Роджер Ньюленд Шепард (30 января 1929 г. – 30 мая 2022 г. [1] ) был американским когнитивным ученым и автором « универсального закона обобщения » (1987). Его считали отцом исследований пространственных отношений. Он изучал ментальное вращение и был изобретателем неметрического многомерного масштабирования , метода представления определенных видов статистических данных в графической форме , понятной людям. Оптическая иллюзия, называемая таблицами Шепарда , и слуховая иллюзия, называемая тонами Шепарда, названы в его честь.
Шепард родился 30 января 1929 года в Пало-Альто , Калифорния. Его отец был профессором материаловедения в Стэнфорде. [2] Будучи ребенком и подростком, он любил возиться со старыми часовыми механизмами, строить роботов и создавать модели правильных многогранников. [3]
Он учился в Стэнфорде, где в конечном итоге выбрал специализацию по психологии [3] и окончил его в 1951 году. [4]
Шепард получил докторскую степень по психологии в Йельском университете в 1955 году под руководством Карла Ховланда [ 5] и завершил постдокторскую подготовку у Джорджа Армитиджа Миллера в Гарварде [6] .
После этого Шепард работал в Bell Labs , а затем был профессором в Гарварде, прежде чем присоединиться к факультету Стэнфордского университета. Шепард был почетным профессором социальных наук имени Рэя Лаймана Уилбура в Стэнфордском университете . [7]
Среди его учеников Линн Купер, Леда Космидес , Роб Фиш, Дженнифер Фрейд , Джордж Фурнас , Кэрол Л. Крумхансл , Дэниел Левитин , Майкл Макбит и Джеффри Миллер . [8]
В 1997 году Шепард был одним из основателей Института Киры . [9]
Шепард начал исследовать механизмы обобщения, еще будучи аспирантом Йельского университета: [3]
Теперь я был убежден, что проблема обобщения является наиболее фундаментальной проблемой, стоящей перед теорией обучения. Поскольку мы никогда не сталкиваемся с одной и той же общей ситуацией дважды, ни одна теория обучения не может быть полной без закона, управляющего тем, как то, что изучено в одной ситуации, обобщается на другую.
.jpg/1280px-Lanius_bucephalus_(eating_Earthworm).jpg)
Шепард и его коллеги «картировали» большие наборы стимулов, используя ранговый порядок вероятности того, что человек или организм обобщит ответ на стимул А и даст такой же ответ на стимул В. Приведем пример из статьи Шепарда 1987 года, в которой он предложил свой « Универсальный закон обобщения »: «обобщит» ли птица, что она может съесть червяка, немного отличающегося от предыдущего червяка, которого она посчитала съедобным? [10]
Шепард использовал геометрические и пространственные метафоры для отображения психологического пространства, где «расстояния» между различными стимулами были больше или меньше в зависимости от того, были ли стимулы, соответственно, менее или более похожими. [11] Эти воображаемые расстояния интересны, поскольку они позволяют делать математические выводы: «экспоненциальный спад» в ответ на стимулы, основанный на расстоянии, справедлив для широкого спектра экспериментов с людьми и другими организмами. [12]
В 1958 году Шепард устроился на работу в Bell Labs , чьи компьютерные возможности позволили ему расширить более раннюю работу по обобщению. Он сообщает: «Это привело к разработке методов, которые сейчас известны как неметрическое многомерное шкалирование — сначала мной (Shepard, 1962a, 1962b), а затем, с улучшениями, моим коллегой-математиком из Bell Labs Джозефом Крускалом (1964a, 1964b)». [3]
По данным Американской психологической ассоциации , «неметрическое многомерное шкалирование... предоставило социальным наукам инструмент огромной мощности для выявления метрических структур из порядковых данных о сходствах». [13]
Награждая Шепарда премией Румельхарта в 2006 году, Общество когнитивной науки назвало неметрическое многомерное шкалирование «крайне влиятельным ранним вкладом», объяснив это следующим образом: [7]
Этот метод предоставил новые средства восстановления внутренней структуры ментальных представлений из качественных мер сходства. Это было достигнуто без каких-либо предположений об абсолютной количественной валидности данных, но исключительно на основе предположения о воспроизводимом порядке суждений о сходстве.
.jpg/1280px-Mental_rotation_task_(diagram).jpg)
Вдохновленный мечтой о трехмерных объектах, вращающихся в пространстве, Шепард в 1968 году начал разрабатывать эксперименты [3] для измерения мысленного вращения. (Мысленное вращение подразумевает «представление того, как будет выглядеть двух- или трехмерный объект, если его повернуть в сторону от его первоначального вертикального положения». [14] )
В ранних экспериментах, проводимых в сотрудничестве с Жаклин Метцлер, использовались перспективные рисунки очень абстрактных объектов: «десять твердых кубов, соединенных лицом к лицу, чтобы сформировать жесткую конструкцию, похожую на руку, с тремя прямоугольными «локтями»», как гласит их статья 1971 года, первый отчет об этом исследовании. [15]
Шепард и Метцлер смогли измерить скорость, с которой субъекты могли представить себе вращение этих сложных объектов. Более поздняя работа Шепарда с Линн А. Купер еще больше пролила свет на процесс мысленного вращения. [16] Шепард и Купер также сотрудничали в книге 1982 года (пересмотренной в 1986 году), суммирующей прошлые работы по мысленному вращению и другим преобразованиям мысленных образов . [17]
Рецензируя эту работу в 1983 году, Майкл Кубовы оценил ее важность: [18]
До того дня в 1968 году [сон Шепарда о вращающихся объектах] ментальные трансформации были не более доступны для психологического эксперимента, чем любые другие так называемые личные переживания. Шепард преобразовал убедительный и знакомый опыт в экспериментально разрешимую проблему, введя его в задачу-проблему, которая допускает правильный и неправильный ответ.
В 1990 году Шепард опубликовал сборник своих рисунков под названием « Mind Sights: Original visual illusions, ambiguities, and other anomalies» с комментариями об игре разума в восприятии и искусстве . [19] Одна из этих иллюзий («Turning the tables», стр. 48) широко обсуждалась и изучалась как «иллюзия стола Шепарда» или « таблицы Шепарда ». Другие, такие как сбивающий с толку слон «фигура-фон » , которого он называет « L'egs-istential quandary » (стр. 79), также широко известны. [20]
Шепард также известен изобретением музыкальной иллюзии, известной как тоны Шепарда . Он начал свои исследования слуховых иллюзий во время работы в Bell Labs, где его коллега Макс Мэтьюз экспериментировал с компьютерным синтезом музыки ( Mind Sights , стр. 30). Тоны Шепарда создают иллюзию постоянно увеличивающейся высоты тона . [21] Музыканты и дизайнеры звуковых эффектов используют тоны Шепарда для создания некоторых специальных эффектов. [22] [23]
Журнал «Обзор общей психологии» назвал Шепарда одним из самых «выдающихся психологов 20-го века» (55-е место в списке из 99 имен, опубликованном в 2002 году). [24] Рейтинги для списка были основаны на цитированиях в журналах, упоминаниях в элементарных учебниках и номинациях членов Американского психологического общества . [25]
Шепард был избран в Национальную академию наук в 1977 году [26] и в Американское философское общество в 1999 году. [27] В 1995 году он получил Национальную медаль науки . [7] Цитата гласила: [28]
«За его теоретическую и экспериментальную работу, проясняющую восприятие человеческим разумом физического мира и то, почему человеческий разум эволюционировал, чтобы представлять объекты именно так, а также за придание цели области когнитивной науки и демонстрацию ценности привлечения идей многих научных дисциплин для решения научных проблем».
В 2006 году он получил премию Румельхарта . [7]
Роджер Шепард родился в Пало-Альто, Калифорния. Его отец, профессор материаловедения в Стэнфорде, всячески поощрял и стимулировал интерес сына к науке…
я был убежден, что проблема обобщения является наиболее фундаментальной проблемой, стоящей перед теорией обучения. Поскольку мы никогда не сталкиваемся с одной и той же общей ситуацией дважды, ни одна теория обучения не может быть полной без закона, регулирующего, как то, что изучено в одной ситуации, обобщается на другую.
Затем он занимал должности в Bell Labs и Гарвардском университете, прежде чем перейти в Стэнфорд, где он является членом факультета уже более 30 лет.
Н. Шепард является членом Американской ассоциации содействия развитию науки и Американской академии искусств и наук, а также стипендиатом Уильяма Джеймса Американской психологической ассоциации. В 1977 году он был избран в Национальную академию наук. В 1995 году он получил высшую научную награду США — Национальную медаль науки.
Психологическое пространство устанавливается для любого набора стимулов путем определения метрических расстояний между стимулами таким образом, что вероятность того, что реакция, усвоенная на любой стимул, будет обобщена на любой другой, является инвариантной монотонной функцией расстояния между ними. В хорошем приближении эта вероятность обобщения (i) экспоненциально убывает с этим расстоянием, и (ii) делает это в соответствии с одной из двух метрик, в зависимости от соотношения между измерениями, вдоль которых изменяются стимулы.
Влиятельная модель сходства и обобщения Шепарда (1957, 1987) утверждает, что стимулы представлены в многомерном декартовом пространстве, x = (x1, . . . , xm) и что сходство является экспоненциальной функцией расстояния в этом пространстве
закон когнитивной науки — Универсальный закон обобщения, представленный в статье 1987 года, также опубликованной в журнале Science, — гласит, что ваш мозг принимает перцептивные решения на основе того, насколько новый стимул похож на предыдущий опыт. В частности, закон гласит, что вероятность того, что вы распространите прошлый опыт на новый стимул, зависит от сходства между двумя опытами, с экспоненциальным убыванием вероятности по мере уменьшения сходства. Эта эмпирическая закономерность оказалась верной в сотнях экспериментов среди видов, включая людей, голубей и даже медоносных пчел.
Признает получение Роджером Н. Шепардом премии Американской психологической ассоциации за выдающийся научный вклад 1976 года. В постановлении о присуждении награды говорится: "За его новаторскую работу в области когнитивных структур, особенно за изобретение им неметрического многомерного шкалирования, которое предоставило социальным наукам инструмент огромной мощности для выявления метрических структур из порядковых данных о сходствах. Кроме того, его новые исследования в области памяти распознавания и восприятия высоты тона, а также его последняя инновационная работа о ментальных вращениях — операциях, которые вполне могут лежать в основе нашей способности читать и распознавать объекты, — внесли существенный вклад в наше понимание когнитивных процессов. Его стиль исследования демонстрирует прекрасное сочетание глубины и простоты".
вращение (MR) — это особая зрительно-пространственная способность, которая включает в себя процесс представления того, как будет выглядеть двух- или трехмерный объект, если его повернуть относительно его исходного вертикального положения (Shepard & Metzler, 1971). В классической парадигме Купера и Шепарда (1973) два стимула одновременно предъявляются рядом друг с другом на экране, и участник должен как можно быстрее и точнее решить, является ли правый стимул, предъявленный под определенным углом поворота, тем же самым или зеркальным отображением левого стимула, так называемой сравнительной фигурой.
Каждый объект состоял из десяти твердых кубов, соединенных лицом к лицу, чтобы сформировать жесткую структуру, похожую на руку, с ровно тремя прямоугольными «локтями».
Первоначальные исследования мысленного вращения были двух типов: (a) исследования Роджера Шепарда и Жаклин Метцлер, в которых использовались перспективные виды трехмерных объектов и измерялось время для определения того, имеют ли два одновременно представленных объекта, хотя и различающиеся по своей ориентации, одинаковую трехмерную форму (J. Metzler. 1973; J. Metzler & R. Shepard, 1974; R. Shepard & J. Metzler, 1971) и (b) исследования Линн Купер и ее коллег (включая Р. Шепарда), в которых использовались двумерные фигуры (буквенно-цифровые символы или случайные многоугольники) и измерялось время для определения того, имеет ли один объект, хотя и отличающийся по ориентации от ранее изученного объекта, ту же внутреннюю форму, что и ранее изученный объект (Cooper, 1975, 1976; Cooper & Podgorny, 1976; Cooper & R. Shepard, 1973).
этого дня в 1968 году ментальные трансформации были не более доступны для психологического эксперимента, чем любые другие так называемые личные переживания. Шепард преобразовал убедительный и знакомый опыт в экспериментально разрешимую проблему, введя его в проблемную задачу, которая допускает правильный и неправильный ответ (эта проблема довольно подробно обсуждается Померанцем и Кубовы, 1981, стр. 426-427). Я не хочу утверждать, что у этого методологического понимания не было предшественников, только то, что в этом случае его применение имело далеко идущие последствия для сферы когнитивной психологии.
Визуальные иллюзии, двусмысленные фигуры и изображения невозможных объектов по своей сути завораживают. Их нарушения наших самых укоренившихся и непосредственных интерпретаций внешней реальности захватывают нас на глубоком, невысказанном уровне.
невозможные изображения включают лестницу Пенроуза и эту маленькую красавицу, любезно предоставленную известным когнитивным ученым и автором
Mind Sights
Роджером Ньюлендом Шепардом. Со своей обычной любовью к быстрой шутке Шепард назвал иллюзию L'egs-istential Quandary. Невозможно отделить ноги слона от фона.
Оказывается, я думал о тоне Шепарда, иллюзии постоянно восходящих тонов.
в честь когнитивного ученого Роджера Шепарда, звук состоит из нескольких тонов, разделенных октавой, наложенных друг на друга. Когда самый низкий басовый тон начинает постепенно усиливаться, более высокий высокий тон постепенно затухает. Когда бас полностью усиливается, а высокий полностью затухает, последовательность снова зацикливается. Поскольку вы всегда можете слышать по крайней мере два тона, повышающихся по высоте одновременно, ваш мозг обманывается, думая, что звук постоянно повышается по высоте. Это жуткий, вызывающий беспокойство звук.
использовал концепцию тона Шепарда, чтобы звук казался постоянно повышающимся по высоте. Основная идея состоит в том, чтобы слегка наложить звук с отчетливой высотой тона (в данном случае большой электродвигатель переменного тока) в разных октавах. При игре на клавиатуре создается иллюзия все большей и большей скорости; стручок кажется неудержимым.
Рейтинги были основаны на частоте трех переменных: цитирование журнала, цитирование учебника по вводной психологии и ответ на опрос. Опросы были отправлены 1725 членам Американского психологического общества с просьбой перечислить лучших психологов века.
выборов: 1977
является лауреатом премии Фонда Джеймса Маккина Кеттелла, медали Говарда Кросби Уоррена от Общества экспериментальных психологов, премии в области поведенческих наук от Нью-Йоркской академии наук, премии за выдающийся научный вклад Американской психологической ассоциации, золотой медали за жизненные достижения в области психологии от Американского психологического фонда, медали Уилбура Люциуса Креста Ассоциации выпускников Йельской аспирантуры, премии Румельхарта в области когнитивной науки и Национальной научной медали. Он также получил почетные степени от Гарварда, Ратгерского университета и Университета Аризоны.
теоретическую и экспериментальную работу, проливающую свет на восприятие человеческим разумом физического мира и на то, почему человеческий разум эволюционировал, чтобы представлять объекты именно так, как он это делает; а также за придание цели области когнитивной науки и демонстрацию ценности привлечения идей многих научных дисциплин для решения научных проблем.
