Die Strukturelle Informationstheorie ( SIT ) ist eine Theorie über die menschliche Wahrnehmung , insbesondere über die visuelle Wahrnehmungsorganisation, die ein neurokognitiver Prozess ist. Sie wurde auf ein breites Spektrum von Forschungsthemen angewendet [ 1 ] , hauptsächlich auf die visuelle Formwahrnehmung, aber beispielsweise auch auf visuelle Ergonomie, Datenvisualisierung und Musikwahrnehmung .

Die Symmetrietheorie (SIT) entstand als quantitatives Modell zur Klassifizierung visueller Muster . Heute umfasst sie quantitative Modelle der Symmetriewahrnehmung und der amodalen Ergänzung und wird theoretisch durch eine wahrnehmungsadäquate Formalisierung visueller Regelmäßigkeiten, eine quantitative Beschreibung von Blickwinkelabhängigkeiten und eine leistungsstarke Form der Neuroinformatik gestützt. [ 2 ] Die SIT gilt als die am besten definierte und erfolgreichste Erweiterung der Gestalttheorie . [ 3 ] Sie ist der einzige Gestaltansatz, der einen formalen Kalkül bereitstellt , der plausible Wahrnehmungsinterpretationen generiert .

Das Prinzip der Einfachheit

Ein einfacher Code zeichnet sich durch minimalen Informationsaufwand aus, d. h. er ermöglicht die Rekonstruktion des Stimulus mit einer minimalen Anzahl beschreibender Parameter. Ein solcher Code wird durch die Erfassung eines maximalen Maßes an visueller Regelmäßigkeit gewonnen und führt zu einer hierarchischen Organisation des Stimulus in Bezug auf Ganze und Teile.

Die Annahme, dass das visuelle System einfachste Interpretationen bevorzugt, wird als Einfachheitsprinzip bezeichnet. [ 4 ] Historisch gesehen ist das Einfachheitsprinzip eine informationstheoretische Übersetzung des Gestaltgesetzes von Prägnanz [ 5 ] , welches von der natürlichen Tendenz physikalischer Systeme inspiriert wurde, sich in relativ stabile Zustände mit minimaler freier Energie einzupendeln. Darüber hinaus kann es, ähnlich dem später in der algorithmischen Informationstheorie (AIT), auch bekannt als Theorie der Kolmogorov-Komplexität , vorgeschlagenen Prinzip der minimalen Beschreibungslänge , als Formalisierung von Ockhams Rasiermesser betrachtet werden , demzufolge die einfachste Interpretation von Daten die beste ist.

Einfachheit versus Wahrscheinlichkeit

Entscheidend für die letztgenannte Erkenntnis ist die Unterscheidung und Integration von blickwinkelunabhängigen und blickwinkelabhängigen Faktoren der visuellen Wahrnehmung, wie sie im empirisch erfolgreichen Modell der amodalen Ergänzung von SIT vorgeschlagen wurde. [ 6 ] Im Bayes’schen Rahmen entsprechen diese Faktoren A-priori-Wahrscheinlichkeiten bzw. bedingten Wahrscheinlichkeiten. Im Modell von SIT werden beide Faktoren jedoch anhand von Komplexitäten quantifiziert, d. h. der Komplexität von Objekten bzw. ihrer räumlichen Beziehungen. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

Modellierungsprinzipien

Im formalen Kodierungsmodell der SIT werden mögliche Interpretationen eines Stimulus durch Symbolketten repräsentiert , wobei identische Symbole identische Wahrnehmungsprimitive (z. B. Flecken oder Kanten) bezeichnen. Jede Teilkette einer solchen Kette repräsentiert einen räumlich zusammenhängenden Abschnitt einer Interpretation, sodass die gesamte Kette als Rekonstruktionsrezept für die Interpretation und somit für den Stimulus gelesen werden kann. Diese Ketten werden anschließend kodiert (d. h., sie werden auf visuelle Regelmäßigkeiten untersucht), um die Interpretation mit dem einfachsten Code zu finden.

Diese Kodierung erfolgt durch Symbolmanipulation, was in der Psychologie zu kritischen Aussagen wie „Die SIT geht davon aus, dass das Gehirn Symbolmanipulation durchführt“ geführt hat. Solche Aussagen fallen jedoch in dieselbe Kategorie wie Aussagen wie „Die Physik geht davon aus, dass die Natur Formeln wie Einsteins E=mc² oder Newtons F =ma anwendet “ und „DST-Modelle gehen davon aus, dass dynamische Systeme Differentialgleichungen anwenden“.

Visuelle Regelmäßigkeit

Um einfachste Codes zu erhalten, wendet SIT Codierungsregeln an, die die als Iteration, Symmetrie und Alternation bezeichneten Regularitätsarten erfassen. Es hat sich gezeigt, dass dies die einzigen Regularitätsarten sind, die die formalen Kriterien erfüllen, (a) holographische Regularitätsarten zu sein und (b) hierarchisch transparente Codes zu ermöglichen. [ 10 ]

Ein entscheidender Unterschied zur traditionellen transformationellen Formalisierung visueller Regelmäßigkeit besteht darin, dass Spiegelsymmetrie holographisch aus vielen Beziehungen zwischen Symmetriepaaren und nicht aus einer einzigen Beziehung zwischen Symmetriehälften zusammengesetzt ist. Während die transformationelle Charakterisierung für die Objekterkennung besser geeignet sein mag , scheint die holographische Charakterisierung besser mit dem Aufbau mentaler Repräsentationen bei der Objektwahrnehmung übereinzustimmen.

Die wahrnehmungstechnische Relevanz der Kriterien der Holographie und Transparenz wurde im holographischen Ansatz zur visuellen Regelmäßigkeit nachgewiesen. [ 11 ] Es erklärt auch, dass die Erkennbarkeit von Spiegelsymmetrien und Glass-Mustern in Gegenwart von Rauschen einem psychophysischen Gesetz folgt, das das Webersche Gesetz verbessert . [ 12 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ Leeuwenberg, ELJ & van der Helm, PA (2013). Strukturelle Informationstheorie: Die Einfachheit visueller Formen . Cambridge, UK: Cambridge University Press.
  2. ^ van der Helm, PA (2014). Einfachheit im Sehen: Eine multidisziplinäre Darstellung der Wahrnehmungsorganisation . Cambridge, UK: Cambridge University Press.
  3. ^ Palmer, SE (1999). Vision science: Photons to phenomenology. Cambridge, MA: MIT Press.
  4. ^ Hochberg, J. E., & McAlister, E. (1953). Ein quantitativer Ansatz zur figuralen "Güte". Journal of Experimental Psychology, 46, 361–364.
  5. ^ Koffka, K. (1935). Prinzipien der Gestaltpsychologie. London: Routledge & Kegan Paul.
  6. ^ van Lier, RJ, van der Helm, PA, & Leeuwenberg, ELJ (1994). Integration globaler und lokaler Aspekte der visuellen Okklusion. Perception, 23, 883–903. doi : 10.1068/p230883 .
  7. ^ Ungerleider, L. G. & Mishkin, M. (1982). Zwei kortikale visuelle Systeme. In D. J. Ingle, M. A. Goodale & R. J. W. Mansfield (Hrsg.), Analyse des visuellen Verhaltens (S. 549–586). Cambridge, MA: MIT Press.
  8. ^ von Helmholtz, HLF (1962). Traktat über physiologische Optik (JPC Southall, Übers.). New York: Dover. (Originalausgabe 1909)
  9. ^ van der Helm, PA (2000). Einfachheit versus Wahrscheinlichkeit in der visuellen Wahrnehmung: Von Überraschungen zu Präzisionen. Psychological Bulletin, 126, 770–800. doi : 10.1037/0033-2909.126.5.770 .
  10. ^ van der Helm, PA, & Leeuwenberg, ELJ (1991). Erreichbarkeit als Kriterium für Regelmäßigkeit und Hierarchie in visuellen Mustercodes. Journal of Mathematical Psychology, 35, 151–213. doi : 10.1016/0022-2496(91)90025-O .
  11. ^ van der Helm, PA, & Leeuwenberg, ELJ (1996). Güte visueller Regelmäßigkeiten: Ein nicht-transformationaler Ansatz. Psychological Review, 103, 429–456. doi : 10.1037/0033-295X.103.3.429 .
  12. ^ van der Helm, PA (2010). Weber-Fechner-Verhalten bei der Symmetriewahrnehmung? Attention, Perception, & Psychophysics, 72 , 1854—1864. doi : 10.3758/APP.72.7.1854 .