Проект «Иллюзии»: иллюзия Херинга

Эта геометрическая иллюзия содержит в себе одновременно две иллюзии. Во-первых, две цветные длинные линии пересекаются расходящимися лучами и кажутся от этого слегка выгнутыми наружу, хотя они прямые. Эффект иллюзии исчезает, если убрать расходящиеся лучи. Иллюзия названа в честь физиолога Эвальда Херинга в 1861 году. Во-вторых, там, где лучи пересекают прямые линии под все более острыми углами, они кажутся «преломленными» этими линиями, то есть их части по разные стороны линий не кажутся смыкающимися в один луч. Так выглядит карандаш опущенный в стакан, наполовину наполненный водой. Чем более острый угол между лучом и линией, тем сильнее оптический эффект. Эта иллюзия названа в честь немецкого физика Йоханна Поггендорфа в 1860 году.

Причина эффекта этих иллюзий предположительно коренится в тенденции нашего мозга «раздвигать», т.е. увеличивать острые углы. Почему это происходит – пока науке неизвестно. Как и у всех других геометрических иллюзий, эффект иллюзии сохраняется, даже если мы осознаем, что линии прямые, а лучи не преломляются, что свидетельствует о "модулярности" нашего мозга, то есть его способности одновременно воспринимать противоположные воздействия не "замерзая" подобно компьютеру. Ученые считают, что в мозгу существуют некие "модули", в которых обрабатывается первичная информация, и которые недоступны и неподвластны нашему сознанию, этакие "черные ящики" нашего мозга. Эти "модули" и позволяют нашему сознанию продолжать работать испытывая оптический эффект, даже если мы понимаем, что он не основан на реальности (линии выглядят выгнутыми, даже если мы знаем, что они прямые).

Как уже было не раз отмечено в статьях на тему оптических иллюзий, многие иллюзии были "открыты", то есть опубликованы во Франции и Германии в 1860-х годах. Примерно в это же время бурно развивался импрессионизм, искусство, на которое сильно повлияли новые открытия в области оптики. Так классик импрессионизма Жорж Сёра в своем творчестве активно исследовал новейшую теорию разложения цветов на основные: красный, зеленый и синий. На электронной аналогии этого метода основывается работа растрового дисплея. Сёра много читал, живо интересуясь научными открытиями в области оптики и цвета и новейшими эстетическими системами. Он придумал пуантилизм, новую манеру письма раздельными мазками основных цветов правильной, точечной или прямоугольной, формы. Пуантилизм характеризуется отказом от физического смешения красок в пользу смешения красок на сетчатке глаза зрителя, что есть самая настоящая оптическая иллюзия, когда содержание изображения и его восприятие разнятся. 

Импрессионисты использовали и другие оптические эффекты в своих картинах. Основой импрессионистического метода является изображение объектов окружающей действительности не автономно, а в отношениях к окружающей пространственной и световоздушной среде: рефлексах, бликах, тепло-холодных отношениях света и тени. Сосредоточив своё внимание на тональных отношениях, живописцы ослабили рисунок, композицию, чувство формы и материальности изображаемых предметов. Восприятие их картин разнится в зависимости от того, насколько удален зритель от картины. Если зритель находится слишком близко, то он может не уловить композиции, поскольку физическая близость мешает краскам смешаться в сознании зрителя. Пример такой иллюзии я приводил в статье "Оптические игры с импрессионизмом".

Проект «Иллюзии»: иллюзия Джадда

 

На рисунке точка находится посередине горизонтального отрезка, хотя кажется, что одна половинка отрезка длиннее другой. Оптический эффект создается с помощью однонаправленных стрелок на разных концах отрезка. 

 Исследователи мозга используют эту иллюзию как доказательство того, что необходимо осторожно интерпретировать разницу в действии разных условий, которые не являются эквивалентными. Проще говоря, трудно сравнивать апельсины и яблоки, хотя и те и другие являются круглыми сладко-кислыми фруктами. Оптическая иллюзия это визуальный эффект, вызванный несоответствием между изображением и его восприятием. Разных видов иллюзий существует много, и они активно исследуются, а также используются в науке, например психодиагностический тест Роршаха для исследования психики.

Иллюзии также популярны в искусстве. Одним из самых известных художников «иллюзионистов» был Сальвадор Дали, который возвел обман зрения в высокое искусство, как это видно на его знаменитой картине «Невольничий рынок с явлением незримого бюста Вольтера» (1940). Сам Дали описывал свою работу над этой картиной как попытку заставить ненормальное выглядеть нормальным, а нормальное — ненормальным, что есть очень современная идея.

Проект "Иллюзии": иллюзия Мюллера-Лаера

В зависимости от ориентации стрелок (внутрь или наружу) отрезок на рисунке кажется короче или длиннее, хотя на самом деле его длина не меняется. Немецкий психолог Франц Карл Мюллер-Лаер впервые описал эту иллюзию в 1889 году. 

Очевидно, что наш мозг воспринимает ориентацию стрелок как ключ к интерпретации длины отрезка. Современные исследователи сделали любопытное наблюдение о том, что туземные народы менее подвержены эффекту этой иллюзии, нежели европейцы. Имеется научное предположение о том, что виной всему европо-центричный «обструганный» мир, характеризуемый прямыми линиями и углами. Предположение о воздействии на наше сознание «обструганного» мира проверяется с помощью следующей иллюзии, которая является вариацией иллюзии Мюллера-Лаера. 

На рисунке сверху представлен отрезок, имеющий не острые углы, а окружности по своим краям. Взгляд на эту иллюзию позволяет установить, что эффект иллюзии сохраняется, а значит для мозга имеет значение не форма углов, а нечто другое. Недавние исследования указывают на пигментный эпителий сетчатки глаза, как на непосредственную причину эффекта иллюзии. Дальнейшая дискуссия эффекта Мюллера-Лаера уходит в глубокие научные дебри. 

Эффект Мюллера-Лаера проявляется в динамических (движущихся) формах, например на динамической демонстрации Джанни Саркони внизу. Изменение угла стрелок заставляет глаз воспринимать неподвижные отрезки, как движущиеся: удлинняющиеся или укорачивающиеся.

Год марсианской миссии марсохода Perseverance

 

18 февраля будет год приземлению марсохода Perseverance на Марсе в кратере Джезеро (на фото). Уже просто глядя на кратер сверху легко понять, почему ученые выбрали это место. Оно явно было дельтой древней марсианской реки, со всеми, как говорится, вытекающими последствиями. Каковы же результаты этой работы, которая прервалась только на 20 дней в октябре 2021 года, когда Марс и Земля были разделены Солнцем? Я изучил основные «топы» этой работы и постараюсь коснуться самых интересных в этой статье. 

Сайт Inverse сообщает о трех основых результатах работы марсохода: 1) сбор первых образцов марсианских камней, 2) запуск дрона Ingenuity, 3) опубликование первых результатов исследования кратера Джезеро. 

Марсианские камни несут в себе массу важной информации о геологии и геологической истории Марса, однако проблема с ними состоит в том, что образцы камней для полного исследования необходимо сначала доставить на Землю. Сейчас разрабатывается миссия, которая выполнит эту задачу к концу 2020-х годов. Конечно же ученым хочется узнать что-нибудь прямо сейчас. Для этого марсоход оснащен специальной технологией, которая высверливает в камнях дырки, и высверленную породу подвергает спектрографическому анализу. Таким образом ученые нашли в марсианских камнях породы вулканического происхождения, а также солевые минералы, которые могут быть доказательством наличия древней воды. Как солевые минералы, так и вулканические породы помогают ученым создать временную последовательность важных событий в истории кратера Джезеро в частности и в истории марсианского климата в целом. 

Дрон Ingenuity – помощник марсохода Perseverance. Сам факт его недавнего запуска был сенсацией, ведь атмосфера на Марсе совершенно другая, чем на Земле. Двухкилограмовый дрон смог взлететь на высоту 10 метров и продержаться в воздухе 39 секунд. Главная задача дрона – помогать марсоходу в навигации по поверхности Марса. Это очень сложная и ответственная задача. Добровольцы с Земли могут также помогать в этом марсоходу, здесь я писал о том, как это сделать.

Исследование дельты древней реки в кратере Джезеро – основная задача марсохода. Собранных данных уже хватило для воссоздания геологической истории кратера за последние несколько миллиардов лет. Ученые выяснили, что долгое время, возможно много миллионов лет, река втекала в марсианское озеро, которым раньше был кратер Джезеро. Течение медленно наносило слои камней и почвы. Иногда происходили потопы, и течение могло переносить большие камни (видны на фото). Затем климат сменился, река высохла, и нанесенные камни стали выветриваться. Причину драматической смены марсианского климата еще предстоит узнать. 

Эта короткая история является потрясающе важным и сложным открытием, которое было бы невозможно сделать без марсохода и его помощника дрона. Но впереди нас ждет еще больше открытий, когда марсоход доберется до вершины дельты и сделает микроскопический анализ этих камней, а затем новая миссия доставит образцы этих и других камней на Землю. Энтузиасты могут ожидать новостей о существовании микробной жизни на Марсе, но в любом случае, мы будем гораздо больше знать об истории нашего удивительного соседа по Солнечной Системе.

Проект "Иллюзии": иллюзия Цолльнера

Иллюзия Цолльнера представляет собой длинные параллельные красные линии пересеченные черными короткими параллельными линиями под острым углом в зеркально отраженных парах. В результате создается иллюзия того, что красные линии не параллельны, а слегка расходятся друг от друга. Иллюзия названа в честь Йоханна Цолльнера (1834-1882), немецкого астрофизика, который интересовался оптическими эффектами. Согласно легенде, Цолльнер увидел эту иллюзию глядя на узор на скатерти на фабрике отца. Иллюзия впервые опубликована в 1860 году. 

Иллюзия меняет свою эффективность в зависимости от длины коротких черных пересекающих линий и угла, под которым они пересекают длинные параллельные линии. Предлагаю читателям этого блога поиграть с этой иллюзией и выяснить самим, как меняется ее эффективность. Интересно отметить, что цвет длинных параллельных линий не имеет воздействия на эффект иллюзии, однако ее эффект пропадает, если заменить длинные параллельные линии на ряд параллельных точек. 

Оптические иллюзии – благодатное поле для философов, размышляющих о сущности нашего восприятия мира: общаемся ли мы с миром таким, каким он есть на самом деле, или с его ментальной проекцией в нашем мозге. Оптические иллюзии являются сильным аргументом в пользу того, что наше восприятие мира сильно зависит от так называемого «фона», каким в данном случае являются короткие черные линии. Соответственно мы общаемся с каким-то гибридом настоящего мира и его ментальной проекции в мозге. Вполне возможно, что у каждого человека внутренняя граница, разделяющая эти два мира, своя и очень индивидуальная, в зависимости от воспитания, образования, здоровья и т.д. 

Иллюзия Цолльнера сохраняет свой эффект даже после того, как мы проверим с помощью линейки параллельность красных линий. О «модулярности» человеческого сознаяния, которое способно воспринимать противоположные воздействия и при этом не «замерзать» как компьютер, я уже писал в статье про невозможную фигуру Оскара Рутерсварда.

Научить марсоход выживать на Марсе

Проект AI4Mars («Искуственный интеллект для Марса») открыт всем и предназначен для того, чтобы «научить» марсоход Perseverance выживать на поверхности Марса. Плохая навигация по поверхности Марса может стать причиной окончания миссии марсохода, как это случилось в 2010 году с марсоходом Spirit, который застрял в песочной яме и не смог из нее выбраться. Чтобы не повторить судьбу Spirit марсоходу Perseverance необходимо различать виды поверхности Марса. Решению этой важной задачи может помочь сегодня любой соединенный с Интернетом человек на Земле. 

На сайте AI4Mars можно пройти необходимую тренировку, просмотрев короткие видео-лекции, и приступить к обучению марсохода прямо сегодня. Важное требование – владение английским, хотя бы на уровне различия между sand, bedrock, pebbles, float rock, hill, peak, vain. Задача поставлена довольно просто. На имеющихся фотографиях поверхности Марса необходимо отметить области песка, крупных и мелких камней, скал, оврагов, холмов и т.д., примерно так как я это начал делать на фото, отмечая области песка. Законченные изображения с отметинами обрабатываются компьютером и улучшают алгоритм, руководящий передвижением марсохода. 

Добровольцы уже обработали свыше миллиона изображений с Марса. Эти данные постоянно улучшают алгоритм SPOC (Soil Property and Object Classification), который сегодня способен распознать около 98% геологии поверхности Марса. Чем больше данных, тем лучше алгоритм, и тем «увереннее» ведет себя марсоход на поверхности Красной Планеты.

Проект "Иллюзии": Невозможная фигура Оскара Рутерсварда

Схожая с Невозможным Треугольником Пенроуза, эта невозможная фигура представляет из себя многоугловой невозможный объект, то есть объект, который можно изобразить в двухмерном изображении, но невозможно создать в трехмерном. Во всяком случае невозможно создать без разрывов, то есть как целостную трехмерную фигуру.

Википедия сообщает, что Оскар Рутерсвард (1915-2002) – шведский художник, специализировавшийся на изображении невозможных фигур. Большое влияние на Рутерсварда оказали в 1930 году уроки русского иммигранта профессора Петербургской Академии художеств Михаила Каца. Первую невозможную фигуру — невозможный треугольник, составленный из набора кубиков, Оскар создал случайно в 1934 году. В дальнейшем за годы творчества Оскар нарисовал более 2500 различных невозможных фигур. Оскар Рутерсвард является одним из родоначальников популярного сегодня имп-арта, или импоссибилизма. 

Невозможные фигуры изредка появлялись на полотнах мастеров прошлого, например, такова виселица на картине Питера Брейгеля (Старшего) «Сорока на виселице» (1568). Импоссибилизм возвел невозможные фигуры на уровень искусства, в рамках которого работают многие художники современности. Послание импоссибилизма о невозможности понять разумом окружающую нас действительность очень современно. Благодаря присущей этому искусству оптической иллюзии, то есть необъяснимому визуальному эффекту, этот вид искусства очень популярен не только в виде картин для галерей и частных коллекций, но и доступного всем уличного искусства. 

Любопытно отметить, что видя невозможную фигуру, осознание целостности фигуры сохраняется даже несмотря на то, что мы знаем, что фигура невозможна. Мы понимаем, что невозможная картина нарисована на асфальте, по которому можно ходить, но ощущение трехмерности и возможности изображения сохраняется. Это означает важную особенность человеческого разума: мозг может воспринимать информацию в полу-независимом режиме, то есть мозг способен воспринимать одновременно воздействия, которые противоположны по своей природе. Мы смотрим на невозможную фигуру и наш мозг не «замерзает» при этом, как «замерзает» компьютерный процессор при подобном воздействии!