Categories:

Нейроавтоматы как основа Теории композиции

Рубрика: книга по композиции

Продолжаю публикацию отрывков из моей новой книги «Общая теория композиции». Другие отрывки можно найти по тегу «Книга по композиции» внизу статьи.

Сегодняшний отрывок, как и прошлый, взят из главы «Психофизиологические основы теории композиции» и посвящен основам устройства нейроавтоматов — элементарных блоков мозга, выполняющих базовые, но такие важные для понимания дальшнейшей композиционной теории операции по передаче сигналов

....

После завершения рассмотрения основ парадигмы утилитарной биохимической целесообразности, приведших нас к пониманию важных фундаментальных качеств и свойств, которыми должно обладать композиционное произведение мы готовы к более тонкому познанию психических процессов. Рассмотренное ранее в настоящей главе – грубые, базовые установки, которые управляют более тонкой психической жизнью уровнем выше. И для того чтобы понять эту психическую жизнь, необходимо понять каким образом она устроена в самой своей электрохимической основе. Поэтому концепцию нейроавтоматов, необходимую нам для понимания принципов функционирования мозга человека и, следовательно, интересна для изучения и понимания композиции мы начнем с самого начала: с нейронного обмена в элементарных звеньях нейросети.

Нейроавтомат — это совокупность нейронных групп, решающих определенные, часто узкие задачи. Нейроавтоматы и нейросети, построенные на них успешно используются для автоматического распознавания образов.

Нейроавтомат как блок нейронов, выполняющих определенную функцию нам интересен для понимания базовых процессов, происходящих при восприятии элементарных визуальных сигналов, которые мы рассмотрим далее на примере зрительной системы лягушки (хорошо исследованной и одновременно очень простой для понимания) а это, в свою очередь, позволит нам проникнуть в самые основы причин возникновения тех или иных реакций на простейшие архетипические свойства изображения и понять суть этих, архетипических реакций для экстраполяции этих знаний на более высокие уровни изображения. Тем самым, двигаясь от основ по лестнице абстракции наверх мы будем иметь возможность доказывать теории, выдвигать новые тезисы и проверять существующие. Иными словами, изучение основ работы мозга является базой, на которой лежит вся последующая теория композиции.

Забегая вперед скажу, что одна из главных метафор, которое понадобится нам далее для осмысления архетипов восприятия и, т.о. более глубокого понимания законов композиции, заключается в том, что нейросети – это деревья. К этой концепции мы вернемся позднее, поскольку для понимания дерева необходимо понимание всех его элементарных составляющих: ствола, ветвей, листьев. Итак, начнем с элементарного звена этих процессов (поскольку от того, как функционирует самая простая частица зависит и работа целого) и постепенно придем к сложному.

Нейронный обмен

Основой всему является элементарный процесс передачи информации между нейронами. Именно он содержит ключ к пониманию всех высокоуровневых явлений, таких как как контраст, переключение внимания, распознавание сигнала среди шума, иерархию центров интереса, пределы расстояний начала группировки объектов, восприятие целостности и т.д. Можно сказать что абсолютно все композиционные явления определяются законами высшей нервной деятельности, а те в свою очередь, подчиняются закономерностям взаимодействия элементарных частиц, функциональных элементов нервной системы – нейронов.

Для их изучения обратимся к современной нейробиологии и физиологии мозга.

Передача возбуждения происходит от нейрона к нейрону, через специальные утолщения на концах дендритов, называемых синапсами. Причем для возбуждения нейрона и передачи сигнала нужно преодоление некоего порога.

Как известно, передача возбуждения от одного нейрона к другому происходит по двум типам: химическому и электрическому, причем преобладает первый. Можно сказать что вся передача информации имеет химическую природу.

Химические синапсы передают нервный импульс посредством специального вещества - нейромедиатора или нейротрансмиттера (напр. дофамин), которое вырабатывается на синапсе и попадая на мембрану следующего нейрона вызывают его активацию, что и приравнивается к установлению контакта между двумя нейронами, т.е. является передачей сигнала.

В состоянии покоя мембрана нейрона поляризована – т.е. поверхность мембраны имеет разные по знаку заряды внутри и снаружи клетки (нейрон закрыт для передачи сигнала). Эта разница между зарядами поверхности мембраны и внутри тела клетки составляет мембранный потенциал. Медиатор вызывает нарушения поляризации и в результате деполяризации положительные ионы натрия и калия снаружи мембраны устремляются через открытые каналы в тело клетки, меняя соотношение зарядов между поверхностью мембраны и телом клетки. Нейрон открывается для передачи сигнала, переходит в возбужденное состояние.

Характер изменений мембранного потенциала при активации нервной ткани неизменен. Независимо от того какой силы воздействия оказывается на нейрон, если сила превышает некоторое пороговое значение, ответ будет одинаков. 

На графике представлен процесс изменения мембранного потенциала при возбуждении нейрона – ретранслятора возбуждения, агента передачи сигнала[2][3].

Интересным в аспекте нашего исследования являются два момента. Первый: нейрон передает возбуждение дальше только при условии превышения некоего порогового возбуждения. Т.е. не все сигналы транслируются дальше. Иными словами, переходя на рассмотрение более высокого уровня нервной деятельности, взаимодействия паттернов (групп нейронов) и участков мозга – не каждая информация становится поводом к возникновению реакций, изменению условий восприятия, обращению к участкам памяти, установлению ассоциативных связей и т.д. и т.п. И второй момент: пороговое численное значение деполяризации имеет величину, по разным данным разных исследователей 1.3-1.6. Что это означает? 

Как представляется, это – ключ к пониманию восприятия красоты. Давно доказано, что пропорция золотого сечения пронизывает всю природу и является наиболее гармоничной пропорцией, вызывающей ощущения гармонии в человеке. Количественное значение порога возбуждения нейрона столь похожее на величину божественной пропорции объясняет абсолютно все. Можно даже предположить, что механизмы взаимодействия клеток во всей живой природе имеют сходную математическую природу и тогда становится ясным почему вся живая природа с такой неумолимостью воспроизводит золотое сечение в завитках ракушек, в филлотаксисе, в пропорциях тел и т.д.

Становится понятным, почему, к примеру, при восприятии форм разных размеров человек отдает предпочтение таким, которые отличаются по размеру именно на величину золотого сечения. Это будет показано в последующих главах при рассмотрении вопросов соотношения форм и элементов композиции. Мозг требует разнообразия, как следует хотя бы из того что без саккад поле зрения без обновления замутняется. И формы одинаковых размеров не вызывают разнообразного ощущения поскольку размеры не проходят порога возбуждения для попадания в категорию «разные». 

Формирование образов

После того как стали понятным фундаментальные принципы передачи информации перейдем к более комплексным, основанным на них процессам, задействующим не единичные нейроны и простейшие их группы, а более глобальные образования, способные уже не только к простой передаче сигналов и их фильтрации, но и к формированию образов.

Давайте для начала еще раз вспомним что композиция – это сочинение. Музыкант сочиняет музыку, компонуя ноты, делая то выше то ниже то длиннее то короче. Музыка – это структура, сводимая в элементарном виде к длине, высоте ноты и длине паузы. И мы понимаем эти структуры с ходу, но такая имманентность свойственна лишь потому что сразу после рождения мы слышим звуки. Но давайте представим, что изначально никаких звуков нет и после рождения мы находимся в мире абсолютной тишины. Тогда при воспроизведении музыки, скорее всего, мы ее попросту не услышим. Заиграет лунная соната а вместо нее у нас в ушах будет если не полная тишина, то хаос и мешанина, несмотря на то что все органы функционируют нормально. Это доказано современной психологией, к примеру очень показателен случай с мужчиной, который обрел зрение после 40 лет слепоты: мир для него предстал изначально в виде абсолютно неорганизованного конгломерата пятен и ушли месяцы и годы на то, чтобы научится ориентироваться в нем более-мене нормально. Это доказывает что неиспольуемые нейроны способны к развитию но и, одновременно, что любая деятельность требует такого развития. 

Вспоминая собственные ощущения от прослушивания сложной симфонической музыки типа Шостаковича в раннем детстве (до 3х лет) я могу также отметить что я ясно помню что она представляла собой не гармонию, а некое несвязное шумовое воздействие. Тогда как поп-музыка четко воспринималась как мелодия и сопровождающий ее музыкальный фон. Жаль, мой опыт прослушивания симфонической музыки в этом возрасте был крайне ограничен, поэтому я не могу сказать как выглядит более простая и гармоничная музыка типа Моцарта 

Так происходит потому, что несмотря на восприятие и передачу сигналов, нейронные группы, ответственные за их интепретацию и переработку по сути «спят», они никогда не пытались услышать (вот для чего ранее мы рассматривали нейросети, сейчас вы гораздо живее можете себе представить спящие нейроны и механизмы их пробуждения).

Как мышцы, которые никогда не использовались находятся в почти атрофированном состоянии, но обладают потенциалом к развитию. Хороший пример – езда на велосипеде с перевернутым рулем. Вроде все мышцы есть и даже мы умеем ими управлять чтобы ехать, но когда руль ставят так что кручение вправо приводит к повороту влево – человеку нужно заново учится езде на таком велосипеде. Посмотрите в интернете ролики, это очень поучительно. 

Именно это происходит с людьми, приступающими к композиции: необходимы мышцы (нейроны, их группы и паттерны), но они изначально «атрофированы», не развиты или находятся в зачаточном состоянии.

Разбудить нейроны, необходимые для восприятия путем восприятия формализованного вербального потока (текста, речи) - невозможно. Поэтому даже после прочтения или даже заучивания всей теории композиции не появится умение строить композиции, сочинять. Хотя иллюзия понимания того как это делается уже появится. В этом огромная проблема поглощения информации без соответствующей практики. Только практика и тренинги способны разбудить нейроны, создать нужные связи и ходы между ними и обеспечить возможность прохождения сигнала, нужного для компонования объектов в гармоничные структуры.

На моих занятиях по композиции студенты иногда жалуются на непонимание смысла некоторых практик. Но откуда же взяться этому пониманию, когда сама практика направлена на то, чтобы выжечь в мозге связи между теми областями мозга, которые как раз и отвечают за это понимание? Абсурдно. Да, некоторые практики абсолютно интуитивны, в этом их соль задача и таинство. И я отвечаю в таких случаях, что если не понимаете смысл какого-то упражнения – оно все равно действует как нужно, просто делайте его без понимания. Действие практики по развитию мозга и нейронов не зависит от понимания студентом как не зависит рост мышц при погрузке вагонов от понимания пользы физической нагрузки для роста мышц. Или как воздействие током вне нашего желания заставит сокращаться мышцы и грамотные упражнения, составленные понимающим дидактический процесс преподавателем прокачивают нейроны без логического понимания студентом сути происходящего, хотя и такое понимание иногда дается, одно другому не мешает.

Зеркальные нейроны

Главную роль в этом процессе пробуждения участков мозга для новой деятельности играют т.н. зеркальные нейроны – психические комплексы, ответственные за слепое копирование внешнего мира.....


На этом сегодняшний отрывок заканчивается. Далее в этой главе будут рассмотрены вопросы, базирующиеся на этой начальной информации. А именно:

Принципы формирования образов и их проекций 

Когнитивные карты

Нейронные деревья

Тренировка паттернов нейросетей

Фильтрация образов и работа с базой данных образов в памяти

Архетипы восприятия как более высокий уровень рассмотренных ранее механизмов работы нейроавтоматов (подобие, контраст, простота)

Виды восприятия по времени

Дискретизация и редукция визуальной информации

Гештальт: онтогенез и морфогенез

Центры внимания и их иерархия

Динамика формы сюжета и архитектоники

Начала психологии восприятия плоскости (это по сути психологичекие основы целой последующей главы с названием «Парадигмы и методы организации плоскостного изображения» )

    

[2] J.Malmivuo, R.Plonsey. Bioelectromagnetism. Oxford University Press. New York, Oxford. 1995. (англ.)


[3]  Hodgkin A.L., Huxley A.F. (1952). A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve. J. Physiol. (Lond.) 117: 500—544. PMID 12991237



Copyright © Владимир Малевин. http://www.malevin.art

Инстаграм: https://www.instagram.com/MALEVIN.ART/   

Публикация текста, изображений и фрагментов только с разрешения автора.

Курс по композиции: https://www.malevin.art/events/kurs-khudozhestvennaya-kompozitsiya-dlya-fotografov

Очень интересные и точные тесты по фотографии и искусству: https://www.malevin.art/tests

Школа фотографии: http://malevin.art/shkola 

Фото-туры: http://photo-tur.ru/ 

Error

default userpic

Your reply will be screened

When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.