საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის
ვლადიმერ ჭავჭანიძის სახელობის კიბერნეტიკის ინსტიტუტი
სანდრო ეულის ქ. 5, თბილისი 0186, საქართველო
ტელ. +995 32 2187633; +995 32 2187055.
ფაქსი +995 32 2545931
ელ-ფოსტა ic@cybernet.ge


Check e-mail
Vladimir Chavchanidze Institute of Cybernetics
of the Georgian Technical University
Sandro Euli str. 5, Tbilisi 0186, Georgia
Tel. +995 32 2187633; +995 32 2187055.
Fax. +995 32 2545931
e-mail ic@cybernet.ge

თავფურცელი
Home
განცხადებები
Announcements
დებულება
Regulations
სამეცნიერო საბჭო
Academic Council
სტრუქტურა და სია
Structure & Staff
წლიური ანგარიში
Annual report
საერთაშორისო პროექტები
International Projects

ბიოკიბერნეტიკული სისტემების განყოფილება

 

ჩვენს მიერ ცოცხალი ორგანიზმების სენსორული სისტემების შესწავლაში ძირითად ადგილს იკავებს დელფინის სონარი და მისი კომპიუტერული მოდელირება. დელფინის სონარში ინფორმაციის დამუშავების მექანიზმების შესწავლისათვის დამუშავებულ იქნა ლოგიკური ტესტების სისტემა, რამაც მოგვცა საშუალება სრულიად აღვეწერა დელფინის მიერ ექოსიგნალების დამუშავების თანმიმდევრობა. იმის გამო, რომ მიღებული ლოგიკური ტესტების სისტემა უნივერსალური აღმოჩნდა, ჩვენ გადავწყვიტეთ გამოგვეცადა ამ ტესტების ნაწილის (თექვსმეტიდან ოთხი) ადმიანის მხედველობითი სისტემაში ინფორმაციის დამუშავების შესწავლსათვის. ქვემოთ ნაჩვენებია სამი ტესტის გამარტივებული აღწერა. (ოთხივე ტესტის უფრო დეტალური აღწერის სანახავად იხ. [Tengiz Zorikov, Mary Tsiskaridze, and Lena Pirvelashvili, Asymmetry in perception of color and form, Institute of Cybernetics]

თითეული ტესტი შედგება ორ ნაწილისგან. პირველ ნაწილში მონაწილე სუბიექტს ()  კომპიუტერის მონიტორზე თანმიმდევრულად და შემთხვევითად, ერთი და იგივე ალბათობით მიეწოდება ორი სხვდასხვა სურათი: პირობითად, „დადებითი“ და “უარყოფითი“ (სურ. 1, 3. 5). სურათის ექხპოზირების დრო და მათ შორის პაუზები არ აღემატება ~0.6 მწ.  -ს უნდა მოეძებნა მათში „დადებითი“, სურათის გამოჩენისას ღილაკზე თითის დაჭერით. ეს რეაქცია დასტურდებოდა მოკლე ტონალური სიგნალით. შეცდომად ჩაითვლებოდა ღილაკზე თითის დაჭერა, რომელსაც ტონალური სიგნალი არ მოჰყვებოდა.

ამოცანის სიმარტივის გამო (მ) საკმაოდ სწრაფად აღწევდა სწორ რეაქციების 100% ტესტების პირველ ნაწილში. ამის მიუხედავათ ამ ეტაპის ხანგრძლივობა („დადებითი“ და “უარყოფითი“ სურათების მიწოდება) მიზანმიმართულად და მნიშვნელოვნად იყო გაზრდილი, რათა -ს რეაქციები მისულიყო რეფლექსის გამომუშავების დონემდე.

ტესტების მეორე ნაწილში, იგივე წესით, გაუფრთხილებლად, -ს დამატებით მიეწოდებოდა საცდელი სურათები (ნახ. 1, 3. 5): ორი საცდელი სურათი პირველ ტესტში და თითო-თითო დანარჩენ ორში. აქაც, ტონალური სიგნალი თან სდევდა „დადებით“ სურათზე ღილაკზე თითის დაჭერას. დასკვნები კეთდებოდა -ს საცდელ სურათებზე გამოვლენილი რეაქციების საფუძველზე.

პირველი ტესტის პირველ ნაწილში სურათები განსხვავდებოდნენ მხოლოდ ფორმით და ფერით: მწვანე სამკუთხედი – „დადებითი“, და ლურჯი წრე – „უარყოფითი“ (ნახ. 1). ტესტის მეორე ნაწილში -ს დამატებით მიეწოდებოდა ორი საცდელი სურათი. პირველი

       

           პირველი ნაწილი                                                 მეორე ნაწილი

 

                         

 

 

 


    “დადებითი“          “უარყოფითი“                                საცდელი  1               საცდელი 2

 

ნახ. 1. პირველი ტესტის სურათები.

 

 

საცდელი სურათი შეიცავდა „დადებითის“ ფორმას და „უარყოფითის“ ფერს, მეორე კი პირიქით, „დადებითის“ ფერს და „უარყოფითის“ ფორმას. -ის საცდელ სურათებზე გამოკვეთილი რეაქციების შემთხვევაში, შესაძლებელი იყო სამი ვარიანტი: ა) ხდება ორივე საცდელი სურათის იგნორირება -ის მიერ; ბ) ორივეს გაიგივდება „დადებითთან“; გ) ერთერთი საცდელი სურათის გაიგივდება „დადებითთან“, მეორესი კი იგნორირება.

პირველ ვარიანტში უნდა გამოტანილიყო დასკვნა იმის თაობაზე, რომ -ის აღქმაში საყრდენი („დადებითი“) სურათის ხატი ფორმირდება ორივე ფაქტორის (ფერისა და ფორმის) ერთდროული გამოყენებით: ნებისმიერის შეცვლა საცდელ სურათებში (პირველში ფერისა და მეორეში ფორმის) იწვევს მათში საყრდენი ხატის დაშლას. ანუ ფერი და ფორმა დამოკიდებული ნიშანთვისებები არიან.

მეორე შემთხვევაში პირიქით, ფერი და ფორმა აღიქმება დამოუკიდებლად და ისინი -თვის ექვივალენტური მნიშვნელობისა არიან: ნებისმიერის შენარჩუნება საცდელ სურათებში (პირველში ფორმისა და მეორეში ფერის) უზრუნველყოფს მათში საყრდენი სურათის ხატის შენარჩუნებას.

 

suraTis miwodebis rigiTi nomeri

 

 
Text Box: Rilakze dWeris %

 

ნახ. 2. პირველი ტესტის მეორე ნაწილის შედეგები. ნაჩვენებია დინამიკაში-ის რეაქციები ამა თუ იმ სურათზე. გრაფიკის ყოველი წერტილი ასახავს დაჭერის პროცენტს შესაბამისი სურათის რიგით 10 მიწოდებაზე.

 

სინამდვილეში ჩვენ მივიღეთ მესამე ვარიანტი (ნახ. 2): ტესტის მეორე ნაწილის დასაწყისში მეორე საცდელი სურათი (მწვანე წრე) გაიგივებული იყო -ის მიერ „დადებითთან“, პირველი კი (ლურჯი სამკუთხედი) იგნორირდებოდა. რადგან -ის „დადებით“ რეაქციებს საცდელ სურათებზე არ მოჰყვებოდა ტონალური სიგნალი, ტესტის შემდგომ მსვლელობაში „დადებითი“ რექციების რაოდენობა მეორე საცდელ სურათზე თანდათანობით მცირდებოდა, მათი, პრაქტიკულად, სრულ გაქრობამდე.

გამოვლენილი რეაქციები და მათი ცვლადობა ტესტის მეორე ნაწლში გვაძლევს შესაძლებლობას გავაკეთოდ შემდეგი დასკვნები:

1) ვიზუალური ინფორმაციის დამუშავების საწყისს ფაზაში ნიშანთვისება ფერი დომინირებს ნიშანთვისება ფორმაზე, რათგან ფერის შენარჩუნებამ მეორე საცდელ სურათში უზრუნველყო მასში საყრდენი სურათის ხატის შენარჩუნება ადამიანის აღქმაში, ანუ -მ აირჩია ფერი როგორც განმასხვავებელი ფაქტორი ტესტის პირველ ნაწილში.

2) ფერი და ფორმა დამოუკიდებლად აღიქმება ადამიანის მიერ, რათგან ფორმის შეცვლამ მეორე ტესტურ სურათში არ გამოიწვია მასში საყრდენი სურათის ხატის დაშლა; თვით ნიშანთვისება ფორმა კი ჩართულ იყო ანალიზში ტესტის მეორე ნაწილის მსვლელობისას, როდესაც გახდა აუცილებელი „დადებითის“ და მეორე საცდელი სურათების გარჩევია.

შესაძლებელია, რომ ეს დომინირება არ გამეორდებულიყო ფერებისა და ფორმების სხვა კომბინაციებში. ამის გასაკონტროლებლად ჩატარებული იყო კიდევ ორი ტესტი.

მეორე ტესტში (ნახ. 3) სურათების საწყისი წყვილი განსხვავდებოდა ფორმით (ლურჯი სამკუთხედი და ლურჯივე წრე). ანუ -ს იძულებით უნდა გამოეყენებინა ფორმა როგორც განმასხვავებელი ფაქტორი. მეორე ნაწლის საცდელი სურათი შეიცავდა ამ განმასხვავებელი ფაქტორის იგივე მნიშვნელობას, რაც „დადებით“ სურათში, და განსხვავდებოდა მისგან ფერით (მწვანე სამკუთხედი).

თუ პირველ ტესტში ფერის დომინირება შემთხვევითობის შედეგი იყო, -ის რეაქცია საცდელ სურათზე უნდა ყოფილიყო „დადებითი“. წინაამღდეგ შემთხვევაში საცდელი სურათი უნდა იგნორირებულიყო.

 

 

 

           პირველი ნაწილი                                                 მეორე ნაწილი

 

 

 

 

 


     “დადებითი“         “უარყოფითი“                                               საცდელი

 

ნახ. 3. მეორე ტესტის სურათები.

 

 

 

Text Box: Rilakze dWeris %

ნახ. 4. მეორე ტესტის მეორე ნაწილის შედეგები. ნაჩვენებია დინამიკაში-ის რეაქციები ამა თუ იმ სურათზე. გრაფიკის ყოველი წერტილი ასახავს დაჭერის პროცენტს შესაბამისი სურათის რიგით 5 მიწოდებაზე.

 

როგორც გვაჩვენა ტესტის მეორე ნაწილის მსვლელობამ (ნახ. 4), საცდელი სურათი გამოკვეთილად იგნორირდებოდა-ის მიერ. ანუ მიუხედავად იმისა, რომ ფერი საერთოდ არ იყო საჭირო სურათების საწყისი წყვილის გარჩევისთვის, მისი გაანალიზება ადამიანის მხედველობითი სისტემაში მაინც უსწრებდა ფორმის ანალიზს.

 

მესამე ტესტი (ნახ. 5), სრული სიმეტრიის შესანარჩუნებლად, ჩატარდა იგივე სქემით, რაც მეორე, ხოლო აქ სურათების საწყისი წყვილი განსხვავდებოდა ერთმანეთისგან მხოლოდ ფერით (წითელი და მწვანე წრე). საცდელი სურათი ინარჩუნებდა „დადებითი“ სურათის ფერს, ხოლო შეცვლილი იყო ფორმა (წითელი სამკუთხედი).

როგორც მოსალოდნელი იყო, ტესტის მეორე ნაწილის დასაწყისში -მ, წინა ტესტისაგან განსხვავებით, აღიქვა საცდელი სურათი, როგორც „დადებითი“. ამ რეაქციის (ანალიზში ნიშანთვისება ფორმის ჩართვა) ჩასაქრობად კი, როგორც პირველ ტესტში, საჭირო შეიქმნა სურათების დიდი რაოდენობით წარდგენა (ნახ. 6). 

             

  

                  პირველი ნაწილი                                               მეორე ნაწილი

 

 

 

 

 


      “დადებითი“          “უარყოფითი“                                                საცდელი 

 

ნახ. 5. მესამე ტესტის სურათები.

Text Box: Rilakze dWeris %

ნახ. 6. მესამე ტესტის მეორე ნაწილის შედეგები. ნაჩვენებია დინამიკაში-ს რეაქციები ამა თუ იმ სურათზე. გრაფიკის ყოველი წერტილი ასახავს დაჭერის პროცენტს შესაბამისი სურათის რიგით 10 მიწოდებაზე.

 

ბოლო ორი ტესტის საშუალებით საბოლოოდ დადასტურდა ადამიანის მიერ ფერისა და ფორმის დამოუკიდებელიD აღქმა, მათი აღქმის ასიმეტრიულობა და ფერის აშკარა დომინირება ფორმაზე.

უნდა აღინიშნოს აგრეთვე, რომ ამ შედეგების მიღება შესაძლებელი გახდა ტესტების პირველი ნაწილის, ანუ დასწავლის ეტაპის, მნიშვნელოვანი გახანგრძლივებით, რამაც დაიყვანა -ს რეაქციები რეფლექსის დონემდე და გამოავლინა ადამიანის მიერ ვიზუალური ინფორმაციის საწყის სტადიებზე დამუშავების წესები.

 

 

 

↑↑

 

In our studies of bio-sensor systems the main place belongs to dolphin sonar and its modeling. For that purpose, we have developed the system of logically interrelated tests that gave us the possibility to describe in details echo-processing procedures in dolphins. As our system of logical tests is rather universal, we tried to test some of them (four of sixteen) in visual experiments on humans. Simplified description of three of them is represented below. For more detailed information you can see [Tengiz Zorikov, Mary Tsiskaridze, and Lena Pirvelashvili, Asymmetry in perception of color and form, Institute of Cybernetics]

Each of these tests consisted of two parts. During the first part of experiments participant (P) distinguished two different pictures presented on the monitor in random order, and with equal probability of occurring (FIG. 1, 3, 5). Exposition time for each picture, as well as the pauses between any of two adjacent presentations, was no more then ~0.6 s. Among those pictures P should find the “positive” one, by pressing the keyboard button (in the presentation of appropriate picture). The correct reaction was confirmed by short beep. The P was instructed also that the pressing reaction not accompanying with a sound signal, would have been considered as a mistake.

Because of simplicity of that task, P achieved about 100% of correct reactions in a short time. Nevertheless, first part of tests was purposefully prolonged significantly to lead P‘s reactions up to reflector level. Hereupon, the probe pictures (two probe pictures in the first test and one by one in others) were included in presentation under the same conditions, unexpectedly for the P, – the second part of tests (FIG. 1, 3, 5). Conclusions were made on the ground of P‘s reactions to the probe pictures.

In the first test the initial pair of pictures differed in both – color and form: green triangle – the “positive” picture, and blue circle – the “negative” one.  Two probe pictures of the second part of this test contained the criss-cross combinations of the values of analyzed components: the first one retained the form of the “positive” picture and the color of the “negative”, the second, per contra, the form of “negative” and the color of “positive” one (FIG. 1.)

 

                            First Part                                                                  Second Part

  

 

 


 

 

 

 

    “Positive”                       “Negative”                                   First probe              Second probe

 

FIG. 1. Pictures of the first test.

 

In case of P’s determined reactions on the probe pictures, three variants could be expected: 1) P ignores both probe pictures; 2) P perceives both pictures as the “positive”; 3) one of the probe picture,  P perceives as the “positive” and ignores the other.

In the first case, we should conclude that the image of the reference (“positive”) picture is formed in P’s perception by both factors reciprocally, - change of any of them (color in the first probe picture and form in the second one) destroys the image of the reference picture in probe ones. Or, the color and form are dependent dimensions.

On the contrary, the second variant would reveal independence and equivalence of color and form in P’s perception: retaining of any of them in probe pictures (form in the first probe picture and color in the second one) ensures retaining the image of the reference picture.

De facto, we have obtained the third variant (FIG. 2): at the beginning of the second part of test, the second probe picture was perceived by P as the “positive”, but the first one ignored.  As the correctness of P’s pressing reactions on probe pictures did not confirmed by sound signal, the pressing reactions on the second probe pictures were damped gradually towards the end of test.

P’s reaction during the second part of test gives us an opportunity to make the following preliminary conclusions.

1)      On the initial stage of visual information processing, dimension color dominates dimension form, because retaining of the color in the second probe picture insures retaining of the image of “positive” picture in it, or P uses color as the distinguishing dimension during the first part of test.

2)      P employs dimensions color and form independently because change of the form in the second probe picture did not destroy the image of positive picture in it, and the dimension form was included in analysis by the end of the test, when it became necessary for resolving the task in new conditions.

 

Text Box: Percentage pressing
reactions (%)

FIG. 2. Dynamics of variation of P’s reactions to the pictures during the second part of the first test. Each calculated point represents the percentage of pressing reactions to a set of ten adjacent presentations of the appropriate picture.

 

The dominance of the color over the form was determined by the P’s free selection of a given feature as a distinctive one during the first part of above test. The hierarchical relations above obtained, however, could be caused by unsuccessfully chosen differences in the values of the compared factors. It was not clear, whether the established hierarchical structure would be preserved for any other combinations of color and form. Two additional tests were conducted to control this circumstance.

 

                                First Part                                                                  Second Part

 

 

 

 

 

 

 


      “Positive” picture.         “Negative” picture.                                     Probe picture.                    

 

FIG. 3. Pictures of the tired test.

 

The initial pair of pictures in the second test (FIG. 3) differed in forms only (blue triangle as the “positive” picture and blue circle as the “negative one). Thereby, P had to use the form as the distinctive factor. The probe picture of the second part of the test coincided with the reference one (“positive”) in the value of this distinctive factor, but differed in the color (green triangle).  If the dominance of the color, revealed in the first test, was the result of randomness, P should identify the probe picture with the “positive” one. Otherwise, P should ignore probe picture.

As it was shown in the second part of the test, P definitely ignored probe picture (FIG. 4). Thereby, color remains as the senior component in P’s perception, despite of its uselessness for decision making in the first part of the test.

 

               

Text Box: Percentage pressing
reactions (%)

FIG. 4. Dynamics of variation of P’s reactions to the pictures during the second part of the second test. Each calculated point represents the percentage of pressing reactions to a set of five adjacent presentations of the appropriate pictures.

 

The third test we had conducted with the same scheme as in above test, for the purpose of preservation of complete symmetry of our tests with regard to color and form. The initial pair of pictures differed here in colors only (red circle as the “positive” picture and green circle as the “negative” one). The probe picture coincided with the reference one in a color, but differed in form (red triangle), – the single decisive factor in the first part of test.

As it could be expected, at the beginning of the second part of test, P identified the probe picture with the reference one (in contrast to the second test). For a disappearing of those reactions, rather large number of pictures presentation had been wanted (FIG, 6), – the same we observed in the first test.

 

                                 First Part                                                                 Second Part

 

 

 

 

 

 

 


     “Positive” picture.        “Negative” picture.                                       Probe picture. 

 

FIG. 5. Pictures of the tiered test.

Text Box: Percentage pressing
reactions (%)

 

FIG. 6. Dynamics of variation of P’s reactions to the pictures during the second part of the third test. Each calculated point represents the percentage of pressing reactions to a set of ten adjacent presentations of the appropriate pictures.

 

The tests, above described, confirm independent and asymmetrical perception of the dimensions color and for and evident dominance of the color with regard to form.

It should be mentioned as well that receiving of those results had become possible only because of significant prolongation of the first parts of tests and leading P’s reactions up to reflectory level.