно целыми, ибо все они в той или иной степени связаны с окружающей средой. «Универсальными частями любого материального объекта можно считать совокупность внутрисистемных и внесистемных связей» [39]. Эти связи находятся в отношении дополнительности. В предельном идеальном случае, когда весь объект «замкнут» в себя, т. е. когда внешние связи отсутствуют, можно говорить, как предлагает Г. П. Короткова, об идеальном целом.
Представим себе линейную шкалу целостности, нормированную к единице. Точка «0» соответствует граничному переходу нецелое-целое, точка «1» — идеальному целому. Границы отрезка — точки «0» и «1» — это точки, в которых целое перестает существовать. В обоих случаях это происходит из-за нарушения основного свойства целого — его связности. Однако эти границы качественно различны: в точке «0» нарушается связность между частями целого (целое распадается на части, становится нецелым), в точке «1» разрушаются связи целого со средой, целое исключается из среды и гибнет. На границах интервала (0—1) целое перестает существовать, т.е. происходит разрыв непрерывности времени существования. Факт связности объекта при отражении зависит и от свойств (разрешающей способности и чувствительности) отражающей системы. Для систем с различной разрешающей способностью один и тот же объект может быть определен и как связный, и как несвязный. Для снятия этой неопределенности необходимо задать нижнюю границу чувствительности (связь уже есть) и верхнюю границу разрешающей способности (разрыва еще нет). Но эти пороги, в свою очередь, будут зависеть от свойств объекта. Определяющим фактором при этом являются относительные размеры частей и разрывов. В основу классификации целостных объектов могут быть положены признаки объекта и его связей со средой, а также признаки отражающей системы.
Существуют два основных пути изменения целого, которые имеют место как на фазе генеза, развития, эволюции, так и на фазе деструкции, распада, инволюции целого — путь интеграции и путь дифференциации. В обоих случаях происходит изменение связности целого. Степень связности сильно изменяет все свойства целого. Эволюция динамического целого происходит, как правило, в направлении увеличения связности. Слабая связь дает большое комбинаторное богатство. Жесткие структуры обладают большей экономичностью, быстродействием, но малонадежны (выпадение одного звена может привести к разрушению). А. А. Малиновский показал [40], что в биосистемах имеет место чередование этих типов связности, чем и обеспечивается объединение достоинств обеих систем. В ряде работ У. Р. Эшби показал влияние связности частей мозга на приспособительную деятельность организма.
В зависимости от уровня знаний и задач, которые решает исследователь, целое может рассматриваться как элемент (далее неразложимый) или как система элементов или субсистем (частей целого). Целое как элемент может обладать рядом свойств или признаков, которые определяются его отношениями с окружающей средой (функцией целого). Этими же отношениями определяются и характеристики связности и ограниченности. С функциональной точки зрения элемент почти всегда может рассматриваться как преобразователь.
Части систем на любом уровне могут рассматриваться как элементы. Их внутренние устройства аккумулированы и выражены в общих свойствах этих частей как неразложимого целого. При таком подходе возможны ошибки лишь в том случае, если опущены существенные признаки элементов. Любое целое всегда является диалектическим единством противоположностей. Уже выделение диалектических пар в целом — элементе позволяет рассматривать его как систему. Определений понятия «система» существует великое множество, поэтому приведем лишь одно.
«Системой называется совокупность любым способом выделенных из остального мира реальных или воображаемых элементов. Эта совокупность является системой, если: 1) заданы связи, существующие между элементами; 2) каждый из элементов внутри системы считается неделимым; 3) с миром вне системы система взаимодействует как целое; 4) при эволюции во времени совокупность будет считаться одной системой, если между ее элементами в разные моменты времени можно провести однозначное соответствие» [41].
В целом, как системе, следует различать состав и структуру что делается далеко не всегда, и часто эти понятия смешиваются. Состав — это множество, набор элементов или частей, образующих целое. Характеристиками состава являются алфавит частей и характеристики распределения частей. Алфавит должен удовлетворять требованиям полноты. Проблема полноты применительно к целому имеет различные аспекты. Можно выделить полноту алфавита, полноту состава частей, полноту набора признаков целого.
Алфавит — это всегда набор классов, внутри которых элементы неотличимы, а число их бесконечно или очень велико. Полнота алфавита позволяет синтезировать любой объект из определенного множества. Алфавиты, как правило, ограничены. Так, алфавит химических элементов состоит из, немногим, более сотни элементов, буквенные алфавиты содержат десятки единиц, еще меньше цифровые алфавиты. Единицами измеряются алфавиты полных наборов булевых функций математической логики, алфавиты функциональных блоков аналоговых вычислительных машин (интегратор, сумматор, множительный блок, инвертор, генератор функций). Таким образом, и природа, и человек вполне обходятся небольшими алфавитами.
Наиболее важное значение характеристика полноты имеет по отношению к составу частей целого. Нарушение полноты состава частей в реальных целостных объектах приводит в лучшем случае к ухудшению функционирования, в худшем — к гибели объекта. Нарушение полноты отражения целого приводит к искажению представлений о целом. Прежде всего, полноту состава частей обеспечивают противоположные компоненты (целое как единство противоположностей). Полнота свойств целого означает перечисление всех основных (в данном отношении) свойств.
Определение состава целого связано с правилами его декомпозиции на части, с проблемой дискретизации непрерывного. Основными формами существования целого являются пространство и время. Поэтому квантование (декомпозиция) основывается, прежде всего, на дискретизации свойств объекта в пространстве и времени, на разрыве непрерывности одних свойств объекта при сохранении непрерывности других (в противном случае может нарушиться связность). Для декомпозиции сложного целого весьма существенным является наличие в нем различных временных и пространственных уровней (наборы различных постоянных времени, различных масштабов и т. д.).
Элементы объединяются в целое множеством отношений. Отношение является универсальной формой связи. Любое отношение предполагает сохраняющиеся свойства и ограничение возможных состояний соотносимых элементов или систем. Связь является частным случаем отношения при наличии движения или изменения. Отношения можно классифицировать как по признакам их элементов, так и по характеристикам самих отношений. По признакам элементов отношения можно разделить на временные, пространственные, энергетические, информационные и т.д. По характеристикам самих отношений — на детерминированные и вероятностные, на метрические, топологические, и логические, линейные и нелинейные, на структурные и функциональные.
Отношения могут отражать зависимость, близость, порядок множества элементов целого. Они могут существовать только между частями целого или как между частями, так и между частями и целым.
Система отношений в целом, как правило, является многоуровневой с четкой взаимосвязью между уровнями. Частным видом такой системы является иерархия. Под действием отношений (связей) элементы в составе целого могут утрачивать некоторые из своих свойств или, наоборот, приобретать новые.
Таким образом, в отличие от своих частей целое содержит не только эти части в качестве составляющих, но и отношения между ними. Так, алгоритм, полученный в качестве композиции других алгоритмов, содержит большее число шагов, чем его составляющие, за счет добавления связок между последними. С увеличением числа компонентов целого резко возрастает число отношений. Отношения обеспечивают целостность системы. Поэтому целое приобретает некоторые свойства, которыми не обладали его части, поэтому оно не является простой суммой своих частей. Кроме этого, свойства целого определяются не только внутренними отношениями, но и внешними отношениями целого со средой, которые также изменяются при объединении частей в систему. Добавление или исключение элементов изменяет свойство системы или даже разрушает ее. Эти операции (добавления или исключения) несимметричны по своим результатам.
Структура целого определяется совокупностью инвариантных отношений между элементами. Любая структура уменьшает число возможных независимых состояний.
Существует, как правило, более одного способа декомпозиции системы. Поэтому невозможно однозначно определить структуру системы до тех пор, пока не выбран тот или иной способ декомпозиции. Однако среди различных способов декомпозиции существуют такие, которые могут быть названы естественными. «Частями следует называть лишь такие взаимодействующие («вложенные») структуры, которые подчиняются тем же законам, что и целое, которые служат формой проявления этих законов» [42]. В работе М. Тоды и Э. X. Шуфорда [43] высказывается мысль о том, что в нашем мире существует громадное множество различных ситуаций, но, по-видимому, сравнительно небольшое число структур, и что все структуры должны иметь некоторые общие логические аспекты, будь то структура в физике, структура в психологии или социологии.
Но структура объекта определяется не только способом декомпозиции, но и типом отношений. А. С. Кравец выделяет следующие аспекты изучения структуры [44]: 1) пространственное расположение (субстанциональный подход), 2) организация (структура — совокупность функциональных блоков и связей между ними), 3) функциональный подход (при функциональном подходе под структурой понимают совокупность отношений между существенными переменными). Значимость переменных в целом неодинакова. Его состояние определяется в основном небольшим числом существенных переменных, а остальные описывают лишь малозначимые детали. Важное значение имеет также рассматриваемый интервал времени. Существенными являются те процессы, постоянные времени которых, соизмеримы с рассматриваемым интервалом времени.
Структура целого зависит от того, на каком этапе эволюции находится система, и, наоборот, зная структуру, можно предсказать, на какой фазе эволюции она находится. В филогенезе среда эволюционировала от гомогенности к гетерогенности. На определенном этапе она стала предметной, причем предмет воспринимался еще как целое. Но далее произошло структурирование уже внутри предмета. Параллельно с этим развивались и процессы восприятия — от восприятия целостных предметов и их отношений к восприятию частей предмета и их отношений, их структуры, т. е. наряду с процессами анализа развивались и процессы синтеза. Но примат всегда был за восприятием нерасчлененного целого, а потом уже происходил его синтез из частей.
Гомогенная среда (множество элементов) должна распадаться на подмножества таким образом, чтобы объем подмножества не превосходил некоторого предела, в противном случае само это подмножество должно также распасться. Эта закономерность обнаруживается на всех уровнях организации. Она является одной из причин того, что структура целого становится многоуровневой, иерархической.
Л. Берталанфи [45] выделяет следующие виды иерархий: разделительную (результат деления клеток), пространственную, генетическую (от яйца и далее во времени), морфологическую (от высших систем к познанию), физиологическую, сегрегационную (иерархия в результате дифференциации), интеграционную иерархию. В пространственной иерархии различаются пространственно локализуемые и отделимые компоненты и пространственно нелокализуемые и неразделимые компоненты. В структуре и функционировании иерархий любой природы обнаруживаются общие свойства.
Выше рассматривались преимущественно характеристики целого как системы, но все основные понятия остаются верными и по отношению к процессу. Процесс есть изменение, динамика целого во времени, которая является условием его существования. Главной особенностью процесса как целого является связность во времени. По критерию ограниченности все процессы можно разделить на незамкнутые во времени и замкнутые. Первые не имеют фиксированных границ во времени, вторые имеют начало и конец. В процессах этого типа всегда можно выделить три фазы: становление, стационарная фаза и инволюция. Фазы процесса представляют его состав. Понятие структуры процесса предполагает, что из всего множества отношений между частями целого ведущее значение отводится временным отношениям. Это, разумеется, не означает, что время отрывается от пространственных и иных отношений структуры. Важнейшими характеристиками любого процесса являются длительность его существования и длительности отдельных фаз. Именно эти временные признаки целого, его частей и отношения между ними и образуют структуру процесса. Точками разбиения непрерывного процесса на фазы являются моменты разрыва непрерывности отдельных характеристик процесса. Имеет место важная особенность связей между фазами процесса — их временная асимметрия. Предыдущие фазы влияют на последующие, но не наоборот. «Все последующие фазы развития человека преемственно связаны с предыдущими, причем не только с ближайшей, смежной, но и со всеми отдаленными, даже исходными, начиная с раннего детства» [46]. Любой процесс происходит в ограниченном пространстве. Поэтому его характеристиками могут являться не только динамика во времени и одномоментные пространственные «срезы». Продольные и поперечные срезы взаимно дополняют картину процесса как целого. Только в единстве системы и процесса, пространственного и временного описания целого, в единстве эволюции и гармонии можно получить наиболее адекватное отражение целого при доминировании пространственного или временного компонента.
Для каждой из двух форм целого (нерасчлененной и расчлененной) могут быть введены интегральные характеристики — качественные и количественные. Состав и структура этих характеристик отражают свойства целого. Набор качественных характеристик должен быть полным. Для количественныx характеристик должны быть введены меры и шкалы измерений, и в этих шкалах определены средние, граничные и оптимальные значения для заданных множеств целостных объектов или частей одного и того же объекта.
Для непрерывного, нерасчлененного целого качественными характеристиками являются характеристики связности, ограниченности и некоторые другие (см. § 3, гл. II). Для дискретных, расчлененных целых, кроме этого, могут быть введены и другие характеристики состава и структуры. Все рассматриваемые далее характеристики — одномерные. В соответствии с диалектической противоположностью целого их шкалы будут иметь характер дихотомических шкал. Помимо частных дихотомий любое целое обладает следующими неразрывно связанными полярными свойствами: дискретностью и непрерывностью, регулярностью и нерегулярностью, однообразием и разнообразием. Ведущей дихотомией является дихотомия один — много (в числовом выражении) или постоянство — изменение (в физическом выражении). Каждой дихотомии можно сопоставить числовую ось, нормировав ее длину к единице. Параметры объекта могут быть распределены или по всей оси, или на ограниченной ее части, или сосредоточены в отдельных точках. А целое, таким образом, можно характеризовать узлом таких, дихотомических осей.
Как уже отмечалось, целое не есть сумма своих частей. Поэтому и интегральные характеристики целого в общем случае не являются аддитивными функциями, хотя некоторые из характеристик и могут быть получены простым суммированием. Некоторые из характеристик целого являются нелинейными функциями характеристик частей. Например, характеристика целого может быть больше суммы своих частей (сверхаддитивное нелинейное сложение). Многие физические характеристики целого аддитивны (объемы, массы, силы, сигналы). Возможен и третий случай инфрааддитивного нелинейного сложения, когда результирующие меньше суммы составляющих. Примером может служить энтропия объединенной системы, если объединяемые подсистемы зависимы. Многие из интегральных характеристик целостных динамических систем являются регулируемыми, поддержание их в определенных границах есть условие их существования.
Интегральные характеристики целого могут быть независимыми от свойств, отражающей это целое, системы (объективными) и могут быть зависимы от свойств последней. Кроме того, следует различать объективные интегральные характеристики целого и особенности их отображения различными отражающими системами.
Анализ реальных целостных систем показывает, что всем им присуще разнообразие свойств частей. Более того, жизнеспособными оказываются лишь системы с определенным уровнем разнообразия. Так, в атоме нет двух электронов с одинаковыми квантовыми числами. Тройные, звезды с близкими компонентами «вымирают» (столкновение и взрыв). Н. В. Тимофеев-Ресовский, Ю. М. Свирежев и А. Д. Базыкин показали на математических моделях, что полиморфизм биосистем ведет к повышению их устойчивости. К такому же выводу приходит и К. Гробстайн: «Более высокие уровни организации биомассы не заменяют более низких, какими бы преимуществами ни обладали первые по сравнению со вторыми. Различные уровни сосуществуют в биомассе, обеспечивая ее многообразие, которое... является важнейшим фактором стратегии жизни в ее взаимоотношениях с изменяющейся средой» [47].
Разнообразие может быть реализовано или в структуре, или в процессе, или в том и другом одновременно. В сложных биологических системах имеет место разнообразие постоянных времени процессов регуляции, временных констант полураспада тканей и т. д. Уоддингтон в «Стратегии генов» отмечает, что «биологическая картина сложнее физической в основном по способу, каким в нее включается время» [48]. Иерархическое построение временной организации клетки было показано Кэксером.
У. Р. Эшби сформулировал закон необходимого разнообразия применительно к процессу регулирования. Аналогичную теорему предложил К. Шеннон по отношению к передаче сигналов по каналу с шумами. Структурное разнообразие систем, необходимый уровень этого разнообразия суть проявление этих закономерностей. По отношению к составу целого необходимое разнообразие частей является другим выражением условия полноты состава, обеспечивающего нормальное функционирование целого.
Отражение разнообразия объекта зависит от свойств отражающей системы. В теории информации показывается, что количество информации, получаемое отражающей системой, ограничено энтропией этой системы.
Близкими по смыслу являются дихотомии: регулярность — нерегулярность; упорядоченность — неупорядоченность; определенность — неопределенность. Вторая из дихотомий относится к пространству, третья — ко времени, а первая включает их обе как частные случаи. Определенное соотношение упорядоченности и неупорядоченности в целом является необходимым условием его существования. Полный порядок и полный беспорядок равносильны разрушению целого. Для каждого целого существует оптимальное соотношение порядка и беспорядка. Соотношение определенности — неопределенности проявляется на всех уровнях организации — от физического до социального. На микрофизическом уровне оно находит свое отражение в соотношении неопределенности. Л. Бриллюэн обратил внимание на то, что и на макрофизическом уровне действуют те же закономерности. Наличие определенности и неопределенности во внешней среде необходимым условием нормального состояния и деятельности человека. Правда, средняя величина оптимального соотношения определенности — неопределенности неодинакова для людей с разными типами нервной системы.
Регулярность и нерегулярность разнесены в пространстве и времени, или такое разнесение может быть сделано по пространственным и временным характеристикам. Разнесение во времени проявляется, в частности, в регулярности физических законов и нерегулярности (поскольку они не могут быть проконтролированы с любой точностью) начальных условий. Разделение регулярности и нерегулярности в физических закономерностях обнаруживается и по пространственным характеристикам: пространственные характеристики нерегулярностей, как правило, на макроуровне значительно меньше регулярных составляющих, например, нарушения симметрии весьма незначительны.
Для целостных систем на каждом уровне организации существует область допустимых и оптимальных значений регулярности и разнообразия, которые могут быть интерпретированы как проявление законов необходимой регулярности и разнообразия соответственно или как законы ограничения регулярности и разнообразия сверху и снизу.
Целое взаимодействует со средой как элемент большего целого. В этом взаимодействии главную роль играют уже не свойства его частей, а его интегральные характеристики. Среда (большее целое) также состоит из элементов (односвязных или многосвязных). Очень часто целое содержит многосвязные элементы, своего рода соединительную ткань. Связи «односвязное — односвязное» и «односвязное — многосвязное» существенно различны.
Положение целого в среде определяется, прежде всего, его пространственно-временными координатами. Причем в любом случае пространство и время оказываются неравноценными, одно из них всегда является ведущим. Далее отношение целого со средой определяется обменом (веществом, энергией, информацией). Системы различаются по составу компонентов обмена него интенсивности.
Взаимоотношение внешних и внутренних связей, как уже отмечалось, определяется принципом дополнительности. Однако на соотношение внешних и внутренних связей должны быть наложены ограничения. Внутренние связи должны преобладать над внешними, чтобы последние не могли разрушить целого. Кроме того, внутренние связи должны обеспечивать инвариантность существенных отношений внутри целого при взаимном относительном движении его частей. С другой стороны, преобладание внутренних связей над внешними не должно быть слишком большим, так как уменьшение удельного веса внешних связей приводит к изоляции объекта от среды, что в свою очередь может привести к его гибели. Таким образом, можно сделать вывод о том, что должна существовать оптимальная зона на шкале отношений внешних и внутренних связей, обеспечивающая наибольшую устойчивость целого в данной среде.
§2. Понятие о гармоничном целом
По основной характеристике целого — связности — можно выделить следующие уровни целостности: нецелое (несвязное), целое (связное), оптимально связное и единое целое (максимально связное). Критериями оптимальности целого могут служить и другие его характеристики — ограниченность, полнота и т.д. Все критерии качества целого относительны: с изменением условий (внешней среды) изменяется и критерий оптимальности. Попытки установить какие-то абсолютные характеристики качества целого, по-видимому, несостоятельны. Так, например, иногда говорят, что «целое это то, от чего ничего нельзя отнять и к чему ничего нельзя добавить». Однако в отношении избытка и недостатка в зависимости от уровня целого оно оказывается несимметричным. А. Сент-Экзюпери считал, что главный признак целого определяется невозможностью чего-нибудь отнять. Однако во многих случаях добавление также невозможно. Различные уровни целого обладают различной «чувствительностью» к изменениям. Возможно, например, что неудачи цветомузыки связаны с тем, что цвет пытались добавить к уже имеющимся целостным произведениям, а не к специальным, рассчитанным на бимодальное восприятие. Критерий экстремума часто используется в искусстве для характеристики оптимального целого: достичь многого малыми средствами, единства в многообразии и т. д.
Гармоничное целое — это своего рода идеальное целое, к которому в большей или меньшей степени приближаются реальные объекты, это своего рода инвариант целого. Поэтому гармоничность моноэкстремальна. Оптимальность же полиэкстремальна, оптимум может достигаться по различным критериям. Гармоничное может не совпадать с оптимальным в данных условиях, однако, все оптимальные решения (зона оптимальности) располагаются вокруг области (или точки) гармоничности (см. § 3, гл. IV). Гармоничные системы обладают повышенной устойчивостью (длительностью существования) во времени и способностью к большему распространению в пространстве, а также и более эффективному функционированию. В изменяющейся среде система не может быть гармоничной, если она не будет адаптироваться к изменившимся условиям. Требование устойчивости не противоречит свойству изменчивости. Наоборот, устойчивые системы обладают хорошей изменчивостью.
В ходе эволюции целостных систем можно отметить следующие три различные тенденции: 1) сохранение инвариантов; 2) колебательные изменения относительно средних значений; 3) поступательное изменение. Так, в биологических системах асимметрия возрастает по эволюционной лестнице от полной симметрии некоторых растений и простейших животных до полной асимметрии (речевой центр в левой половине мозга). Те же закономерности обнаруживаются и в описывающих языках. Поступательные изменения происходят в музыке, архитектуре, поэзии и т. д. Эти изменения происходят в направлении отклонения от правильности, порядка, в сторону аритмии и асимметрии. М. Гика писал: «По прошествии фазы прямоугольного пуризма, вероятно, произойдут криволинейные реакции морфологического и даже архитектурного динамизма. Колебания между аскетизмом и жизнерадостностью, между сдержанностью и экспансивностью, часто проявляющиеся в душевном состоянии индивидуумов, всегда сопровождали художественные, интеллектуальные и религиозные проявления народов или отдельных ветвей человечества, объединенных общей цивилизацией» [49].
С древнейших времен и до наших дней философы, естествоиспытатели и художники использовали понятие гармонии, вкладывая в это понятие различный смысл. Для нас существенно то, что многие исследователи связывали понятие гармонии с определенным свойством или состоянием целостной системы (произведения искусства, явления природы, состояния человека), рассматривая такое свойство или состояние как идеальное или оптимальное (наилучшее в каком-то отношении). Греческое понятие harmonia означает стройность, соразмерность, уравновешенность элементов в системе. Приведем несколько высказываний о гармонии. «(Неразрывные) сочетания образуют целое и нецелое, сходящееся и расходящееся, созвучие и разногласие, из всего одно и из одного все (образуется)» (Гераклит Темный, V в. до н.э.) [50]. «Расходящееся сходится, и из различного образуется прекраснейшая гармония, и все возникает через борьбу» [51]. «Без соразмерности частей, или, что то же самое, без их взаимной подчиненности, невозможно охватить взглядом целое, потому что иначе глаз принужден беспрестанно перескакивать с места на место» [52]. «Единство целого рождается из подчиненности частей и из этой же подчиненности рождается гармония, которая немыслима вне многообразия» [53]. «Гармония есть результат повторения основной формы произведения в его частях» (А. Тирш) [54].
Если обратиться к словарям, изданным в последние годы, то можно прочитать следующее: «Гармония — согласованное сочетание, соразмерность всех элементов художественного произведения» [55]. «Гармония — соразмерность, согласованность отдельных сторон, предметов и явлений; специфическое единство в многообразии» [56].
Идея гармоничного целого, возникшая в античной философии и искусстве, получила распространение и в науке. Идея гармонии природы в начале ХIX в. нашла свое выражение в теории типов Кювье, который, основываясь на сравнительно-анатомическом и палеонтологическом материале, сформировал представление о типе организации животного как о закономерно построенной целостной системе. К. Бэр обосновал теорию типов на материале сравнительной эмбриологии. Однако в названных теориях абсолютизировалась устойчивость систем, которая неправомерно отождествлялась с неизменностью. А. И. Опарин, характеризуя биохимические процессы и реакции в клетке, пишет, что «специфично для живой материи то, что в протоплазме эти реакции определенным образом организованы во времени, связаны между собой в единую, целостную систему. Они протекают здесь не случайно, а в строго определенной последовательности, в известном гармоническом порядке, который лежит в основе всех жизненных явлений» [57]. В. М. Бехтерев писал: «Мир строится в форме замкнутых систем, представляя собой особые индивидуальности. Каждая индивидуальность может быть различной сложности, но она представляет всегда гармонию частей и обладает своей формой и своей относительной устойчивостью системы» [58].
Введем понятие о гармоничном целом, своего рода идеальном целом по аналогии с идеальным газом, идеальным кристаллом и т. д. Как и последние, гармоничное целое является абстракцией. Из приведенных высказываний следует, что как в искусстве, так и в науке понятие гармонии получило широкое распространение, ибо как искусство, так и наука, являясь различными формами отражения природы, обнаруживают в природе свойство гармоничности. Из тех же высказываний, однако, следует, что в это понятие авторами вкладывается неодинаковый смысл, который содержит, к тому же, большую степень неопределенности. Вместе с тем эти положения фиксируют отдельные свойства гармоничного целого. Может быть поставлен вопрос о том, каким должен быть набор свойств объекта, чтобы он был необходим и достаточен для реализации гармоничного целого. В наших работах [59] была сделана попытка определить состав таких свойств (систему принципов). Анализ произведений искусства, систем природы, а также обширного литературного материала позволил выделить следующие пять принципов гармоничности целого: 1) повторяемость целого в его частях; 2) соподчиненность частей в целом; 3) соразмерность частей и целого; 4) уравновешенность частей в целом; 5) единство целого.
Повторяемость целого в его частях (большое в малом). Этот принцип служит для объединения частей в целое на основе сходства. Части целого обладают различными признаками, среди которых выделяется ведущий — признак целого. Принцип повторяемости означает близость частей композиции по ведущему признаку всего целого. Например, если ведущим признаком целого является определенный цветовой тон, то любые тона всех частей должны содержать в определенной степени этот тон.
Наличие близких значений одного и того же признака создает при восприятии условия для суммации сигналов от различных частей объекта в воспринимающей системе, что способствует возникновению доминирующего перцептивного образа. С другой стороны, близость между частями облегчает перестройку воспринимающих систем при перемене зоны внимания. Но близость частей не означает их тождества; между ними имеются и различия, поэтому при восприятии не возникает быстрой адаптации органов чувств, различия близких элементов создают условия для длительного сохранения внимания на высоком уровне. Вместе с тем разнообразие элементов делает объект восприятия информативно насыщенным, что обеспечивает длительное сохранение активности воспринимающих систем. Однако повторяемость еще не обеспечивает целостности. «Фабула бывает едина не тогда, когда она вращается около одного героя, как думают некоторые; в самом деле, с одним может случиться бесконечное множество событий, даже часть которых не представляет никакого единства» [60]. Множество элементов, объединенных по одному (простому или сложному) признаку, затем может распасться на части. Принцип «большого в малом» необходим, но не достаточен.
Соподчиненность. Принцип соподчиненности служит для объединения частей в целое на основе различия. На основе различия в целом выделяются главное, второстепенное и дополнительное. Принцип соподчиненности означает упорядоченность частей или групп, в которые объединены все элементы целого. Признак, по которому происходит соподчинение, может не совпадать с ведущим признаком, положенным в основу принципа повторяемости. Этот принцип создает в объекте восприятия зоны, неодинаково воздействующие на отражающие системы. Различие между зонами должно легко восприниматься, т. е. оно должно превосходить некоторую пороговую величину. Среди этих зон главная вызовет максимальный эффект в воспринимающей системе и может явиться отправным пунктом в последовательности восприятия. Соподчиненность обеспечивает иерархию зон внимания и предотвращает его колебания.
Соразмерность. Принцип соразмерности служит для согласования частей в целом по их метрическим характеристикам. Каждому признаку соответствует своя метрика, т. е. своя числовая мера. В целом должна существовать общая мера определенного масштаба (размера), с которой должны быть соотнесены все части целого, а величины этих частей и целого должны находиться в определенной закономерной связи. Временные и пространственные величины должны быть согласованы, прежде всего. Например, в Модулоре Корбюзье имеется общая мера признака (длины) и зависимость между числовыми характеристиками этих признаков (золотое сечение). Этот принцип позволяет воспринимающим системам уловить метрическую закономерность связи частей и целого, что обеспечивает активность механизмов антиципации. Количественные закономерности в объекте восприятия улавливаются воспринимающими системами не сразу, но, будучи выявленными, они значительно облегчают процесс восприятия. Таким образом, принцип соразмерности означает СОгласование РАЗмеров МЕР в целом.
Части и целое соразмерны между собой, если они имеют общую меру по какому-либо признаку, а значения этого признака для всех частей и целого могут быть объединены закономерностью определенного вида. В качестве таких закономерностей выделим следующие три типичных числовых последовательности: метрическую прогрессию, арифметическую прогрессию и геометрическую прогрессию. Константой в метрической прогрессии является элемент ряда, в арифметической — разность между соседними элементами, в геометрической — отношения между ними. Таким образом, соразмерность является формой связи между частями и целым.
Уравновешенность. Этот принцип служит для согласования противоположных сторон целостного объекта. Уравновешенность целого — это в частном случае равновесие частей и целого в силовом поле. Для объектов зрительного восприятия — это равновесие относительно пространственных осей. Вертикальная и горизонтальная оси не равноценны; главную роль играет вертикальная ось, что обусловлено гравитацией. Говоря о равновесии объектов восприятия, следует иметь в виду реакции различных подсистем восприятия. Равновесию относительно осей соответствует оптимальное состояние моторики глаза. Уравновешенность обеспечивает устойчивость внимания и баланс системы, воспринимающей цвет.
Принцип единства требует согласования структуры целого и его функции или, в других терминах, согласования цели и средства. В обеспечении этой задачи «участвуют» все перечисленные выше принципы. Принцип повторяемости означает единство по ведущему признаку; соподчиненность — единство, достигаемое объединением всех элементов композиции вокруг главного; соразмерность — это единство, обеспечиваемое общей количественной закономерностью; уравновешенность означает единство, обеспечиваемое согласованием противоположностей. Перечисленные принципы, будучи реализованы в объекте, выступают не изолированно. Они взаимосвязаны друг с другом, дополняют и видоизменяют друг друга. Единство целого можно рассматривать как интегральный его принцип.
Сущность системы принципов гармоничности целого и каждого в отдельности раскрывается более полно, если рассмотреть систему принципов и средств композиции (рис. 1). Дадим краткую характеристику каждого из композиционных средств.
Пластичность. Пластика есть характер границы, который может быть математически описан функциями одной или многих переменных. Например, для линий и поверхностей это могут быть характеристики кривизны. В отличие от пластики пластичность как композиционное средство устанавливает соответствие между свойствами границ: среды и композиции; композиции как целого и ее частей. Когда среда включает человека, необходимо согласование композиции и тела человека; композиции и ее частей с их субъективными эталонами, имеющимися у человека. Таким образом, пластичность есть композиционное средство, устанавливающее соответствие между характеристиками границ. Другие композиционные средства устанавливают соответствие между теми же четырьмя парами компонентов.
Тональность. Тону как характеристике внутренней области можно поставить в соответствие математическое (и физическое) понятие спектра частот. Например, цветовой или звуковой тон, фактура, светлота. Композиционное средство «тональность» устанавливает соответствие между спектрами внутренних областей. Отметим, что тональность, как и пластичность, является характеристикой границы, но пластичность является ее макрохарактеристикой, а тональность — микрохарактеристикой.
Контрастность. Контраст есть разностное отношение двух любых величин, например, разность между большим и малым, светом и тенью и т. п. Контрастность устанавливает соответствие между разностями значений одной и той же характеристики в вышеупомянутых четырех отношениях.
Масштабность. Масштаб есть кратное отношение линейных размеров. Масштабность — это композиционное средство, с помощью которого устанавливается соответствие между кратными отношениями линейных размеров. Контраст и масштаб являются характеристиками различия. Контраст характеризует качественное различие частей композиции, а масштаб — количественное.
Пропорциональность. Пропорция в математике есть равенство отношений. Здесь под пропорцией понимается соотношение однотипных метрических характеристик в различных измерениях, например соотношение длины, высоты, ширины (a:b:c). Пропорциональность есть композиционное средство, с помощью которого устанавливается соответствие между пропорциями.
Ритмичность. Ритм есть закономерное изменение элементов композиции в одном измерении. Ритм может быть описан функцией одной или нескольких переменных и параметров. Ритмичность есть композиционное средство, с помощью которого устанавливается соответствие между параметрами ритмов. Пропорциональность и ритмичность являются характеристиками отношений между элементами композиции. Пропорциональность — характеристика отношений сходства, а ритмичность — отношений порядка.
Симметричность. Симметрия есть степень сходства в расположении. В математике под симметрией понимается инвариант преобразования объекта. Степень симметрии можно характеризовать мерой симметрии. Симметричность — композиционное средство, устанавливающее соответствие между мерами симметрии.
Тектоничность. Тектоника характеризует размещение (распределение) сил и моментов в пространстве композиции. В механике тектоника характеризуется разностями сил, с которыми взаимодействующие части действуют друг на друга в силовом поле (например, в поле тяготения). Тектоничность есть композиционное средство, устанавливающее соответствие между тектоникой среды и композиции, композиции и ее частей, композиции и человека. Симметричность и тектоничность являются характеристиками неизменности композиции, ее инвариантности, причем симметричность характеризует неизменность динамики композиции, а тектоничность — неизменность ее статики.
Структурность. Структура (в данном случае) есть взаиморасположение и взаимосвязь составных частей. В математике структура понимается как совокупность отношений, заданных на некотором множестве. Количественно структура может характеризоваться мерами порядка и связности. Структурность как композиционное средство устанавливает соответствие между мерами порядка и связности в четырех упомянутых выше отношениях.
Функциональность. Функция в математике есть правило, по которому устанавливается однозначное соответствие между двумя множествами. Степень соответствия может характеризоваться мерами соответствия (например, информационными). Функция композиции определяется всегда ее значением в другой системе как в большем целом, что фактически означает соответствие композиции как одного множества и среды как другого множества. Функциональность есть композиционное средство, используемое для согласования мер соответствия.
В системе композиционных средств связь между отдельными средствами обусловливается принципами гармоничности. Это означает, что каждый принцип реализуется совокупностью (группой) средств. Так, например, соразмерность достигается с помощью пропорциональности и ритмичности, а также примыкающих к ней масштабности и симметричности. Согласование (установление соответствия) внутри каждого средства означает применение к набору соответствующих характеристик принципов гармоничности. Тем самым в композиции как процессе возникает обратная связь: принципы реализуются на основе средств, которые в свою очередь используются на основе принципов гармоничности. Такова система принципов, определяющих гармоничное целое. Разумеется, что изложенное здесь — лишь один из возможных подходов к качественному анализу этого сложного понятия.
§3. О математическом описании целостных объектов
Как было показано в первой главе, математическое описание сложных объектов является лишь составной частью многоуровневого описания. Но и математическое описание также может быть многоуровневым, использующим различный математический аппарат, наиболее адекватный описываемой реальности. Для описания целого как элемента и как системы, для описания его состава, структуры и интегральных характеристик, для описания статики и динамики целого требуются различные математические абстракции. Любая формальная математическая теория помимо основных постулатов, средств вывода и метрических шкал содержит также и основные идеи и системы понятий. Цель настоящего параграфа состоит в том, чтобы обсудить выбор основных математических идей, понятий и моделей, которые могут быть использованы для описания объектов и процесса восприятия.
Какой математический аппарат адекватен целостным системам? В последние десятилетия разработаны различные подходы к описанию структуры и динамики систем: теория автоматического регулирования, исследование операций, методы многомерного статистического анализа и ряд других. Для описания динамики систем используются аппарат дифференциальных уравнений, теории автоматов, алгоритмы. В качестве общей основы такого описания выступают функциональный анализ и современная алгебра.
Вероятностные и статистические методы используются в тех случаях, когда мы не располагаем полной информацией о системе или когда информация о системе несоизмерима с информационными возможностями отражающей системы, а другие пути сокращения информации не просматриваются. Статистический аппарат совершенно необходим и адекватен для описания нерегулярностей объективного мира. Когда регулярности и нерегулярности разделимы, статистические методы целесообразно использовать только для описания нерегулярного компонента.
Математические модели целостных объектов можно классифицировать как по типам этих объектов, так и по виду применяемого математического аппарата.
Описание целого как элемента. Основными инвариантами целого являются связность и ограниченность. Связное множество топологического пространства — множество, которое нельзя разбить на два непересекающихся непустых открытых множества. В этом множестве можно выделить внутренние и внешние точки. Множество внутренних точек называется областью, множество внешних — границей. Множество точек области и границы образует замкнутую область. Любые две точки области можно соединить линией, целиком состоящей из точек области.
В объектах восприятия связность между элементами может иметь место, как в пространстве объекта, так и в пространстве признаков его элементов. Пространство признаков — это множество возможных значений признаков вместе с метрикой, определенной на этом множестве. Объединение элементов в пространстве признаков может осуществляться не только в случае связности значений признаков (непрерывная шкала значений признака), но и в случае близости значений признака. Если элементы целого находятся в движении, то их признаками могут быть и характеристики движения. Взаимодействие элементов возможно вследствие связности или близости характеристик движения (например, синхронизации). Такую связность можно назвать динамической.
В общем случае могут действовать все перечисленные факторы.
Степень связности области может характеризоваться по-разному. Порядок связности — это натуральное число, равное числу внутренних областей и на единицу меньшее числа контуров. Если введена метрика, то степень связности можно оценить коэффициентом связности.
Множество ограничено, если включает в себя границу. По характеристике ограниченности связные множества делятся на открытые и замкнутые. Замкнутое множество содержит все свои предельные точки. Открытое множество не содержит предельных точек. Множество, включающее в себя лишь часть предельных точек, называется полуоткрытым. Если множество конечно, ограниченно и замкнуто, то оно компактно. Множество называется выпуклым, если любые две его точки могут быть соединены отрезком прямой, все точки которого принадлежат данному множеству.
Понятия связности, ограниченности, компактности, выпуклости являются тем основным набором математических понятий, с помощью которого можно описать основные свойства целого как элемента. Понятия эти могут быть дифференцированы, далее для их оценки можно вводить количественные меры.
Целое как элемент может быть описано и как математическое отношение. Устанавливается множество наблюдаемых признаков целого P(Р1, P2, ..., Pn) в области их значений X(X1, X2, ..., Xn), определяются допустимые комбинации значений. Тогда целое C описывается отношением
C ⊂ X1 × X2 × ... × XnС точки зрения логики целое — элемент может рассматриваться как конъюнкция свойств, с одной стороны, и член родовидового отношения — с другой. Объект как конъюнкция есть конъюнкция противоположностей по одной характеристике, и конъюнкция разных характеристик. Как член родовидового отношения объект характеризуется объемом и содержанием.
Целое как система (Алгебраическое описание). Объект рассматривается как конечное множество элементов. Элементами являются как области, так и границы. Как известно, множество задается перечислением элементов или указанием признака принадлежности к данному множеству. Далее будем считать, что множество элементов целого задано перечислением и тем самым определен его состав. Элементы могут иметь некоторое (конечное) число независимых характеристик (признаков) — качественных, порядковых и количественных. Между элементами существуют отношения различного типа. Отношением называется всякое подмножество декартова произведения конечного числа множеств. В алгебре рассматриваются отношения пяти типов: эквивалентности, толерантности, строгого порядка, квазипорядка и нестрогого порядка [61]. Отношения эквивалентности рефлексивны, симметричны и транзитивны. Отношения толерантности рефлексивны и симметричны, отношения строгого порядка транзитивны и антирефлексивны. Отношения квазипорядка рефлексивны и транзитивны. Отношения нестрогого порядка рефлексивны и антисимметричны. В зависимости от числа элементов, входящих в отношение, их называют унарными, бинарными, тернарными и для множества элементов — полиарными. Отношения задаются перечислением подмножеств, для которых верно данное отношение. Бинарные отношения можно задать матрицей или графом. Отношение эквивалентности задает разбиение множества на классы. Отношения порядка устанавливаются: только для некоторых пар элементов (не все элементы сравнимы). В случае нестрогого порядка все элементы сравнимы.
Сравнимость означает наличие общего признака. Рефлексивность означает истинность выражения xAx. Симметричность означает выполнение отношений xAy и yAx, для асимметричных отношений, по крайней мере, одно из них не выполнено. Транзитивность означает, что если xAz и zAy, то xAy.
В связи с этой классификацией отношений на основе их свойств отметим, что эта система отношений не является полной в том смысле, что могут быть определены отношения, не принадлежащие ни к одному из перечисленных классов. Каждое отношение есть некоторое ограничение. Например, объекты, толерантные между собой, должны удовлетворять условиям рефлексивности и симметричности. Но эти ограничения довольно слабы в смысле, что соотносимые объекты могут изменяться в весьма широких пределах без нарушения этих условий.
Для содержательной характеристики близости объектов некоторого множества необходимо вводить качественные и количественные характеристики близости. Эти характеристики могут быть, весьма, различными, например, это может быть расстояние в пространстве признака, наличие общей меры, простота преобразования одного элемента в другой и т. д. Таким образом, алгебраические отношения, наложенные на множество элементов, представляют собой лишь каркас, внутри которого имеется еще достаточно большая свобода для варьирования свойств элементов.
Качественные, сравнительные и измерительные признаки в терминах отношений, существенно, различны [62]. Качественные (классификационные) признаки устанавливаются на основе понятия эквивалентности любым непротиворечивым образом, независимо от того, существуют такие классы в действительности или нет. Сравнительные признаки должны удовлетворять отношениям частичной упорядоченности и фактам природы. Количественные признаки устанавливаются методом счета или методом измерения. Для измерений должна быть указана объективная процедура. Измерение, в отличие от сравнения, требует уже системы отсчета, которая выбирается из реальных условий физического мира. Следует различать отношения на множестве элементов объекта и отношения на множестве словаря элементов (отношения на множестве слов в предложении и отношения на множестве слов в данном языке). Отношения второго типа изучаются семиотикой и в данном контексте не рассматриваются. Однако отметим, что проблема связи между отношениями в языке и отношениями в целом, построенном на основе этого языка, представляет несомненный интерес применительно к описанию целого. В известном смысле, это есть отношение между синтактикой и семантикой, возможным и существующим.
Отношениями связаны все элементы целого. Инвариантные отношения определяют структуру динамического объекта. Структура — функция декомпозиции и признака, по которому устанавливается отношение порядка. Математически структура описывается ориентированным графом, вершины которого соответствуют элементам, а дуги — отношениям. Частным случаем графа является дерево, которое соответствует иерархической структуре. Иерархическая структура характеризуется числом уровней, модулем иерархии (отношение числа элементов на смежных уровнях) и весами ветвей. Для реальных систем эти величины ограничены и в каждом конкретном случае могут быть указаны их оптимальные значения. Веса ветвей различных уровней взаимосвязаны. Динамика процессов в иерархии характеризуется различной полосой пропускания частот различных уровней.
Вопрос о числе компонентов иерархии связан с вопросами числа существенных переменных и числа однородных (и разнородных) компонентов целого. Проблема эта сводится к поиску критерия полноты эмпирических или теоретических характеристик, как по общему их числу, так и по составу. При этом полнота понимается в смысле полноты обеспечения необходимого разнообразия, полноты состава целого, необходимой для выполнения его функций. Многие практические задачи, связанные со структурой и функционированием целостных систем, сводятся к решению задачи определения экстремума (максимума) некоторой (целевой) функции в рамках ограничений, наложенных на ее аргументы. Как известно, общих методов решения этой задачи не существует. В зависимости от имеющейся информации приходится применять разные методы — алгоритмические, поисковые или эвристические. Трудность задачи быстро растет с увеличением числа аргументов целевой функции. Выбор целевой функции, критерия качества также иногда бывает непростой задачей. Целое как система содержит помимо непрерывных и линейных компонентов также дискретные и нелинейные компоненты, что сильно затрудняет математическое описание целого.
Математическое описание динамики целостных систем. В контексте данной работы динамика целостных систем нас будет интересовать в двух аспектах: во-первых, динамической системой является воспринимающий человек; во-вторых, человек может иметь дело с отображением динамической системы.
В настоящее время имеется хорошо разработанный математический аппарат для описания динамики, анализа и синтеза систем весьма широкого класса (теория автоматического управления, теория оптимального управления, теория автоматов, общая теория систем, исследование операций, системотехника и другие). Состояние системы характеризуется набором обобщенных координат, ее поведение — изменением обобщенных координат во времени. Во многих случаях при описании реальных систем возникает необходимость упрощения описания, но упрощения такого, которое сохраняло бы существенную информацию о поведении системы. Два обстоятельства, на которые обратил внимание А. М. Молчанов, помогают произвести упрощение. Он пишет [63]: «...нет надобности рассматривать (по крайней мере, в первом приближении) сразу всю иерархию масштабов и соответствующих им систем. Факт „замирания“, „выключения“ и высших, и низших масштабов времени имеет первостепенное методологическое значение. Он позволяет сводить вопрос к изучению только одной ступеньки, содержащей только два соседних масштаба времени». В другой работе [64] он же отметил, что значимость взаимосвязанных переменных быстро убывает, поэтому часто можно ограничиться небольшим их числом, не совершая при этом грубой ошибки.
Рассмотрим влияние связности на свойства динамической: системы, в частности, на ее устойчивость. Понятие «устойчивость» неоднозначно. Устойчивостью называют способность объекта сохранять неизменными свою целостность, структуру, функцию или пределы изменения существенных переменных при заданном внешнем воздействии. Система может быть одновременно устойчивой в одном и неустойчивой в другом смысле. Например, она может быть целой, но неспособной выполнять свои функции из-за чрезмерно больших колебаний существенных переменных, превышающих область допустимых значений. Часто для обеспечения функциональной устойчивости в изменяющейся среде необходимо изменять параметры или структуру системы (самонастраивающиеся и самоорганизующиеся системы). Математическая теория динамической устойчивости позволяет сделать вывод о том, что неустойчивость системы возрастает с увеличением системы и ее связности. Введение иерархии уменьшает число связей в системе и делает ее более устойчивой.
Проблемы анализа и синтеза целостных систем являются главными задачами общей теории систем и ее разделов (теории автоматов, теории систем автоматического управления). Разработаны методы синтеза искусственных систем некоторых классов и предложены модели эволюции некоторых простейших естественных систем.
Интегральные характеристики целостного объекта. Интегральные характеристики целого определяются его составом и структурой, свойствами частей и отношений. Интегральные характеристики суть функционалы, определенные на множестве элементов объекта. Как уже говорилось, целое есть нечто большее, чем сумма своих частей. Известно, что Аристотель считал это определяющим признаком целого.
Анализ целостных объектов показывает, что они обладают не только аддитивными, но также супераддитивными (данная характеристика целого больше суммы соответствующих характеристик частей) и инфрааддитивными (данная характеристика меньше суммы своих частей) свойствами. Некоторые из таких интегральных характеристик можно определить как линейные (аддитивные) или нелинейные (неаддитивные) функционалы.
Действительный функционал с геометрической точки зрения есть отображение пространства любого числа измерений в одномерное пространство (на числовую прямую). Интегральные характеристики целостного объекта всегда определяются на множестве всех его элементов. В этом смысле интегральные характеристики — всегда глобальные функционалы. Частным случаем функционалов являются линейные функционалы.
Рассмотрим некоторые подходы к количественной оценке разнообразия, регулярности, сложности и некоторых других интегральных характеристик целостных объектов. Для этого необходимо задаться некоторыми характеристиками отражающей системы; выбрать модели объектов и уточнить определение конкретных интегральных характеристик.
Существенными характеристиками отражающей системы будет поле контакта с объектом, объем памяти и набор операций, которые может выполнять система. В качестве моделей было бы полезно использовать такую их последовательность: линейные последовательности букв или цифр, кольцевые последовательности букв или цифр, линейные и кольцевые последовательности векторов, неупорядоченное и частично упорядоченное множество векторов, плоскостные геометрические объекты.
Рассмотрим меры разнообразия. Будем различать разнообразие состава и разнообразие структуры. При любой оценке разнообразия необходимо указать тот предел, при достижении которого объекты становятся неразличимыми. Например, таким пределом может служить инвариант подобия: все подобные объекты считаются неразличимыми.
При анализе состава следует иметь в виду, что в состав могут входить не только непересекающиеся элементы, на которые разбивается целое в результате декомпозиции, но также и объединения элементов, включая и целое. В таком случае уже имеет значение порядок элементов. В этом одна причина непригодности энтропийной оценки. Следует также различать разнообразие состава областей и границ.
Введем меру разнообразия состава ограниченной одномерной последовательности из неметрических элементов. Дан конечный алфавит длины m. Из букв этого алфавита составим последовательность конечной длины. Очевидно, что наименьшим разнообразием будет обладать последовательность, состоящая из одинаковых букв, а наибольшим — последовательность, в которой все буквы различны. Очевидно также, что разнообразие состава увеличивается с увеличением длины последовательности только в том случае, если при этом появляются новые буквы. Поэтому целесообразно выбрать за нулевую точку шкалы разнообразие последовательностей, состоящих из одинаковых букв, а за верхнюю точку шкалы — разнообразие последовательностей, в которых все буквы разные. Примем всю шкалу за единичный отрезок. Тогда вышеуказанным требованиям удовлетворяет следующая мера разнообразия состава: в среднем на одну букву
r = (n - 1) / (N - 1),
где n — число различных букв в последовательности, N — длина последовательности. При (N ≠ 1 и n = 1), r = 0; при (n = N ≠ 1), r = 1; при (n = N = 1), r = 0/0, т. е. неопределенность. Действительно, при одном элементе нельзя говорить о разнообразии состава. Соответственно для всей последовательности разнообразие
R = N × (n -1) / (N - 1).
Из этой формулы следует, что при простом удвоении последовательности разнообразие ее состава практически не увеличивается. Введенные меры разнообразия состава не зависят от порядка и относительных частот букв в последовательности.
До сих пор мы исходили из неявного предположения о том, что все буквы равноценны (имеют равную длительность, занимают одинаковую площадь, имеют одинаковую значимость и т. д.). Но это может быть и не так. Неравноценность букв может быть учтена путем введения весовых коэффициентов. При этом будут видоизменены и формулы для оценки разнообразия состава. Как мы видим, оценка разнообразия состава последовательности заметно отличается от информационных оценок.
В последовательности человек воспринимает не только отдельные буквы, но и группы букв, блоки, причем имеется тенденция ко все большему укрупнению блоков. Укрупняя блоки последовательности, можно построить такую иерархию блоков, верхним уровнем которой будет «блок» всей последовательности. Для оценки разнообразия такой иерархии можно предложить аддитивную оценку вида
ri = 1 / (k - 1) ∑i-1k-1 (ni - 1) / (Ni - 1)
где k — число уровней иерархии, i — порядковый номер уровня.
Для любого k при (ni = 1 и Ni ≠ 1), ri = 0; при ni = Ni ≠ 1, ri = 1. Случай ni = Ni = 1 вырожденный.
Так как иерархия определяет одну из возможных структур последовательности, то величина ri является оценкой разнообразия не только состава, но и этой конкретной структуры.
Если последовательность не ограничена и наблюдается ее конечный отрезок, то нельзя говорить о разнообразии ее состава в вышерассмотренном смысле. Можно оценить алфавит для стационарных последовательностей, безусловные и условные вероятности и энтропии и по ним судить о степени регулярности последовательности. Рассмотрим простой пример последовательности, состоящей из нулей и единиц. Регулярность (закономерность) в такой последовательности может состоять в ее периодичности. Если для таких последовательностей с различной степенью регулярности вычислить ряд значений энтропии H0, H1, H2 и т. д., то для этих последовательностей соответствующие им ряды окажутся различными. Однако вычисление энтропии высоких порядков связано с большими техническими трудностями. Поэтому для оценки нерегулярности в целостном объекте целесообразно применять другие способы (меры асимметрии, аритмии и т. п.).
Если элементами последовательности являются метризованные элементы, например числа, то между ними могут быть установлены отношения порядка. В этом случае меры разнообразия структуры должны учитывать и эти отношения, но могут быть введены специальные меры упорядоченности. На множестве элементов последовательности могут быть заданы системы операций, с помощью которых получаются новые элементы. Это еще более затрудняет оценку разнообразия структуры.
Если элементы последовательности (или любого целостного объекта) многомерны, то возможны два подхода к оценке разнообразия состава: сведение многомерной модели к одномерной путем увеличения алфавита или сведение n-мерной модели к системе n одномерных моделей.
В каком отношении меры разнообразия находятся к другим интегральным характеристикам? Меры упорядоченности характеризуют одну из структур — структуру порядка. Меры однородности характеризуют главным образом состав, его распределение в пространстве. Меры регулярности характеризуют возможность обратимого сокращения разнообразия.
В работах, посвященных восприятию, все чаще фигурирует понятие «отображение». Его применение представляется весьма целесообразным и продуктивным, если имеется в виду математическое содержание этого понятия.
Восприятие целостного объекта можно рассматривать как отображение объективного множества — объекта в субъективное множество — образ. Множество-объект является подмножеством перцептивного пространства, множество-образ — подмножеством субъективного пространства. Такая интерпретация восприятия целостного объекта позволяет описать его в терминах отображения множества.
Понятие «отображение» в математике является синонимом понятий «преобразование», «функция», «оператор». Во всех случаях для определения отображения нужно задать: два произвольных непустых множества (X и Y), правило, закон соответствия элементов этих множеств Y=f(X), подмножество Df — область определения функции f, подмножество Rf — область значений функции f (рис. 2) [65]. Для каждого подмножества A из Df функция f ставит в соответствие некоторое подмножество В из Rf. Подмножество A называется прообразом, подмножество B — образом A.

Конкретный вид отображения определяется многими факторами, главными из которых являются: мощность и другие характеристики множеств, между которыми устанавливается соответствие; вид функции, область определения функции. Соответствие между элементами одного и того же множества называется отображением в себя. Частным случаем отображения является взаимнооднозначное соответствие (изоморфизм). Многие преобразования образуют группу. Преобразования могут быть непрерывными и дискретными, параллельными и последовательными. Преобразователи могут иметь память и не иметь ее. Преобразования без памяти каждому подмножеству A ставят в соответствие всегда одно и то же подмножество B. Результат преобразования с памятью зависит, кроме исходного множества, также от состояния преобразователя в момент функционирования.
Восприятие целостного объекта (отображение I) и целенаправленное действие, поведение, продуктивная деятельность (отображение II) являются частными, но весьма сложными видами отображений. Хотя при их описании математические понятия весьма полезны, однако, для полного их математического описания современный аппарат недостаточен. Одно из преимуществ применения математических понятий состоит в том, что с их помощью в таких разных психических процессах, как отражение и поведение, восприятие и действие, познание и творчество, отражение и преобразование, можно обнаружить общее, описать их на одном языке.
Глава III
АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ ВОСПРИЯТИЯ
§1. Общая характеристика целостных объектов восприятия
Приступая к общей характеристике объектов восприятия, будем различать их объективные и субъективные характеристики, а также характеристики, зависящие от условий восприятия. Объективные характеристики в свою очередь могут быть разделены на структурные (синтаксические) и смысловые (семантические). Далее всюду, где это не оговорено, речь будет идти о структурных характеристиках.
Рассмотрим в качестве характеристик классификационные признаки, взятые по различным основаниям. Прежде всего, разделим целостные объекты восприятия по основным признакам целого — связности, ограниченности, полноте и компактности. Для иллюстрации такого деления воспользуемся геометрической интерпретацией на плоскости. По степени связности будем различать несвязные, квазисвязные, многосвязные и односвязные объекты (рис. 3, а—г), по характеристикам границы — неограниченные, частично ограниченные и ограниченные (рис. 3, д—ж), по полноте — неполные, полные и избыточно полные, по компактности — слабокомпактные (диффузные), компактные и сильнокомпактные (плотные) объекты.
Для объективного разделения несвязных и квазисвязных объектов можно ввести следующий критерий. Объект считается квазисвязным, если наименьшее расстояние между его связными областями меньше максимального линейного размера его областей. Например, для объекта на рис. 3, а это условие не выполняется (mn < pq), а для объекта на рис. 3, б оно выполнено (mn > pq). Введенный таким образом критерий хорошо выполняется для квазисвязных объектов восприятия, независимо от размеров объекта и модальности восприятия. Так, расстояния между частями архитектурного ансамбля не превосходят, как правило, максимальных линейных размеров его частей, паузы в музыкальном тексте короче времени звучания и т. д.
В некоторых «хороших» фигурах (например, в фигуре, состоящей из точек, расположенных в вершинах правильного многоугольника) элементы могут оказаться ни связными, ни квазисвязными в пространстве объекта. Связность элементов в этом случае осуществляется в пространстве признаков. В приведенном примере фигуры из точек таким признаком является признак положения элемента по отношению к остальным элементам.
Ограниченность в пространстве или времени является необходимым условием разделения объекта и среды (предмета и фона). Среда (фон) связна, но не ограничена, и в этом одно из отличий объекта и среды. Граница есть область разрыва (или область больших градиентов) одной из функций, определенных в пространстве объект — среда, другие же функции в той же области должны быть непрерывными. В результате этого объект, с одной стороны, выделяется из среды, а с другой, — сохраняет с нею органическую связь. Неограниченность — не единственное отличие фона от фигуры. Фон и фигура имеют разную топологию, метрику и размерность. На процесс восприятия оказывают большое влияние такие характеристики фона, как степень его стационарности и активности. Существенно также и то, что фон воспринимается субъектом раньше объекта и более длительное время.
Основными объективными характеристиками являются пространственные (положение, величина), временные (положение во времени, длительность). Весьма важной для восприятия характеристикой является число элементов или частей объекта. По временным характеристикам объекты можно разделить на статические и динамические, на стационарные и нестационарные. Отчетливо разделяются объекты восприятия по числу и составу измерений пространства и времени. Всего возможны 7 таких классов: T, LT — музыка; L2T — кино, телевизор; L3T — танец, спектакль, стереокино; L3 — скульптура, архитектура, реальные объекты; L2 — фотография, проекция на поверхность; L — не существует реальных объектов, имеющих только одно временное или пространственное измерение.
Целостный объект восприятия является носителем информации для субъекта. С этой точки зрения он может быть охарактеризован количественно (количеством информации) и качественно (с точки зрения синтактики, эстетики, семантики и прагматики). Интегральной характеристикой объектов восприятия является степень их гармоничности (в смысле реализации в них принципов гармоничности целого). Наконец, будем различать реальные целостные объекты, их отображения и концептуальные целостные объекты. Особенности восприятия объектов этих трех классов рассматриваются в главе V. Отметим также, что целостные объекты восприятия в своем большинстве относятся к статическим системам, которые в общей теории систем не рассматриваются.
В связи с проблемой распознавания были разработаны различные методы описания объектов восприятия. Описания, позволяющие восстановить объект с наперед заданной точностью, называются абсолютными, а не позволяющие сделать этого — относительными (терминология А. А. Харкевича). В зависимости от выбора алфавита все описания можно разделить на описания в пространстве рецепторов и описания в пространстве признаков. В первом случае объект проецируется па некоторую сетчатку (ретину) и изображение описывается набором состояний элементов ретины. В общем случае такое описание при помощи операции развертки приводится к n-мерному вектору. При этом сохраняются только топологические отношения близости элементов ретины в линии развертки. В этом случае и фигура и фон входят в описание изображения. Вариантом такого описания является координатное задание элементов фигуры. При большом числе элементов ретины такое описание получается весьма громоздким, и, кроме того, существенные отношения объекта содержатся в нем лишь в неявном виде.
При описании в пространстве признаков в качестве элементов берутся более крупные блоки объекта и выбирается словарь для описания как признаков элементов, так и отношений между ними. По виду применяемого математического аппарата все описания можно разделить на детерминированные и стохастические.
Имеются также попытки объединить «ретинное» и «признаковое» описание, проделать путь от точек до крупных блоков и изображения в целом. В этом случае описание объекта получается многоуровневым. Существует также группа методов, не требующая разложения объекта на элементы (спектральное описание изображений).
Специфика задачи опознания требует выделения информации, существенной для распознавания классов и устранения избыточной информации. Поэтому и описания оказывались относительными, выбирались такие свойства объектов, которые, во-первых, были специфичными отличительными признаками данного класса, а, во-вторых, были бы максимально инвариантными для заданной или возможно более широкой группы преобразований. Субъективные характеристики объектов восприятия: принадлежность к чувственной сфере субъекта, тип модальности (уни- или полимодальность), вид модальности, тип сигнала (первые и вторые сигналы), вид кода (символы или изображения), соотношение размеров рецептора и объекта и как следствие — симультанность или сукцессивность восприятия.
Условия восприятия во многом определяются соотношением свойства объекта и субъекта. Они во многом определяют возможность и необходимость действий субъекта. Объект может помещаться в перцептивном поле или превосходить его, объект восприятия может быть предметом и панорамой, различными могут быть и соотношения движения объекта и субъекта относительно среды (объект — план, объект — траектория движения наблюдателя как крайние случаи). Объекты зрительного и слухового восприятия, которые мы выбираем для дальнейшего рассмотрения, суть статические системы. А воспринимающий их человек — динамическая система. Процесс восприятия в этом случае есть процесс взаимодействия динамической системы человека и статической системы объекта.
В следующих четырех параграфах данной главы будут с единых позиций рассмотрены изображения, элементы музыки, текст, траектории движения.
§2. Объекты зрительного восприятия
Ограничим класс рассматриваемых объектов зрительного восприятия ограниченными, двумерными, ахроматическими полиградационными (или двуградационными) изображениями целостных объектов на нейтральном фоне без шумов. Внутри этого класса можно провести более детальную классификацию, например, выделить контурные и силуэтные изображения и т. д. В настоящее время предложены различные методы для описания объектов такого типа. Отметим, что эти методы носят преимущественно аналитический характер.
В качестве объектов для математического описания обычно берутся не любые объекты зрительного восприятия, а лишь некоторые их достаточно простые изображения. Это ограничение обусловлено желанием получить простые описания, пригодные для теоретического анализа или технической реализации. В рамках уже введенных ограничений обычно рассматривается более узкие классы: двуградационные и многоградационные изображения, а среди двуградационных — силуэтные и контурные.
Большая информативность контуров показана в многочисленных психологических экспериментах и хорошо объясняется информационной теорией. Контур может быть описан характеристической контурной функцией, полученной с помощью радиально-круговой или следящей развертки. Признаки контура в этих случаях суть некоторые функционалы от характеристической контурной функции. Эти способы описания могут быть названы аналитическими.
Другую группу способов составляют методы лингвистического или структурного анализа. Сущность этих методов состоит в следующем: система различных геометрических особенностей контурных изображений и множество правил их перечисления в описаниях образуют специальный язык на котором можно выразить сходства и отличия рассматриваемых изображений. Множество геометрических особенностей изображений образует словарь этого языка — словарь признаков. Множество правил построения описания из признаков образует порождающую грамматику этого языка. Структурный подход к описанию контуров дает возможность свести задачу описания сложного контура к совокупности задач локального анализа. Задача локального анализа контура заключается в том, чтобы обнаружить структурные элементы, измерить для них значение параметров и определить способ их соединения в структуру или их взаимное расположение. Основные типы операторов локального анализа можно условно разделить на следующие три категории: сглаживания, дифференцирования и выделения структурных элементов, оценки их формы и измерения параметров.
Кроме аналитических и структурных способов описания контурных изображений существуют еще статистические способы, используемые для оценки их сложности. Имеется целый ряд статистических характеристик, которые могут рассматриваться в качестве критерия сложности контура. К ним относятся, например, энтропия контура или средняя длина непрерывной последовательности точек, имеющих одинаковую яркость. Далее, такими характеристиками могут быть распределение узловых точек на контурных линиях, распределение расстояний между параллельными отрезками контуров и др. Для классификации контуров по их сложности могут быть использованы также моменты распределения яркости 1-го, 2-го и более высоких порядков.
Теперь рассмотрим способы математического описания ахроматических изображений, функция распределения яркости которых имеет более двух градаций. К ним относятся, прежде всего, запись изображения в виде прямоугольной числовой матрицы. Величина числа, являющегося элементом матрицы, пропорциональна значению функции яркости на данном изображения. Увеличение числа элементов этой матрицы позволяет сколь угодно точно воспроизвести любое изображение. Кроме того, можно дать описание ахроматического изображения при помощи составления радиально-круговых характеристических функций. Плоское ахроматическое изображение может быть представлено также в виде системы уравнений и неравенств, описывающих их составные части. Один из способов такого описания состоит в использовании обычных представлений о плоских геометрических объектах, взятых из аналитической геометрии и дополненной системой модифицированных операций алгебры логики (дизъюнкции, конъюнкции и отрицания), обладающих рядом специфических свойств. Уравнению удовлетворяют координаты точек, лежащих не контуре изображения, а его область описывается неравенством. Распределение яркости на изображении может быть представлено в виде функционала, заданного на области, ограниченной уравнением контура.
Изложенное выше дает некоторое представление о разнообразии существующих математических моделей плоских ахроматических объектов зрительного восприятия, пригодных в той или иной степени для технической реализации. Однако для рассмотрения возможности их использования в качестве моделей зрительного восприятия человека, а также для выяснения роли, которую играют отдельные части изображения (область и контур) в зрительном восприятии, необходимы дополнительные знания о структуре и особенностях этого процесса.
Модель изображения должна соответствовать задачам исследования, удовлетворять условиям целостности и современным представлениям о процессе и механизмах восприятия. В качестве модели рассмотрим класс двумерных ахроматических полиградационных изображений.
Декомпозиция, алфавиты и состав изображения. В опубликованных нами ранее работах [66] был сформулирован общий принцип квантования непрерывных стимулов и реакций. Сущность его состоит в следующем. Любой стимул и реакция многомерны, причем по одним измерениям их свойства во времени и пространстве непрерывны, по другим — имеют разрывы непрерывности или большие значения градиентов в отдельных точках. Здесь речь идет о таких свойствах объекта, которые фиксируются отображающей системой: интенсивность, кривизна линии, высота тона, размерность пространства и другие переменные. Точки разрывов непрерывности и являются точками естественного квантования стимулов и реакций. Этот принцип согласуется и с информационными представлениями. Свойства реального мира таковы, что вероятность непрерывности значительно выше вероятности разрывов или больших перепадов свойств. Разрывы маловероятны, и, вследствие этого, наиболее информативны.
Квантование сигнала всегда связано с искажениями. Поэтому весьма важно правильно выбрать число и расположение уровней квантования. Квантование с использованием свойств получателя сообщений позволяет значительно снизить величину искажений. В силу первичности топологических свойств именно они должны быть основой выделения элементов. Действительно, элемент по определению неразложим и, следовательно, обладает свойством связности (или квазисвязности). Но этим же свойством обладает и целое. Значит, это свойство целого повторяется во всех его элементах. Таким образом, элемент изображения есть связное, ограниченное или почти ограниченное множество точек плоскости ху, на котором функция яркости В(х, у) непрерывна. Все изображения есть совокупность таких элементов. Границами элементов является некоторое конечное число замкнутых или почти замкнутых линий разрыва непрерывности функции В(х, у). Каждая из таких линий (контуров) в свою очередь является связным множеством точек и может быть разложена на элементы, границами которых являются точки, в которых кривизна линии контура терпит разрыв. Следовательно, изображение разлагается на элементы трех типов: части плоскости, отрезки линии и точки (элементы 2-го, 1-го и 0-го порядка). Этот процесс разложения изображения на элементы можно представить в виде дерева. Как целое, так и злементы каждого уровня связаны. Таким образом, множество точек изображения может быть разложено на непересекающиеся подмножества — части плоскости (области), части границ областей (отрезки прямых и кривых) и точки (границы отрезков линий). Теперь появляется возможность говорить об алфавите изображения.
Алфавитом изображения являются точки, отрезки линий и ограниченные части плоскости, обладающие различными наборами признаков. Единственным признаком точки является ее положение в пространстве. Признаками отрезка линии помимо положения в пространстве являются ориентация, величина, кривизна. Признаки ограниченной части плоскости более многочисленны: положение, ориентация, величина, светлота и др. Если упорядочить признаки, характеризующие элементы всех типов, то каждому элементу можно поставить в соответствие вектор значений признаков, включая пустое значение для тех значений признаков, которыми данный элемент не обладает. Тогда объект может быть представлен в виде дерева, в узлах которого будут векторы элементов.
Элементы-области и элементы-границы качественно различны и образуют два различных алфавита. Элементы-области соответствуют сохранению, элементы-границы — изменению свойств объекта.
С помощью описанного способа можно произвести декомпозицию изображения на элементы, определить алфавит и статистические характеристики множества элементов. На основе такой декомпозиции определяется и состав изображения как целого. В отличие от элементов, части целого могут быть функциями элементов, могут пересекаться и должны иметь большее сходство с целым (§ 1, гл. II). Учет семантики накладывает дополнительные ограничения на определение частей целого.
Множества элементов и частей целого не совпадают. Так, для фигуры, изображенной на рис. 3, ж, элементами являются три внутренние области прямоугольников (1, 2 и 3), стороны этих прямоугольников (прямоугольные отрезки) и вершины углов прямоугольника. Составом этой фигуры являются прямоугольники 1, 2, 3, (1 + 2), (2 + 3), (1 + 2 + 3).
Этот же принцип декомпозиции (разбиения объекта восприятия на элементы) может быть применен в несколько измененном варианте. Известно, что любая физическая система, в том числе и отражающая система человека, обладает следующими принципиальными ограничениями: разрешающей способностью, чувствительностью, и полосой пропускания, что соответствует у человека пространственным, интенсивностным и временным дифференциальным порогам. Так, ограничение, накладываемое разрешающей способностью, приводит к тому, что две точки, близко расположенные друг к другу, воспринимаются как одна. Эти пороги определяют минимальные пространственно-временные и энергетические «размеры» элемента объекта восприятия, например, элементов телевизионного изображения. В этом случае речь идет также о реакции на изменение, на перепад, на разрыв непрерывности на уровне нижних порогов. Если ранее рассмотренный способ квантования объекта может быть соотнесен с перцептивным уровнем восприятия, то здесь можно говорить о сенсорном квантовании. Отличие его от перцептивного квантования только в параметре, претерпевающем изменение.
Структура изображения. Выше были рассмотрены вопросы декомпозиции, разложения изображения на части и элементы, адекватные восприятию человека. Но процессы анализа и синтеза непрерывно связаны между собой. Перейдем теперь к исследованию тех свойств объектов зрительного восприятия, которые обеспечивают объединение элементов в единое целое и являются объективной основой формирования целостного образа или впечатления. Ранее уже отмечалось (§ 1, гл. II), что при объединении элементов в систему в последней появляются свойства, которыми не обладали отдельные элементы. В значительной степени эти свойства обусловлены отношениями между элементами, частями и целым. При восприятии системы элементов воспринимаются не только сами элементы, их признаки и интегральные характеристики множества элементов и частей, но и отношения между элементами, их признаками и интегральными характеристиками. Поэтому отношения, наряду с такими факторами, как связность и ограниченность, играют решающую роль в объединении элементов в целостную, единую систему. Это обстоятельство делает необходимым детальное исследование отношений в объектах зрительного восприятия. Можно выделить следующие задачи объективного анализа отношений в объекте восприятия: 1) изучение свойств отношений отдельных классов; 2) исследование свойств особых отношений; 3) исследование свойств множества отношений в целом объекте; 4) введение интегральных оценок множества отношений; 5) исследование взаимосвязи интегральных оценок множества элементов и множества отношений; 6) построение алгебры отношений (для соответствующей модальности).
Множество, на котором определены отношения объекта восприятия, состоит из его элементов и самого объекта. Все отношения можно разделить на качественные и количественные. Первые в свою очередь делятся на отношения эквивалентности, сходства (толерантности) и порядка, вторые — на метрические и групповые.
Среди метрических отношений следует отметить ряд особых отношений. Наиболее важным является золотое отношение, являющееся иррациональным числом 0,618... Это отношение единственно в том смысле, что оно обладает одновременно и аддитивными и мультипликативными свойствами. Отношения, меньшие 0,618, мультипликативны с недостатком, а большие — с избытком.
Особыми являются также отношения первых чисел натурального ряда: ½, ⅔ и ¾. Так, в музыке отношение тем более консонантно, чем проще отношение: октава — ½, квинта — ⅔, кварта — ¾. В архитектуре весьма употребительны отношения √2 = 1,41, √3 = 1,73.
Классы отношений как вид связи играют неодинаковую роль. Одним из основных факторов при этом является число элементов: при малом числе элементов большую роль играют количественные отношения, при большом — качественные.
Какие отношения из числа тех, которые могут быть определены на множестве элементов изображения, определяют структуру последнего? Это группа отношений порядка по признакам пространственного положения (пространственная структура) и значимости (функциональная структура). Структура определяется способом декомпозиции и типом отношений. В ряде случаев декомпозиция изображения может быть выполнена не единственным образом. Для разных декомпозиций при одном и том же типе отношений может быть определено соответствующее число различных структур, каждая из которых может восприниматься. Возникает задача синтеза более сложной структуры (полиструктуры) из этих частных структур.
Интегральные характеристики изображений. Одним из результатов деятельности воспринимающих систем организма является глобальная оценка свойств изображений. Будем называть такие свойства интегральными. Среди них выделим интегралы по составу и интегралы по структуре. Интегралы по составу делятся на интегралы областей, интегралы границ и интегралы соотношения областей и границ. В результате такой интеграции получим признаки изображения как целого. Признаки могут быть получены двумя принципиально разными путями: интеграцией после декомпозиции и интеграцией без предварительной декомпозиции путем ряда параллельных преобразований. Рассмотрим вначале второй путь.
Введем понятие об эффективной площади целостного изображения. Любое изображение может быть вписано в круг, эллипс или прямоугольник некоторой минимальной величины. Выбор одной из этих фигур зависит от очертаний изображения. Величину площади этой фигуры (эллипса или прямоугольника) и будем называть эффективной площадью изображения Q.
Двуградационное изображение полностью описывается заданием яркости B в каждой точке его поверхности ху. Будем считать, что яркость может принимать одно из двух значений: 0 или 1 (белое или черное). Учитывая ограничения физических систем, можно допустить, что граница между черными и белыми областями изображения является гладкой линией, не имеет точек излома. Введем две количественные характеристики таких изображений. Первая из них — σ есть отношение площади, занимаемой черной областью Sч, к эффективной площади изображения Q:
σ = Sч / Q.
Для получения второй характеристики путем суммирования (или интегрирования) определим длину границы между черными и белыми областями изображения. Это будет суммарная длина линий всех контуров черно-белого изображения Р. Тогда отношение
λ = P / Q,
будет иметь смысл средней длины линии контура изображения, приходящейся на единицу эффективной площади изображения. Величина σ изменяется в пределах 0 ≤ σ ≤ 1, а λ — в пределах 0 ≤ λ ≤ λmax, λmax зависит от ширины переходной зоны между черными и белыми областями.
Величины σ и λ, не являются независимыми. Приведем пример такой зависимости для частного случая. Пусть изображение имеет форму квадрата и образовано из маленьких квадратных элементов (рис. 4). Площадь всего изображения (большого квадрата) примем за единицу. Тогда величина σ будет изменяться от нуля до единицы. Ее значения отложены по оси абсцисс (рис. 4, а). Задавшись величиной элемента изображения (в данном примере — малого квадратика), можно определить максимальное назначение

величины λ для изображений такого типа. Величина λ будет изменяться от нуля до λmax. На том же рисунке значения величины λ (в условных единицах) отложены по оси ординат. Своего наибольшего значения величина λ достигает при σ = 0,5. Изображение в этом случае имеет вид шахматной доски.
Заштрихованная область на рис. 4, а, есть область допустимых значений для пары чисел σ, λ. На рис. 4, б приведены изображения, соответствующие точкам А, Б, В и Г из упомянутой области допустимых значений. (Часть контура изображения, совпадавшая с границами всего изображения, при определении λ не учитывалась.)

Интегральные характеристики σ и λ могут быть определены без предварительного разложения на элементы. Назовем их характеристиками первого рода. Определим величины σ и λ для изображений двух классов: 1) букв русского алфавита, выполненных прямоугольным брусковым шрифтом; 2) товарных знаков [67]. Образцы объектов первого класса приведены на рис. 5 , второго — на рис. 6. В выборках было: 31 буква алфавита и 25 товарных знаков.

На рис 7, а и б приведены гистограммы значений σ для этих двух классов объектов, на рис. 7, в и г — соответственные гистограммы для величины λ. Сравнение гистограмм показывает, что хотя объекты этих двух классов изображений заметно отличаются по сложности и разнообразию свооих элементов, положения максимумов на гистограммах либо совпадают, либо близки.
Интегральные характеристики второго рода могут быть определены после декомпозиции изображения на элементы. Рассмотрим примеры таких характеристик, определенных для контуров изображения. В линии контура имеются точки, в которых кривизна линии контура изменяется скачком: это точки сопряжения прямолинейного отрезка и дуги, двух дуг с разными знаками кривизны и точки сопряжения двух дуг с кривизной одного знака, но сильно отличающихся по величине кривизны. Назовем эти точки разбивающими (в соответствии с принципом декомпозиции непрерывного стимула и реакции). Этими точками контур будет разбит на конечное число прямолинейных отрезков и дуг (острые углы контура — тоже дуги большой кривизны).
Учитывая высокую информативность криволинейных отрезков, введем теперь интегральные характеристики на множестве криволинейных отрезков контура. В качестве первой характеристики примем кардинальное число этого множества N, в качестве второй — сумму абсолютных приращений угла наклона касательной, или, иначе, сумму абсолютных величин дуг контура
φ = ∑i |Δφi|
где Δφi — величина i-той дуги в угловых единицах. На рис. 7, д, е приведены гистограммы величины φ для уже рассматривавшихся двух классов объектов: русского алфавита и набора товарных знаков.
Важнейшей интегральной характеристикой объекта является разнообразие. Это понятие оказывается довольно емким и многогранным. Оно тесно связано также с другими интегральными характеристиками — регулярностью, сложностью и т. д. Поэтому содержательный и количественный анализ этого понятия представляет большой интерес.
Выделим в понятии разнообразия в качестве компонентов разнообразие состава и разнообразие структуры. Разнообразие состава будет определяться алфавитом и его распределением (относительными частотами букв). Разнообразие состава, в свою очередь, можно разделить на разнообразие элементов и частей.
Однако к анализу разнообразия в целом возможен и другой подход со стороны анализа ограничений, накладываемых на возможное разнообразие различными факторами: условием связности, заданием точки отсчета, физическими ограничениями, принципами гармоничности. Кроме этого, имеется ряд характеристик изображения, тесно связанных и, в известной степени, производных от разнообразия и регулярности: упорядоченность, сложность, однородность, неопределенность. Характеристики (меры) сложности и разнообразия не совпадают между собой. Сложность в большей степени, чем разнообразие, зависит от числа элементов и операций установления отношений между ними. Точно так же не совпадают меры разнообразия, неопределенности, однородности и упорядоченности. Так, для меры упорядоченности необходима точка отсчета, чего не нужно для меры разнообразия. Меры упорядоченности не должны зависеть от числа элементов. Система может быть упорядоченной, но не однородной (443311) и может быть локально упорядоченной и однородной (431431).
Анализ разнообразия тесно связан с характеристиками отражателя и способом его взаимодействия с объектом. Существенными характеристиками отражателя являются его энтропия, емкость памяти и вид выполняемого им преобразования. Способы взаимодействия можно разделить на последовательные и параллельные, которые зависят от относительной величины объекта.
Подводя итоги, можно сказать, что на основе системы понятий: целое, декомпозиция, элемент, признак, алфавит, состав, отношение, множество отношений, структура, интегральная характеристика можно произвести полное аналитико-синтетическое исследование изображения как целого. Существенной особенностью этого пути является то, что он начинается от топологии (элемент), переходит к тополого-метрическому понятию (признак), затем к метрике, а затем опять к метрико-топологии (интеграл отношений) и снова к топологии. Этот путь показывает ведущую роль топологии и подчиненность метрики, что и логично, так как метрические пространства являются частным случаем топологических.
Выше были приведены некоторые примеры интегральных характеристик двуградационных изображений. В следующем параграфе будут описаны интегральные характеристики мелодий. В связи с интегральными характеристиками представляют интерес следующие вопросы:
а) определение системы интегральных характеристик для объектов данного класса;б) изучение распределения значений интегральных характеристик в данном классе объектов;в) определение допустимых и максимальных значений интегральных характеристик;г) определение зависимости между различными интегральными характеристиками объектов одного и того же класса;д) психологическая интерпретация существования области допустимых значений и значений, соответствующих максимуму распределения значений.
Набор значений интегральных характеристик конкретного объекта отражает его индивидуальность в соответствующем классе объектов.
Гармоничный анализ объектов восприятия. Простейшим объектом, в котором реализованы все принципы гармоничного целого, является отрезок, разделенный на две части в золотом отношении. Рассмотрим теперь реализацию этих принципов в двумерных изображениях.
Повторение целого в частях означает, что один из признаков целого должен иметь близкие значения во всех ограниченных частях плоскости. Например, все части целого имеют близкую форму или колорит, ориентацию или эксцентриситет. Отсюда видно, что этот принцип реализуется на уровне состава. С точки зрения множества векторов, характеризующих части целого, это означает, что по одному из компонентов векторы сильно сближены.
Соподчиненность частей в целом применительно к изображению означает, что все части, во-первых, распадаются на три группы — главную, второстепенную и дополнительную, которые, в свою очередь, могут делиться. Основанием для такого распределения являются величины одного из признаков частей. В отличие от принципа повторения одного целого в частях, значения признака, по которому происходит соподчинение, должны занимать весь диапазон своих значений, располагаясь в нем по определенному закону. В качестве такого признака могут выступать положение в пространстве, величина, яркость, оптическая масса и другие. Соподчиненность реализуется на уровне структуры.
Множество метрических отношений объекта должно быть упорядочено в единую систему. Это достигается путем наложения ограниченной соразмерности. В объектах зрительного восприятия членение в каждом измерении производится по наиболее важным, фиксированным точкам. В случае двумерных объектов восприятия соразмерность может производится по каждому измерению в соответствии с применяемой системой координат. Рассмотрим в качестве примера изображение человека (рис. 8). Из рисунка видно, что функционально значимые и визуально фиксируемые точки тела, расположенные на вертикальной оси человека, связаны между собой метрическим (7—7—7—7—7), арифметическим (5—10—15) и геометрическим (7—11—18) рядами. Все размеры частей оси и вся ось имеют общий модуль. Этот, хотя и частный, но очень важный пример, а также анализ классических произведений живописи и архитектуры, позволяют высказать ряд соображений о соразмерности правильно (оптимально) организованных объектов зрительного восприятия.
Важнейшие фиксированные точки объекта восприятия должны быть охвачены тремя видами закономерностей: метрическим, арифметическим и геометрическим рядами, причем каждый из рядов может проходить по несовпадающим точкам. Часто арифметический ряд совпадает с отрезком натурального ряда, а геометрический имеет своим знаменателем (динамическим модулем) величины √2, √3 и 0,5(√5 - 1) (золотое сечение).
В сложных объектах могут существовать несколько однотипных рядов, но с разными постоянными. Ряды могут охватывать часть объекта. Особенно часто общим закономерностям не подчиняются краевые элементы, служащие для согласования с окружающей средой или фоном. Благодаря этому в объекте, наряду, с детерминизмом метрических отношений, реализуется и элемент стохастичности, неопределенности. Каждый из трех рядов выполняет свою функцию: метрический ряд обеспечивает статику восприятия, геометрический — динамику, а арифметический — непрерывный переход от статики к динамике.
Схему метрических отношений тела человека (рис. 8) будем рассматривать как общий инвариант. Описание метрических отношений тела конкретного человека можно представить как отклонение от этого общего инварианта в относительных единицах. Тем самым будут разнесены регулярная и вариантная части описания.
Наличие в объектах восприятия и результатах репродуктивной деятельности (см. § 5 этой главы) регулярных метрических отношений, благоприятное воздействие таких отношений на запоминание, восприятие и движение позволяет поставить вопрос о механизмах, фиксирующих такие отношения.
Выделим ряд факторов, определяющих субъективное чувство равновесия: равновесие объекта относительно вертикальной и горизонтальной осей, уравновешенность направленных частей объекта, тональное равновесие. Равновесие объекта относительно вертикальной оси зависит от распределения оптических масс, положения главного элемента [68].
§3. Объекты слухового восприятия
Из огромного многообразия звуковых стимулов, воспринимаемых человеком, выберем для анализа следующие элементы музыкального произведения: музыкальный звук, аккорд и мелодию. Такой выбор обусловлен следующим. Среди слуховых стимулов музыкальные произведения и его элементы обладают наибольшей регулярностью, регистрируемостью и удобны для исследования. Музыкальное произведение создается и воспринимается почти исключительно человеком. В силу этого оно неизбежно отражает как физические и физиологические свойства слуховой системы, так и психические процессы и состояния человека (включая и их социальный аспект). Музыкальное произведение представляет собой целостный объект, и в нем могут быть выделены относительно самостоятельные, устойчивые элементы, которые могут рассматриваться как целостные образования.
Говоря об устойчивости элементов и форм музыки, мы имеем в виду их пространственно-временную устойчивость, т. е. их инвариантность и распространенность в течение длительного времени и распространенность одних и тех же элементов и форм у разных народов земного шара. Вот что пишет по этому поводу Ю. Н. Тюлин: «...реалистическая музыка опирается на определенные основные нормы музыкального восприятия и мышления, имеющие общее значение для разных стилей. Эти нормы обладают большой исторической устойчивостью и сохраняют свое значение на протяжении многих столетий» [69]. И далее: «... в народной музыке разных национальностей при всем ее неисчислимом многообразии лады имеют определенные общие черты» [70].
Музыкальный звук как целое. Элементарным музыкальным стимулом является непрерывный чистый тон постоянной высоты и громкости и ограниченной длительности. Как и любой другой элементарный стимул, чистый тон характеризуется неразрывным единством временных, пространственных и энергетических характеристик. Его аналитическое представление имеет вид:
x = α sin ωt, 0 ≤ t ≤ τ,
где α — амплитуда; ω — частота; τ — длительность звучания. Чистый тон как ритмический процесс приятнее шума, однако, в силу большого постоянства своих параметров, он обладает недостаточным разнообразием. Музыкальный звук существенно отличается от чистого тона и других звуковых стимулов как объективно, так и субъективно. Известно, что музыкальный звук имеет сложную структуру и состоит из совокупности основного тона и обертонов, кратных основному тону. Музыкальные звуки, издаваемые одномерными (струны, воздушные столбы) и двумерными (стержни, пластины, мембраны) колеблющимися телами, существенно различаются по своему спектру: обертоны струн и воздушных столбов кратны основному тону, обертоны пластин, стержней, колоколов, человеческого голоса не кратны основному тону.
Музыкальный звук задается основным тоном, числом, высотой и интенсивностью обертонов. Но, кроме дискретных, музыкальный звук имеет и непрерывные компоненты. Основной тон — самый низкий по высоте и самый большой по интенсивности. Способ возбуждения звучащего тела, высота звука, индивидуальные особенности инструмента влияют на состав и интенсивность обертонов. Изменение спектра звука влияет на субъективную оценку звука. Увеличение числа обертонов в звуке превращает его в шум. Удаление некоторых обертонов изменяет тембр звука. Характеристики музыкальных звуков, издаваемых различными объектами, приведены на рис. 9 [71]. Рассмотрим эти данные с точки зрения общих характеристик целостности и гармоничности.

Связность основного тона и обертонов обеспечивается, во-первых, благодаря наличию непрерывного компонента, а во-вторых, квазисвязностью обертонов (за исключением высоких звуков). Спектр музыкального звука ограничен. Сходство дискретных компонентов состоит в октавном повторении основного тона. Основной тон и обертоны в основном упорядочены по энергии. Частоты обертонов кратны основному тону. Кроме частотной структуры может быть проанализирована и динамика звука.
Аккорд как целое. Современные теоретики музыки выделяют в ней три компонента: гармонический, мелодический и динамический. Аккорд как частный случай созвучия является одной из важнейших характеристик ладагармонической системы. «Аккорд, — по определению Тюлина, — представляет собой гармоническое единство, конструктивное целое, содержащее от 3 до 6 тонов» [72]. Аккорды имеют терцовое строение. «Только терцовое наслоение тонов придает звучанию особую компактность и выпуклость» [73]. В функциональном отношении аккорды делятся на мажорные и минорные, устойчивые (вызывающие состояние покоя) и неустойчивые (вызывающие ожидание движения). Примером устойчивого аккорда является тоническое трезвучие, неустойчивого — уменьшенный септаккорд. Звуки в аккорде должны консонировать с основным тоном и между собой. При объединении звуков в аккорд имеют значение не только основные тоны звуков, но и обертоны.
Структура аккорда определяется интервальными расстояниями между звуками. Существует четыре основных типа аккордов, построенных по терцовым интервалам (табл. 1.). При интервалах, меньших терции, возникают сильные биения. При интервалах, равных и больших терции, биения становятся слабыми. При интервалах, значительно превышающих терцию, уменьшаются различия между консонансом и диссонансом. На рис. 10 дано графическое представление ряда аккордов в логарифмических шкалах. Цифрами обозначены интервалы в полутонах между звуками аккорда. На рисунке отчетливо видно различие между терцовыми (рис. 10, б, в, г, д) и нетерцовыми (рис. 10, а, е) аккордами.

Рассмотрим теперь аккорды с точки зрения общих условий целостности и гармоничности. Аккорд состоит из звуков, его структура определяется звуковысотными отношениями. Между звуками имеется сходство по тембру, соподчинение (доминирует самый низкий звук), высоты основных тонов и части обертонов соразмерены. Связность обеспечивается одновременностью звучания всех звуков аккорда, близостью их во времени и по тембру.
Мелодия как целое. Мелодия, выделенная из текста музыкального произведения, обладает известной самостоятельностью, выразительностью, чертами органического целого. Б. В. Асафьев говорил, что мелодия — это душа музыки. Мелодия отражает мелодический и динамический компоненты музыки.
Она выражает и общие закономерности музыки, и наиболее индивидуальные, присущие именно данному музыкальному произведению. Среди трех компонентов (мелодия, гармония, ритмика) мелодии принадлежит ведущее значение.
Главную роль в мелодии играют высотные и временные отношения. В мелодии, как и в изображении, состав элементов имеет два уровня: уровень звуков и уровень интервалов. Они соответствуют областям и границам областей изображения. Мелодия делится на периоды и фразы. Отношения между ними определяют структуру мелодии. Различают масштабную, ритмичную и звуковысотную структуры мелодии.
Мелодию можно рассматривать как упорядоченную последовательность музыкальных звуков, каждый из которых характеризуется высотой h, длительностью l и громкостью g. Упорядоченную последовательность этих величин можно рассматривать как вектор M(h, l, g). Тогда мелодия описывается векторной функцией времени. Высота и длительность звуков изменяются, как правило, дискретно, громкость может изменяться и дискретно, и непрерывно. Функция M{t} дискретизируется в моменты времени, когда один или несколько компонентов вектора М изменяются скачками. Эти моменты и являются временными границами звуков. Такая функция может рассматриваться как модель мелодии с учетом тех ограничений, которые накладываются на эту функцию общими законами музыки.
Алфавитом мелодии является набор звуков, включая и пустой интервал. Мелодия представляет связную (или квазисвязную) и ограниченную последовательность звуков.
Проанализируем мелодию с позиций целостности и гармоничности. Для анализа по основным характеристикам целостности произведем изучение состава, временной и звуковысотной структуры и интегральных характеристик мелодий некоторого класса. На множестве элементов мелодии могут быть определены различные статистические характеристики. Как и в случае изображения, эти характеристики не определяют целостности мелодии, но их статистические распределения представляют определенный интерес. 0дна из таких характеристик связана с распределением устойчивых и неустойчивых звуков. Устойчивыми звуками в определенном ладу называются звуки, которые производят впечатление законченности, не требуют продолжения (разрешения). Объективность этого качества показана Беляевой-Экземплярской (1929). Устойчивых звуков в ладу три — тоника, 3-я и 5-я ступени. Наиболее устойчивой является тоника. Назовем ее абсолютно устойчивой, а 3-ю и 5-ю ступени — относительно устойчивыми. Неустойчивые звуки можно разделить по степени их тяготения к разрешению на более неустойчивые (до разрешения — полутон), менее неустойчивые (до разрешения — целый тон). Если приписать абсолютно устойчивой ступени значение + 1, относительно устойчивой — (+ ½), менее неустойчивой — (- ½) и более неустойчивой — (- 1), то получим следующее распределение характеристик устойчивости ступеней в ладах:
В мажоре: + 1, - ½, + ½, - 1, + ½, - ½, - 1, + 1.
В миноре (натуральном): + 1, - 1, + ½, - ½, - 1, + ½, + 1.
В миноре (гармоническом): + 1, + 1, + ½, - ½, - 1, - ½, - 1.
В соответствии с этой классификацией было определено процентное содержание нот с различными характеристиками. На рис. 11, а приведена гистограмма устойчивых звуков для мелодии «Детского альбома» П. И. Чайковского.
Состав частей мелодии и ее структура определяются принципом декомпозиции и типом рассматриваемых отношений. В мелодии обнаруживаются отношения порядка, толерантности, метрики и симметрии. Эти отношения определяют два основных типа структуры мелодии — ритмическую и мелодическую. Для мелодий существует также оптимальный уровень разнообразия, определяющий в значительной степени ее целостность. Очень часто повторность ритмов сопровождается повторностью мелодий.
Приемы повторений:
1) простое повторение (чаще однократное);2) орнаментованное повторение — с добавлением новых звуков и с частичной заменой предыдущих;3) секвенция — повторение мелодического оборота на другой высоте (кроме октавы);
а) тональная секвенция — разные ступени одной тональности;б) модулирующая — одинаковые ступени в разных тональностях;
4) обращенное повторение — придание мелодическим интервалам противоположного направления;5) увеличение — повторение мелодий с удлинением звуков в одно и то же число раз, аналогично;6) укорочение.
Также интересно проследить, существуют ли какие-то отношения между ритмическим и мелодическим разнообразием и между мелодическим разнообразием и количеством устойчивых звуков в произведении (так как отдельно повторяемый звук чаще всего является устойчивым).
В табл. 2 приведены оценки звуковысотного и ритмического разнообразия для мелодий «Детского альбома». Для оценки использовался коэффициент разнообразия ri (см. § 3 гл. II). За элемент принимался один такт. Тактовый уровень принимался за нижний уровень иерархии. Вторым был уровень предложений, третьим — уровень периодов, четвертым — уровень самой мелодии. На рис. 11, б и 11, в соответственно приведены гистограммы коэффициентов разнообразия rh и rt по данным табл. 2.
Эти данные показывают, что разнообразие по временным характеристикам почти всегда меньше, чем по звуковысотным, диапазон коэффициентов временного разнообразия уже, чем диапазон значений звуковысотного разнообразия (для данной выборки). Коэффициенты rh 22-х из 24-х мелодий лежат в интервале (0,35—0,65).
Мелодию можно рассматривать как частный случай текста. Поэтому ее структуру и разнообразие целесообразно сравнить с соответствующими характеристиками стихотворного и прозаического текста.
§4. Текст как целое
Особым сугубо человеческим объектом восприятия является текст. По сравнению с объектами, рассмотренными выше, текст обладает рядом особенностей. Он воспринимается сукцессивно, может восприниматься и зрением, и слухом. Он является универсальным способом отображения, представления информации, всех ее компонентов. Текст удобен для объективного анализа, в этом случае относительно просто решаются вопросы определения алфавита и состава. Текст относится к сигналам второго рода.
Текст в целом и его компоненты являются носителями смыслового значения, между компонентами текста, наряду с другими, действуют и семантические связи, играющие в структуре «текст» ведущую роль. Текст как целое интересен и в том отношении, что его составляющие также являются целыми единицами, здесь мы имеем дело с иерархией уровней целого: буква — слово — предложение — текст. Говоря о компонентах текста, можно отметить одну интересную особенность: помимо связных и ограниченных элементов состава имеются и неограниченные, занимающие промежуточное положение между целостными элементами: буква — слог — слово — синтагма (группа слов) — предложение — абзац — текст. Слоги, синтагмы, абзацы имеют открытые связи.
Текст и его части изучаются различными науками: лингвистикой, логикой, психологией. Лингвистика рассматривает вопросы синтаксиса и семантики текста, логика — вопросы структуры, связанные с актами мышления. Эти проблемы неразрывно связаны и с вопросами восприятия и усвоения текста, его воздействия на воспринимающего. Синтаксические, семантические, эстетические и прагматические характеристики текста определяют и его целостность.
Исходным элементом текста является знак. Знаки разделяются на основные (буквы алфавита, включая интервал для разделения слов) и вспомогательные (знаки препинания, кавычки, скобки, большой интервал для разделения абзацев и любые другие знаки). Но в зависимости от целей исследования в качестве элемента может приниматься не знак, а слово или предложение.
Состав элементов текста можно рассматривать как множество знаков (основных и вспомогательных) или множество слов. Как и ранее, состав текста можно характеризовать распределениями алфавитов данного текста и сравнением этих распределений с соответствующими распределениями языка.
Структурной единицей текста как целого является предложение. Частями предложения являются слова. Между словами в предложении имеют место синтаксические отношения следования, управления, согласования, однородности и вхождения в составляющие [74]. На основе этих отношений структура предложения может быть представлена в виде ориентированного графа (дерева). Дерево графа несимметрично, с более сильным ветвлением вправо, это отражает свойства языка. Глубина дерева ограничена, что, согласно гипотезе В. Ингве, обусловлено свойствами памяти человека. Предложение — грамматическая форма суждения. Элементы предложения и суждения не совпадают. Предложение имеет субъектно-предикатную структуру.
Текст — сложный объект. В нем можно выделить различные типы структур — логическую, синтаксическую, семантическую, временную. Но синтаксические связи действуют в основном внутри предложения. Связь предложений в целостную последовательность осуществляется главным образом с помощью семантических связей.
В структуре текста семантические связи имеют больший удельный вес, чем в структуре предложения (по сравнению с синтаксическими). Текст состоит из группы предложений и обладает определенной семантической обособленностью и присущими ему структурными закономерностями. Собственно и членение текста на абзацы производится в местах изменения смысла, и в этом отношении текст подчиняется общему правилу квантования целого. Для получения семантического компонента структуры абзаца в работе И. П. Севбо [75] предлагается следующий метод. Текст приводится к набору упрощенных стандартизированных предложений, устанавливаются типы отношений между этими элементарными предложениями. Ими оказываются отношения порядка и толерантности (автор использует другую терминологию). Выделяются лексико-семантические связи, основанные на повторяемости семантически близких понятий в тексте (синонимы и слова-заместители). Эти повторения автор называет нанизыванием. Затем выявляются схемы нанизываний. Далее автор рассматривает структуру текста только на основе нанизываний, отвлекаясь от других видов связей. И. П. Севбо вводит также локальные количественные оценки синтаксической и семантической близости (число одинаковых слов в двух связанных предложениях — степень сцепления, степень удаленности слов-заместителей).
Однако, как отмечает автор, нанизывание является только одним из способов организации связного текста. Связь может осуществляться с помощью семантически близких понятий или общности ситуации. Объединение может происходить на основе принадлежности слов к единой семантической группе (виды одного рода). Общность ситуации может основывается на одном и том же отрезке времени или пространства (пейзажные описания).
Л. П. Доблаев [76] рассматривает текст без разбиения его на абзацы, элементом текста считается предложение, которое рассматривается как субъектно-предикатная структура суждения. Автор показывает, что и текст в целом также имеет аналогичную двухчастную структуру, имеет текстовый субъект, текстовый предикат, выражающие текстовое суждение. Текстовый субъект выражается чаще в одном предложении, а предикат и суждение — в нескольких. Интересно, что те же соотношения обнаруживаются в предложении: предикатная группа слов, как правило, более многочисленна, чем субъектная.
Наличие аналогии между текстом и предложением является основанием для выбора предложений в качестве частей текста как целого. Подобно тому, как основной смысл предложения может быть выражен в его субъектно-предикатной группе, основной смысл абзаца (и текста в целом) может быть выражен одним предложением.
Интересно, с нашей точки зрения, сравнить между собой три вида текстов: прозаический, стихотворный и мелодию, рассматриваемую как текст, Сравним эти тексты по ряду характеристик и посмотрим, как эти характеристики меняются от текста к тексту. В качестве характеристик используем типы отношений между компонентами семантической и метрической структуры. Метрической (временной) структурой назовем такую, которая получается в результате естественного разбиения текста на непересекающиеся части. Эта структура аналогична пространственной структуре изображения. Для каждого из рассматриваемых текстов эта структура имеет несколько иерархических уровней. В прозаическом тексте это текст — абзац — предложение, в стихотворном это стих — строфа — строка — стопа, в мелодии это — сама мелодия — период — фраза — такт. В прозаическом тексте эта структура в основном совпадает с семантической, так как абзац и предложение являются единицами семантической информации. Но при переходе от прозы к мелодии это соответствие все более нарушается, временная структура становится все более жесткой метризованной, уменьшается значение отношений порядка, увеличивается роль отношений толерантности, уменьшается смысловая нагрузка текста и увеличивается эмоциональная. Изменяется характер информации, передаваемой текстом, — от логической к образной.
Таким образом, в рассматриваемых текстах имеются две основные структуры — временная (метрическая) и семантическая. В прозаическом тексте доминирует семантическая структура, в мелодии — метрическая, в стихе могут доминировать и метрическая, и семантическая. Варьируя степень сходства и порядка компонентов текста, можно получать различные величины разнообразия и регулярности текстов.
§5. Анализ траекторий движения при письме
Рассматривая восприятие как отображение предметов и явлений внешнего мира в субъективном пространстве, целесообразно сопоставить этот процесс с отображением другого типа, в известной степени обратным — отображением субъективного образа в двигательном акте. Оба этих отображения o рассматриваться как информационные процессы и должны иметь определенное сходство.
Можно выделить две неразрывно связанные стороны двигательного акта: внутреннюю и внешнюю. Наиболее полное исследование двигательного акта как целого было проделано Н. А. Бернштейном. В классической работе «О построении движений» он обосновал представление об иерархической многоуровневой системе построения движений. Уже в более поздних исследованиях Н. А. Бернштейн пришел к выводу о регулирующей роли образа в построении движений.
Внешняя сторона двигательного акта всегда представляет собой единство пространственно-временных и энергетических характеристик. В случае произвольного двигательного акта к ним добавляются еще и информационные характеристики. Элементарный непроизвольный двигательный акт вполне аналогичен ощущению — оба имеют одни и те же топологические характеристики и неразрывное единство пространства, времени и энергии. Далее, если составной частью восприятия всегда является действие, то составной частью двигательного акта всегда является рецепция. И восприятие, и двигательный акт имеют в своем составе замкнутые контуры регулирования.
Двигательные акты можно разделить на произвольные и непроизвольные, апериодические (однократные) и периодические (повторяющиеся), простые и сложные. В каждом двигательном акте представлены осознаваемые и неосознаваемые компоненты. В иерархии управляющих уровней осознаются лишь высшие.
Внешний компонент движения может изучаться либо непосредственно, либо по пространственно-энергетическим зависимостям от времени, зарегистрированным приборами. Больший интерес представляют информативные движения. Вспоминая «человека» Пенфилда, сразу можно сказать, что наиболее информативными движениями обладают лицо, язык и рука.
Произвольный двигательный акт есть целостное действие, результат которого может быть объективно зафиксирован. Так как такой результат является отображением субъективного образа, то интересно подвергнуть его такому же анализу, какому были подвергнуты объекты восприятия. Одним из наиболее информативных органов человека является рука, поэтому в качестве объектов анализа можно выбрать двигательные акты руки, а именно движение руки при письме, точнее результат таких движений — траекторию пишущего прибора.
Как большинство производственных движений, акт письма относится к периодическим движениям. Существует непосредственная связь между организацией двигательного акта и его эффективностью. Хорошая организация двигательного акта должна удовлетворять принципам гармоничности (трудовая деятельность).
В качестве конкретного объекта рассмотрим движения конца пишущего прибора. Его траектория соответствует начертаниям рукописных букв и слов. Она является объектом зрительного восприятия и контроля, результатом работы многоуровневой системы построения движения (отображения II). Ее исследование проведем методом «анализа через синтез».
Рассмотрим способ синтеза рукописных букв и слов. При разработке способа ставилась задача получения максимального сходства синтезированных букв из достаточно большого алфавита со стандартным, общепринятым их написанием при минимальном числе составляющих элементов. Известны различные подходы к решению этой задачи. Можно, например, получить конфигурацию буквы из элементов формы. Конфигурация, полученная в результате письма, есть результат движения. Поэтому в качестве элементов для синтеза рукописных букв естественно попытаться использовать простейшие типы движения. Будем считать, что конец пишущего прибора одновременно может участвовать в трех независимых движениях:
1) прямолинейном колебательном по горизонтали:
u = A sin [ 2π / (T × t) + φ1 ];
2) прямолинейном колебательном под углом к горизонтали:
v = B sin [ 2π / (T × t) + φ2 ];
3) прямолинейном поступательном по горизонтали:
w = C t.
Все движения происходят в одной плоскости. Для такого предположения имеются весьма убедительные физиологические данные. Результирующее движение полностью определено, если задать начальное положение пишущего прибора, амплитуды колебаний (А и В), период Т, разность фаз Δφ = φ1 - φ2 и скорость поступающего движения С. При различных значениях этих параметров получаются варианты эллиптической траектории как результат суперпозиции трех движений u, v и w.
Рассмотрим процесс синтеза рукописной строчной буквы а. Написание буквы а может быть произведено без отрыва пишущего прибора от бумаги. При этом некоторые участки конфигурации буквы могут проходиться неоднократно. Разобьем эту непрерывную траекторию на отдельные участки, показанные на рис. 12, а. Эти участки представляют собой эллипс, отрезок прямой и часть эллипса. Каждый из этих участков получается при различных комбинациях значений параметров А, В, Δφ, С, которые должны изменяться при переходе от одного участка к другому. Их можно рассматривать как некоторые функции времени А(t), B(t), Δφ(t) и С(t). На рис. 12, б даны графики этих функций при синтезе буквы а на интервале 0 ≤ t ≤ 2Т.

На графиках отчетливо видно, что разбивающие точки на траектории движения соответствуют моментам времени, в которые происходит скачкообразное изменение, по крайней мере, одной из четырех функций. Этот принцип разбиения непрерывной траектории движения на отдельные участки аналогичен тому, который был применен выше для квантования объектов восприятия. Аналогично можно синтезировать все строчные буквы русского алфавита [77].
На рис. 13 приведены конфигурации синтезированных букв, на этом же рисунке для сравнения приведены общепринятые начертания тех же букв. Сравнение показывает, что, за небольшими исключениями, для сходства синтезированных и стандартных букв необходимо очень небольшое число значений параметров: для А — 4, для В — 4, для Δφ — 7, для С — 3, причем эти значения оказались кратными, имеющими простую общую меру. Шкала времени также оказалась разбитой на дискретные интервалы с единицей, равной 1/12 T (периода). Подобно тому, как мелодия имеет ритмовысотную метрическую основу, движения при письме, по-видимому, имеют пространственно-временную метрическую основу.

Синтезированные буквы сравнивались с прописями, т. е. не с движениями отдельного человека, а с некоторыми усредненными начертаниями. Поэтому в реальных движениях могут быть и всегда имеются отступления от идеальной пространственно-временной основы. При тех же уровнях квантования можно синтезировать и строчные буквы латинского алфавита. При написании прописных букв траектория часто не является непрерывной, состоит из нескольких отдельных частей. Все такие части прописных букв русского и латинского алфавитов могут быть синтезированы описанным методом при некотором расширении числа уровней квантования начальных условий и параметров движения. Могут быть получены варианты букв, отличающихся наклоном, эксцентриситетом (вытянутостью) и размером.
Для многих букв алфавита выбор начальных условий и значений параметров движения не является однозначным. При незначительных вариациях этих величин могут быть получены различные, но близкие начертания букв, из которых могут быть выбраны в некоторых отношениях лучшие варианты. В частности, наиболее вариативны соединительные элементы букв. Характер соединительных элементов, которые у рукописных букв русского алфавита в основном завершают написание буквы, определяется последующей буквой слова. Варьируя эти элементы, а также вводя движение, прерывающее линию письма, можно осуществить программирование написания целых слов и предложений. Следовательно, программирование написания рукописного слова может быть осуществлено с помощью синхронного задания нескольких ступенчатых функций дискретного аргумента.
Таким образом, траектория движения при письме является квазисвязной и частично ограниченной, имеет «кристаллическую» пространственно-временную основу. Ее структуры во многом аналогичны структурам рассмотренных выше текстов.
Глава IV
ПРОЦЕСС И РЕЗУЛЬТАТ ВОСПРИЯТИЯЦЕЛОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ
§1. Общая характеристика субъекта и процесса восприятия
С. Л. Рубинштейн обосновал возможность структурного анализа человека как субъекта. Восприятие есть процесс взаимодействия субъекта с объектом, причем такого, при котором изменяется состояние различных систем человека, а объект остается неизменным. Так как это взаимодействие носит активный характер, то воспринимающего человека можно рассматривать как субъекта деятельности, учитывая специфику этой деятельности как субъекта восприятия. Восприятие с точки зрения деятельности можно также рассматривать как частный случай познавательной деятельности. Психологические аспекты субъекта познания охватывают проблемы сознания, чувственного познания и мышления. Следовательно, при рассмотрении процесса восприятия должны быть затронуты в той или иной степени не только вопросы чувственного восприятия, но и вопросы сознания и мышления. Если учесть, кроме того, что человек является индивидом и личностью, следует рассмотреть так же, как проявляются эти качества человека в акте восприятия целостных объектов.
Субъект восприятия — структурное и функциональное целое. Отражающая система субъекта — часть этого целого. В восприятии участвуют все уровни отражения, объединяющие в определенной степени чувственное и логическое, осознаваемое и неосознаваемое. Восприятие как процесс соответствует динамике этой системы в течение времени взаимодействия субъекта с объектом.
Одним из главных оснований для структурирования процессов в живых системах является параметр времени. Выше (§ 1, гл. II) приводились примеры временной организации в клетке и в организме.
Многочисленные данные показывают, что физиологические и психические процессы очень часто имеют несколько четко разнесенных временных уровней. Рассматривая функциональную систему организма, П. К. Анохин [78] выделяет в ней крайне консервативную часть (рецептор системы), относительно консервативную (сам конечный эффект) и весьма пластичную (средства достижения приспособительного результата). Акцептор действия есть временное образование, сформированное по поводу данной ситуации. А динамический стереотип есть консервативное образование. Психические процессы также имеют сложную временную структуру, и в основу их «расслоения» могут быть положены постоянные времени различных порядков. Так, время темновой адаптации колбочек — около 7 минут, палочек — час и более. Период полураспада следов памяти имеет порядок секунд (последовательный образ), десятков минут (оперативная память), десятков лет (долговременная память).
Резко отличаются по временным характеристикам характерологические и темпераментные показатели. Очень существенно, что каждый уровень имеет чрезвычайно стабильные постоянные времени. Время простой сенсомоторной реакции не изменилось, по крайней мере, со времен Гельмгольца, когда впервые оно было измерено. Естественно, что в связи с проблемой восприятия целого наиболее интересны уровень актуальных процессов и примыкающий к нему онтогенетический уровень. Анализ процессов на актуальном уровне показывает, что они также имеют временную слоистость, так сказать, второго порядка.
В зрительной системе, как в моторных ее частях, так и в нейронных имеются процессы с различными временными постоянными. Б. Ф. Ломов [79] выделяет четыре временных уровня в процессах восприятия: 1) уровень психофизических и психофизиологических процессов, протекающих в интервале от единиц до десятков миллисекунд; 2) уровень зрительного образа с временной областью от десятков до сотен миллисекунд; 3) уровень элементарных перцептивных действий с интервалом времени порядка сотен и тысяч миллисекунд; 4) уровень регуляции работы зрительной системы с временным интервалом процессов порядка сотен секунд.
Подобно тому, как основой процесса является временная метрическая структура, основой материального (вещественного) субстрата должна быть метрическая пространственная структура со своим набором постоянных пространства. Разумеется, в обоих случаях имеют место обе структуры, но в случае процесса доминирует временная структура, в случае субстанциональной системы — пространственная структура. И уже на базе пространственно-временной структуры целесообразно рассматривать информационные и энергетические аспекты процесса восприятия.
Пространственно-временные характеристики различных уровней отражения также различны. Именно они в значительной степени определяют специфику этих уровней, их качественное своеобразие. Правда, при определении качественных отличий между ощущением, восприятием и мышлением встречаются известные трудности. По-видимому, для сложных смежных явлений природы не существует одного простого отличительного признака одного сечения. По-видимому, такая граница сама имеет сложную структуру.
При изучении проблемы восприятия целостных объектов необходимо рассматривать не только общую структуру субъекта восприятия, но и его индивидуальные особенности: возрастные, половые, типологические, культурные. При анализе индивидуальных особенностей восприятия целого, очевидно, будут существенными особенности внимания, чувствительности, памяти, мышления. Вопрос о влиянии индивидуальных особенностей на восприятие в психологии изучен недостаточно.
Субъект восприятия — целостная система, и к ней применимы интегральные характеристики, рассмотренные в § 1, гл. II: разнообразие, регулярность, связность, устойчивость и другие. Эти особенности субъекта накладывают определенный отпечаток на процесс восприятия.
По Э. Кречмеру [80], резко отличающимися, полярными свойствами характеризуется восприятие шизотимиков и циклотимиков. Первые слабосвязны, устойчивы, слабо отвлекаемы, для них характерна развитая склонность к анализу, высокая способность к расщеплению, выделению частностей, абстракция, внимание к формам и движениям, меньшая тенденция к постижению общей картины, сдерживание эмоций, склонность к персеверациям. Они способны удерживать в своем сознании несколько отдельных параллельных рядов, дать (предоставить возможность) функционировать одновременно нескольким различным установкам. Вторые (циклотимики) сильносвязны, неустойчивы, легко отвлекаются и переключаются, для них характерна склонность к синтетическому восприятию, слабая способность к расщеплению, слабая абстракция, чистота восприятия цвета и тона, сведение всего комплекса форм к целостному образу, близкие и предикатные ассоциации, малая склонность к персеверации, открыто выраженные эмоции. Эти и аналогичные данные позволяют говорить о наличии способности к восприятию целого и, по-видимому, не только к восприятию, но и к представлению, пониманию, и ощущению (чувству) целого. Как и любая способность, способность к отражению целого обеспечивается необходимой спецификой многих психических процессов (внимания, памяти, мышления), свойств нервной системы и качеств личности. Могут быть поставлены задачи исследования структуры этой способности, экспериментального шкалирования способности к целостному отражению и способов ее развития.
Важнейшей характеристикой процесса восприятия является его мотивационная сторона, вопрос об удовлетворении определенных потребностей в процессе восприятия. Эти потребности могут быть вызваны характером деятельности человека, но могут иметь и внутренние причины. В разное время эти внутренние потребности в восприятии стимулов называли и объясняли по-разному: «желанием воспринимать» (Р. Вудвортс), сенсорными потребностями, информационными потребностями. Подкреплением перцептивных реакций Р. Вудвортс считает возникновение образа воспринимаемого предмета. Еще раньше И. М. Сеченов высказывал мысль о том, что ощущение само по себе доставляет удовольствие ребенку. Исследования по сенсорной изоляции, воздействию узкого класса специально подобранных стимулов, работа в условиях информационных перегрузок показали, что от качества и количества внешней стимуляции зависит не только состояние человека и качество его деятельности, но и состояние психики вообще.
Объективной причиной действий субъекта всегда являются его потребности. Потребности — источник всякой активности. Они проявляются в установках и интересах. Потребности определяют мотивацию. Но стратегия и тактика деятельности определяются как потребностями, так и ситуацией.
Все это остается верным по отношению к восприятию как действию и к информационным потребностям как частному виду потребностей человека. Информационный поток, «пересекающий» человека, должен обладать определенными количественными и качественными характеристиками. Преобразование этого потока связано с приемом, хранением, переработкой и использованием информации, для чего у человека формируются соответствующие механизмы, успешная работа которых и поддержание их в рабочем состоянии зависят от постоянного притока информации, являясь одним из факторов, обусловливающих информационные потребности. Эти потребности можно разделить на потребности приема (В), хранения (П), переработки (И), передачи и генерирования информации (Э) (в виде порядка в окружающей среде, предметов творчества).
Информационные потребности обусловлены также функционально — характером деятельности, выполняемой человеком. Кроме того, мощным источником информационных потребностей являются социальные факторы: потребность в общении, духовные потребности и т. д.
Удовлетворение информационных потребностей происходит не столько в результате, сколько в процессе потребления (генерирования) информации. Потребность в информации (как и в веществе и энергии) — это не только потребность потребления, но и потребность освобождения.
Потребности могут быть и не осознаваемы человеком. Имеется лишь ощущение недостатка или избытка чего-то, но чего — человек определить для себя не может. В ряде случаев решение может быть найдено методом проб и ошибок или с помощью других людей. Для каждого индивидуума существует определенная норма потребления информации. Отклонение от этой нормы в любую сторону может привести к нарушениям вплоть до патологических. Регуляция информационного потока может быть как внешней, объективной, так и внутренней, субъективной (осознаваемой и неосознаваемой). Возможности внутренней регуляции очень велики. Недоразвитие этой регуляции может привести к информационной жажде в океане информации.
Рассмотрим более подробно информационный поток. Он обладает временными, пространственными, энергетическими и собственно информационными характеристиками. С каждой из этих характеристик связаны и определенные информационные потребности. Информационные характеристики потока — это, прежде всего, характеристики его разнообразия и регулярности. Здесь мы также встречаемся с большим разнообразием потребностей человека.
Для человека в разные периоды его жизни необходимы сигналы с самой различной энтропией — от максимальной (белый шум — рябь на воде, пламя в камине, шум прибоя) до нулевой. Длины и состав алфавита также весьма различны. Весьма существенно также, в какой мере человек знаком с алфавитными и вероятностными характеристиками информационного потока, от этого в решающей степени зависит процесс декодирования и понимания сигнала. Оптимум избыточности сообщений лежит в средней зоне шкалы. Избыточность развитых языков составляет около 60%. Оптимальными величинами потока также являются некоторые средние значения: «...не только давление и напряжение, но в равной мере и полное освобождение от стимулов и, как следствие этого, духовная опустошенность могут быть неврозогенными и даже психогенными» [81].
Анализ информационных потребностей показывает, что основная характеристика по всем показателям — это разнообразие в пространстве и времени во всем диапазоне соответствующих шкал. В частности, на граничных точках шкал мы обнаруживаем потребность человека в неопределенности, бесконечном, иррациональности. Наконец, существует еще одна информационная потребность — в красоте, в восприятии гармоничного целого. На этот факт обращали внимание многие философы и художники.
В процессе восприятия происходит взаимодействие информации, поступающей от объекта, информации, хранящейся в памяти, и свежих следов, полученных в данном процессе восприятия от того же воспринимаемого объекта. Индивидуальный опыт, зафиксированный в памяти, оказывает огромное влияние на процесс и результат восприятия. Информация может быть принята (запомнена), но не понята субъектом, или даже принята неадекватно, если субъект не располагает алфавитом сообщения. Включение в восприятие знаний, полученных ранее и хранимых в памяти, сильно расширяет возможности органов чувств. В процессе восприятия происходят также и процессы переработки информации. От того, что это за процессы, тоже зависит результат восприятия. Так, в зависимости от вида процессов переработки субъективная оценка регулярности одного и того же объекта может сильно различаться.
Результат восприятия в общем случае не эквивалентен текущим впечатлениям. «Наше восприятие в значительной мере не отвечает нашим мгновенным ощущениям. Мы воспринимаем фактически абстрагированную из этих ощущений обобщенную структуру, которая формируется в течение некоторого времени. В некоторый данный момент могут „провзаимодействовать“ выводы, собранные в течение какого-то периода, и вызвать возникновение новой структуры воспринимаемого нами. Ясно, что не имеет смысла утверждать, будто эта новая структура основывается лишь на самом последнем выводе» [82].
Хотя информационные процессы и играют, по-видимому, ведущую роль в восприятии, однако в силу неразрывной связи информационных и энергетических процессов во всех психических явлениях эту связь следует проследить и в процессах восприятия. Форма (определенное устойчивое распределение элементов объекта в пространстве или времени) является одним из важнейших информационных характеристик объекта. Но устойчивость форм в природе оказывается возможной только благодаря определенным энергетическим связям. Так, атом углерода можно синтезировать из трех атомов гелия только потому, что у углерода энергетический уровень оказался равным 7,62 млн. электроно-вольт. Зная радиусы связи атомов, можно найти углы между связями, а, следовательно, размеры и формы молекулы. Форма определяется как внутренними, так и внешними силами. Чем больше энергия связи, тем устойчивее форма.
Взаимодействие двух объектов всегда имеет энергетический и информационный компоненты. При взаимодействии может происходить преобразование энергии при сохранении общего ее количества. Информация, передаваемая от одного объекта к другому, не может увеличиться, зато может уменьшиться в результате разрушения, деструктурирования взаимодействующих объектов. Таким образом, количество переданной при взаимодействии информации оказывается тесно связанным как с энергией связи частей, так и энергией взаимодействия.
Особый интерес представляют взаимодействия объектов, имеющих источники потенциальной энергии, которая может высвобождаться, регулироваться информацией, переданной при взаимодействии. Именно этот случай мы имеем в виду, рассматривая восприятие как взаимодействие субъекта с объектом.
Л. М. Веккер обратил внимание на то, что затраты энергии на формирование все более точного образа в движении возрастают. Исследования соотношения скорости и точности в процессе деятельности [83] открывают подходы к количественным оценкам соотношения информации и энергий в психических процессах. Выскажем гипотезу о механизмах связи информации и энергии при восприятии. Будем рассматривать нервную систему как изотропную среду, через которую проходит поток вещества, энергии и информации. Этот поток обеспечивает непрерывный процесс жизнедеятельности нервной системы и организма в целом. Поток вещества и энергии (в основном) доставляется с кровью и в норме оказывается одинаковым для всех элементов изотропной среды. Поток информации доставляется от рецепторов. Этот поток неравномерен, и поступающая информация локализуется в различных частях нервной среды. Оптимальный обмен происходит при некотором среднем потоке информации. Как недостаток информации, так и ее избыток ухудшают обмен. Но в силу неравномерности внешней афферентации (ощущения от внешних раздражителей) в нервной среде будет существовать неравномерность хода обмена веществ и потока энергии. Образуется своеобразный энергетический пространственный рельеф. В зависимости от величины зон и величины отклонения от оптимума возникают различные аномалии вплоть до патологии. Статистически частые ситуации перевозбуждают отдельные зоны, статистически редкие — недовозбуждают их. В результате стойкого и неравномерного возбуждения развивается утомление. Длительное воздействие нерегулярных, неупорядоченных сигналов также может нарушить нормальное течение процессов, вызвать их десинхронизацию. Уменьшения излишней неоднородности энергетического рельефа (рельефа возбуждения) можно достичь путем воздействия сигналами с широким спектром (типа белого шума). Уменьшить неупорядоченность функционирования нервной системы можно путем воздействия на нее ритмичными, гармоничными сигналами.
С регулирующей функцией информационного потока неразрывно связан вопрос об изменении состояния субъекта при восприятии. Что такое психическое состояние? Н. Д. Левитов рассматривает психическое состояние как синдром (целостная совокупность симптомов), некоторое единство психических процессов. Он пишет: «Психическое состояние... это целостная психическая деятельность за определенный период времени, характеризующаяся своеобразием психических процессов и поведения в зависимости от отражаемых предметов, явлений действительности, предшествующего психического состояния и свойств личности» [84]. В. Н. Мясищев называет состоянием «общий функциональный уровень, на фоне которого развивается процесс» [85].
Организм — динамическая система, поэтому его состояния и состояния его подсистем суть процессы, характеристики которых можно считать относительно постоянными по сравнению с характеристиками процессов восприятия, происходящих на их фоне. Временные и энергетические характеристики лежат в основе классификации состояний. Н. Д. Левитов различает также умственные, эмоциональные и волевые состояния.
Примером состояния является также установка. Установка, по Д. Узнадзе, есть особое целостное состояние. Установка объединяет прошедшее и будущее (итог прошедшего, предшествующего и проекция, ожидание будущего). В понятии установки также должны быть выделены компоненты с разными постоянными времени. Тогда с понятиями установки могут быть связаны не только явления актуальной установки, но и такие свойства личности, как направленность, устойчивость и подобные им, соответствующие онтогенетическому уровню. По отношению к отражательным процессам таким компонентом установки является интерес. Все уровни установки оказывают огромное влияние на процесс и результат восприятия. По отношению к процессу восприятия состояние установки является начальным, исходным состоянием, на фоне его развивается процесс восприятия, который, в частности, приводит и к изменению определенных компонентов начального состояния. Актуальные компоненты установки могут быть осознаваемыми (словесная инструкция) и неосознаваемыми (аперцепция).
Изменение состояния в процессе восприятия есть реакция субъекта, имеющая весьма сложную структуру. В эксперименте могут фиксироваться только отдельные показатели этой реакции. Изменение состояния означает изменение распределения характеристик внутренней среды организма или параметров протекающих в нем процессов. Эти изменения происходят под действием изменений состояния внешних элементов воспринимающей системы (рецепторов). Связи рецепторов с внутренними частями организма двусторонние, поэтому изменение внутренних состояний в свою очередь оказывает влияние на состояние рецепторов. Еще в 1893 г. Н. Ланге писал: «Процесс перцепции в широком смысле слова состоит в быстрой смене все более частных дифференцированных психических состояний» [86].
Характеристики объекта восприятия могут оказывать различное действие на состояние субъекта: стимулирующее, катализирующее, стрессирующее, депрессирующее, активирующее. Изменение состояния может быть потребностью субъекта, которая может быть удовлетворена в процессе восприятия. Это могут быть потребности восстановления статического и динамического равновесия со средой, устранения состояния застоя или состояния десинхронизации, состояния неравномерного распределения возбуждения и т. д. Специальная организация стимульной среды может быть использована для оптимизации состояния человека.
Рассмотрим теперь работу различных уровней отражения и их взаимодействие при восприятии целостных объектов. Каждый из этих уровней выполняет две функции — отражательную и оценочную. Восприятие целого есть чувственное отражение единичного объекта, перцептивный уровень в этом процессе играет ведущую роль.
§2. Сенсорный уровень отражения целого
Любое ощущение характеризуется модальными, пространственно-временными и энергетическими характеристиками. Модальность определяется типом рецептора. Положение действующего агента определяется в субъективной системе координат, связанной с телом человека, время действия агента оценивается в субъективной шкале времени. Ощущение возникает, если энергия агента достигает пороговой величины. Эта величина определяется не только интенсивностью и пространственно-временными характеристиками агента, но также состоянием рецептора в данный и предшествующие моменты, а также состоянием связанных с ним в данный момент рецепторов. Кроме того, результат ощущения в данный момент влияет на реакции рецептора в последующие моменты и на состояния окружающих рецепторов. Таким образом, уже в ощущении обнаруживается связь настоящего с прошлым и будущим, связь данного локуса (места) с окружающим пространством, т. е. проявляется одно из фундаментальных свойств психики — выход за пределы области пространственно-временного континуума непосредственного взаимодействия. Соотношение между объективными характеристиками стимула (агента) и субъективной величиной ощущения составляет сущность основного психофизического закона. Преобразования на сенсорном уровне неосознаваемы, автоматизированы и происходят без участия долговременной памяти.
Рецепторные элементы всех модальностей дискретны, множественны и объединены в рецепторные поля. Дискретность рецепторов обеспечивает пространственное микроквантование стимулов, а также и первичное микрообъединение стимулов, если их размеры оказываются меньшими размеров одного рецептора. Макрообъединение квазисвязных стимулов происходит уже на уровне рецептивных полей разных уровней.
Сенсорный процесс (так же как перцептивный и операторный) происходит при участии всех компонентов отражающей системы человека. Но роль различных подсистем в каждом из них неодинакова. Естественно, что в сенсорном процессе непосредственного контакта организма со средой роль периферических подсистем особенно велика. Рассмотрим в этой связи работу периферийной части зрительной системы — глаза.
Наличие нервных и моторных компонентов в структуре воспринимающих систем показано для всех модальностей. Кольцевая структура всех таких систем является общим психофизиологическим принципом. Механизмы глаза также имеют двойственную природу: содержат нейронный и мышечный компоненты, образующие единую функциональную систему, работа которой может быть адекватно описана только при рассмотрении нейромоторной системы глаза как единого целого. Характер преобразований, выролняемых периферическими отделами зрительной системы, определяется главным образом генетически заданной структурой Морфологические исследования на животных и моделирование преобразований информации многослойными нервными сетями позволили получить представление о характере и возможностях таких преобразований.
Сетчатка глаза позвоночных имеет сложную слоистую структуру. Световая энергия воспринимается палочками и колбочками — фоторецепторами. Отростки рецепторов образуют связи с биполярными клетками. Биполярные клетки в свою очередь связаны через внутренний синоптический слой с ганглиозными клетками. Аксоны ганглиозных клеток образуют зрительный нерв, по которому сигналы из сетчатки поступают в мозг. Связи между слоями носят конвергирующий характер: несколько рецепторов связаны с одним биполяром, а несколько биполяров — с одной ганглиозной клеткой. Число конвергирующих элементов увеличивается от центра к периферии. Таким образом, морфологически квантование изображения определяется не только наличием фоторецепторов, но и наличием рецептивных полей. Фоторецепторы, биполяры и ганглиозные клетки образуют прямой проводящий путь.
Кроме того, многие морфологи указывают на возможность суммации возбуждений в сетчатке с помощью интегративной системы. С помощью клеток различных типов может осущестляться широкое переключение (ассоциативные горизонтальные клетки, центрифугальные биполяры, волокна обратной связи из вышележащих отделов мозга) возбуждений центральной ямки, в частности, возможна широкая пространственная суммация возбуждений группы фовеальных колбочек. Интегративная система гораздо более развита в колбочковом аппарате, чем в палочковом.
Наличие в сетчатке конвергирующих соединений, а также большого числа горизонтальных связей на разных уровнях приводит к тому, что реакция каждой ганглиозной клетки зависит от освещенности не только топографически соответствующих ей фоторецепторов, но и от освещения соседних рецепторов, включая достаточно отдаленные. При этом сигналы с соседних участков могут как суммироваться, так и тормозить друг друга. В результате образуется сложная функциональная структура рецептивных полей ганглиозных клеток. Участок сетчатки, в пределах которого площадь взаимозаменяема с интенсивностью света, называют зоной полной суммации. Величина этой зоны зависит от места на сетчатке, яркости фона, длительности предъявления стимула. Суммационная способность увеличивается от центра к периферии. Так, в условиях темновой адаптации площадь полной суммации для палочек на два порядка превосходит таковую для колбочек. Зону полной суммации можно сопоставить с эффективной величиной рецептивного поля, т. е. с той его частью, где происходит суммация.
Наличие порогов контрастной чувствительности, пространственной и временной разрешающей способности приводит к квантованию изображения. Изображение разлагается на конечное число дискретных элементов. Наименьшие размеры этих элементов характеризуются параметром остроты зрения. Острота зрения есть функция многих переменных, главными из которых являются освещенность и расстояние от fovea. Своего максимума острота зрения достигает при оптимальной освещенности объекта и приходится на fovea.
В сетчатках позвоночных обнаружены рецептивные поля и даже отдельные их участки, по-разному реагирующие на стимул: on- и off-реакции. Благодаря этому животные и люди обладают повышенной чувствительностью к движущимся и изменяющимся объектам. Кроме того, обнаружены ганглиозные клетки с более узкой специализацией, избирательно реагирующие на отдельные свойства стимула: на направление движения, на кривизну границы и т. д.
Выше уже была описана структура сетчатки. Сетчатка — в основном параллельный преобразователь информации. Рассмотрим параллельные преобразования неподвижных двумерных изображений. Преобразования считаются параллельными, если отсутствует какое-либо сканирование в плоскости изображения. Параллельные преобразователи позволяют осуществить следующие преобразования изображений: а) усреднение (сглаживание), б) декорреляцию (дифференцирование), в) выделение контуров, г) выделение прямолинейных и криволинейных участков, а также особых точек контура. Благодаря этому они могут выполнять функции обнаружения общих и локальных минимумов и максимумов освещенности объекта, преобразований Фурье и Лапласа, вычисления взаимно-корреляционных функций и т. д.
Параллельная обработка информации уменьшает объем необходимой памяти, устраняет необходимость поэлементного считывания, вследствие чего резко сужается полоса частот в канале обработки. Параллельные преобразователи могут устранять некоторые помехи. Параллельные преобратели могут существенно изменять форму фигуры. С увеличением полей суммации первоначальная форма фигуры изменяется все значительнее: сглаживаются выступающие части, заполняются вогнутости, исчезают мелкие детали, в целом происходит сглаживание линии контура. Увеличение порога нейронных элементов преобразователя также приводит к изменению формы фигуры. В частности, если фигура имеет узкие перемычки, то они могут выпасть и фигура разделится на несколько отдельных частей. Наоборот, при увеличении полей суммации может произойти объединение близко расположенных частей в одну фигуру. При этом происходит уменьшение длины границы по сравнению с суммарной границей объединяемых частей.
Особым случаем параллельных преобразований является двухканальная переработка информации, когда в отличие от предыдущего случая однородных преобразователей каналы неодинаковы. Можно привести много примеров таких преобразователей (периферия и центр сетчатки, сетчаточный и моторный вход зрительной системы, каналы передачи специфической и неспецифической информации в ЦНС). Таковы в самых общих чертах структурные особенности и функциональные возможности параллельных преобразователей.
Движения глаз имеют сложный характер. Различают микро- и макродвижения. При восприятии неподвижных предметов макродвижения имеют дискретный, скачкообразный характер. Остановки (точки фиксации) чередуются со скачками. В точках фиксации глаз совершает микродвижения. При свободном рассматривании наиболее вероятна продолжительность фиксации от 0,2 до 0,8 секунды. Во время фиксации происходит выбор направлений и величины скачка. При скачке скорость движения глаз плавно нарастает, достигает максимума, а затем плавно уменьшается. Величина скачка обычно не превосходит 20°. Микродвижения выполняют деадаптирующую функцию. Макродвижения выполняют функцию слежения, транспортную функцию. Показана необходимость макродвижений при решении таких метрических задач, как определение величины отрезка, измерение расстояний, углов, определение пропорций, счет, что говорит об информационной функции макродвижений. Однако в целом вопрос о роли макродвижений глаз в приеме информации человеком остается дискуссионным.
Нейронные и моторные структуры зрительной системы функционируют в тесной взаимосвязи. В каждой точке фиксации на сетчатку проектируется оптический рельеф внешней среды. Каждому такому рельефу соответствует распределение напряжений в мышечных структурах глазодвигательной системы. В разных точках фиксации (при одном и том же объекте) эта мышечная реакция будет различной. Каждому объекту будет соответствовать свой моторный «рельеф». На модели, подтвержденной экспериментом [87], были получены моторные рельефы некоторых простых двумерных объектов. Оказалось, что моторный рельеф соответствует оптическому изображению, но не совпадает с ним. Это своего рода моторное отображение объекта влияет на маршрут его осмотра и распределение точек фиксации, а также на оценку уравновешенности объекта в зрительном поле.
Воспринимающая система любой модальности является сложной многопараметрической саморегулирующейся, самонастраивающейся системой. Ее параметры изменяются под действием установки и характеристик объектов в поле рецепции. Внутренними установками могут быть установки на концентрированное внимание, селективный отбор и другие. Внешними установками являются (для зрительной системы) освещенность, расстояние до объекта, его контрастность, сложность. Регулируемыми параметрами зрительной системы являются: диаметр зрачка (зрачковый рефлекс), кривизна хрусталика глаза (аккомодация), угол между оптическими осями глаз (конвергенция) — моторные параметры; светочувствительность (адаптация), величина рецептивных полей (разрешающая способность), размеры оперативного поля — сетчаточные параметры. Изменение параметров зрительной системы происходит рефлекторно благодаря действию многочисленных механизмов обратной связи. Существование таких связей на различных уровнях зрительной системы доказано морфологическими исследованиями.
Благодаря механизмам самонастройки при восприятии происходит согласование состояний отражающей системы с энергетическими и информационными характеристиками объекта. Как правило, механизмы самонастройки многоступенчаты и работают по различным принципам. Например, существует несколько механизмов адаптации глаза к освещенности: зрачковый рефлекс, ретиномоторный эффект, адаптационные процессы в фоторецепторах. Эти механизмы имеют различные пределы регулирования и временные характеристики.
Саморегуляция может быть произвольной, произвольно-непроизвольной и непроизвольной. В первом случае регулируемый параметр находится непрерывно под контролем сознания, во втором — контроль сознания может отключаться и регулирование происходит в такие моменты времени автоматически, в третьем случае контроль со стороны сознания вообще невозможен. Механизмы этих трех видов регулирования различны.
Значения регулируемых параметров, установившиеся при восприятии конкретного объекта, несут тем самым информацию об этом объекте. Так как эти состояния являются функциями интегральных характеристик визуального поля, то они тем самым отражают именно интегральные характеристики объекта восприятия. При изменении этих характеристик изменяются и значения регулируемых величин. Последовательность этих значений также несет информацию об объекте. Вместе с тем изменение регулируемых величин приводит к изменению состояния соответствующих частей зрительной системы, а через них в определенной степени — и к изменению состояния организма в целом.
Процессы настройки по отношению к информационным процессам консервативны, они имеют значительно большие постоянные времени, чем механизмы приема информации. Частое изменение установок настройки приводит к локальному и общему утомлению, снижает скорость и надежность переработки информации. Некоторые интегральные параметры объекта (например, такие, как освещенность и контрастность) должны быть не только стабильными, но и иметь оптимальные величины. Наличие отчетливых максимумов на гистограммах, приведенных на рис. 7, позволяет предполагать, что существуют оптимальные величины соотношения черного и белого в двуградационных изображениях и средней длины линии контура, приходящейся на единицу площади изображения.
Существуют оптимальные величины контраста, цветового тона и других параметров визуально воспринимаемых объектов. Существуют также оптимальные значения параметров и для стимулов других модальностей. Отклонение от оптимальных значении параметров объекта восприятия приводит к избытку или дефициту возбуждения в реагирующей системе и к функциональным сдвигам некоторых параметров вегетативной регуляции организма [88].
Описанные структуры и механизмы зрительной системы делают ее многофункциональной, позволяют субъекту осуществлять анализ и синтез оптического компонента окружающей среды. Хотя зрительная система всегда функционирует как единое целое, для различных уровней психического отражения отдельные ее свойства имеют доминирующее значение. Сенсорный уровень отражения — это уровень глобальной оценки свойств отражаемого пространства. Поэтому на этом уровне «работают» главным образом механизмы суммации, позволяющие проинтегрировать и усреднить внешние воздействия. На этом уровне, безусловно, проявляет себя и второе основное свойство нервной системы — ее способность реагировать на изменения Оно позволяет обнаруживать неоднородности оптических характеристик и производить еще грубое предварительное выделение границ объектов (сенсорный образ — расплывчатое, неоформленное пятно). К этому же уровню, по нашему мнению, относятся также настройки зрительной системы, которые могут быть осуществлены на основе тех интегральных характеристик поля рецепции, которые можно фиксировать без предварительного анализа этого поля. К сенсорным процессам мы относим и моторные реакции, обусловленные неоднородностью распределения оптических масс в перцептивном поле.
Помимо настройки на сенсорном уровне имеют место и феномены обучения. Обучение на этом уровне сводится к формированию первичных алфавитов и в значительной степени основано на фиксации статистики элементов стимула. Различные среды могут иметь отличающиеся статистики, поэтому при изменении среды может возникнуть необходимость в перестройке сенсорного алфавита.
При визуальном отображении ведущими являются пространственные характеристики. Пространственное строение сетчатки и моторики глаза во многом определяют структуру сенсорного зрительного поля. Сетчатка, имеющая радиально-кольцевую структуру (в первом приближении), определяет полярную систему координат глаза, две взаимно ортогональные пары мышц моторной системы определяют его прямоугольную систему координат. Экспериментальными исследованиями показано, что сенсорное поле неоднородно, варьирует в зависимости от возраста и индивидуальных характеристик [89], но общая пространственная его структура при этом сохраняется. По-видимому, именно этой двойственностью координатной системы глаза можно объяснить существование двух основных архитектурных канонов — прямоугольного и лучистого.
На сенсорном уровне происходит обнаружение объекта, выделяется граница между объектом и средой. В основе этой операции лежат объективные различия пространства объекта и фона, наличие изменений свойств сенсорного пространства на границе объект — среда. Повышенная чувствительность к изменениям обеспечивает выделение границы, наличие суммации обеспечивает пространственно-временное накопление энергии. На сенсорном уровне процессы анализа и синтеза в пространстве рецепторного поля еще не развиты: анализ сводится к выделению границы, синтез — к суммации.
На сенсорном уровне отражения обнаруживаются топологические свойства целостного стимула: связность, ограниченность, в известной степени компактность. Преобразования на сенсорном уровне непрерывны. Связность стимула на этом уровне отражения суть его непрерывность в пространстве или времени, отсутствие больших градиентов, фиксируемых разрывов непрерывности.
Таким образом, на сенсорном уровне отображения целостного объекта происходит его обнаружение и выделение из среды в системе координат субъекта, фиксация его топологических характеристик. Наряду с первичной переработкой информации об объекте осуществляется оценка некоторых интегральных характеристик по отношению к оптимальным значениям параметров настройки отражающей системы.
§3. Перцептивный уровень отражения целого
Перцептивный уровень отражения характеризуется развитыми формами анализа и синтеза. На этом уровне происходят выделение частей объекта, обнаружение отношений между частями и целым, фиксация структуры и формы объекта, непосредственное соотнесение объекта со средой и внешней по отношению к субъекту системой координат. Процесс восприятия существенно ограничен пространственно-временными характеристиками объекта. Необходимым компонентом перцептивного процесса является как кратковременная, так и долговременная память. Гораздо большую роль, чем на сенсорном уровне, играют метрические характеристики и значительно шире становится группа фиксируемых преобразований.
Происходит формирование образа объекта и оценка ряда его интегральных характеристик. Становление образа может происходить как путем интеграции, так и путем дифференциации. Образ сложного объекта в любом из этих случаев возникает в результате довольно длительного взаимодействия с объектом. В результате интеграции фиксируются не только отношения упорядоченности, но и другие типы отношений частей, как близкие, так и далекие связи. На перцептивном уровне отражения значительно возрастают возможности обучения, являющегося основой выработки перцептивных алфавитов.
В силу несоответствия пространственно-временных и информационных характеристик объекта и отражающей системы процесс восприятия всегда развернут во времени. Параллельные и последовательные процессы преобразования информации и регуляции имеют место на всех уровнях отражения, но соотношения между ними, характеристики процессов и их механизмы различны. Каждый из способов имеет свои преимущества и ограничения, поэтому в организме эти способы часто сочетаются.
Функция не определяет структуру, но структура определяет границы функции. Возможности последовательной и параллельной переработки информации определяются прежде всего наличием одного или многих параллельных каналов. Затянувшийся спор о том, является ли человек одно- или многоканальной системой, возник, по-видимому, вследствие того, что у человека имеются как одно-, так и многоканальные звенья переработки информации. Во многих случаях экспериментально бывает трудно установить, происходят ли в организме параллельные процессы или временное переключение.
Уже по смыслу процесс восприятия есть процесс последовательный. Однако в отражающей системе человека имеются и многочисленные параллельные звенья, причем число их увеличивается от центра к периферии. По-видимому, только на самом высшем уровне принятия интеллектуальных решений и глобальной эмоциональной оценки имеет место один канал как структурно, так и функционально.
Рецепторная система организма в целом и рецепторные системы отдельных модальностей имеют мозаичную структуру и являются многоканальными. На этапах обнаружения (информационного поиска), наведения параллельные системы имеют особенно большое преимущество. То же относится и к операции выделения объекта из фона. Многие операции анализа и синтеза решаются значительно успешнее, если система содержит параллельные звенья.
Рассмотрим некоторые особенности работы последовательных звеньев. Будем различать последовательность приема и последовательность переработки информации. Прием информации происходит последовательно, если сигнал имеет вид временной последовательности или если его сложность делает необходимым его временное квантование самим субъектом. Сам принцип последовательного приема не накладывает каких-либо ограничений на масштабы и степень сложности воспринимаемых, объектов. Операцию последовательного съема информации с объекта называют разверткой объекта. Необходимость развертки обусловливается либо пространственным несоответствием рецептора и объекта, либо несоответствием пропускной способности воспринимающей системы и сложности объекта. При последовательном осмотре объекта человек получает информацию о взаимном положении его частей и других отношениях между частями, о размерах частей и целого.
Основными детерминантами процесса сканирования являются относительные размеры рабочего поля рецептора и пространственно-временные параметры развертки. Размеры рабочего поля могут автоматически изменяться в зависимости от плотности информационного потока. Развертка может осуществляться либо на основании выдвижения и последовательной проверки гипотез, либо в соответствии с заранее принятым алгоритмом (методическая развертка). Развертка всегда опирается на определенную систему отсчета: эта система может быть связана с внешним пространством, объектом или субъектом. Выбор траектории осмотра объекта не является совершенно произвольным. Даже при возможности свободного осмотра объекта, последний оказывает детерминирующее влияние на последовательность и темп осмотра. Так, само направление движения глаз возникает при наличии в объекте преобладающего направления. Поперечное членение объекта замедляет, а продольное — ускоряет движение глаз при осмотре. На маршрут осмотра влияют распределение оптических масс (в большинстве случаев осмотр идет от больших масс к меньшим), размеры частей, необычность формы, наличие ритмических рядов, пространственная близость между элементами. Особенно привлекают внимание участки, содержащие неопределенность: на них взор подолгу задерживается и часто к ним возвращается при свободном осмотре. Отсюда следует вывод о том, что структура объекта восприятия должна обеспечивать оптимальную для заданной функции траекторию осмотра объекта.
Теоретические и экспериментальные исследования зрительного восприятия показывают, что помимо внешней моторной развертки существует внутренняя развертка, генетически опирающаяся на внешние движения.
Последовательная обработка информации имеет все ограничения, свойственные последовательным цепям: при передаче от звена к звену возможны потери информации, скорость переработки ограничивается скоростью самого медленного звена. Таким образом, восприятие целостного объекта есть последовательно-параллельный процесс. Образ объекта возникает в результате интеграции ряда симультанных отображений. Так, понимаемый образ целостного объекта продолжает формироваться до последнего взгляда на объект, до окончания звучания последнего аккорда. Но на этом дело не кончается, после прекращения непосредственного контакта с объектом восприятия образ продолжает эволюционировать. Образ целостного объекта — динамическая система, имеющая свои стадии эволюции, стабилизации инволюции. Поэтому образ представления того же объекта существенно зависит от того, на какой стадии своего «существования» находится образ.
Обратимся теперь к процессам анализа и синтеза на перцептивном уровне. В основе анализа лежит различие, в основе синтеза — сходство. Не сществует абсолютно одинаковых или абсолютно различных объектов. Степени различия и сходства определяются не только свойствами сравниваемых, объектов, но и характеристиками отражающей системы, ее порогами, ее дифференцирующими и интегрирующими возможностями. Кроме того, результаты анализа и синтеза зависят от контекста, от окружающей среды.
Первичным анализом (после выделения из фона), является пространственное и временное расчленение объекта на части и выделение границ между ними. Этот процесс осуществляется благодаря наличию элементов, реагирующих на изменения. Затем производится анализ информационных и энергетических признаков отдельных частей. Следующий этап анализа — анализ множества (распределения) значений одного признака. Последним является анализ множества распределений по всем признакам. Разумеется, параллельно с процессами анализа идут и процессы синтеза. Собственно, определение меры близости уже содержит оба компонента — и анализ, и синтез. Выделенные границы разделяют и одновременно объединяют смежные элементы. Прежде чем анализировать множество значений признака или распределение различных признаков, их необходимо получить в результате некоторого процесса синтеза. Процессы анализа и синтеза на всех уровнях отражения тесно взаимосвязаны и обусловливают друг друга. Однако как сами процессы анализа и синтеза, так и соотношения между ними меняются при переходе от сенсорно-перцептивного к оперативному уровню отражения.
На перцептивном уровне происходит обязательное квантование информации об объекте как во времени, так и в пространстве, причем это квантование определяется ограничениями отражающей системы на разных уровнях и производится самим организмом автоматически (последовательный осмотр объекта — ограничение объема внимания) или сознательно, согласуясь с возможностями организма (ограничения длительности одноразового восприятия и т. д.). Существуют две гипотезы о принципах анализа изображения в зрительной системе. Первая исходит из существования механизма временного квантования с постоянной или переменной величиной кванта времени, в пределах которого происходит обработка всей информации изображения. Вторая основывается на идее параллельной признаковой фильтрации, согласно которой цвет, яркость, контуры, движение, глубина и т. д. обрабатываются в разных частях зрительной системы. Первая гипотеза опирается на данные о механизмах работы моторики глаза, вторая — на данные об избирательности восприятия при мозговых травмах, на электрофизиологические исследования зрительной коры животных. Эти гипотезы не противоречат друг другу, так как в первом случае квантование происходит во времени, а во втором — по функциональным признакам подсистем зрительного восприятия. Внутрисистемному анализу предшествует межанализаторный.
Разложение объекта восприятия на элементы позволяет рассмотреть вопрос о перцептивных алфавитах. Перцептивные алфавиты, которыми пользуются люди, часто неизвестны или известны весьма приблизительно. На основании принципов декомпозиции объектов (§ 2, гл. III) можно высказать гипотезу о том, что в качестве алфавитов перцептивного уровня могут быть использованы элементы, обладающие свойствами топологического уровня целостности: связностью, непрерывностью и ограниченностью. Для контура такими элементами являются отрезки дуг и прямых. Но, так же как и алфавиты восприятия вообще, перцептивные алфавиты являются многоуровневыми. Из клинических наблюдений известно, что в памяти существует иерархия образов — сложные составлены из более простых, причем в памяти записаны раздельно алфавиты простых образов и правила построения из них сложных. Хорошо известны многочисленные исследования на животных, в которых показана способность определенных зон коры мозга реагировать на простые признаки объекта: движение, прямолинейный край, угол, круглый край и другие. По-видимому, перцептивные алфавиты не однозначно детерминированы свойствами объектов внешнего мира, и разные люди при восприятии одних и тех же объектов пользуются различными алфавитами. Но тогда должны существовать инварианты, независимые от выбора алфавита.
Сенсорные и перцептивные алфавиты формируются в процессе обучения. Отсутствие таких алфавитов у человека делает невозможным прием информации на соответствующем языке. Недостаточно хорошо сформированные алфавиты отрицательно влияют на прием информации. Одним из условий успешности любой деятельности является совершенное владение соответствующими алфавитами. Известно, что для приема информации приемник уже должен обладать некоторой прединформацией о сообщении. Этот известный компонент информации и относится к алфавитам сообщения. Но сообщение должно содержать и неизвестный для получателя компонент, иначе он не получит никакой информации. Этот компонент содержится в структуре сообщения.
Одной из основных проблем восприятия целого на перцептивном уровне является вопрос об объединяющих факторах. На перцептивном уровне объединяющими являются различные принципы: объединение по близости в пространствах объекта и признаков, по дополнительности, на основании общей закономерности, равновесия и других. Важно, что почти все способы объединения на перцептивном уровне имеют те или иные характеристики топологического уровня целостности.
Вопрос об объединяющих факторах важен еще и потому, что восприятие объектов всегда является сукцессивным. При сукцессивном восприятии дальние связи устанавливаются позднее и труднее, чем ближние. Процессы объединения на перцептивном уровне еще неосознаваемы. Даже такой сложный акт, как выделение закономерности в объекте восприятия часто происходит без участия сознания. Но вместе с тем многие акты в отличие от сенсорного уровня уже могут быть осознаны.
Одна из операций синтеза — обобщение. Между процессами объединения и обобщения много общего. Но в процессе образования целого объединение является целью, а обобщение — одним из средств достижения этой цели. Обобщение — выделение сходного в различном. Сходство (близость) — одна из форм связи.
Одним из основных детерминантов, определяющих характер процессов при восприятии, в том числе анализа и синтеза, является число объектов в поле восприятия. Можно даже указать (приблизительно) числовые интервалы, в которых характер процессов имеет качественные отличия: 1, 2—7 (объекты можно сосчитать), 8—40 (воспринимаются мелькания и дискретность звуковых колебаний), при числе объектов, большем 40, они становятся неразличимы, звуки с числом колебаний более 40 гц воспринимаются как слитные, непрерывные. Экспериментально показано, что с увеличением числа раздражителей уровень возбудимости в соответствующих пунктах зрительной системы уменьшается.
Рассмотрим экспериментальные данные об объединении объектов в поле зрения. При этом упорядочим эти данные по сложности (числу признаков объекта). Существенным фактором для объединения окажется степень сходства и различия между объектами. Простейшими объектами являются точки (малые круги) одинакового цвета и размера. Единственным их отличительным признаком является положение в пространстве (на плоскости). Уже давно было обнаружено, что множество точек на плоскости воспринимается не как отдельные элементы и не в виде хаотической массы, а группами. Вертгеймер выявил ряд факторов, облегчающих объединение точек: близость в поле зрения, хорошая непрерывность, хорошая фигура. Для движущихся точек таким фактором является сходство траекторий. Хорошая фигура — это фигура, обладающая симметрией и уравновешенная. На группировку оказывает влияние установка, но это влияние ограничено. Объективные характеристики множества точек детерминируют эффект группировки. Прошлый опыт, безусловно, влияет на эффект группировки, однако сходство способов группировки у разных людей заставляет предполагать, что здесь проявляются общие характеристики земного существования человека. Музатти сделал попытку унифицировать факторы группировки в виде закона гомогенности (однородности, близости по расстоянию, по направлению движения, по относительному положению к другим точкам).
Как влияет на эффект объединения увеличение различий между элементами? Как влияет на эффект объединения число объединяемых элементов? Экспериментальные данные показывают, что с изменением (уменьшением) числа элементов роль факторов может существенно изменяться, вплоть до превращения в свою противоположность. Так, многочисленные экспериментальные данные показывают, что два весьма близких элемента объединяются очень плохо. Восприятие двух одинаковых элементов неустойчиво, приводит к непрерывному колебанию внимания. Но и слишком большие различия затрудняют объединение. Для оптимального объединения необходим вполне определенный баланс между сходством и различием.
Экспериментальные данные по объединению точек в группы можно рассматривать и по-другому — не как объединение точек в группы, а как разделение множества точек на группы, т. е. рассматривать аналитическую деятельность воспринимающих систем организма, которая осуществляется одновременно с его синтетической деятельностью.
Неразрывная связь процессов анализа и синтеза обнаруживается и при восприятии отношений. На перцептивном уровне фиксируются отношения близости, порядка, метрические и групповые отношения. В восприятии сходства и симметрии ведущую роль играют механизмы сетчатки, в восприятии метрических и порядковых отношений — моторика зрительной системы.
Обсудим одну из многочисленных проблем восприятия отношений. Выше было сказано, что деление целого в золотом отношении имеет широкое распространение в природе и, в частности, в пропорциях человеческого тела. Отмечалось также, что среди бинарных числовых отношении золотое отношение занимает особое положение. Какое отражение золотое сечение находит в актах восприятия? Наблюдения и специальные исследования позволили установить следующее. Благоприятное действие стимулов, содержащих золотые отношения, было обнаружено еще в древности и использовано в архитектуре и музыке, Фибоначчи (Лука Пачноли) считал, что золотое сечение вызывает чувство спокойствия и уверенности, оно производит впечатление чего-то закрепленного в самом себе (по Г. Тиммердингу).
Первые экспериментальные исследования зрительного восприятия золотого сечения были проделаны еще Г. Т. Фехнером. Он показал, что при выборе наиболее удовлетворяющего их прямоугольника из 10 предъявленных с различным соотношением сторон испытуемыми предпочтение было отдано прямоугольнику с отношением 21:34 (≈ 35% испытуемых), т. е. наибольший процент испытуемых предпочел прямоугольник золотого сечения.
Анализируя этюды Шопена, Сабанеев отмечает, что наилегчайшее восприятие музыки достигается при таком делении интервала времени на части, при котором число возможных различных отношений оказалось бы наименьшим. При делении отрезка на две части этому условию удовлетворяет золотое отношение, что обеспечивает быстрое и точное восприятие ряда отношений. Примерно к таким же выводам приходит Г. И. Покровский, анализируя визуальное восприятие ряда отношений на основе закона Вебера-Фехнера. Практика искусства показывает, что золотое сечение длин в живописи и архитектуре и временных интервалов в музыке воспринимается человеком наиболее благоприятно и создает впечатление целостности произведения. Кульминация многих мелодий приходится на золотую точку.
Эти факты позволяют сделать следующие выводы: 1) деление стимула в золотом отношении оказывается благоприятным для зрения и слуха; 2) специфика восприятия золотого отношения обнаруживается в довольно широких пределах варьирования абсолютной протяженности стимула; 3) при визуальном восприятии длин компоненты могут быть расположены как коллинеарно, так и ортогонально; 4) следует различать восприятие целого, разделенного в золотом отношении, и восприятие двух стимулов, находящихся в золотом отношении.
Существуют различные интерпретации описанных феноменов. Одни авторы (Сабанеев, Покровский) считают, что золотое отношение обеспечивает минимизацию затрат энергии при восприятии, другие (Тиммердинг) полагают, что стимулы, содержащие золотое отношение, обладают особой устойчивостью и целостностью, третьи (Арабаджи) считают, что благоприятное воздействие золотого сечения и его элементов на человека связано с тем, что осреднение поступающих сигналов осуществляется по типу среднего геометрического, а это обеспечивает повышение надежности восприятия. Общим для этих точек зрения является признание экстремальной природы механизма восприятия золотого сечения. Имеется и еще одна интерпретация (Цейзинг), связывающая специфику восприятия золотого сечения с возможностью его бесконечного продолжения, что обусловлено глубинными потребностями человека к неограниченному распространению в пространстве и продолжению во времени. Итак, золотое сечение выделяется в пространственных и временных отношениях. Можно предположить, что помимо зрения и слуха золотое сечение будет селективно обнаруживаться и при пассивном, и активном осязании. Фиксирование золотого сечения различными модальностями позволяет предположить, что либо имеется общий механизм воспринимающих систем, который избирательно реагирует, либо реакция выбора совершается уже в центральных частях мозга и обусловлена оптимальным распределением зон возбуждения.
На перцептивном уровне в результате сложной аналитико-синтетической деятельности происходит и оценка интегральных характеристик объекта восприятия (оценки регулярности, разнообразия, сложности и т. д.). На перцептивном уровне формируются и существенные компоненты образа целостного объекта, его структурная, досмысловая часть. Степень соответствия с объектом и характер процесса определяется прежде всего целью формирования образа. Кроме цели на процесс формирования влияют свойства объекта, способ формирования (дифференциация или интеграция), условия восприятия, индивидуальный особенности субъекта.
В процессе генеза восприятия происходит непрерывное развитие и совершенствование процессов анализа и синтеза. При этом происходит отбор, селекция информации о внешнем мире, которая и служит материалом для построения образов. Фильтрация поступающей информации имеет многоуровневый характер и осуществляется различными механизмами на основании определенных критериев. Среди этих критериев особое значение имеют критерии значимости и инвариантности. Условия восприятия могут варьировать в широких пределах: от жестко детерминированного последовательного предъявления частей объекта до произвольного свободного регулируемого пространственно-временного контакта с непрерывным рядом промежуточных случаев.
Рассмотрим процесс формирования образа. Пусть объект воспринимается визуально, полностью помещается в пределах поля зрения, предварительная инструкция не накладывает ограничений на маршрут осмотра. Цель восприятия — максимально точное последующее воспроизведение. Процесс восприятия в этом случае будет определяться свойствами объекта, его пространственной структурой, сложностью и ОА-генезом субъекта: целевой установкой восприятия, имеющимися сенсорно-перцептивными алфавитами, типологическими особенностями воспринимающего.
Многочисленные экспериментальные исследования процесса заучивания изображения выявили весьма большое разнообразие в действиях испытуемых. Большой цикл работ по исследованию динамики формирования образов в зависимости от возраста проводили И. Е. Игнатьев и его сотрудники. Так как возрастные особенности восприятия в данной работе не рассматриваются, то приведем только некоторые результаты, полученные в экспериментах на школьниках А. П. Нееловой [90]. Она выделяет в процессе формирования образа следующие ступени: первичной нерасчлененной целостности, аналитической обработки воспринимаемого изображения, вторичной детализированной целостности образа. В последней ступени выделены этапы вариативного, родового и видового восприятия. Было выяснено также, что испытуемые различаются по уровню развития анализа и синтеза (у 57% испытуемых преобладало анализирующее, у 43% — синтезирующее целостное восприятие). Различались испытуемые и по умению сочетать данные анализа и синтеза: только у 70% аналитико-синтетическая деятельность была продуктивной. Автор отмечает также различные соотношения между анализом и синтезом в процессе решения задачи испытуемыми: в каждый момент преобладал либо анализ, либо синтез. На основании обзора экспериментальных работ, приведенного у Р.Вудвортса [91], можно выделить следующие схемы формирования образа незнакомой фигуры:
Незнакомая фигура = группа знакомых фигур + отношения между ними + коррекция;Незнакомая фигура = группа знакомых фигур + отношения между ними;Незнакомая фигура = знакомая фигура + коррекция.
С накоплением информации человек пользуется все более укрупненными алфавитами, строит новый образ из все более крупных блоков, которые опознаются при контакте с объектом. Все большую роль в построении образа начинает играть память. При дальнейшем научении может наступить момент, когда образ строится не синтетически, а вариационно: выдвигается гипотеза о близком предмете и вносятся коррекции на основе контакта с конкретным предметом.
При визуальном восприятии объекта, который полностью располагается поле зрения, некоторые его интегральные характеристики в большой степени инвариантны, независимы от направления линии взора и вследствие этого они как бы образуют опору процесса восприятия. В этом случае информация от разных частей объекта поступает либо одновременно, либо через малые интервалы времени, что значительно облегчает образование связей между отражениями отдельных частей объекта. Кроме того, в рассматриваемом случае имеется возможность настройки на локальный и глобальный обзор и многократного обращения к объекту восприятия.
Ситуация резко меняется при восприятии объекта, «развернутого» во времени. Часто невозможно повторение, временные интервалы между частями могут быть и большими, отсутствует пространственная близость частей и, если не приняты специальные меры, отсутствует инвариантная основа восприятия. Поэтому естественно, что в этих крайних случаях заметно меняется роль отношений в объектах восприятия. Ведущую роль начинают играть отношения порядка. Метрические отношения в музыке создают как раз инвариантную канву, на фоне которой и происходит восприятие. Невозможность произвольного повторения компенсируется увеличением избыточности в объектах последовательного восприятия.
При запоминании последовательных рядов, когда имеется возможность многократного к ним обращения, в действиях испытуемых обнаруживаются те же закономерности, что и при запоминании изображений.
Как, каким путем происходит инволюция целостного образа? В чем отличия этого процесса в норме и патологии? Большинство экспериментальных данных получено на фигурах, которые воспроизводятся испытуемыми по памяти. Обобщая эти данные, можно отметить, что в норме нарушения связности фигуры в пространстве не происходит, инволюция идет по пути деструкции, имеют место искажения деталей как путем их зашумления (иногда с усложнением), так и путем их подмены (необычное преувеличивается), исчезновения частей, изменения их взаимного положения. Образ в целом преобразуется к типичной форме какого-то объекта. Детали специфики выпадают. То же происходит и с частями. Отношения между частями становятся более простыми (стремление прямых к параллельности и перпендикулярности, выравнивание различных по величине частей, уменьшение степени асимметрии). Наблюдается переворачивание фигуры и частей относительно вертикальной оси.
Как видим, изменения образа различны по отношению к частям, отношениям и целому. В конкретных случаях доминируют те или другие изменения. Это зависит как от свойств объекта, так и от того, какой фигура была воспринята испытуемым (прошлый опыт и установка). Часть искажений вносится уже при восприятии.
На больших интервалах времени может проступить энергетический рельеф. От целого остаются в памяти лишь наиболее запоминающиеся части или свойства целой фигуры, сохраняются лишь «вершины» рельефа.
По-видимому, существует определенная последовательность фаз инволюции образа. Некоторые фазы в зависимости от условий эксперимента могут быть редуцированы или, наоборот, акцентированы. Исследователи, фиксируя свое внимание на разных фазах и нечетко контролируя условия эксперимента, как это часто бывает, приходят к различным гипотезам и выводам. Видимо, этим можно объяснить и расхождение теорий разрушения и стабилизации следов в памяти. След разрушается все время, но в первое время этот процесс не затрагивает или слабее затрагивает регулярную основу фигуры, что позволяло гештальтистам делать вывод о прогрессивном изменении в направлении лучшего изображения. В случае патологии наблюдаются также нарушения связности, которые имеют место не только при воспроизведении по памяти, но и при воспроизведении непосредственно наблюдаемого объекта.
Что же представляет собой образ целостного объекта на перцептивном уровне? Каковы его свойства?
На перцептивном уровне происходит выделение частей объекта, определение признаков частей, отношений между ними, фиксирование локальных структур, синтез полиструктуры объекта и определение тех интегральных характеристик, которые находятся на основе предварительного анализа объекта. Все эти компоненты, фиксированные с разной степенью полноты, могут быть составляющими образа. Фиксация этих компонентов на перцептивном уровне в значительной степени автоматизирована и происходит без участия сознания. Все эти компоненты должны образовывать связную систему, которая со временем, конечно, может регрессировать и приобретать фрагментарность. Процесс воспроизведения образа объекта неизбежно последователен, при этом возможно и непоследовательное воспроизведение, но из этого не следует вывода о фрагментарности образа, если воспроизведение всего образа оказывается целостным.
Следовательно, образ — не только отображение объекта с той или иной степенью близости. Это также различные «надстройки» на исходном распределении информации и энергии его пространственно-временной основы. К ним относятся также и ассоциативные связи образа с ранее приобретенной информацией памяти.
Как, какими средствами обеспечивается целостность образа на перцептивном уровне? Здесь уже выделены части целого, которые необходимо связывать, объединять. Пространственная и временная связность частей сохраняется, но части имеют уже заметные различия, которые нарушают целостность. По нашему мнению, этими факторами связи частей и являются частные структуры, полиструктура и интегральные характеристики объекта, отраженные в образе. В связи с этим возникает вопрос о том, каким путем идет это объединение: от частей как многомерных объектов к целому или от отдельных признаков частей к частным структурам, а от них — к целому? Согласно гипотезе Хебба каждому элементу фигуры соответствует клеточный ансамбль, а образу фигуры соответствует фазовая последовательность таких ансамблей. Этот механизм соответствует первому пути объединения. Однако ряд косвенных данных говорит в пользу второго пути.
Оптическую (акустическую) среду можно рассматривать как внешнюю для зрительной (слуховой) системы. Другой частью среды для системы восприятия является среда самого организма, для которого система восприятия является подсистемой. Состояние организма в целом зависит и от состояния зрительной системы, которое изменяется в процессе восприятия. Можно говорить об оптимальном состоянии организма и ставить вопрос о том, как должен быть организован объект и процесс восприятия для достижения такого состояния. Что такое оптимальное состояние? Ответ на этот вопрос неоднозначен, так как он будет различным в зависимости от рода деятельности. «...Вопрос о том, каким образом определенные состояния внутренней среды могут быть либо приятными, либо неприятными, до сих пор плохо понимается нами. В нашем распоряжении имеются лишь очень скудные данные относительно толерантности нервной ткани по отношению к отклонению внутренних условий от некоторого предполагаемого оптимума» [92].
Некоторые интегральные характеристики объекта восприятия могут оказывать существенное влияние на состояние зрительной системы. Состояние можно рассматривать как функцию этих характеристик, а экстремум этой функции — соответствующим оптимальному состоянию. Тогда должны существовать определенные числовые значения таких характеристик. Всегда можно считать, что оптимальное состояние соответствует максимуму некоторой функции многих переменных. Каждый из аргументов этой функции изменяется на ограниченном интервале. Максимум функции состояний может достигаться при различных значениях аргументов — минимальных, максимальных или некоторых средних значениях. В § 2 гл. III было показано, что такие характеристики двуградационных изображений, как средняя плотность длины линии контура, сумма абсолютных значений дуг определенных классов объектов, имеют четкий максимум и весьма небольшой диапазон варьирования.
Тот факт, что произведения искусства в течение многих веков вызывают оптимальную реакцию у людей различных времен и социальных условий, является свидетельством того, что в основе общности реакций лежит общность биологических, физиологических и психических структур и процессов. В произведениях искусства реализуются те принципы гармоничного целого, о которых шла речь в § 2 гл. II. В связи с этим может быть высказана гипотеза о том, что оптимальное состояние организма вызывает объект, удовлетворяющий принципам гармоничного целого. Наоборот, нарушение этих принципов вызывает отрицательную реакцию.
Помимо этого общего условия оптимальности организации объекта восприятия, можно обнаружить и более частные. В объекте должно быть выдержано определенное соотношение упорядоченности и неупорядоченности, определенности и неопределенности. Оптимальные величины этих соотношений меняются со временем, совершая колебания около некоторых средних значений.
Известно, что асимметрия языков увеличивается, но эта асимметрия принципиально ограничена. Длительное воздействие чрезмерно упорядоченной среды также отрицательно влияет на состояние нервной системы, так как вызывает неравномерную нагрузку на ее субстрат, перевозбуждение одних областей и торможение других. Длительное воздействие плохо упорядоченных стимулов приводит к десинхронизации в нервной системе. К сожалению, современная среда содержит в избытке объекты как избыточной, так и недостаточной упорядоченности.
В одной из наших работ описан эксперимент, в котором проверялась действенность системы принципов гармоничности объекта. Исходным объектом исследования был прямоугольник с отношением сторон 1:3, разделенный на три части (см. рис. 3, ж, в § 1 гл. III). Путем изменения ширины центральной части и высоты прямоугольника было получено 256 аналогичных объектов. В каждом эксперименте использовался один из четырех рядов объектов — А, Б, В или Г (рис. 14). Из 256 объектов только один (Z) удовлетворял всем принципам гармоничности. Ряды А, Б и В проходили через этот объект (имели его в своем составе). В каждом ряду объекты были упорядочены и предъявлялись совместно на расстоянии наилучшего зрения. Время экспозиции не ограничивалось. Испытуемыми были студенты художественного училища.

Испытуемые получали две инструкции: 1) найдите наиболее выразительный объект; 2) найдите объект, наиболее приятный для Вас. Результаты экспериментов показали, что: 1) зона преимущественного выбора лежит в окресности наиболее гармоничного объекта Z; 2) установка на «выразительное» сдвигает максимум частоты выбора в сторону более контрастных (по сравнению с Z) объектов, установка на «приятное», наоборот, — в сторону менее контрастных объектов.
Психофизиологический смысл установок на «приятное» и «выразительное» различен. Слово «приятное» создает у человека установку на поиск такого объекта, восприятие которого обеспечивает минимальное отклонение определенных процессов в организме от нормы, устойчивое, равновесное состояние организма в целом. Тем самым эта установка адресована к основным физиологическим жизненным процессам, относится к настройке автоматических (сознательно неконтролируемых) процессов. Слово «выразительное» ориентирует человека на поиск такого объекта, который вызывает у него наибольшую реакцию, в результате чего состояние организма отклоняется от равновесного. Это состояние является неустойчивым. Со словом «выразительное» обычно связывают большую силу воздействия на организм, подчеркнутую контрастность объекта, его динамичность, напряженность, интенсивность. В значительной степени эта установка адресована психическим процессам организма. При установке на «выразительное» поиск производится сознательно. Выбирая объект с установкой на «приятное», испытуемые иногда добавляли: «Вот эта — наиболее спокойная» или «Вот эта — наиболее уравновешенная». При установке на «выразительное» испытуемые сразу начинали поиск в области контрастных композиций.
Таким образом, на перцептивном уровне происходит четкое выделение объекта из фона, фиксация его формы, несмысловых внутренних отношений в координатной системе объекта, его структуры и интегральных характеристик. Наряду с приемом информации происходит ее оценка настроечными механизмами этого уровня.
§4. Операторный уровень отражения целого
Специфика роли операторного уровня отражения целостных объектов следует из особенностей объектов, фиксируемых отношений и операций, выполняемых на этом уровне. В качестве элементов операторного уровня выступают семантические и логические единицы, которые могут иметь символическое, в том числе и вербальное выражение. Семантическими единицами являются объекты и действия, логическими — понятия, суждения или высказывания. Элементы операторного уровня значительно слабее связаны с пространственно-временными и энергетическими характеристиками, но они должны быть четко выделены, в противном случае могут быть затруднены операции с ними.
Отображение всегда одновременно и преобразование. Преобразования информации об объекте происходят на всех уровнях отражения. Но на операторном уровне преобразования играют ведущую роль. Операции на этом уровне могут применяться не только к объектам, но и к операциям. Благодаря этому может быть произведено расширение системы объектов и операций с этими объектами. Важнейшая особенность операторного уровня состоит в оценке значения воспринимаемого объекта, установлении не только семантических, но и прагматических отношений между объектами восприятия. Оценка значимости и практической ценности происходит на основе социального опыта субъекта. На этом же уровне определяются и отношений субъекта к объекту. На операторном уровне не требуется субъективная система координат, она является объективной, внешней по отношению к субъекту.
Значительно полнее используется содержание долговременной памяти, операции в основном не автоматизированы и осознаваемы.
На операторном уровне осуществляется не только фиксация, но и преобразование информации. В результате такого преобразования несвязные ранее объекты путем вскрытия глубоких внутренних связей могут быть объединены в целостную систему. Понимание означает как раз фиксацию такого согласования, воспринимаемого с учетом прошлого опыта. Понимание — необходимый результат отражения целого на операторном уровне.
Полное отображение целостного объекта предполагает отражение не только объекта, но и его функции, поведения. По-видимому, таким наиболее кратким и полным отображением является суждение с его субъектно-предикативным составом. В этом одна из точек связи восприятия и мышления. «Положительно нигде, даже в самой искусственной экспериментальной ситуации, активное восприятие не может перестать быть ответом на вопрос, не может обойтись без своеобразного суждения. Зрительное суждение образует важнейшее ядро активного зрительного восприятия» [93]. Мышление позволяет установить семантические и логические связи между частями, построить связное отображение целостной системы, но мышление не позволяет ощутить, увидеть целое.
Синтаксис систем устанавливает принципы и границы их существования. Семантика систем изучает соотношение между этими общими принципами и реально существующими системами, которые являются подмножеством класса возможных систем. Для выделения такого подмножества на синтаксисические принципы должны быть наложены дополнительные ограничения. Отражениями этих дополнительных ограничений в реально существующих системах являются смысловые связи. Они являются частным случаем отношений между частями одной системы. Отражающая система фиксирует семантические связи в виде статистических оценок соотношений. Как правило, эти оценки имеют различные вероятностные меры.
В случае иерархических алфавитов семантические связи могут быть как внутриуровневыми, так и межуровневыми. Установление смысловых связей при восприятии носит многоуровневый характер: это установление соответствия между различными уровнями стимула и уровнями отражения человека. Простейшей формой установления смысловых связей является узнавание (на уровне элемента, образа, понятия). Установление соответствия между элементами объекта или объектами соответствует более высокому уровню смысловых связей — пониманию.
Так, понимание художника содержит не только узнавание, но и уяснение зрительного образа в результате узнавания (Н. Н. Волков). Но понимание не обязательно основывается, на непосредственном восприятии, оно может основываться и на установлении связей между данными прошлого опыта. Только «понятые» сообщения могут быть использованы для адекватного, целесообразного поведения. Непонятное воспринимается как шум, не содержащий информации. По определению А. Н. Леонтьева, сознательный смысл есть отношение мотива к цели. Смысл, смысловые отношения — это отражаемые человеком отношения реально существующего мира. Смысл можно рассматривать как предикат, определенный на множестве явлений реального мира. Как предикат смысл имеет два значения (содержания): «есть смысл» — «нет смысла». Смысл не совпадает со значением, но связан с ним: смысл есть обнаружение значения. Результатом обнаружения смысла человеком является понимание. «Понимание означает восприятие новой цельной структуры, в свете которой все прежние крупинки знания встают на свои места и обнаруживают естественную связь друг с другом, причем внезапно обнаруживаются новые многочисленные, прежде не ожидавшиеся, взаимосвязи» [94].
Понимание есть результат однократной обработки некоторого ограниченного объема информации. Существует верхняя граница, за пределами которой понимание становится затруднительным или невозможным. Отражающая система имеет целый ряд ограничений подобного рода, учет которых очень важен для оптимизации восприятия целостных объектов. Предельные длины алфавитов, слов, предложений, абзацев и т. д. обусловлены этими ограничениями. Понимание может означать также усвоение новых смысловых связей на основе предыдущего опыта. Усвоение происходит успешно, если выполнены следующие условия: новые связи многократно повторяются в различных вариантах, новое является главным, доля нового не превосходит определенной величины по отношению к старому.
Понимание аналогично обнаружению и узнаванию. Можно говорить об обнаружении смысла, сходства и различия, противоречивости и непротиворечивости, логичности и нелогичности.
Логика и семантика являются соответственно содержательным и формальным компонентами операторного уровня. Логическая информация при восприятии целого заключается в установлении родовидовых отношений частей в целом и целого в среде, в определении логических отношений между частями (отношений тождества, противоречия, отрицания, конъюнкции, дизъюнкции, следования).
Понятие отражает, фиксирует существенные признаки объекта. Набор этих признаков должен обладать полнотой, он является одной из характеристик объекта. Он представляется конъюнкцией своих основных свойств. Как уже отмечалось, существенной характеристикой объекта может быть суждение.
Логические связи между частями целого есть частный случай отношений в объекте. Они существенны для организации объекта — логичность лучше (и красивее) алогичности. Но только логики недостаточно для того, чтобы целостный объект сделать и гармоничным. В связи с этим заметим, что для «поверки гармонии» логики недостаточно.
Вторым результатом отражения на операторном уровне является определение отношения субъекта к объекту восприятия«, т. е. субъективный компонент оценки. Восприятие фиксирует отношения между объектами. Мышление может отражать отношения как между объектами, так и между объектом и субъектом, эмоции всегда отражают отношение субъекта к объекту на основании наследственного и прижизненного опыта. Важнейшей особенностью эмоциональной реакции является то, что это целостная реакция всего организма на ситуацию в целом или целостный объект. Однако эта целостная реакция, отражающая отношение субъекта к объекту, является сложным процессом, имеющим свой состав и структуру, и отражает она сложное отношение, часто противоречивое. Эмоциональная реакция возникает под действием актуальной ситуации, но она всегда ярко индивидуальна, так как определяется онтогенетическим опытом данного индивидуума.
Любая информация для человека имеет две стороны — содержательную и эмоциональную. Другое дело, что соотношение этих сторон сообщения может быть очень различным. Оба эти аспекта имеют для человека важнейшее познавательное значение, только взятые вместе они дают ему полноту представлений о мире.
В каждом конкретном случае соотношение содержательного и эмоционального компонентов определяется как свойствами сигнала, так и состоянием приемника. Как и в отношении содержательной информации, прием эмоционального компонента сигнала возможен лишь в том случае, когда приемник располагает необходимым эмоциональным алфавитом. Большую роль в этом случае играет установка. «Путем соединения информации с эмоциями в человеческом сознании осуществляется целостный синтез внешнего объективного воздействия с внутренним ощущением возможного или необходимого ответа на это воздействие» [95]. В частности, говоря о стихах, Г. Хильми делит информацию стиха на прямую (логическую) и образную (эмоциональную). Единство этих двух видов информации и делает стихотворение цельным. Эта цельность выражается в том, что «взаимодействие этих двух видов информации порождает нечто новое, не содержащееся ни в прямой, ни в образной информации, взятых изолированно, рассматриваемых независимо друг от друга» [96].
Синтаксис (структура) стиха — усилитель эмоций, а не их источник (по Хильми, стр. 16). Однако это верно лишь для таких видов искусства, которые содержат вербальные компоненты. Для таких же объектов, как произведение архитектуры и музыки именно эти структурные компоненты в значительной степени создают эмоциональную картину.
Чувственная оценка — многоуровневый процесс, причем источником этой оценки являются различные свойства объекта. Хорошо известно, что темп сигналов, направление линий, тональная окраска, контраст, масштаб, форма фигуры оказывают определенное «настраивающее» действие, даже если они и не несут смысловой информации. Разумеется, главную роль играют эмоциональные оценки, основанные на понимании существа предмета восприятия, на ассоциациях, вызываемых объектом восприятия. Эмоциональные «нормы» не остаются постоянными, они зависят от эпохи, этнопсихологических особенностей и других факторов. Эти изменения находят свое выражение в стилях и течениях искусства, в характере изделий промышленного и бытового назначения.
Свойства объекта очень сильно влияют на соотношение информационной и эмоциональной составляющих результата восприятия и на соответствие объекта и его образа. Важнейшее значение имеет степень абстрактности объекта. С увеличением абстрактности увеличивается относительная величина эмоционального компонента, возрастает роль ассоциаций, уменьшается степень соответствия объекта и образа. Но степень допустимой абстракции ограничена алфавитами воспринимающих. Отсутствие необходимых алфавитов делает объект непонятным, а восприятие невозможным.
Образ, возникающий на основе текста, имеет свою специфику. Он создается субъектом. «Для создания литературного образа необходимо одномоментное сочетание очень отдаленных и возникших в разное время представлений внешнего мира (симультанность представления)» [97]. Образ, возникающий на основании текста, — это своего рода признак целостности текста. Но художественное произведение может и не создавать образа в смысле образа-изображения. Такой объект восприятия может вызывать определенное состояние, чувство или их динамику. «Для музыки прообразом являются не предметы, а состояния и процессы, и поэтому музыка есть искусство движений, перевоплощенных в звуковые временные отношения» (Буцкой) [98].
На процесс и результат восприятия помимо свойств объекта и начального состояния субъекта большое влияние оказывают условия восприятия. Отметим одну особенность, общую для отображений I и II. Восприятию целостных объектов, особенно произведений искусства, благоприятствует изоляция системы «объект-субъект» (нейтральный фон картины, тишина в концертном зале). То же самое условие необходимо и в процессе творческой продуктивной деятельности (работа художника, ученого).
§5. Соотношение и взаимодействие уровней отражения
Тесная связь восприятия, ощущения и мышления отмечалась многими художниками и психологами. Ощущение рассматривается как предельный случай восприятия, а актуальное образное мышление при наличии объекта в поле восприятия также может рассматриваться как другой предельный случай. Еще Леонардо да Винчи говорил о «суждении глаза», Клей назвал oсвою книгу «Думающий глаз», Р. Грегори в книге «Глаз и мозг» высказывает мысль о том, что восприятие и мышление не существуют независимо друг от друга. Некоторые из высказываний Н. Н. Волкова на эту тему уже приводились раньше.
В акте восприятия отражающая система работает как единое целое с его горизонтальными, внутриуровневыми и вертикальными, межуровневными связями. Это многоуровневая динамическая саморегулирующаяся система. Как было показано выше, каждый уровень обладает своей спецификой, отчается от других уровней, выполняет свою функцию. Вместе с этим между уровнями имеются и тесные связи, плавные переходы, объединяющие их в целостную отражающую систему. Рассматривая эту систему по вертикали, от входа (периферии) к центру, можно обнаружить закономерное изменение ряда свойств.
Изменяется система отсчета пространства и времени: от полностью субъективной на сенсорном уровне до независимой от человека, объективной на операторном уровне. В отражении на каждом уровне принимает участие вся воспринимающая система организма, поэтому невозможно выделить материальные субстраты отдельных уровней. Однако если рассмотреть линию рецепторы — первичные зоны коры — теменные доли (первый интегратор) — лобные доли (второй интегратор), то можно сказать что активность функционирования этих звеньев повышается от периферии к центру (при переходе от ощущения к мышлению). При переходе от входа к центру уменьшается удельный вес автоматизированных действий, увеличивается осознаваемая составляющая восприятия, увеличиваются возможности произвольных действий. Хотя обучение может происходить на всех уровнях, возможности обучения с удалением от входа возрастают.
В основе информационных процессов лежат анализ и синтез входных сигналов. Иногда говорят, что ощущение — это аналитический компонент восприятия. По-видимому, это не совсем верно, так как процессы анализа и синтеза имеют место на всех уровнях, меняется только их характер. На разных уровнях используются различные алфавиты: на сенсорном — элементы, определяемые статистикой среды, на перцептивном — образы, определяемые предметным составом среды, на операторном — понятия и суждения.
Если не выработаны алфавиты сенсорного уровня, то сигнал воспринимается как шум, два различных сигнала различаются с трудом, структура сигнала не обнаруживается, сигнал не запоминается. При известных сенсорных, но неизвестных перцептивных алфавитах сигнал не опознается. При известных сенсорных и перцептивных алфавитах и неизвестных операторных, сигналы могут различаться, запоминаться, обнаруживается их структура, но отсутствует их понимание. На сенсорном уровне происходит обнаружение, на перцептивном — опознание, на операторном — понимание, соответственно фиксируются топологические, метрические и логико-семантические свойства объектов восприятия. Любой целостный объект содержит как дискретные, так и непрерывные компоненты. Сенсорный уровень фиксирует преимущественно непрерывные свойства объекта, операторный — дискретные. Каждый уровень кроме фиксирующей выполняет и оценочную функцию. С переходом от сенсорного к операторному уровню оценочный алфавит все более дифференцируется и разнообразится, меняются его качественные характеристики. А. Н. Сохор [99] выделяет, например, элементарные чувствования (удовольствие, возбуждение, напряжение и т. д.) и эмоции более высокого порядка (радость, грусть и т. д.). Первые оценки делаются уже на сенсорном и перцептивном уровнях, вторые возникают на базе ассоциаций, представлений, взаимодействия образа с прошлым опытом.
Оптимальное восприятие целостного объекта происходит при условии его согласования со всеми уровнями отражения, с фиксирующими и оценочными компонентами каждого уровня. Оценочные компоненты более консервативны. В зависимости от характера объекта изменяется и работа отражающей системы: всегда один из ее уровней является ведущим. На этом ведущем уровне и происходит основная оценка целостности объекта и ее нарушений (нарушений связности, полноты, пропорциональности частей, смысла).
Глава V
НЕКОТОРЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯЗАКОНОМЕРНОСТЕЙВОСПРИЯТИЯ ЦЕЛОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ
§1. Значение идеи целостности в практической деятельности человека
Знание и учет закономерностей и свойств целостных объектов и их восприятия играют огромную роль в обеспечении эффективности и повышении качества результатов различных видов деятельности. Эти закономерности необходимо учитывать при организации объектов и условий восприятия, в процессах обучения и познания (отображения I), при планировании деятельности, при проектировании и оценке объектов, воспринимаемых человеком (отображения II). Любое нарушение законов организации целостных объектов или плохой учет закономерностей их восприятия неизбежно снижают качество деятельности и ее результатов. Рассмотрим некоторые примеры.
Объекты непосредственного восприятия (пульты управления, экспозиции, интерьеры и т. д.) должны быть организованы с учетом закономерностей восприятия. Прежде всего, должна быть определена функция объекта (по отношению к воспринимающему субъекту) и эта функция согласована с общим планом, макроструктурой объекта и задачами деятельности. Для обеспечения оптимальности представления реальных объектов необходимо учитывать их ближайшее окружение (среду и фон), условия восприятия (освещенность, наличие помех и т.д.), общие свойства восприятия целостных объектов и индивидуальные особенности контингента воспринимающих. При этом в первую очередь должен быть реализован основной принцип синтеза целого: основное значение имеет правильность решения в макроструктуре, в большом, в целом. Ошибки в микроструктуре, в малом, в частях, в деталях значительно менее существенны.
Объект восприятия должен быть согласован с информационными, пространственными и временными пределами восприятия (гл. IV). Нарушения этих условий встречаются довольно часто (экспозиции выставок превосходят возможности разового восприятия, объем информации, требуемой на экзамене, превосходит возможности долговременной памяти и т. д.). Далее, должны быть правильно соотнесены пространственно-временные и информационно-энергетические (содержательно-эмоциональные) характеристики объекта восприятия. Важнейшее значение имеет правильная структура объекта восприятия с четким разграничением и ограничением частей и уровней в случае иерархической структуры. Число частей на уровне лежит в пределах миллеровского числа 7 ± 2, число уровней иерархии не выше 3-х максимум — 4-х. Так, Н. Н. Волков считает, что для экскурсии в картинную галерею оптимальной является продолжительность около часа с осмотром 8—10 картин с паузами. Изобилие и измельчение деталей, недостаточность единства в многообразии, несоблюдение принципов гармоничности разрушает целостность объекта восприятия.
Много вопросов целостного представления информации связано с проблемами обучения. Вот некоторые из них: представление материала обучения в целостной форме; организация процесса передачи информации; представление результата обучения — совокупности знании, умений и навыков как целостной системы; представление сложных умений и навыков как целостного образования; решение вопроса об обучении целостному восприятию. Рассмотрим вначале этот последний вопрос.
Индивидуальные различия способности к целостному восприятию очень велики (см. § 1 гл. IV). Эти различия в значительной степени определяют деление людей на «художников» и «мыслителей» и являются основой для естественной «профориентации». Способность видеть и создавать целое, в большей степени, свойственна «художникам», причем эта способность в значительной степени наследственна. Однако хорошо известно также, что и многие ученые («мыслители») создавали прекрасные целостные отображения крупных научных областей и широкого круга явлений природы.
Можно ли обучать восприятию и пониманию целого, выработать «чувство целого» у каждого человека? Если ответы на эти вопросы утвердительны, то обучение восприятию целого необходимо сделать составным компонентом образования. Имеющиеся данные о сенсорном и перцептивном обучении, о развитии художественных способностей и интеллекта позволяют считать, что способность к восприятию целого (в определенной степени) можно развить у всех людей. Однако методы решения этой задачи пока не разработаны.
Реализация принципов целостности в отношении материала обучения — это прежде всего определение пропорционатьного соотношения гуманитарного и естественного образования в средней школе, общего и специального — в высшей, правильного соотношения знаний, умений и навыков, согласование процессов обучения и развития, объединение знаний, умений и навыков в единую систему представлений о мире и способов его изменения Уже в рамках этого целого решается вопрос об учебном плане и содержании отдельных учебных дисциплин. Система знаний каждой конкретной науки и науки в целом исторически обусловлена и непрерывно видоизменяется. Желательно, чтобы при этих изменениях она становилась все более гармоничной.
Процесс обучения развертывает систему знаний в линейную последовательность, которая иногда растягивается на десятилетия. Это делает необходимым строить его с учетом этой его особенности. Необходимо вводить определенную избыточность, обобщающие, подводящие итоги разделы, строить процесс обучения таким образом, чтобы развертка системы знаний вновь была свернута уже в памяти обучающегося. В настоящее время, когда прирост информации очень велик, система знаний должна быть способной к непрерывному саморазвитию при условии сохранения ее целостности.
Способы структурирования, организации знаний, умений и навыков изучены пока еще слабо, но и те сведения, которыми мы располагаем, позволяют рассматривать сложные умения и навыки на стадии их отработанности как целостные системы, а процесс их выработки как процесс формирования таких систем синтетическим, аналитическим или комбинированным путями. Так, например, В. А. Плахтиенко [100], изучая формирование сложного прикладного навыка, выделяет следующие стадии этого процесса: 1) вычленение и формирование простых навыков, входящих в состав сложных; 2) объединение простых навыков в целостную систему сложного навыка; 3) целостное выполнение относительно стабильного сложного навыка.
Вопрос о путях формирования умений и навыков приобрел особенно большое значение в связи с развитием тренажеростроения и обучения на тренажерах. Можно высказать предположение о том, что для людей с различной способностью к восприятию целого оптимальные способы выработки умений и навыков также будут различными, а именно: люди с глобальным восприятием будут лучше обучаться по схеме «от общего к частному», люди с локальным восприятием — по схеме «от части к целому», люди с широким диапазоном восприятия могут с приблизительно равной успешностью обучаться любым способом, но оптимальным для них будет комбинированный, сочетающий обе схемы.
Принципы целостности могут и должны использоваться на всех этапах познавательной деятельности человека, начиная от выбора объекта исследования и постановки задачи и кончая интерпретацией полученных данных и «вписыванием» их в общую систему науки. Уже выбирая объект исследования, который всегда является частью большего целого, необходимо иметь в виду это целое, выбирать относительно целостную его часть и учитывать ее связи со всем целым. Если целое представляет собой иерархическую систему, то во многих случаях можно ограничиться двумя соседними уровнями — уровнем целого и уровнем частей. Тем более это необходимо делать при интерпретации полученных данных. Изучение части без учета целого может привести к нежелательным последствиям (неоправданному стремлению к точности измерений, искажениям результата, потере существенных связей). Изучение части под углом зрения ближайшего целого — важнейший эвристический принцип. Учет закономерностей целого необходим и при решении проблемы упрощения задачи исследования.
Сложность решаемых в настоящее время задач часто приводит к необходимости использования комплекса методов или методик, Однако очень часто вместо комплекса используется набор плохо связанных между собой методик. Иногда число примененных методик явно превосходит необходимое для решения данной задачи, что свидетельствует о низкой квалификации исследователя и его расточительности, а отнюдь не о его заслугах. Основными способами объединения методик являются объединение по дополнению и по необходимому разнообразию с учетом требования полноты.
Большую пользу принципы целостности и гармоничности могут принести также при оценке существующих систем, при изменениях в существующих объектах восприятия, при проектировании новых объектов, при планировании деятельности. Их необходимо учитывать при проектировании системы отображения, пультов и постов управления, рабочих мест и интерьеров, проектировании деятельности и состояний, систем «человек-техника», групповой работы операторов и т. д. Например, такие задачи, как согласование параметров машины с психическими процессами, соотнесение размеров человеческого тела с размерами машины и рабочего пространства, средой невозможно правильно решить без использования принципов целостности. То же относится и к большинству продуктов человеческого труда — изделиям для промышленности, изделиям бытового назначения.
Локальное или одностороннее решение задач проектирования и планирования резко снижает качество, удорожает и увеличивает сроки, а иногда сводит на нет результаты всей работы. Примером может служить проектирование оборудования без учета человеческого фактора, которое, к сожалению, еще имеет место.
Рассмотренные примеры, а также содержание предыдущих глав показывают, что знание закономерностей организации целого и его восприятия является необходимым условием успеха во многих видах деятельности. Можно высказать утверждение о том, что знание этих закономерностей должно стать необходимым компонентом общей культуры любого человека. Вместе с тем, поскольку в отношении восприятия целостных объектов имеются вполне определенные индивидуальные различия, для отдельных видов деятельности необходимо включить способность воспринимать целое в профессиональные качества, учитываемые при решении вопроса о профессиональной пригодности. Интересной и важной проблемой является также обучение видению целого, определение способностей к такому обучению и разработка методов такого обучения.
К сожалению, в настоящее время еще нередки случаи нарушения принципов организации целого и законов его восприятия. Нередки случаи локального решения задач, кусочного проектирования, «поштучного», по выражению К. Рождественского, мышления. Он же пишет: «В своей работе художник встречает подчас непреодолимые трудности, которые возникают нередко из-за некомпетентности организаторов выставки в вопросах психологии зрительного восприятия. Об этом нужно не только говорить, но и кричать» [101]
§2. Отображение целостных объектов
В практической деятельности людей, в искусстве и науке широко используются отображения целостных объектов. В первом случае это чертеж или пульт, во втором — рисунок или текст рассказа, в третьем — модель объекта исследования. Несмотря на огромные различия во всех отображениях есть и много общего. Общим во всех случаях является то, что отображение располагается между человеком и реальным целостным объектом.
Рассмотрим отношения «объект — отображение». Диапазон отношений между объектом и его отображением очень велик — от конгруэнтности (когда объект и отображение совпадают) до изображения объекта в виде геометрической точки. Но во всех случаях отображение целостного объекта всегда связно. Отображение целостного объекта должно быть целостным, ибо, еще Зенон (Элейский) показал, что если единое целое разбить на множество несвязанных частей, то их анализ может привести к абсурдным выводам. Переход от объекта к отображению можно рассматривать как преобразование объекта.
Отображения можно рассматривать двояко: как результат деятельности и как средство достижения определенной цели. Отображение объекта является результатом отображения II и объектом в отображении I, и в этом смысле они должны быть согласованы с возможностями восприятия. Само появление отображения вызвано необходимостью достижения некоторой цели, которая без него не может быть достигнута. В общем случае это бывает всегда, когда свойства объекта не согласуются с возможностями восприятия человека. Тогда отображение и является средством такого согласования. В этом смысле отображение аналогично модели. Но понятие отображения шире понятия модели. Модель, понимаемая как средство научного исследования, — частный случай отображения.
Одна из основных причин необходимости построения отображений — противоречие между сложностью объекта и ограничениями системы восприятия. Сложность объектов имеет тенденцию к увеличению, а возможности восприятия совершенствуются значительно медленнее. Сложность объектов увеличивается в основном по двум причинам: резко возрастает информация об объектах и увеличиваются системы, являющиеся объектами научного исследования (большие системы). Не только задачи изучения больших систем, но и задачи управления и обучения управлению такими системами приводят к необходимости иметь их отображения.
Сущность задачи представления информации о целостном объекте состоит в таком преобразовании информации об объекте, при котором, во-первых, сохраняются его свойства как целого, и, во-вторых, отображение объекта согласуется со свойствами отображающей системы человека и задачами его деятельности.
Выбор типа отображения и его параметров определяется его целевым назначением, условиями восприятия, возможностями и индивидуальными особенностями воспринимающих. Пренебрежение любым из этих условий ухудшает качество отображения. Учет целевого назначения включает в себя согласование отображения с характером деятельности человека, с характером информационных психических процессов. Учет условий восприятия включает анализ пространственно-временного контекста отображения наличие и характер помех. Учет возможностей восприятия и индивидуальных особенностей требует согласования отображения со свойствами сенсорного, перцептивного и операторного уровней, согласования с антропометрическими характеристиками воспринимающих. В качестве примера рассмотрим некоторые вопросы проектирования знаков двух различных классов — букв алфавита и товарных знаков. При этом ограничимся двуградационными изображениями. В первом случае проектируется весь алфавит, т. е. система знаков. Во втором случае может проектироваться и одиночный знак.
Целевое назначение буквы алфавита (с психологической точки зрения) состоит в ее опознании, отнесении к одному из нескольких десятков классов. Можно сказать, что буква монофункциональна. Товарный знак имеет несколько функций: он должен привлекать внимание, хорошо запоминаться и вызывать у человека четкие ассоциации с определенным изделием или фирмой-изготовителем. Он должен вызывать положительные эмоции, в определенной степени быть гармоничным.
Качество знака определяется тем, насколько хорошо он выполняет свою функцию. Если знак полифункционален, то следует определить некоторый интегральный критерий качества. Так как условия восприятия и свойства отражающих систем неодинаковы, то критерий качества неизбежно является статистическим. Знак оптимален, если он в среднем выполняет свою функцию наилучшим образом в указанном смысле. Усреднение может производиться как по условиям восприятия, так и по контингенту воспринимающих. При определении интегрального критерия важно знать, зависимы локальные критерии или нет. Если локальные критерии независимы, то в качестве интегрального критерия качества может быть использована их сумма.
Условия восприятия рассматриваемых знаков весьма различны. Буквы, как правило, воспринимаются в условиях, отличающихся большим постоянством: при постоянной освещенности, одинаковой удаленности от глаза, при небольших колебаниях угла между плоскостью изображения и направлением взора. Пространственным и временным окружением для буквы является текст из букв того же алфавита. Условия восприятия товарного знака, наоборот, очень вариативны по многим показателям. Его пространственный и временной контекст может быть очень различным и быстро изменяющимся.
В зависимости от функции и условий предъявления должны быть определены роли ведущего и других уровней отражения. Для буквы алфавита ведущим уровнем является перцептивный. Конструкция знака должна обеспечивать надежное его опознание в стабильных условиях при длительном восприятии знаков из того же алфавита. Это достигается правильным выбором системы опознавательных признаков с обеспечением минимального изменения настройки сенсорного уровня. Но вместе с тем буквы алфавита должны обладать необходимым разнообразием, что достигается использованием линий контура различной кривизны и различной толщины обводки. Так, например, в латинском алфавите Дюрера криволинейные участки составляют около 40% от суммарной длины контуров букв, а величина кривизны имеет около десятка градаций.
Для товарного знака ведущим уровнем является операторный, обеспечивающий необходимые ассоциации и в определенной степени последующие действия. Опознание (запоминание) происходит на перцептивном уровне. Для привлечения внимания могут быть использованы настроечные компонеты всех уровней отражения. Например, на сенсорном уровне для этих целей можно использовать повышенную яркость или контраст. Таким образом, при проектировании даже такого относительно простого объекта, как двуградационный знак, приходится учитывать большое число факторов и особенности работы всех уровней отражения.
Задана о построении отображения целостного объекта может быть сформулирована как задача поиска экстремума целевой функции. В качестве такой функции выступает интегральный критерий качества. Однако большие трудности возникают уже при определении такого критерия. Но даже если критерий определен, то задача имеет большую размерность и может быть решена лишь в упрощенном варианте на ЭВМ. Поэтому практически решение таких задач производится эвристическими методами.
Все отображения можно разделить на структурные и функциональные, простые и сложные, отображения-изображения и отображения-символы. По виду соотношения отображения с объектом можно говорить о соотношении общности и обобщенности, абстрактности, селективности, метафоричности, гиперболы (подчеркивание одних и привнесение других деталей).
Как известно, в пределе образ может стать метрическим инвариантом объекта. Известно также, что при некоторых условиях восприятия образ проходит ряд стадий, которые могут быть описаны с помощью топологических, проективных, аффинных и подобных преобразований (стадии обобщенности). Существуют и другие отношения между объектом и образом, хранящимся в памяти. Сравнение отображений объекта и отображений I показывает, что между классами этих отображений много общего.
Особый класс отображений представляет концептуальные отображения. Объектами для таких отображений являются научные понятия, научные дисциплины, данные науки в целом. Особенность таких объектов состоит непрерывном развитии, в их неполноте, незавершенности в каждый конкретный момент. Естественно, что и их отображения должны быть динамичными, допускающими их совершенствование при условии сохранения целостности. Для получения целостности и полноты концептуальных отображений последние часто содержат в виде гипотез различные интерполируемые связи и экстраполяции.
Концептуальные отображения (модели) целостного объекта становятся необходимыми в тех случаях, когда свойства изучаемого объекта не соответствуют возможностям восприятия и мышления человека (объект либо очень мал, либо очень велик), когда длительность изучаемого периода времени много больше или много меньше времени исследования, когда объект очень сложен. С точки зрения методов и процесса изучения объекта, а также процесса получения целостного представления об объекте, все эти случаи сильно отличаются друг от друга. Важным фактором является также положение наблюдателя относительно изучаемого объекта. В том случае, когда наблюдатель находится внутри системы, формирование представлений о ней является более трудным делом. Примером может служить развитие представлений о солнечной системе.
Формирование целостной картины сложного объекта происходит на основе большого числа вначале слабо организованных сведений. Их организация, структурирование происходят путем анализа и синтеза имеющихся данных. На этом этапе происходит определение частей целого, и здесь особенно важно применение естественных методов декомпозиции, правильное определение соподчиненности и пропорциональности частей, контроль полноты состава частей.
Как процессы анализа, так и процессы синтеза информации об объекте требуют от исследователя большой затраты энергии. Но если модель построена правильно, то на определенном этапе своего развития она начинает как бы самостоятельное функционирование и перестает зависеть от воли исследователя. Любая модель исторически ограничена и со временем заменяется новой в ряду последовательных приближений все более полного познания объекта. Классическим примером может служить эволюция модели атома за минувшие сто лет. Специфика объектов психологии обусловливает широкое применение в ней концептуальных моделей целого.
Информация о любом достаточно сложном целостном объекте должна быть «развернута» во времени для передачи ее субъекту. Во многих случаях это можно сделать не единственным образом. Возникает задача о выборе способа развертки в зависимости от способности субъекта к восприятию целого.
Логика развертки должна соответствовать логической структуре объекта. Развертке должен быть предпослан «общий вид» отображаемого объекта, завершать развертку должна панорамная картина целого. Логическая форма информации должна сочетаться с образной, текстовое изложение — с графическим представлением. Отображение объекта должно быть целостным и по возможности гармоничным.
Универсальным способом отображения целостного объекта является вербальное описание, письменное или устное. В рамках этого описания возможны широкие вариации пропорций образного и логического представления информации. Выбор величины этого соотношения, а также других характеристик вербального отображения зависит, прежде всего, от цели изложения — на создание образа, на запоминание, на изменение или создание определенного состояния воспринимающих.
Будучи универсальной формой описания, вербальный способ сочетается с изобразительными и символическими способами, дополняя и объединяя их. Иногда говорят о недостаточной точности и неоднозначности вербального описания, однако правильное использование языка позволяет иметь описания различной степени точности. В ряде случаев правильность языкового отражения может служить предварительным критерием правильности понимания сути вещей.
При описании целостного объекта текст должен соответствовать схеме: нерасчлененное целое — анализ объекта — вторичный синтез. Набор основных признаков объекта должен быть полным. Признаки, входящие в этот набор, должны быть однопорядковыми.
Для того чтобы группа понятий образовывала систему, отражающую объект, необходимо, чтобы понятия, входящие в эту группу, удовлетворяли ряду требований: во-первых, понятия должны быть зависимы, — иначе они не образуют систему, во-вторых, они должны быть в определенной степени противоречивы, иначе они не смогут отразить диалектику объекта, в-третьих, группа должна обладать определенной полнотой.
Понятия группы должны быть четко дифференцированы друг от друга. В основу дифференциации должны быть положены, прежде всего, пространственно-временные характеристики понятий (например, момент возникновения, длительность формирования, длительность существования и т.д.) Должны быть выявлены отношения между понятиями и на их основе — структура системы понятий. Вся система понятий должна включать одно обобщающее понятие.
Текстовое описание должно содержать как информационные, так и настраивающие компоненты. В этом отношении устное изложение имеет больше возможностей, чем письменное. Для правильной организации текста должны быть использованы все принципы гармоничности (см. § 2 гл. II). Для достижения лучшего эффекта при обучении Д. Пойа [102] рекомендует использовать закономерности построения музыкальных произведений: построение изложения главного как темы с вариациями или рондо.
При отображении сложных целостных систем широко используются также изобразительные средства в виде планов, срезов, сечений, схем разной степени детальности, панорам. Когда объект отображается в нескольких видах, то их выбор и соотношение между ними должны удовлетворять все тем же общим требованиям к отображениям целостных объектов. Такое многовидовое представление должно обеспечивать целостное представление объекте, поэтому особое внимание должно быть обращено на согласование, стыковку отдельных видов.
Частное отображение должно отражать определенный аспект системы, одну проекцию. Кроме того, должно существовать и интегральное представление, обобщенно отражающее все проекции. Правильный выбор проекций и правил их сопряжения в интегральный образ — одна из задач отображения сложного целого. Второй путь декомпозиции представления сложного целого — это набор параллельных срезов разной степени детальности, как бы выполненных камерой разной «разрешающей способности». Задача состоит в выборе числа срезов и величин разрешающей способности. Третий вариант представления целого состоит в расчленении глобального интегрального представления на локусы и получении локальных отображений. Задача состоит в определении локусов, способов переходов от целого к локусу и, наоборот, способов сочетания локусов в целое. Возможно и совместное использование этих методов. Помимо дискретных отображений могут быть и непрерывные отображения, например, при вращении целостного объекта или осмотре интерьера.
Локальные отображения могут быть однопорядковыми и разнопорядковыми. Примерами однопорядковых отображений могут служить разные проекции на чертеже. Примерами разнопорядковых отображений являются: блок-схема, принципиальная схема, монтажная схема радиоустройства, чертеж, статический макет, динамический макет пульта управления, которые используются при проектировании, полная информационная модель системы управления, ее мнемосхема и интегральный индикатор нормы в системах управления.
При организации процесса обучения, составлении учебных планов и программ, при конструировании данных науки в учебный предмет определению подлежат не только содержание и объем знаний, но и способы организации этого содержания в целостную систему. Любой учебный предмет — это часть большего целого. Необходима его органическая связь, как с параллельными курсами, так и с прошлым и будущим. Для построения учебного предмета необходим прогноз «жизни» знаний как своеобразной системы, которая будет жить, укрепляться и развиваться в соответствующей среде, либо хиреть и чахнуть. Система знаний о предмете может быть замкнутой, законченной или открытой, развивающейся. Формирование таких систем принципиально различно.
Применение законов композиции, оптимизация представления информации при обучении должны быть обязательными компонентами его организации. Очевидно, что для выполнения всего этого требуется высокая квалификация организаторов обучения. Все эти требования относятся также и к машинному и программированному обучению, они же позволяют яснее увидеть и понять возможности и ограничения этих новых методов, а также пути их совершенствования.
§3. Концептуальные отображения в психологии
Разрыв между накоплением знаний и их обобщением имеет место и в психологии. В последние годы это отмечалось неоднократно. А. Н. Леонтьев в своей президентской речи на XVIII Международном конгрессе психологов говорил: «В наши дни психолог... напоминает строителя, перед которым обилие первоклассного материала и, более того, целые законченные блоки, но которому недостает общего эскиза сооружаемого им сложнейшего архитектурного ансамбля» [103]. Д. И. Дубровский, говоря об актуальности теоретического обобщения материала, отмечает, что эта задача «все более усложняется по мере бурного развития экспериментальной и прикладной психологии, наблюдаемого в последние десятилетия, по мере возникновения новых отраслей психологических исследований и их срастания с кибернетикой, нейрофизиологией, медициной, социологическими дисциплинами, по мере неудержимого роста эмпирического материала, частных обобщений и концепций» [104].
М. Г Ярошевский отмечает, что наиболее крупные попытки создания общих систем психологической науки были предприняты школой Выготского (на основе методологии марксизма) и Куртом Левиным (на основе физико-математических моделей) [105]. Однако и сегодня еще отсутствует единая система психологических знаний. Некоторые исследователи (Г. Олпорт, А. Раппопорт) высказывают предположение, что общая теория систем позволит создать общую психологическую теорию. Однако это предположение вряд ли обоснованно. Общая теория систем, как и любая теория, ограничена. Ни кибернетика, ни общая теория систем, ни какая-либо другая «внешняя» по ношению к психологии теория не может стать ее собственной теоретической основой и не позволит вывести ее в качестве своего частного случая. Но нет никакого сомнения в том, что как кибернетика, так и общая теория систем могут быть использованы при решении этой сложнейшей задачи.
Для создания общей теории психологии важнейшее значение имеет создание общего языка для описания различных психических явлений. «Без охвата общей системой понятий „внутреннего“ и „внешнего“, их взаимопеходов адекватное теоретическое представление о предмете психологии недостижимо» [106]. Представляется, что понятия целого и отображения целого могут быть важными компонентами системы психологических понятий. Эти и связанные с ними термины можно применять как при содержательном описании восприятия и других познавательных процессов, так и при описании поведения, деятельности и ее результатов.
Одной из концепций, которая может быть использована в теоретической психологии с большой пользой, является, по нашему мнению, концепция целого. Это следует прежде всего из того факта, что объекты психологического исследования являются в своем большинстве целостными: образ, мысль, сознание, личность. Свойством целостности обладают и отдельные психические процессы и свойства личности. Психика, давая человеку целостную картину мира, обеспечивает целостность его поведения, и сама является сложным целостным продуктом биосоциальной эволюции. Поэтому применительно к психологии в проблеме целостности можно выделить, по крайней мере, три взаимосвязанных задачи:
1) формирование целостной картины объекта;2) представление психики (сознания) как целого;3) формирование целостного акта деятельности (поведения).
Почти все целостные объекты психологии непосредственно не наблюдаемы (образ, мысль, сознание, личность и др.). Исключение составляют лишь акты деятельности. Поэтому в психологии мы имеем дело главным образом с концептуальными отображениями целостных реальностей. Эти отображения формируются либо путем интеграции ранее накопленных частных знаний об объекте, либо путем прогрессивной дифференциации ранее нерасчлененных структур с последующим синтезом. Однако и части, и целое имеют здесь свою специфику. Объектами целостного исследования являются как компоненты психики (психические реакции, процессы, функции, состояния, свойства), так и психика в целом, личность. Как целостные образования изучаются группы и коллективы, системы людей и автоматов и т. д.
Связность, ограниченность и другие основные характеристики целостных объектов являются общими для любых объектов природы, ими обладают и перечисленные выше объекты психологического исследования. Но эти объекты имеют и целый ряд специфических особенностей. Все целостные объекты в психологии — динамические системы, непрерывные в континууме пространства и времени. Субъективное пространство и время чрезвычайно вариабельны. Индивидуальность и вариабельность — общие характерные признаки психических образований. На важную особенность психического целого обращал внимание еще И. М. Сеченов: «Предметом психологии являются целостные акты, нераздельно включающие в свою общую структуру наряду с „сознательным элементом“ внешнее воздействие (сигнал) и двигательный мышечный компонент» [107]. Особенностью многих психических целостных систем является сильная связность, однако и эта характеристика может варьировать в очень широких пределах. Эволюция и инволюция психических образований может происходить как путем интеграции, так и путем дифференциации. Переход от нормы к патологии может происходить двумя основными путями: путем распада целого (шизофрения) и путем потери устойчивости психики (маниакально-депрессивный синдром). В обоих случаях имеет место разрыв непрерывности (нарушение связности): в первом случае нарушается связность (непрерывности) в субъективном пространстве, во втором — во времени (резкие перепады состояний во времени)
Использование идеи целостности в психологическом исследовании возможно в различных отношениях. Прежде всего, это осознание того, что объект исследования — целостный объект и к нему применимы понятия целостности и гармоничности. В основу структурирования психических образований должен быть положен не произвольный набор из множества стимулов-реакций, а структура, основанная на квантовании пространственно-временного континуума и информационно-энергетических характеристик, имманентная внутренняя структура, а не структура случайной внешней оболочки. Психические явления возникают на определенном уровне организации, в известной степени базируются на других уровнях организации и тесно с ними взаимосвязаны. Поэтому их изучение фактически невозможно в отрыве от биологических, социальных и других явлений и процессов. Использование таких характеристик, как пропорциональность частей, полнота состава в качестве контрольных критериев позволяет избежать возможных ошибок. Учет таких характеристик психического целого, как высокая вариабельность и большая степень индивидуальности необходим при выборе математических методов (первое свойство ограничивает применение регулярных методов, второе — вероятностных).
В монографии «Психология чувственного познания» Б. Г. Ананьев [108] рассматривает как целостную систему сенсорную организацию человека, которая объединяет все его воспринимающие системы. В состав этой организации входят экстеро- и интерорецепторные подсистемы, каждая из которых имеет центральные и периферийные компоненты. Сенсорная организация включает: зрение, слух, осязание (барорецепция), обоняние, вкус, тепловую и болевую чувствительность, хеморецепцию, вестибулярный аппарат, мышечно-суставное чувство, вибрационную чувствительность. В сложных анализаторных системах можно выделить подсистемы. Так, можно различать пространственные, спектральные и энергетические компоненты зрения и слуха. Структура сенсорной организации определяется связями между рецепторными системами.
Б. Г. Ананьев выделяет два типа связей между центральными компонентами рецепторных систем: временные и постоянные.
Рассмотрим несколько более подробно группу телерецепторов. К ним относятся зрение, слух, обоняние и тепловая чувствительность к инфракрасному излучению. Их можно сравнивать по пространственным, временным, энергетическим и информационным характеристикам, а также по характеристикам среды-переносчика. Результаты сравнения по отдельным параметрам показывают, что рабочие области различных рецепторных систем или находятся в отношении дополнительности, или частично перекрываются, нигде не дублируя друг друга, что обеспечивает возможность как независимой, так и совместной их работы, полисенсорной интеграции. Наиболее полное представление о целостном объекте мы получаем при полимодальном восприятии, от всей гаммы чувств.
В первом параграфе четвертой главы уже приводилось определение психического состояния, данное Н. Д. Левитовым, как целостной характеристики психической деятельности за определенный период времени. Как целое могут рассматриваться и реакции человека, в частности эмоциональные, которые являются интегральными показателями отношения субъекта к ситуации.
Темперамент психологами рассматривается как сложная функция свойств сомы и психики. Э. Кречмер связывал его с энергетическими, временными и пространственными характеристиками входа, центра и выхода, с одной стороны, и с химизмом крови, железами и мозгом — с другой. Характер по современным представлениям также может быть разложен на компоненты. Различные структуры характера были предложены Э. Кречмером, В. Н. Мясищевым, Б. Г. Ананьевым, Н. Д. Левитовым и другими авторами. В последнее время характер, как и другие целостные психические образования, исследуют с помощью факторного анализа.
Чрезвычайно сложным целостным объектом, интересующим очень многих психологов, является личность. В § 1 главы II говорилось, что целостный объект характеризуется составом, частными структурами, полиструктурой, интегральными характеристиками, может рассматриваться как «узел» дихотомий. По-видимому, по отношению к личности можно найти примеры приложения всех этих характеристик, да еще в разных вариантах. Объект сложен, и неудивительно, что вначале удается обнаружить локальные подходы. Синтез этих подходов в общую картину — дело будущего.
И, наконец, сознание, этот высший психический интеграл, пока не разложено на компоненты и не имеет своей структуры. В настоящее время имеется лишь набор эмпирических свойств сознания как целого. Сознание имеет количественную характеристику — оно может уменьшаться и увеличиваться, оно изменчиво, непрерывно, избирательно, поток его ограничен. Интегрирующая роль сознания в психических процессах отмечается Липпсом («сознание — условие объединения внутренней психической жизни, поэтому оно одновременно и самосознание») и Джемсом («сознание — это общий хозяин психических функций»). Н. А. Бернштейн отмечает контролирующую функцию сознания («это динамичное живое отражение, непрерывно проверяемое активно совершаемыми действиями над внешним окружением»). Существующие точки зрения очень сильно отличаются между собой. Некоторые кибернетики даже отрицали реальность такого феномена, как сознание.
Появление психики (сознания) в процессе эволюции было самым крупным событием после возникновения жизни. И, по-видимому, не случайно, что трудности ответа на вопрос «что такое психика?» имеют сходство с трудностями ответа на вопрос «что такое жизнь?»
Можно считать доказанным, что и жизнь, и психика связаны с веществом, находящимся на определенном уровне организации: жизнь — с «белковый телом», психика — с ЦНС (мозгом). Наименьшей целостной системой, обладающей жизнью, является клетка, носителем психики является организм. Отметим, что и клетка, и организм обладают пространственной непрерывностью, с одной стороны, и наличием четкой границы с внешней средой — с другой. Однако, несмотря на существование такой границы, между ними существует непрерывная связь. Более того, эта непрерывность связи является необходимым условием существования как жизни, так и психики. Но здесь между ними имеется и существенное различие. В природе не существует абсолютно изолированных целостных систем. Связь со средой — необходимое условие существования любой системы. Для функционирования физической системы необходим обмен энергией, для биологической — энергией и веществом, для системы, обладающей психикой, необходим уже непрерывный обмен энергией, веществом и информацией. Таким образом, необходимым условием существования психики является непрерывный обмен энергией, веществом и информацией с внешней средой. Однако роль этих компонентов неодинакова. Если главным для жизни является обмен веществ, то главным для психики является обмен информацией. Однако именно главным, но не единственным, как иногда полагают. Именно все три компонента обмена необходимы для существования психики: достаточно исключить любой из них, чтобы психика перестала существовать. Рассмотрим в этой связи информационный обмен на примере сознания.
Сразу следует отметить, что полный разрыв информационной связи человека со средой принципиально невозможен. Поэтому речь может идти только о более или менее полном ограничении такой связи. С этой точки зрения представляют особый интерес те реальные и экспериментальные ситуации, в которых сознание утрачивается в той или иной степени, а также переходные процессы от бессознательного состояния к сознательному и наоборот. К таким состояниям относятся сон, обморок, сенсорная изоляция. Если оценить величину информационного обмена в этих состояниях, то он окажется значительно сокращенным по сравнению с нормой, а при переходе из состояния в состояние соответственно увеличивается (уменьшается). Большой интерес представляют также факты о влиянии на психику частичного ограничения информационного обмена (принудительного или добровольного). Анализ таких фактов также подтверждает положение о необходимости непрерывного информационного обмена со средой для функционирования сознания. Наконец, имеется третья группа фактов — об информационной перегрузке, которая приводит к нарушению психики. Эти две последние группы фактов позволяют уточнить положение об информационном обмене как условии существования психики: такой обмен должен быть, во-первых, непрерывным, а во-вторых, иметь определенную величину.
Очень интересным целостным объектом является малая группа (семья, экипаж, команда, т. д.). На малой группе очень удобно исследовать вопросы состава и структуры целого, и особенно один из способов эволюции и инволюции целого путем интеграции и реинтеграции. Малая группа может служить моделью этого процесса. Малые группы часто имеют полиструктуру. Так, Ю. Г. Мутафова в автореферате диссертации пишет: «... социально-психологическая структура баскетбольного коллектива представляется автору как сложная полиморфная функциональная система, включающая следующие подструктуры: официальную, неофициальную, общения, руководства, взаимопонимания и ситуативного лидерства» [109].
Интересной относительно целостной системой является объединение человека с вычислительной машиной. На наших глазах происходит очень быстрая эволюция вычислительных машин, и интересно проследить характер этой эволюции в двух отношениях: в отношении способов «сопряжения» человека с машиной и в отношении изменения внутренней структуры машины. Сопряжение человека с машиной непрерывно улучшается за счет совершенствования языков общения, устройств ввода («световой карандаш», команды с голоса) и вывода (выводится не только цифра, но и печатный текст, графики, изображения). Для лучшего сопряжения человека с вычислитель-ной машиной признается необходимым не только предварительное обучение человека, но и предварительное обучение машины, для чего в ней предусматриваются специальные устройства. Внутренняя структура изменяется в направлении большей однородности, появляется возможность параллельной обработки данных, становится возможной работа с машиной в реальном масштабе времени. Это позволяет произвести распределение функций в системе «человек — вычислительная машина» по принципу дополнительности. Эффективность системы оказывается выше эффективности отдельных компонентов. Таким образом, по крайней мере, одно из направлений эволюции вычислительных машин идет в направлении сближения их структуры и принципов действия с определенными свойствами и особенностями человека.
Целостный подход очень важен и при решении проблем обучения и воспитания. В процессе обучения человек должен получить целостное представление о мире. Одной из задач обучения и воспитания является выработка у него способности к согласованию с окружающей средой, что возможно на основе гармоничного сочетания естественных и гуманитарных наук.
В процессе трудовой деятельности человеку должны быть обеспечены условия целостного представления рабочей обстановки, удобства рабочих действий, полной согласованности с рабочим процессом. Трудовая деятельность должна проектироваться как целое с учетом характера деятельности человека в нерабочее время. Должны быть выбраны определенные величины и соотношения физической и умственной нагрузки, определенное соотношение сенсорно-перцептивной, мыслительной и моторной деятельности.
В заключение рассмотрим как целое динамическую систему актуальной пространственной автоафферентации, на фоне которой происходит восприятие конкретных объектов. Будем рассматривать актуальную автоафферентацию в пространстве и времени как компонент самосознания. По характеристикам пространства этот процесс ограничен зоной досягаемости телерецепторов, по времени он ограничен актуальным временем. Как компонент самосознания процесс автоафферентации обладает свойствами непрерывности во времени и пространстве, ограниченностью афферентного потока и возможностью его изменения вплоть до полного отсутствия.
Результатом автоафферентации является отражение сомы (себя), внешнего пространства, текущего момента времени и положения тела (себя) в пространстве и времени. Назовем автоафферентацию полной, если отсутствуюет какая-либо неопределенность и, как следствие этого, ориентировочная реакция. Автоафферентация — осознаваемый, но произвольно не управляемый процесс. Из многих функций самосознания в автоафферентации наиболее полно представлена контролирующая функция, с помощью которой непрерывно устанавливается соответствие информации, поступающей извне и изнутри, с информацией, хранящейся в памяти. Отсюда следует, что афферентация — активный процесс, требующий определенного расхода энергии. Таким образом, для автоафферентации необходимы сенсорные системы, память и источник энергии. Таковы функциональные «блоки» механизма автоафферентации. Рассмотрим теперь гипотетическую структуру системы автоафферентации.
Все известные целостные объекты природы имеют ядерно-оболочечную пространственную структуру: атом, планета, планетная система, галактика, клетка, организм. Этот фундаментальный факт дает право высказать гипотезу о том, что и система автоафферентации может иметь такую же структуру. Задача должна состоять в том, чтобы обнаружить наряду со спецификой этого объекта также и глубокие внутренние аналогии между системой автоафферентации и другими целостными объектами природы. Естественно предположить, что пространственная структура самоафферентации должна быть такой же. Тем более что ведущим в паре L — T в данном случае является как раз пространство.
«Ядром» системы автоафферентации является информационно-энергетический центр мозга, «оболочками» — системы рецепторов. Все рецепторы по пространственному параметру разделим на три группы: интерорецепторы, тангорецепторы (контактные рецепторы, расположенные на поверхности тела) и дистантные рецепторы. Эти группы рецепторов образуют три «оболочки», сканирующие внутреннее пространство, границу внутреннего и внешнего пространства и внешнее пространство.
В основе механизма рецепторной системы лежит рефлекторное кольцо. Кольца интерорецепторов локализуются целиком внутри сомы. Кольца тангорецепторов «касаются» поверхности тела, кольца дистантных рецепторов частично находятся вне организма, во внешней среде. Внутри каждой группы кольца различаются по виду рецепторов. В структуре всех колец имеются центробежные и центростремительные потоки, они резко асимметричны в отношении осознаваемости — центростремительные потоки осознаются хорошо, центробежные же либо совсем не осознаются, либо осознаются очень плохо. Эта асимметрия сохраняется и для потоков вне организма. К настоящему времени физиолого-анатомическими исследованиями для всех рецепторов показано наличие центростремительных и центробежных нервных волокон.
Замкнуто ли внешнее кольцо? Для тангорецепторов это не вызывает сомнений. Речь может идти только о телерецепторах. Современная наука не располагает сведениями о потоках информации от органов чувств к объектам, расположенным на расстоянии. Однако известно, что органы чувств «настраиваются» по пространственным и некоторым другим характеристикам объекта восприятия. Вот эту селективную настройку от рецептора к объекту и примем за недостающую часть внешнего кольца. Разрыв любого из колец в любой их части приводит к ухудшению или даже прекращению автоафферентации.
«Ядром» автоафферентации является память со стрелой времени в виде своеобразной оси. «Ядро» системы автоафферентации содержит информационный и энергетический компоненты. Информация хранится в долговременной памяти о схеме тела, о свойствах предметов внешней среды и о положении тела человека в пространстве. Что является энергетическим компонентом? Электрофизиологическими исследованиями показано, что в коре мозга имеется от 25 до 40% (по данным разных авторов) нейронов, у которых нет внешних входов и, которые, находятся в состоянии непрерывной ритмической активности. Можно предположить, что эти нервные клетки являются частью энергетического компонента, который и обеспечивает «поисковую психическую активность» (терминология Г. Уолтера). Эти нервные клетки работают в режиме генераторов. Известно, что все генераторы колебаний являются нелинейными замкнутыми системами. Поэтому можно говорить о наличии еще одного, внутреннего кольца, не имеющего связи с рецепторами. Тогда общая схема автоафферентации будет выглядеть так, как показано на рис. 15. Эту схему следует рассматривать как рабочую гипотезу, которая в дальнейшем или будет отвергнута, или (при более полном обосновании) получит право на существование.

Таким образом, анализ проблемы восприятия целостных объектов приводит к постановке многих задач конкретного исследования, некоторые из которых были рассмотрены выше. И, что не менее важно, обнаруживаются глубокие связи этой проблемы со многими важными вопросами современной психологии. Рассмотренные примеры показывают, что многие объекты психологии являются целостными динамическими образованиями. Их изучение с позиции целостности еще только начинается. В значительной степени это обусловлено тем, что мы еще мало знаем об организации сложного динамического целого. По мере накопления таких знаний будут совершенствоваться и наши представления о психике как целостном активном отражателе и регуляторе, на основе которых станут возможными первые наброски эскиза «сложнейшего архитектурного ансамбля».
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
1 Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. М, Госполитиздат, 1961, т. 20, с. 630.2 Эйнштейн А. Физика и реальность. М., "Наука", 1965, с. 9.3 Планк М. Единство физической картины мира. М., "Наука", 1966, с. 85.4 Там же.5 Маркс К., Энгельс Ф. Из ранних произведений. М., Госполитиздат, 1956, с. 595—596.6 Раппопорт А. Математические аспекты абстрактного анализа систем. — В кн.: Исследования по общей теории систем. М., "Прогресс", 1969, с.88.7 Клейн Ф. Сравнительное обозрение новейших геометрических исследований. (Эрлангская программа). — В кн.: Об основах геометрии. М., ГИТТЛ, 1956, с. 402.8 Бом Д. Специальная теория относительности. М., "Мир", 1967, с. 250.9 Афанасьев В. Г. Проблема целостности в философии и биологии. М., "Мысль", 1964, с. 174.10 Поваров Г. Н. Новое путешествие на Геликон, или история культуры в свете общей теории систем. — В кн.: Материалы симпозиума "Точные методы в исследованиях культуры и искусства". М., 1971, с. 69.11 Бор Н. Атомная физика и человеческое познание. М., ИЛ, 1961, с.111.12 Каган М. С. К постановке вопроса о применимости точных методов в науках об искусстве. — В кн.: Материалы симпозиума "Точные методы в исследованиях культуры иискусства", 1971, с.31.13 Бом Д. Специальная теория относительности, с. 272.14 Там же, с. 266.15 Грегори Р. Л. Разумный глаз. М., "Мир", 1972, с. 169—175.16 Горбов Ф. Д. Детерминация психических состояний. - "Вопросы психологии", 1971,№5,с.24.17 Тода М., Шуфорд Э.Х. (мл.) Логика систем, введение в формальную теорию структуры. — В кн.: Исследования по общей теории систем. М., "Прогресс", 1969, с. 321.18 Фресс П., Пиаже Ж. Экспериментальная психология. М., "Прогресс", 1966, с. 38.19 См.: Ярошевский М.Г. Психология в XX столетии. М., Госполитиздат, 1971, с. 171.20 Helson H. The Fundamental propositions of Geschtaltpsychology. — In: Psychological Review, 1933, vol. 40, №1, p. 13—32.21 Koler W. Psychologische Probleme. Berlin, 1933, S. 110.22 Исследование развития познавательной деятельности. Под. Ред. Дж. Брунера, Р. Оливер и П. Гринфильда. М., "Педагогика", 1971, с.26.23 Там же, с. 37.24 Веккер Л.М. Психические процессы, ч. 1. Изд-во Ленинград. Ун-та, 1973.25 Волков Н. Н. Восприятие предмета и рисунка. М., Изд-во АПН РСФСР, 1950, с.27.26 Там же.27 Рубинштейн С. Л. Бытие и сознание. Изд-во АН СССР, 1957, с. 260—261.28 Бом Д. Специальная теория относительности, с. 249.29 Выготский Л. С. Психология искусства. М., "Искусство", 1968, с. 34.30 Михайлов Б.П. Витрувий и Эллада. М., Изд-во литературы по строительству, 1967, с. 144.31 Коффка К. Основы психического развития. М., Соцэкгиз, 1934, с. 89.32 Карнап Р. Философское основание физики. М., "Прогресс", 1971, с. 106.33 Бор Н. Атомная физика и человеческое познание, с. 96.34 Луи де Бройль. По тропам науки. М., ИЛ, 1962, с. 177—179.35 Молчанов А. М. Время и эволюция. — В кн.: Системные исследования. М., "Наука", 1970, с.74.36 Блауберг И. В. Выступление в дискуссии. — В кн.: Системные исследования. М., "Наука", 1970, с. 99.37 Грегори Р. Л. Глаз и мозг. М., "Прогресс", 1970, с. 86.38 Там же, с. 14.39 Короткова Г. П. Принципы целостности. Л., Изд-во Ленингр. ун-та, 1968, с. 65.40 Малиновский А. А. Некоторые вопросы организации биологических систем. В кн.: Организация и управление. М., "Наука", 1968, с. 105—138.41 Блюменфельд Л. А. Выступление в дискуссии по проблеме "Определение понятия системы и системного подхода". - В кн.: Системные исследования. М., "Наука", 1970, с. 37.42 Забелин И. М. Теория физической георафии. М., Географгиз, 1959, с. 281.43 Тода М., Шуфорд Э.Х. (мл.). Логика систем, введение в формальную теорию структуры. — В кн.: Исследования по общей теории систем, 1969, с. 329—330.44 Кравец А. С. Системы и вероятность. Воронеж, Изд-во Воронежского ун-та, 1970, с. 33-56.45 Bertalanfy L. von. Problems of life. N.Y., 1960. 216 р.46 Ананьев Б.Г. Человек как предмет познания. Л., Изд-во Ленингр. ун-та, 1969, с. 112.47 Гробстайн К. Стратегия жизни. М., "Мир", 1868, с. 132.48 Waddington C. H. The strategy of the genes. L., Allen and Unwin, 1957,р.262.49 Гика М. Эстетика пропорций в природе и в искусстве. М., Изд-во Всесоюзн. акад. архитектуры, 1936, с.221.50 Античные мыслители об искусстве. М., "Искусство", 1938, с. 13.51 Там же, с. 17.52 Дидро Д. Об искусстве, т. 1. Л.-М., "Искусство", 1935, с. 20.53 Там же, с. 143.54 Цит. по Гика М. Указ, соч., с. 182.55 Словарь иностранных слов. М., "Советская энциклопедия", 1964.56 Краткий словарь по эстетике. М., Госполитиздат, 1963.57 Опарин А. И. Белок как основа жизненных процессов. — Совещание по белку. 5-я конференция по высокомолекулярным соединениям. М., 1970, с. 9—10.58 Бехтерев В.М. Общие основы рефлексологии человека. Изд. 3-е, М., ГИЗ, 1926.59 Ганзен В. А., Кудин П. А., Ломов Б. Ф. О принципах гармонии. — "Техническая эстетика", 1969, №4; Ганзен В. А., Кудин П. А. О средствах достижения гармонии в композиции. В кн.: Худож. Конструирование и научно-технич. прогресс. Л., ЛДНТП, 1971.60 Аристотель. Поэтика. М., Госполитиздат, 1957, с. 65.61 Шрейдер Ю. А. Равенство. Сходство. Порядок. М., "Наука", 1971, с. 227.62 Карнап Р. Философские основания физики. М, "Прогресс", 1971, с. 105.63 Молчанов А. М. Возможная роль колебательных процессов эволюции. — В кн.: Колебателъные процессы в биологических и химических системах. М., "Наука", 1967, с. 300—301.64 Молчанов А. М. Время и эволюция. — В кн.: Системные исследования, с. 78.65 Цит. по: Портер У. Современные основания общей теории систем. М., "Наука". с. 98.66 Ганзен В. А. О принципах кодирования непрерывных сигналов и движений. — В кн.: Теоретическая и прикладная психология в Ленинградском университете. Л., Изд-во Ленингр. ун-та, 1969, с. 7—9. Ганзен В. А. Дискретная аппроксимация рукописных букв. — В кн.: Вычислительная техника и вопросы кибернетики. Вып. 5. Л., Изд-во Ленингр. ун-та, 1968, с. 101—116.67 Товарные знаки взяты из книги: Kamekura Yusaku. Firmen- und Warenzeichen in international Symbole fur Analitat und internationale Teltung. Ravensburg, Otto Maier, 1965.68 Подробнее о соразмерности и равновесии в объектах зрительного восприятия см. в кн.: Ганзен В. А., Кудин П. А. Исследование равновесия в структуре объектов зрительного восприятия. — Вестник ЛГУ, 1969, № 23; Ганзен В. А., Кудин П. А. Исследование соразмерности объектов зрительного восприятия. — Вестник ЛГУ, 1970, №23.69 Тюлин Ю. Н. Учение о гармонии. М., "Музыка", 1966, с. 77.70 Там же, с. 82.71 Спектры звуков приводятся по данным работы: Mayer E. und Buchman G. Die Klangspektren der Musikinstrumente. Phys. Math. Klasse Berlin, Verlag der Ak. d. W., 1931.72 Тюлин Ю.Н. Учение о гармонии. М., "Музыка", 1966, с. 26.73 Там же, с. 47.74 Шрейдер Ю. А. Равенство, сходство, порядок, с. 176—197.75 Севбо И. П. Структура связного текста и автоматизация реферирования. М, "Наука", с. 135.76 Доблаев Л. П. Логико-психологический анализ текста. Саратов, Изд-во Саратовского ун-та, 1969, с. 171.77 Ганзен В. А. Дискретная аппроксимация рукописных букв. — В кн.: Вычислительная техника и вопросы кибернетики. Вып. 5. Л., Изд-во Ленингр. ун-та, 1968, с. 101—106.78 Анохин П. К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М., "Медицина", 1968, с.211.79 Ломов Б. Ф. О роли практики в развитии теории общей психологии. — "Вопросы психологии", 1971, №1, с. 28—29.80 Кречмер Э. Строение тела и характер. ГИЗ, 1930, с. 231-259.81 Берталанфи Л., фон. Общая теория систем: критический обзор. — В кн.: "Исследования по общей теории систем", М., "Прогресс", 1969, с. 64.82 Бом Д. Специальная теория относительности, с. 254.83 Амчиславский И. Я., Ганзен В. А. Исследование соотношения скорости и точности в плане индивидуальных различий. — В кн.: Экспериментальная и прикладная психология. Вып. 5. Изд-во Ленинград, ун-та, 1973 г., с. 115—128.84 Левитов Н. Д. О психических состояниях человека. М., "Просвещение", 1964, с. 99.85 Мясищев В. Н. Основные проблемы и современное состояние психологии отношений. — В кн.: Психологическая наука в СССР, т. 2. М., Изд-во АН СССР, 1960, с. 112.86 Ланге Н.Н. Психологические исследования. Одесса, 1893, с. 1.87 Ганзен В. А., Митькин А. А. Об одной модели моторного поля глаза. Сенсорные и сенсомоторные процессы. М., "Педагогика", 1972. с. 72.88 Так, например, установлено, что цвет влияет на давление крови, частоту пульса и дыхания, напряжение мыпщ и эмоциональное состояние. Сводные данные приведены в статье: Мельников Л. Н. Цвет как фактор регуляции психофизиологических функций. — В кн.: Проблемы сенсорной изоляции. М., 1970, с. 126—130.89 Рыбалко Е. Ф. Об онтогенетических свойствах зрительно-пространственных функций. Автореф. док. дис. Л., 1970.90 Неелова А. П. Анализ и синтез в формировании зрительного образа у школьников. Автореф. канд. дисс. М., 1968.91 Вудвордс Р. Экспериментальная психология. М., ИЛ, 1950.92 Седерберг У. Нейрофизиологические аспекты стресса. — В кн.: Эмоциональный стресс. М., "Медицина". 1970, с. 120.93 Волков Н.Н. Восприятие предмета и рисунка. М., Изд-во АПН РСФСР, 1950, с. 377.94 Бом Д. Специальная теория относительности, с. 281.95 Хильми Г. Поэзия науки. М., 1971, с. 18.96 Там же, с. 15.97 Мейлах Б. С. Вопросы литературы и эстетики. Л., "Советский писатель", с. 200.98 Цит. по кн.: Луначарский А. В. В мире музыки. М., "Советский композитор", 1958, с. 157.99 Сохор А. Н. О задачах исследования музыкального восприятия. — В кн.: Художественное восприятие. М., "Наука", 1971, с. 325—333.100 Плахтиенко В. А. Экспериментальное исследование некоторых закономерностей процесса формирования двигательных навыков. Автореф. канд. дис., Л., 1969.101 Рождественский К. Ансамбль и экспозиция. Л., "Художник РСФСР", 1970, с. 150.102 Пойа Д. Математическое открытие. М., "Наука", 1970, с. 289.103 Леонтьев А. Н. Понятие отражения и его значение для психологии. — "Вопросы философии", 1966, № 12, с. 48.104 Дубровский Д. И. Психическое явление и мозг. М., "Наука", 1971, с. 162.105 Ярошевскии М. Г. Предмет психологии и ее категориальный строй. "Вопросы психологии", 1971, №5, с. 118.106 Ярошевскии М. Г. Там же., с. 121.107 Сеченов И.М. Избранные философские и психологические произведения. М., Госполитиздат, 1947, с. 229—230.108 Ананьев Б. Г. Психология чувственного познания. М., Изд-во АПН РСФСР, 1960, с. 486.109 Мутафова Ю. Г. Сплоченность как фактор успешной деятельности малой группы. Автореф. канд. дис., Л., 1971.
ТАБЛИЦЫ
Таблица 1
Соотношение обертонов в трезвучиях при различных интервалахмежду основными тонами звуков
Интервалы Номера совпавших обертонов Примечания
1—1    
1—2 *—6—5  
1—3 *—4—3; *—9—7  
1—4 *—3—2; *—7—5  
1—5    
1—2 *—6—5  
1—3 *—4—3; *—9—7  
1—4 *—3—2; *—7—5  
1—5    
1—6 *—2—1; *—5—3; *—8—5  
2—1 6—5—*  
2—2 6—5—*; *—6—5  
2—3 *—4—3; 6—5—*; *—9—7  
2—4 *—3—2; 6—5—*; *—7—5  
2—5 6—5—*  
2—6 *—2—1; 6—5—3; *—8—5  
3—1 4—3—*; 7—9—*  
3—2 4—3—*; *—6—5; 9—7—*  
3—3 4—3—*; *—4—3; 9—7—*; *—9—7  
3—43—5 4—3—2; 9—7—5; 4—3—*; 9—7—*  
3—6 *—2—1; *—5—3; 4—3—*; 9—7—* Минорноетрезвучие
4—1 3—2—*; 7—5—*  
4—2 3—2—*; 7—5—*; *—6—5  
4—3 3—2—*; 4—*—2; *—4—3; 7—5—*; 9—*—5; *—9—7  
4—44—5 3—2—*; *—3—2; 7—5—*; *—7—53—2—*; 7—5—* Мажорноетрезвучие
4—6 3—2—*; 5—*—2; 7—5—3; 9—*—4; *—8—5  
5—1    
5—2 *—6—5  
5—3 *—4—3; *—9—7  
5—4 *—3—2; *—7—5  
5—5    
5—6 *—1—2; *—5—3; *—8—5  
6—1 2—1—*; 5—3—*; *—8—5  
6—2 2—1—*; 5—3—*; 8—5—*; *—6—5  
6—3 *—4—3; 6—5—*; 8—5—*; *—9—7  
6—4 3—*—1; 2—1—*; 5—3—2; 8—5—*; *—7—5  
6—5 2—1—5; 5—3—*; 8—5—*;  
6—6 2—1—*; *—2—1; 5—3—*; 8—5—3; *—8—5  
Таблица 2
Характеристики разнообразия и устойчивости мелодий «Детского альбома»
№ мелодии Доляустойчивостизвуков, % Коэффициентразнообразиямелодии, rhКоэффициентразнообразияритма, rt 1 46 0,95 0,82
 2 58 0,49 0,39
 3 41 0,40 0,12
 4 55 0,55 0,39
 5 43 0,49 0,15
 6 64 0,55 0,29
 7 55 0,42 0,31
 8 41 0,41 0,27
 9 42 0,41 0,19
10 48 0,62 0,42
11 43 0,51 0,30
12 40 0,77 0,77
13 54 0,39 0,54
14 46 0,56 0,29
15 40 0,74 0,51
16 54 0,44 0,41
17 75 0,56 0,55
18 46 0,60 0,52
19 42 0,52 0,41
20 37 0,74 0,58
21 35 0,52 0,39
22 56 0,75 0,70
23 43 0,61 0,37
24 59 0,55 0,53

Приложенные файлы

  • docx 3829289
    Размер файла: 640 kB Загрузок: 10

Добавить комментарий