Blog

Kształt informacji

Czy informacja może posiadać kształt? Jak ją przedstawić wizualnie?

We wcześniejszym wpisie napisałem, że informacja nie ma formy dopóki nie nadamy jej treści. Ograniczając nieco postrzeganie do zakresu obserwowanej przez nas rzeczywistości można powiedzieć, że wszystko co nas otacza jest niepowtarzalne. Nie ma drugiej dokładnie takiej samej planety, osoby, kartki papieru… ale ze względu powtarzalność, wszystkie te rzeczy tworzą wzory. Oczywiście teoria kwantowa wyjaśnia, że nie do końca tak jest – to jednak temat na inny projekt. Wracając do percepcji w naszym obserwowalnym wymiarze – wszystko co nas otacza jest podobne lecz niejednakowe. Wspólne cechy, dobrze widoczne z większej odległości lub z ogólnej perspektywy, widzimy jako powtarzalne wzory. Dopiero po dokładniejszej analizie można dostrzec różnice i wyjątkowość jednostek.

Rozmiar ≠ skala ≠ pojemność

Co z wielkością? Czy większa forma oznaczałaby większą porcję informacji?

Aby to rozstrzygnąć musimy dowiedzieć się czym tak na prawdę jest kształt.
Jak się okazuje, kształt nie zależy od skali ani miejsca położenia obiektu w przestrzeni. Dla przykładu weźmy kształt litery “d” i “p“. Według definicji mają one taki sam kształt. Jeśli literę “d” oddalimy w przestrzeni i obrócimy to można je na siebie nałożyć z całkowitą dokładnością. Jednak odbicie lustrzane litery “d” zmieniłoby ją w “b” – to już inny kształt niż litera “p“. Nawet jeśli mają ten sam rozmiar to nie da się ich dokładnie nałożyć za pomocą powiększenia i obrotu.

Więcej znaczy więcej?

Rozmiar mózgu człowieka w procesie ewolucji został pomniejszony o ok. 150 cm3, mimo to dzisiaj jego wydajność jest wyższa.  Możemy analogicznie przenieść tę wiedzę do modelu percepcji. To nie rozmiar porcji informacji będzie świadczył o ilości i złożoności danych tylko gęstość. W ten sposób możemy przyjąć skalę, która zapewni, że poszczególne porcje będą miały zbliżoną wielkość.

Kulista natura

Jak więc powinny być przedstawione porcje informacji w projekcie modelu percepcji?

Natura zmierza do formowania sferycznej kuli. Dzieje się tak, dlatego że grawitacja formuje masę we wszystkich trzech wymiarach z tą samą siłą. Przyjmijmy, że doskonała kula to 1, a całkowita entropia to 0. Gdzieś pomiędzy tym formują się wszystkie możliwe formy. To oznacza, że każda informacja znajduje się pomiędzy 0 a 1. Formy informacji są podobne, lecz nie jednakowe. To niedoskonałe kule. Ich wygląd może przypominać bakterię, mitochondrium, truskawkową gruszkę, gwiazdę, planetę…

 

Źródła:

  1. Kendall, D.G. (1984). “Shape Manifolds, Procrustean Metrics, and Complex Projective Spaces”. Bulletin of the London Mathematical Society 16 (2): 81–121
  2. http://discovermagazine.com/2010/sep/25-modern-humans-smart-why-brain-shrinking
  3. http://clarkplanetarium.org/why-are-planets-spherical/
  4. http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=2911

Wpływ THC na percepcję

THC

 

Tetrahydrokannabinol – w skrócie THC, czyli organiczny związek chemiczny i główna substancja psychoaktywna występująca w konopiach.

 

Jak THC działa na mózg?

THC oddziałuje na komórki nerwowe wydzielające dopaminę (neuroprzekaźnik odpowiadający m. in. za koordynację ruchową i procesy emocjonalne). Największa ilość tych komórek znajduje się w części mózgu, która odpowiada za pamięć, myślenie, koncentrację, percepcję czasu i koordynację ruchową. THC łączy się z receptorami CB1 i CB2, które aktywują białko G blokując kanały wapniowe typu N zmniejszając ilości enzymu cAMP, co skutkuje redukcją stężenia noradrenaliny, acetylocholiny i glutaminianu. Zminimalizowanie aktywności kanałów wapniowych powoduje wzrost stężenia dopaminy i wreszcie pobudzenie wielu rejonów mózgu jednocześnie.

To właśnie ten ciąg akcji i reakcji powoduje efekty o których mowa w dalszej części.

Nie będziemy jednak wgłębiać się we wszystkie aspekty. Skupimy się jedynie na tych, które są ważne w odniesieniu do prezentowanego modelu percepcji.

 

Efekty zaburzenia percepcji

Jednym z efektów jest niemożność skupienia uwagi na wielu rzeczach jednocześnie co w połączeniu pogorszeniem pamięci na naszym modelu percepcji oznacza, że zakres skupienia drastycznie zmniejsza się. Jedną z faz działania THC jest faza nadwrażliwości zmysłowej, zwłaszcza słuchu i wzroku. Przenosząc tę informację na model percepcji – głębokość zrozumienia zwiększy się.

Głębszy poziom zrozumienia na naszym modelu skutkuje zwiększeniem aktywności komórek mózgowych co teoretycznie powinno skutkować tworzeniem się nowych komórek w tkance mózgowej… Otóż dokładnie tak się dzieje. Badania naukowe dowodzą że THC przyczynia się do rozwoju nowych komórek mózgowych w procesie zwanym neurogenezą (1). Dodatkowo THC jest uważane za neuroprotekcyjne(2).

Zaburzenia czasu

Kolejnym znanym efektem jest zaburzenie czasu. Psychoaktywna dawka THC powoduje iluzję zwolnienia czasu (3). Przedstawienie tego efektu na modelu percepcji nie jest oczywiste. Pierwszą myślą byłoby zwolnienie prędkości migrujących porcji informacji, jednak byłoby to niezgodne z założeniami projektu. Dlaczego? To proste, porcje informacji to absolutna ilość danych dostarczanych przez otoczenie, nie może ona ulec zmianie. Kolejną myślą byłoby zwiększenie wolnej przestrzeni między informacjami, ale w tym przypadku również byłoby to niezgodne z modelem.

Aby rozwiązać ten problem, trzeba zmienić punkt odniesienia:
Zwolnienie czasu oznacza zmniejszenie ilości informacji odbieranych przez badanego. Aby na modelu zmniejszyć ilość odbieranych informacji możemy zmniejszyć zakres skupienia, lub zwiększyć jego głębokość. W tym przypadku zostaną zastosowane obie czynności. Spowolnienie czasu pozwala skupić się bardziej nad węższym zakresem informacji.

 

Bibliografia:

  1. (1) Badania z Uniwersytetu Saskatchewan 2005  – http://www.jci.org/articles/view/25509
  2. (2) Badania nad neuroprotektywnością THC – http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC20965/
  3. (3) Badania nad działaniem THC na postrzeganie czasu ehttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23179965
  4. http://neuropsychologia.org/wplyw-wybranych-narkotykow-na-psychike-i-organizm
  5. http://www.leafscience.com/2014/03/16/6-surprising-facts-thc/
  6. http://www.narkomania.org.pl/informacje-o-narkotykach/marihuana-haszysz

Jak choroba Alzheimera wpływa na percepcję

Brain scans

Skan mózgu człowieka z Alzheimerem, który dąży do otępienia. Autor zdjęcia: Todd Heisler/The New York Times

Szereg chorób, takich jak zespoły otępienne (choroba Alzheimera) jest na pograniczu neurologii i psychiatrii.

Objawy w skrócie: początkowo zaburzenia pamięci, później mowa, rozpoznawanie, orientacja przestrzenna, zaniku wszystkich umiejętności, rozpad osobowości.

Chory ma problemy z odtwarzaniem nowych informacji i zdarzeń. Ma nie tylko kłopoty z pamięcią, ale również z percepcją. Jednak jej podłoże nie leży w upośledzeniu wzroku, lecz mózgu. Pacjent ma trudności w dostrzeganiu ruchu, głębi i koloru co przekłada się na dezorientację w wyniku której pojawia się strach i niezrozumienie. Pojawia się problem z szacowaniem odległości.  Na naszym modelu oznacza to, że zakres zrozumienia będzie zmniejszony.

Osoba cierpiąca na chorobę Alzheimera nie będzie pamiętać, co wydarzyło się przed chwilą, ani co przed momentem ktoś do niej powiedział. Z tego powodu będzie ciągle powtarzać te same czynności. Brak pamięci krótkotrwałej dodatkowo zmniejszy umiejętność tworzenia nowych powiązań z elementami przechowywanymi w pamięci długotrwałej.
U chorych na Alzheimera zaniki pamięci nie są stałe. Chory może jednego dnia zapomnieć imię matki, a drugiego je sobie przypomnieć. Nie istnieje żadna prawidłowość co do dostępu do informacji i wspomnień. Jedyne co jest pewno to to, że z czasem dostęp do pamięci będzie się tracił. 

 

Na podstawie:

  1. Biercewicz M., Szewczyk M.T, Ślusarz R: Pielęgniarstwo w geriatrii. Wybrane zagadnienia z zakresu pielęgniarstw specjalistycznych. Warszawa, BORGIS, 2006.
  2. http://www.chorobaalzheimera.pl/ Dostęp z dn. 25.03.2015 (objawy wg Kanadyjskiego Towarzystwa Alzheimerowskiego)
  3. https://www.fizyka.umk.pl/~duch/Wyklady/Kog1/17-Neuropsycho.htm

Czym jest informacja?

Zastanawialiście się kiedyś czym tak na prawdę jest informacja? Czy ma ona jakieś wartości? Kolor, smak, wygląd lub jakąkolwiek formę?

Projekt dyplomowy Model percepcji wymaga przedstawienia informacji w postaci wizualizacji trójwymiarowej, dlatego postawiłem sobie i Wam powyższe pytania.

Na początek musimy rozróżnić informację od danych, ponieważ po chwili zastanowienia okazuje się, że to nie to samo.
13.04 to puste liczby, ale kiedy nadamy im sens (np. data urodzin) stają się informacją.

Każda informacja jest danymi, ale nie każde dane są informacją

Tak więc informacja nie ma formy, aby ją nadać musimy zwerbalizować, narysować, wskazać jakieś dane. Informacja to komunikatywna wiadomość, dane którym został nadany sens.

Informacje w czasoprzestrzeni

Skoro udało nam się już “zmaterializować” informację, przenieśmy się o wymiar wyżej. Informacja przeniesiona w czasie to inaczej zapamiętywanie lub magazynowanie. Przenoszenie informacji w przestrzeni to inaczej przekaz lub komunikowanie.

Zapamiętywanie i przekazywanie informacji

il. 1

Kolejność i regularność

System komunikacji pozwala zapisać informacje przy użyciu danych zapisanych w pewnych wzorach, w pewnej kolejności:

  • Kolejność molekuł w DNA zawiera informacje opisujące konkretnego człowieka
  • Kolejność zer i jedynek tworzy zapis w systemie binarnym
  • Kolejność liter tworzy informację

Ważność informacji

Słowa w wiadomości tekstowej nie niosą ze sobą tej samej liczby informacji. Na przykład po ciągu znaków kompute przewidujesz, że kolejną literą będzie r. Spora ilość znaków w treści jest zbędna do przekazania tej samej informacji.

Pojemność ilustracji

il. 2

Jeden z twórców teorii informacji Claude Shannon szacuje redundancję języka angielskiego na ok 75%, dlatego można zrozumieć tekst: if u cn rd ths – u r smrt. To oznacza, że język angielski może być kompresowany ponieważ nie jest przypadkowy. Ma wzory, jest powtarzalny. Czysta informacja to taka, która jest całkowicie losowa, nie ma w niej wzorów, jest całkowicie zredukowana. Więc czysta porcja informacji jest losowa/przypadkowa (ang. ranom).

Wniosek: żeby wiedzieć ile informacji jest zawarte w porcji, potrzebne jest wiedzieć jak bardzo jest ona losowa.
Losowość to nieład -> chaos -> entropia. Więc informacja = entropia.

Przykład:

000000000 – ciąg znaków nie zawiera żadnej informacji.
Entropia = 0. Łatwo przewidzieć kolejne. 

001001001 – ciąg zawiera nieco więcej informacji, ale można je skompresować powtórzenie(001).
Entropia > 0. Jest wzór, da się przewidzieć następne cyfry.

011001010 – ciąg zawierający maksimum informacji. Nie ma wzoru, nie ma powtórzeń.
Entropia ~1 . Nie da się przewidzieć kolejnej cyfry patrząc na poprzednie. Czysta informacja.

Nasuwa się pytanie Czy całkowicie czysta informacja jest użyteczna?
Nie jest, ponieważ jest całkowicie losowa. Dopiero gdzieś pomiędzy losowością a ładem tworzy się informacja.

Ciekawostka: na stronie Shannon entropy calculator znajduje się kalkulator entropii z dziedziny teorii informacji.

Wnioski do projektu

Wiemy, że można nadać formę informacji, przenosić ja w czasie i przestrzeni, oraz że wielkość informacji zależy od jej losowości.

Model percepcji – wstęp

Model percepcji pozwala stworzyć wizualną strukturę, która ukazuje zakres i poziom zrozumienia odbieranych informacji u człowieka. Ponad to celem tej wizualizacji jest przedstawienie jak zakres skupienia oraz głębokość zrozumienia mogą się zmieniać u tego samego badanego pod wpływem czynników zewnętrznych oraz po implikacji środków psychoaktywnych.

Percepcja to nie tylko wzrok. Systemy percepcyjne człowieka umożliwiają widzenie, słyszenie, czucie smaku, dotyku, zmiany temperatury. Percepcja jest również poczuciem świadomości (otoczenia).

Analiza elementów modelu

elementy modelu percepcji

Porcja informacji – reprezentowana w formie trójwymiarowej kuli. Posiada pojemność.
Model – Powierzchnia, na której przeprowadzana jest wizualizacja.
Przestrzeń skupienia – (pole stożka) obszar, w którym działa świadomość. Jest funkcją irracjonalną percepcji.
Zakres skupienia – (promień okręgu na pierwszym poziomie zrozumienia) określa ilość informacji rozumianych i przetwarzanych w czasie. Definiuje przestrzeń skupienia. Im większy zakres skupienia tym bardziej ktoś “ogarnia”. To obszar w jakim przeprowadzany jest proces myślenia.
Obszar skupienia – (stożek ścięty powstały w przestrzeni informacji) obszar, w którym znajdują się informacje nad którymi się obecnie skupiasz, które są odbierane różnymi receptorami i przetwarzane przez mózg. Nie jest wiedzą całkowitą ani nabytą.
Przestrzeń informacji – wydzielony obszar w którym przepływają wszystkie informacje, które odbierają bodźce.
Głębokość zrozumienia  – im głębsza tym więcej szczegółów powiązanych z informacją

Czy wizualizacje tego typu mają w ogóle sens?

Analogia do metod stosowanych w fizyce i sposobu stawiania tez jest oczywista. Również w fizyce nie od razu prowadzone są dosłowne badania nad fazami czy atomami lecz na podstawie zaobserwowanych efektów stawia się hipotezy, które mogą wyjaśnić te efekty w najbardziej realny i prawdopodobny sposób – dopiero na podstawie tez inwestuje się w badania.