Предисловие редактора перевода (стр. 13 из 67)

В других экспериментах сходного рода были получены еще более веские доводы в пользу теории прототипов. Фрэнке и Брэнсфорд (Franks a. Bransford, 1971) создали прототипы, составляя структурные группы из нескольких геометрических фигур (треугольник, круг, квадрат и т. п.; рис. 4.2, Б). Затем путем одного или нескольких преобразований прототипа получали отклонения от него. Преобразование могло состоять, например, в удалении одной фигуры из данной группы, в замене ее другой фигурой и т. п. Испытуемым сначала показывали несколько отклоняющихся образов, а затем проводили тест на распознавание. При этом им предъявляли ряд образов-несколько искажений, которые они видели ранее, несколько таких, которых они прежде не видели, и прототипы — и просили сказать относительно каждого, узнают они его или нет. В каждой пробе испытуемые должны были также указать, насколько они уверены в том, видели они данный образ в первоначальном наборе или нет. Как показывают эти оцеяки кажущейся достоверности, испытуемые были больше всего "уверены" в том, что они видели раньше прототипы, хотя в первой части эксперимента прототипов им не показывали. Более того, на основании степени близости того или иного варианта к прототипу можно было предсказывать степень уверенности испытуемых. Наибольшей она была при "узнавании" прототипов; за ними шли структурные группы, подвергшиеся только одному преобразованию, затем двум и так далее. Варианты, виденные раньше, распознавались ничуть не лучше, чем новые варианты, отличавшиеся от прототипа тем же числом преобразований.

Судя по результатам этих экспериментов, ознакомление с группой близких фигур приводит к выработке прототипического представления об этой группе. В таких случаях говорят, что испытуемые абстрагируют из виденных ими фигур некий образ-прототип. Эксперимент Фрэнкса и Брэнсфорда позволяет также предполагать, что испытуемые могут использовать такие прототипы при идентификации новых образов. Удача или неудача при распознавании данного образа определялась степенью искажения или преобразования прототипа, а предъявлялась данная фигура раньше или нет, не имело значения.

Итак, согласно прототипной теории распознавания образов в ДП чeловекa хранятcя прототипы образов для каждого рода информации, например прототипы букв, лиц или фигур, составлeнныx из точек. Встречаясь с новым образом, распознающая система сопоставляет его с этими прототипами, проверяя не точное (эталонное), а скорее приблизительное соответствие допускающее некоторую изменчивость стимула. Какой прототип будет лучше всего соответствовать данному стимулу, такой образ и будет распознан в этом стимуле. Подобная модель, включающая также механизм предварительной обработки стимула, представляет значительный шаг вперед по сравнению с наивной эталонной гипотезой.

ЭЛЕМЕНТЫ ОБРАЗА

До сих пор мы рассматривали распознавание образов, не давая определения слову "образ" (pattern); это, конечно, серьезное упущение. Согласно одному из определений (Lusnе, 1970), образ — это конфигурация из нескольких элементов, составляющих некое целое. Подобное определение подразумевает, что любой образ можно разбить на более простые элементы и что при воссоединении этих элементов вновь возникает образ. Например, можно представить буквы алфавита состоящими из таких элементов, как вертикальные линии, горизонтальные линии, линии с наклоном в 45 градусов и кривые. С этой точки зрения букву А можно представить как / плюс \ плюс — . Эти элементы в надлежащем сочетании дают образ буквы А. В общем концепция элементов, или элементарных признаков, сводится к тому, что из относительно небольшого множества более простых частей, взятых в различных сочетаниях, можно создать все образы, входящие в некое более мощное множество (например, множество печатных букв алфавита).

Другой пример множества образов, которые можно создать из более простых элементов ("признаков"), — это устная речь. Речь состоит из основных звуковых единиц, называемых фонемами и аналогичных буквам, из которых слагаются слова, предъявляемые зрительно. Фонему можно определить как такой звук, который, изменяясь как отдельный элемент, может изменить смысл слова. Например, звуки, соответствующие буквам л, в или б в словах лес, вес, и бес, представляют собой разные фонемы, потому что каждый из этих звуков изменяет смысл произносимого слова. Одна фонема может быть представлена множеством акустических вариантов, так как каждый человек произносит ее немножко иначе, чем другие, но тем не менее мы узнаем одну и ту же фонему, произносимую разными людьми. Все это означает, что мы можем считать фонему единицей речи, некой абстракцией, объединяющей множество сходных звуков. В этом смысле ее можно сравнить с рукописной буквой, которую каждый человек выводит немножко по-своему, но которую тем не менее всегда удается распознать.

Выявление набора признаков, которые можно использовать в различных сочетаниях для получения фонем (подобно тому как можно использовать прямые и кривые линии и углы в качестве основы для получения печатных букв), — очень трудная проблема, но все же было сделано несколько попыток решить ее. Один из методов основан на том, чтобы исследовать механизм артикуляции звуков и попытаться описать каждый звук речи в соответствии с тем, как человек использует при его произнесении свой речевой аппарат. В речевой аппарат входят язык, нос, зубы и губы, голосовые связки и мышцы диафрагмы.

Рассмотрим, например, звуки с и з. Попробуйте произнести каждый из них, и вы сможете заметить, что при произнесении з звук кажется исходящим из горла, тогда как в произнесении с участвует только рот. По этому признаку звуки делят на глухие и звонкие: с — глухой звук, при его произнесении голосовые связки неподвижны; з — звонкий звук, при его произнесении голосовые связки вибрируют. Поэтому говорят, что эти два звука различаются по одному признаку — звонкости. Конечно, звуки речи обладают и многими другими признаками. К ним относятся положение языка в ротовой полости (переднее, среднее или заднее), прохождение воздуха через нос или только через рот и многие другие. Предполагается, что каждой фонеме соответствует единственное в своем роде сочетание таких признаков — какая-то специфическая для нее конфигурация речевого аппарата. Исследуя речевую артикуляцию, пытаются выявить набор элементов, характеризующий каждую отдельную фонему.

Несмотря на все старания установить отличительные признаки звуков речи или печатных букв, полного успеха достигнуть не удалось, хотя некоторые результаты можно считать удовлетворительными. Тем не менее идея о возможности описывать образы при помощи набора элементарных признаков кажется весьма привлекательной. Выработана довольно подробная спецификация фонем английского языка, основанная на их отличительных признаках (Jakobson а. о., 1961); возможно также установить элементарные признаки различных печатных букв для шрифтов определенного типа (Rumelhart, 1971). Например, буквы алфавита можно описать при помощи одних только вертикальных и горизонтальных линий, если принять такие начертания, как

...

Итак, мы рассмотрели сначала наивную эталонную гипотезу и установили ее полную непригодность. Однако мы нашли, что если добавить к ней процесс предварительной обработки (небольшое видоизменение входного стимула, придающее ему стандартные размеры и положение) и концепцию прототипа, то можно создать модель гораздо лучшую, чем эталонная система. Другая альтернатива эталонной гипотезы, к рассмотрению которой мы сейчас переходим, — это гипотеза признаков. Согласно этой гипотезе, подлежащий распознаванию стимул сначала анализируется по отдельным признакам. В результате составляется перечень признаков, при объединении которых получился бы данный стимул. Затем этот перечень сравнивается с перечнями, хранящимися в ДП. Таким образом, код ДП для данного стимула представляет собой перечень признаков, а не эталон или прототип Выбирается-наиболее подходящий перечень, что и приводит к распознанию образа.