Феномен зрительного усреднения: распределенное внимание vs сфокусированное внимание

Доцент факультета психологии и заведующий лабораторией когнитивных исследований Игорь Уточкин рассказал о своём новом исследовании, посвященном изучению феномена зрительного усреднения.

Теоретическая предыстория

Статья посвящена активно изучаемому в последние десятилетия феномену зрительного усреднения – способности наблюдателя с одного короткого взгляда определять среднее значение какого-либо признака большого количества объектов с вариативными характеристиками (например, среднюю скорость движения автомобилей в потоке, среднюю степень красноты ягод на кусте малины и даже среднюю эмоцию, которую выражают лица людей в толпе!). Примечательно, что точность зрительного усреднения при беглом взгляде существенно превышает точность оценки свойств отдельных объектов в таких же условиях. Иными словами, необычное свойство феномена зрительного усреднения заключается в том, что нам доступна информация обо всех объектах сразу, но не доступна информация о каждом объекте в отдельности. С точки зрения доминирующего подхода к зрительному восприятию объектов, это необычное свойство демонстрирует различие между двумя режимами работы зрительного внимания. Первый режим – распределенное внимание (distributed attention)– предполагает широкий охват всего зрительного поля и параллельный (быстрый и одновременный) анализ всех объектов, однако с потерей детализации образа и снижением возможности отграничить один объект от другого и правильно локализовать эти объекты. Режимом распределенного внимания и объясняется высокая точность оценки среднего и одновременно низкая эффективность опознания отдельных членов множества объектов. Второй режим – сфокусированное внимание (focused attention) – направлено, напротив, на выделение, локализацию и точное опознание объектов (это, например, требуется, когда мы ищем потерянные ключи на заваленном разными предметами столе); однако количество объектов, которое мы можем просмотреть за раз, резко ограниченно (не более 3-4 объектов), а потому это процесс последовательный (медленный и требующий временных затрат, напрямую зависящих от количества просматриваемых объектов).

В 2008 году, однако, в литературе по зрительному усреднению развернулась дискуссия о том, действительно ли этот процесс параллельный. В более глобальной перспективе это – вопрос о существовании распределенного внимания и его участии в восприятии множественных объектов. Первую сторону в споре представили Кристоф Мышек и Дэниел Саймонс (соавтор известных экспериментов с невидимой гориллой и «дверного эксперимента» с подменой собеседника, демонстрирующих эффекты слепоты по невниманию и слепоты к изменению). По мнению этих авторов, высокая точность и скорость зрительного усреднения может быть с легкостью объяснена одной из стратегий медленного и последовательного сфокусированного внимания, «мимикрирующего» под параллельный процесс. Эта стратегия была охарактеризована как выборочная оценка (sampling) – фокусировка внимания на ограниченном наборе объектов, усреднение на основе этого набора с последующей аппроксимацией на все остальные объекты. Иными словами, нам не нужно анализировать все объекты, достаточно сосредоточиться на 1-2 произвольно выбранных членах множества – и оценка среднего произведена! Вторая (и более распространенная) позиция утверждает, что наблюдаемый в реальных экспериментах уровень точности усреднения выборочным оцениванием объяснен быть не может, и для их объяснения необходимо допустить существование параллельного процесса. Наиболее известными защитниками этой позиции в дискуссии 2008 года проявили себя Энн Трейсман и Дэн Ариэли.

Маршан, Саймонс и Де Фокерт

Оставив за скобками аргументы той и другой сторон в дискуссии 2008 года, перейдем к непосредственному «источнику вдохновения» Уточкина и Тюриной. Их статья явилась реакцией на опубликованную в 2013 году статью Александра Маршана, Дэна Саймонса и Яна Де Фокерта "Ensemble representations: Effects of set size and item heterogeneity on average size perception" (также в журнале Acta Psychologica), возвращающей активное обсуждение вопроса о параллельном или выборочном механизме усреднения (в пользу актуальности этой дискуссии свидетельствует еще одна прошлогодняя статья эстонской группы под руководством Юри Аллика, опубликованная также в 2013 году в журнале Vision Research). Маршан и соавторы описывают серию экспериментов, доказывающих, на их взгляд, гипотезу выборочного усреднения объектов. Они на короткое время предъявляли своим испытуемым круги разных размеров, после чего испытуемые должны были подравнять единичный тестовый круг под средний размер предъявленного множества. При этом множества могли состоять из разного количества кругов. Критическим параметром было статистическое распределение физических размеров между кругами: оно могло быть либо регулярным (при таком распределении в наборе использовалось всего два размера, которые были распределены поровну между всеми кругами, сколько бы их ни было), либо нерегулярным (каждый круг имел свой уникальный размер, а значит, число предъявленных размеров увеличивалось вместе с числом кругов). По замыслу авторов, в таких нерегулярных наборах точность усреднения должна была падать по мере увеличения количества объектов, т.к. увеличение вариантов усредняемого признака затрудняло нахождение репрезентативной выборки для усреднения. В регулярных множествах авторы ожидали стабильно высокий (кажущийся параллельным) уровень усреднения вне зависимости от количества объектов, т.к. довольно легко взять репрезентативную выборку из множества, включающего в себя всего два размера. Результаты Маршана и соавторов полностью соответствовали их предсказанию, что, по их мнению, свидетельствует в пользу гипотезы о выборочном усреднении за счет стратегии сфокусированного внимания.

Уточкин и Тюрина

Отправной точкой статьи Уточкина и Тюриной "Parallel averaging of size is possible but range-limited: A reply to Marchant, Simons, and De Fockert" становится недостаток экспериментального дизайна в исследовании Маршана и соавторов. Дело в том, что если в регулярном условии физические размеры всех объектов мало отличались от среднего, то для нерегулярного диапазона авторы брали круги из куда более широкого диапазона размеров, включающего существенно более отклоняющиеся от среднего значения тестируемого признака. Это значит, что увеличение ошибки в усреднении могло быть связано именно с широким диапазоном вариации размера в нерегулярном условии, а не степенью регулярности. Этот эффект имеет чисто статистическую природу, т.к. увеличение вариативности распределения ведет к увеличению ошибки оцениваемого среднего. Эксперименты Уточкина и Тюриной были направлены на проверку этого альтернативного объяснения результатов Маршана и соавторов. В первом эксперименте была воспроизведена стимуляция Маршана и соавторов, что привело также к очень похожим результатам. Во втором – центральном – эксперименте авторы поменяли распределения размеров таким образом, чтобы диапазон вариации размера оставался постоянным для всех условий. Это значит, что во всех условиях эксперимента на экране обязательно присутствовали крайне малые и крайне большие круги, а все остальные размеры брались из интервала между ними. В результате такой стабилизации диапазона практически стабилизировалась и величина ошибки – она больше не зависела от количества объектов, даже в нерегулярном условии. Более того, в отличие от первого эксперимента, в регулярном условии ошибка была даже чуть выше, чем в нерегулярном (этот эффект был уточнен в третьем эксперименте), поскольку регулярные наборы состояли из кругов с размерами, максимально отклоняющимися от среднего.

Эти результаты невозможно объяснить с помощью стратегии выборочного оценивания, как предлагают Маршан и соавторы. Если наблюдатель и использует выборочный анализ вместо параллельного и исчерпывающего, то объем этих выборок должен существенно превышать количество объектов, которые могут одновременно «пролезть» в узкое «окно» сфокусированного внимания! Таким образом, опубликованное исследование Уточкина и Тюриной скорее подкрепляют позицию, связанную с параллельным усреднением и участием распределенного внимания в этом процессе. Вместе с тем исследование указывает на другой важный фактор точности усреднения – диапазон вариации усредняемого признака, что в целом согласуется с другими недавними результатами (например, Corbett et al., 2012; Im & Halberda, 2013).

Статья: Utochkin, I. S., & Tiurina, N. A. (2014). Parallel averaging of size is possible but range-limited: A reply to Marchant, Simons, and De Fockert. Acta Psychologica, 146(0), 7–18. doi: 10.1016/j.actpsy.2013.11.012