Kaip jūsų smegenys stabilizuoja vaizdinę informaciją chaotiškame pasaulyje

Kaip mūsų smegenys stabilizuoja vaizdus chaotiškoje aplinkoje

Ar kada nors bandėte naudotis savo išmaniojo telefono kamera kaip gyvu vaizdo ieškikliu, laikydami ekraną prieš akis? Greitai kintančių formų, spalvų ir judesių srautas ryškiai parodo, kaip sudėtinga smegenims apdoroti neapdorotą vaizdinę informaciją. Tačiau kasdienybėje mūsų rega išlieka nuostabiai stabili ir sklandi. Kokia paslaptis slypi už šio biologinio vaizdo apdorojimo?

Naujas tyrimas, publikuotas žurnale Science Advances mokslininkų iš Aberdyno universiteto ir Kalifornijos universiteto Berklyje, atskleidė naują žvilgsnį į šį procesą. Jų recenzuotoje studijoje aptiktas anksčiau nežinotas regos iliuzijos mechanizmas, leidžiantis mūsų protui filtruoti ir stabilizuoti gaunamą vaizdinę informaciją. Tai labai svarbu ne tik regos suvokimui, bet ir dirbtinio intelekto bei modernios kamerų technologijos plėtrai.

15 sekundžių vaizdo buferis: kaip mūsų suvokimas atsilieka nuo realybės

Tyrimas rodo, kad mūsų smegenys nefiksuoja kiekvienos akimirkos vaizdo atskirai – vietoje to, jos apdoroja matomą informaciją, vidutiniškai įvertindamos paskutines 15 sekundžių. Taip sukuriamas nuolatinio ir stabilaus pasaulio įspūdis, užmaskuojantis nuolatinį aplinkos judėjimą ir chaotiškumą. Ši natūrali vaizdo buferinė funkcija padeda išvengti galvos svaigimo, pervargimo ar blogos savijautos dėl per didelio vaizdinės informacijos kiekio.

Kaip „The Conversation“ rašė tyrimų autoriai: „Vietoj kiekvienos atskiros akimirkos analizės, mes suvokiame dabartį kaip vidurkį to, ką matėme per pastarąsias 15 sekundžių.“ Kitaip tariant, jūsų smegenys veikia tarsi itin moderni vaizdo stabilizavimo sistema, užtikrinanti aiškumą ir tęstinumą.

Regimosios stabilumo iliuzijos tyrimas

Įsivaizduokite, jog fiksuojate žvilgsnį į tolį – nors akys koncentruojasi į vieną tašką, iš tikrųjų jos nuolat daro smulkius judesius, panašius į giroskopą. Ši automatinė stabilizacija yra labai veiksminga. Nepriklausomai nuo trukdžių – apšvietimo pokyčių, staigių judesių ar perspektyvos kaitos – matomi objektai išlieka tarsi stabilūs ir vientisi.

Tyrėjai apibūdina, jog akys nuolat gauna kintančių vaizdų srautą dėl vadinamųjų „triukšmo“ veiksnių, tačiau mūsų suvokimas išlygina šiuos svyravimus, todėl pokyčiai atrodo laipsniški, o ne staigūs. Šį efektą ir kuria mūsų smegenų įgimtas regos buferis.

Nuo neuromokslų iki praktinių inovacijų

Šis atradimas padeda paaiškinti tokius reiškinius kaip pokyčių nematymas (angl. change blindness), kai nepastebime pakitimų aplinkoje, ar dėmesio stokos nematymas (angl. inattentional blindness), kai praleidžiame netikėtus objektus dėl nukreipto dėmesio. Supratimas, kaip veikia šie reiškiniai, jau įkvėpė kurti tokias technologijas kaip skaitmeninis vaizdo stabilizavimas, triukšmo mažinimo algoritmai bei dirbtiniu intelektu pagrįstas nuotraukų gerinimas išmaniųjų telefonų srityje.

Pagrindinis šio tyrimo objektas – serijinė priklausomybė („serial dependence“), kai smegenų suvokimą paveikia ankstesnė vaizdinė patirtis. Tai reiškia, jog stebėdami pasaulį, nesąmoningai lyginame dabar matomą vaizdą su ką tik matytu, o tokia lyginimo funkcija išlygina matomus pokyčius ir sumažina staigius perėjimus tarp momentų.

Tyrimo patikrinimas: besikeičiančių veidų iliuzija ir mūsų regos atminties ribos

Savo hipotezei pagrįsti mokslininkai atliko eksperimentus su kintančiais veidų vaizdais – nuo jaunystės iki senatvės ir atvirkščiai. Vertindami šiuos veidus, dalyviai nuolat atsiliko nuo realių pokyčių – jų sprendimai atsispindėjo pagal 15 sekundžių išlyginimo principą. Net ir įvedus iki 15 sekundžių pertraukas tarp vaizdų, dalyvių suvokimas liko susietas su nesenai matytais vaizdais, parodant serijinės priklausomybės stiprumą.

Poveikis produktų ypatybėms ir technologijų dizainui

Šiuolaikiniai skaitmeniniai produktai – ypač išmaniosios kamerų sistemos ir AR/VR įrenginiai – remiasi analogiškais vaizdo stabilizavimo ir duomenų išlyginimo metodais, kad užtikrintų sklandžią naudotojo patirtį. Programinės įrangos algoritmai atkartoja smegenų gebėjimą sujungti atskirus vaizdus, taip sumažindami suliejimą ir drebėjimą bei pateikdami aiškesnį vaizdą. Kai kurie įrenginiai jau naudoja neuroninių tinklų pagrindu veikiančius vaizdo patobulinimus, kurie imituoja mūsų biologinį regos buferį, siekiant išlaikyti stabilumą sudėtingomis sąlygomis.

Šis supratimas itin svarbus kuriant naujos kartos papildytos realybės akinius, autonominių automobilių vaizdo atpažinimo sistemas ir medicininius vaizdinimo sprendimus, kuriuose reikia realiu laiku apdoroti bei interpretuoti milžiniškus kintančių vaizdų srautus.

Privalumai ir pritaikymo galimybės

• Dar didesnis regos stabilumas: Serijinės priklausomybės principų taikymas leidžia skaitmeniniams įrenginiams pateikti tolygesnius vaizdus ir vaizdo įrašus – tai ypač naudinga fotografijoje ir filmų kūrime.
• Optimizuoti algoritmai: Vaizdo redagavimo ir transliacijos platformos gauna naudos iš triukšmo mažinimo bei vibracijų korekcijos, užtikrindamos vientisą ir malonų žiūrėjimą.
• Realistinė AR/VR aplinka: Pratęstos realybės platformos taiko šiuos neuromokslų principus didesniam realizmui ir mažesniam judesio sukeliamam diskomfortui.

Rinkos svarba ir ateities inovacijos

Augant vartotojų lūkesčiams dėl skaitmeninio turinio kokybės, neuromokslų įkvėptas vaizdų išlyginimas taps vis svarbesnis. Gamintojai, geriausiai atkuriantys smegenų instinktyvų vaizdo apdorojimą, gali įgyti konkurencinį pranašumą išmaniųjų įrenginių, pramogų bei dirbtinio intelekto vaizdinimo rinkose.

Kai vėl žiūrėsite drebantį vaizdo įrašą telefone, prisiminkite: jūsų smegenys yra galingas vaizdo procesorius, stabilizuojantis visą jus supančią realybę pagal per tūkstantmečius išvystytą biologinę technologiją – technologiją, kurią šiuolaikiniai sprendimai stengiasi sekti ir tobulinti.