Роль статистических свойств множественных объектов в категоризации и сегментации в зрительном восприятии человека

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-18-00334

НазваниеРоль статистических свойств множественных объектов в категоризации и сегментации в зрительном восприятии человека

Руководитель Уточкин Игорь Сергеевич, Доктор психологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" , г Москва

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 08 - Гуманитарные и социальные науки; 08-551 - Общая психология, методология и история психологии, психология личности

Ключевые слова Сегментация, категоризация, восприятие, зрительные статистики

Код ГРНТИ15.21.41

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В повседневном восприятии мы регулярно смотрим на огромное количество объектов, обладающих огромным многообразием признаков. Максимально полная и быстрая обработка всех объектов и признаков создала бы очень большие вычислительные трудности для зрительной системы (Tsotsos, 1988). Одна из многообещающих и бурно развивающихся в наши дни теорий предполагает, что для преодоления этих сложностей зрительная система суммирует информацию о признаках большого количества объектов в виде сводной статистики ансамблей (Alvarez, 2011; Haberman & Whitney, 2012). Так, даже при очень кратком предъявлении большого количества объектов наблюдатель в состоянии довольно точно оценить средний признак всех объектов и степень их вариативности, а также оценить их количество; при этом точная информация о признаках отдельных объектов будет крайне ограничена (Ariely, 2001) или даже вовсе недоступна (Parkes et al., 2001), что согласуется с идеей жестких ограничений способности к глубокой обработке объектов (Cowan, 2001; Luck & Vogel, 1997; Pylyshyn & Storm, 1988; Scholl, 2002). Однако главным предметом нашего интереса в данном проекте является не сама по себе поразительная способность к быстрому и точному вычислению сводных статистик. Помимо возможности охарактеризовать множество объектов одним статистическим параметром, наблюдатель оказывается способен разделять большие группы объектов, перемешанные в пространстве, и вычислять ансамблевые статистики для них независимо (Chong & Treisman, 2008; Emmanouil & Treisman, 2008; Halberda et al., 2006; Utochkin & Vostrikov, 2017). Подобную способность к эффективному разделению групп объектов, перемешанных в пространстве, мы называем мгновенной сегментацией и категоризацией (разумеется, речь идет о грубой категоризации, для которой достаточно отнесение всех объектов к одному или разным классам). В данном проекте нас интересует, какие правила и механизмы используется зрительной системой для принятия столь быстрого категориального решения в отношении большого количества объектов сразу. Частично вопросы зрительной сегментации изучались в рамках гештальтпсихологии (Metzger, 1936/2006), а также в области исследований восприятия текстур и простого зрительного поиска по признакам (Bacon & Egeth, 1991; Bergen & Julesz, 1983; Bravo & Nakayama, 1992; Itti & Koch, 2001; Nothdurft, 1992, 1993; Rosenholtz, 2001, 2014; Treisman, 1988; Wolfe, 1992). В обоих случаях исследователи были сконцентрированы преимущественно на категориальных подмножествах, хорошо организованных в пространстве (текстурированных участках). Это давало возможность связать группировку и сегментацию текстур с ретинотопической суммацией сигналов клеток с широкими рецептивными полями в высших отделах зрительной иерархии. Однако множественные объекты, с которыми часто сталкивается наше повседневное восприятие, могут быть перемешаны в пространстве (как например, ягоды среди листвы), и механизмы, описанные для компактных текстур, не очень хорошо подходят для объяснения способности к мгновенной категоризации таких объектов. Ранее наша научная группа предложила новую гипотезу, которая потенциально может описывать механизм мгновенной сегментации и категоризации перемешанных в пространстве объектов (Utochkin, 2015; Utochkin, & Yurevich, 2016; Utochkin, Khvostov, & Stakina, 2017). В ее основе лежит приложение положений теории ансамблевых статистик к проблеме категоризации. По нашей гипотезе, зрительная система использует информацию о форме распределения признаков множественных объектов в зрительном поле. Если общее распределение можно свести к распределению с одним более или менее выраженным пиком и плавным переходом между значениями признаков внутри этого пика, то все объекты будут скорее отнесены к одной общей категории и не будут сегментированы. Напротив, если в составе распределения выделяется несколько пиков, а между ними есть существенный разрыв, то объекты с большей вероятностью будут отнесены к разным категориям и сегментированы. В ходе реализации проекта мы планируем проведение серии экспериментальных исследований, в которых собираемся более широко и глубоко изучить процессы мгновенной сегментации категоризации. Сформулированная нами гипотеза о роли формы статистического распределения признаков будет лежать в основе всех этих экспериментов. Отдельные серии экспериментов ставят несколько разных вопросы, ответы на которые должны дать более полную картину того, как происходит категоризация. В ходе экспериментов мы попытаемся оценить, как форма распределения признаков влияет (1) на точность прямых категориальных суждений о принадлежности объектов к тем или иным классам и на способность к оценке сводных статистик отдельных подгрупп и игнорированию статистик других подгрупп. Мы также собираемся проверить, каким образом форма распределения признаков в ансамбле и возможность выделения категориальных подмножеств влияет (2) на целенаправленное обследование окружающего пространства в ходе зрительного поиска объектов с заданными признаками и (3) на характер движения глаз. (4) Также мы собираемся проверить, может ли предполагаемый нами механизм мгновенной категоризации распространяться на восприятие сложных объектов реального мира, чьи признаки являются комплексными (в то время как изначальная версия нашей теории предполагает возможность сегментации и категоризации по базовым сенсорным признакам). Наконец, (5) в ходе реализации проекта мы собираемся обратиться к поиску электрофизиологических коррелятов мгновенной сегментации и категоризации (в частности проверить гипотезу о раннем автоматическом процессе сегментации на материале компонента вызванного потенциала MMN – негативность рассогласования), что позволит нам более точно проверить гипотезы о локусе данного процесса в системе обработки зрительной информации.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Уточкин И.С., Хвостов В.А., Стакина Ю.М. Continuous to discrete: Ensemble-based segmentation in the perception of multiple feature conjunctions Cognition, 179 (год публикации - 2018)
10.1016/j.cognition.2018.06.016

2. Хвостов В.А., Уточкин И.С. Independent and parallel visual processing of ensemble statistics: Evidence from dual tasks Journal of Vision, т.19, выпуск 9, статья 3, стр.1-18 (год публикации - 2019)
10.1167/19.9.3

3. Им Х.Ё., Тюрина Н.А, Уточкин И.С. An explicit investigation of the roles that feature distributions play in rapid visual categorization Attеntion, Perception, and Psychophysics, ранний доступ (Early Access) on-line (год публикации - 2021)
10.3758/s13414-020-02046-7

4. Уточкин И.С., Хвостов В.А., Вольф Дж.М. Categorical grouping is not required for guided conjunction search Journal of Vision, 20(8):30, 1–22 (год публикации - 2020)
10.1167/jov.20.8.30

5. Уточкин И.С., Брэди Т.Ф. Individual representations in visual working memory inherit ensemble properties Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, Том 46 Выпуск 5 Страница 458-473 (год публикации - 2020)
10.1037/xhp0000727

6. Яковлев А.Ю., Тюрина Н.А., Уточкин И.С. Зрительное восприятие ансамблей: обзор исследований Российский журнал когнитивной науки, м 7, No 3, стр. 4 – 24, Creative Commons “Attribution” (год публикации - 2020)
10.47010/20.3.1

Публикации