Yapısal bilgi teorisi - Structural information theory

Yapısal bilgi teorisi (SIT) hakkında bir teoridir insan algısı ve özellikle, sahneleri uzayda düzenlenmiş nesnelerden oluşan yapılandırılmış bütünler olarak algılamamızı sağlayan nöro-bilişsel süreç olan görsel algısal organizasyon hakkında. Çok çeşitli araştırma konularına uygulanmıştır,[1] çoğunlukla görsel biçim algısında ama aynı zamanda örneğin görsel ergonomide, veri goruntuleme, ve müzik algısı.

SIT, nicel bir görsel model olarak başladı örüntü sınıflandırması. Günümüzde, kantitatif modellerini içermektedir. simetri algısı ve amodal tamamlama ve teorik olarak görsel düzenliliğin algısal olarak yeterli bir biçimlendirilmesi, bakış açısı bağımlılıklarının nicel bir açıklaması ve güçlü bir nöro-hesaplama biçimi ile sürdürülür.[2] SIT'in en iyi tanımlanmış ve en başarılı uzantısı olduğu tartışılmıştır. Gestalt fikirleri.[3] Sağlayan tek Gestalt yaklaşımıdır. biçimsel hesap inandırıcı üreten algısal yorumlar.

Basitlik ilkesi

Görsel uyaranlar temelde çok yorumlanabilir olsa da, insan görsel sistemi genellikle yalnızca bir yorum için net bir tercihe sahiptir. Bu tercihi açıklamak için SIT, bir uyaranın algısal olarak tercih edilen yorumunun şu varsayımdan yola çıkarak biçimsel bir kodlama modeli getirmiştir: en basit kod. En basit kod, minimum bilgi yüküne sahip bir koddur, yani, minimum sayıda tanımlayıcı parametre kullanarak uyaranın yeniden yapılandırılmasını sağlayan bir koddur. Böyle bir kod, maksimum miktarda görsel düzenlilik yakalanarak elde edilir ve uyaranın bütünlük ve parça açısından hiyerarşik bir organizasyonunu sağlar.

Görsel sistemin en basit yorumları tercih ettiği varsayımına basitlik ilkesi denir.[4] Tarihsel olarak basitlik ilkesi, Prägnanz'ın Gestalt yasasının bilgi-teorik bir çevirisidir,[5] Bu, fiziksel sistemlerin minimum serbest enerji ile tanımlanan nispeten kararlı durumlara yerleşmeye yönelik doğal eğiliminden esinlenmiştir. Ayrıca, daha sonra önerilen minimum açıklama uzunluğu prensibi içinde algoritmik bilgi teorisi (AIT), a.k.a. teorisi Kolmogorov karmaşıklığı bir resmileştirme olarak görülebilir Occam'ın Jileti, buna göre verilerin en basit yorumu en iyisidir.

Yapısal ve algoritmik bilgi teorisi

1960'lardan beri, SIT (psikolojide) ve AIT (bilgisayar biliminde), aşağıdakiler için uygun alternatifler olarak bağımsız olarak gelişti. Shannon's klasik bilgi teorisi iletişim teorisinde geliştirilmiş olan.[6] Shannon'un yaklaşımında, şeylere, meydana gelme sıklığı açısından olasılıklarına dayalı uzunlukları olan kodlar atanır (örneğin, Mors kodu ). Bununla birlikte, algı da dahil olmak üzere birçok alanda, bu tür olasılıklar, hiç değilse, neredeyse hiç ölçülebilir değildir. Hem SIT hem de AIT, bireysel şeylerin tanımlayıcı karmaşıklıklarına dönerek bu sorunu aşar.

SIT ve AIT birçok başlangıç ​​noktasını ve hedefi paylaşsa da, ilgili birkaç farklılık da vardır:

  • SIT, yapısal ve ölçülü bilgi arasında algısal olarak ilgili ayrımı yapar, oysa AIT yapmaz.
  • SIT, algısal olarak ilgili düzenliliklerin kısıtlı bir kümesini kodlarken, AIT akla gelebilecek herhangi bir düzenlilik için kodlama yapar.
  • SIT'de, bir kodlamanın ilgili sonucu hiyerarşik bir organizasyondur, oysa AIT'de yalnızca bir karmaşıklık değeridir.

Olasılığa karşı basitlik

Görsel algı araştırmasında, basitlik ilkesi, Helmholtziyen olasılık ilkesi,[7] ki bu, bir uyaranın tercih edilen yorumunun bu dünyada en doğru olma ihtimali olduğunu varsayar. İçinde gösterildiği gibi Bayes çerçevesi ve AIT bulgularını kullanarak, basitlik ilkesi, olasılık ilkesinin varsaydığı gibi, yalnızca tek bir dünyada oldukça doğru olmaktan ziyade, birçok dünyada algısal yorumların oldukça doğru (yani doğru) olduğunu ima edecektir.[8] Başka bir deyişle, olasılık ilkesi görsel sistemin özel amaçlı bir sistem olduğunu (yani belirli bir dünyaya uyarlandığını) öne sürerken, basitlik ilkesi bunun genel amaçlı bir sistem olduğunu (yani birçok farklı dünyaya uyarlanabilir) önerir. .

SIT'nin ampirik olarak başarılı amodal tamamlama modelinde önerildiği gibi, ikinci bulgu için hayati öneme sahip olan, görüş açısından bakış açısından bağımsız ve bakış açısına bağlı faktörler arasındaki ayrım ve entegrasyondur.[9] Bayesci çerçevede, bu faktörler sırasıyla önceki olasılıklara ve koşullu olasılıklara karşılık gelir. Bununla birlikte, SIT modelinde, her iki faktör de karmaşıklıklar, yani sırasıyla nesnelerin karmaşıklıkları ve uzamsal ilişkileri açısından ölçülür. Bu yaklaşım ile tutarlıdır nörobilimsel beyindeki ventral ("ne") ve dorsal ("nerede") akışlar arasındaki ayrım ve etkileşim hakkında fikirler.[10]

Bağlantı ve dinamik sistem teorisine karşı

SIT gibi bir temsili teori, dinamik sistem teorisi (DST), süre bağlantılılık arada bir şey olarak görülebilir. Yani, bağlantısallık DST ile flört ediyor. diferansiyel denklemler ve bilginin temsili söz konusu olduğunda SIT gibi teorilerle flört ediyor. Aslında, SIT, bağlantısallık ve DST'nin farklı çalışma temelleri, Marr sırasıyla hesaplamalı, algoritmik ve uygulamalı açıklama düzeyleri olarak adlandırılır. Marr'a göre, bu tanım düzeyleri zıt olmaktan çok tamamlayıcıdır, dolayısıyla epistemolojik çoğulculuk.

SIT, bağlantısallık ve DST'nin ortak noktası, doğrusal olmayan sistem davranışını tanımlamalarıdır, yani girdideki küçük bir değişiklik çıktıda büyük bir değişikliğe yol açabilir. Tamamlayıcılıkları, farklı yönlere odaklandıkları için kendini ifade eder:

  • DST esas olarak bir fiziksel sistemin bir bütün olarak durumunun nasıl olduğuna odaklanır (bu durumda, beyin ) zamanla gelişir, hem SIT hem de bağlantısallık, öncelikle bir sistemin bilgi işleme açısından ne yaptığına odaklanır (bu durumda, biliş ) ve her ikisi de bu bilgi işlemenin dağıtılmış temsillerdeki, yani bağlantılı bilgi parçalarının ağlarındaki bilgi parçaları arasındaki etkileşimlere dayandığını varsayar.
  • Bağlantıcılık, birçok girdi için uygun olduğu varsayılan önekli bir ağda somut etkileşim mekanizmalarına (ic, aktivasyon yayılması) odaklanırken, SIT, geçici, girdiye bağlı, yer aldığı varsayılan etkileşimlerin sonucunun doğasına odaklanır. ağlar.

Modelleme ilkeleri

SIT'nin resmi kodlama modelinde, bir uyaranın aday yorumları şu şekilde temsil edilir: sembol dizeleri, özdeş sembollerin aynı algısal ilkellere (örneğin, lekeler veya kenarlar) atıfta bulunduğu. Bu tür bir dizginin her bir alt dizesi, bir yorumun uzamsal olarak bitişik bir bölümünü temsil eder, böylece dizinin tamamı yorumlama ve dolayısıyla uyarıcı için bir yeniden yapılandırma tarifi olarak okunabilir. Bu dizeler daha sonra en basit kodla yorumu bulmak için kodlanır (yani görsel düzenlilikler için aranırlar).

Bu kodlama, psikolojide, "SIT'in beynin sembol manipülasyonu yaptığını varsaydığı" gibi eleştirel ifadelere yol açan sembol manipülasyonu yoluyla gerçekleştirilir. Ancak bu tür ifadeler, "fizik doğanın aşağıdaki gibi formülleri uyguladığını varsayar" gibi ifadelerle aynı kategoriye girer. Einstein'ın E = mc2 veya Newton F = ma"ve" DST modelleri dinamik sistemlerin diferansiyel denklemler uyguladığını varsayar. "Yani bu ifadeler, resmileştirme potansiyel olarak alakalı şeylerin sembollerle temsil edildiği anlamına gelir - kendi başına bir amaç olarak değil, bu şeyler arasındaki potansiyel olarak alakalı ilişkileri yakalama aracı olarak.

Görsel düzenlilik

En basit kodları elde etmek için SIT, yineleme, simetri ve değişim adı verilen düzenlilik türlerini yakalayan kodlama kurallarını uygular. Bunların, (a) hiyerarşik olarak şeffaf kodlara izin veren (b) holografik düzenlilikler olma biçimsel kriterlerini karşılayan tek düzenlilikler olduğu gösterilmiştir.[11]

Görsel düzenliliğin geleneksel olarak düşünülen dönüşümsel biçimlendirilmesiyle ilgili önemli bir fark, holografik olarak, ayna simetrisinin, simetri yarıları arasındaki bir ilişkiden ziyade simetri çiftleri arasındaki birçok ilişkiden oluşmasıdır. Dönüşümsel karakterizasyon daha uygun olabilir nesne tanıma holografik karakterizasyon, nesne algısında zihinsel temsillerin birikmesiyle daha tutarlı görünüyor.

Holografi ve şeffaflık kriterlerinin algısal uygunluğu, görsel düzenliliğe holografik yaklaşımda doğrulanmıştır.[12] Bu yaklaşım, gürültü ile bozulmuş olsun ya da olmasın, tek ve birleşik görsel düzenliliklerin saptanabilirliğinin deneysel olarak başarılı bir modelini sağlar. Örneğin, ayna simetrilerinin ve Cam desenlerinin yaklaşık olarak eşit derecede tespit edilebilir ve genellikle tekrarlardan daha iyi tespit edilebilir olduğunu açıklar. Ayrıca, gürültü varlığında ayna simetrilerinin ve Cam desenlerinin tespit edilebilirliğinin, daha iyi hale gelen psikofiziksel bir yasayı izlediğini açıklar. Weber'in kanunu.[13]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Leeuwenberg, E.L.J. ve van der Helm, P.A. (2013). Yapısal bilgi teorisi: Görsel formun basitliği. Cambridge, İngiltere: Cambridge University Press.
  2. ^ van der Helm, P.A. (2014). Vizyonda basitlik: Algısal organizasyonun multidisipliner bir açıklaması. Cambridge, İngiltere: Cambridge University Press.
  3. ^ Palmer, S.E. (1999). Görme bilimi: Fotonlardan fenomenolojiye. Cambridge, MA: MIT Press.
  4. ^ Hochberg, J. E. ve McAlister, E. (1953). Figürsel "iyiliğe" nicel bir yaklaşım. Deneysel Psikoloji Dergisi, 46, 361—364.
  5. ^ Koffka, K. (1935). Gestalt psikolojisinin ilkeleri. Londra: Routledge ve Kegan Paul.
  6. ^ Shannon, C.E. (1948). Matematiksel bir iletişim teorisi. Bell System Teknik Dergisi, 27, 379-423, 623—656.
  7. ^ von Helmholtz, H.L.F (1962). Fizyolojik Optik İnceleme (J.P.C. Southall, Çev.). New York: Dover. (Orijinal çalışma 1909'da yayınlandı)
  8. ^ van der Helm, P.A. (2000). Görsel algıda basitlik ve olasılık: Şaşırtıcılardan kesinliğe. Psikolojik Bülten, 126, 770—800. doi: 10.1037 // 0033-2909.126.5.770.
  9. ^ van Lier, R.J., van der Helm, P.A. ve Leeuwenberg, E.L.J. (1994). Görsel kapanmanın küresel ve yerel yönlerini bütünleştirmek. Algı, 23, 883—903. doi: 10.1068 / p230883.
  10. ^ Ungerleider, L.G. ve Mishkin, M. (1982). İki kortikal görsel sistem. D.J. Ingle, M.A. Goodale ve R.J. W. Mansfield (Eds.), Görsel Davranış Analizi (sayfa 549—586). Cambridge, MA: MIT Press.
  11. ^ van der Helm, P.A. ve Leeuwenberg, E.L.J. (1991). Erişilebilirlik, görsel desen kodlarında düzenlilik ve hiyerarşi için bir kriter. Matematiksel Psikoloji Dergisi, 35, 151—213. doi: 10.1016 / 0022-2496% 2891% 2990025-O.
  12. ^ van der Helm, P.A. ve Leeuwenberg, E.L.J. (1996). Görsel düzenliliklerin iyiliği: Dönüşümsel olmayan bir yaklaşım. Psikolojik İnceleme, 103, 429—456. doi: 10.1037 / 0033-295X.103.3.429.
  13. ^ van der Helm, P.A. (2010). Simetri algısında Weber-Fechner davranışı? Dikkat, Algı ve Psikofizik, 72, 1854—1864. doi: 10.3758 / APP.72.7.1854.