TED日本語 - ボー・ロット: 目の錯覚が示す私たちの物の見方


TED Talks(英語 日本語字幕付き動画)

TED日本語 - ボー・ロット: 目の錯覚が示す私たちの物の見方

TED Talks

Optical illusions show how we see
Beau Lotto




I want to start with a game. And to win this game, all you have to do is see the reality that's in front of you as it really is. All right? So, we have two panels here, of colored dots. And one of those dots is the same in the two panels. Okay? And you have to tell me which one.

Now, narrow it down to the gray one, the green one and, say, the orange one. So, by a show of hands -- we'll start with the easiest one -- Show of hands: how many people think it's the gray one? Really? Okay. How many people think it's the green one? And how many people think it's the orange one? Pretty even split.

Let's find out what the reality is. Here is the orange one. (Laughter) Here is the green one. And here is the gray one. (Laughter) So, for all of you who saw that, you're a complete realist. All right? (Laughter)

So, this is pretty amazing, actually, isn't it? Because nearly every living system has evolved the ability to detect light in one way or another. So, for us, seeing color is one of the simplest things the brain does. And yet, even at this most fundamental level, context is everything. What I want to talk about is not that context is everything, but why is context everything. Because it's answering that question that tells us not only why we see what we do, but who we are as individuals, and who we are as a society.

But first, we have to ask another question, which is, "What is color for?" And instead of telling you, I'll just show you. What you see here is a jungle scene, and you see the surfaces according to the amount of light that those surfaces reflect. Now, can any of you see the predator that's about to jump out at you? And if you haven't seen it yet, you're dead. Right? (Laughter) Can anyone see it? Anyone? No? Now, let's see the surfaces according to the quality of light that they reflect. And now you see it.

So, color enables us to see the similarities and differences between surfaces, according to the full spectrum of light that they reflect. But what you've just done is, in many respects, mathematically impossible. Why? Because, as Berkeley tells us, we have no direct access to our physical world, other than through our senses. And the light that falls onto our eyes is determined by multiple things in the world -- not only the color of objects, but also the color of their illumination, and the color of the space between us and those objects. You vary any one of those parameters, and you'll change the color of the light that falls onto your eye.

This is a huge problem because it means that the same image could have an infinite number of possible real-world sources. So let me show you what I mean. Imagine that this is the back of your eye. And these are two projections from the world. They are identical in every single way. Identical in shape, size, spectral content. They are the same, as far as your eye is concerned. And yet they come from completely different sources. The one on the right comes from a yellow surface, in shadow, oriented facing the left, viewed through a pinkish medium. The one on the left comes from an orange surface, under direct light, facing to the right, viewed through a sort of a bluish medium. Completely different meanings, giving rise to the exact same retinal information. And yet it's only the retinal information that we get.

So how on Earth do we even see? So, if you remember anything in this next 18 minutes, remember this: that the light that falls on to your eye, sensory information, is meaningless, because it could mean literally anything. And what's true for sensory information is true for information generally. There is no inherent meaning in information. It's what we do with that information that matters.

So, how do we see? Well, we see by learning to see. So, the brain evolved the mechanisms for finding patterns, finding relationships in information and associating those relationships with a behavioral meaning, a significance, by interacting with the world. We're very aware of this in the form of more cognitive attributes, like language. So, I'm going to give you some letter strings. And I want you to read them out for me, if you can.

Audience: "Can you read this?" "You are not reading this." "What are you reading?"

Beau Lotto: "What are you reading?" Half the letters are missing. Right? There is no a priori reason why an "H" has to go between that "W" and "A." But you put one there. Why? Because in the statistics of your past experience it would have been useful to do so. So you do so again. And yet you don't put a letter after that first "T." Why? Because it wouldn't have been useful in the past. So you don't do it again.

So let me show you how quickly our brains can redefine normality, even at the simplest thing the brain does, which is color. So, if I could have the lights down up here. I want you to first notice that those two desert scenes are physically the same. One is simply the flipping of the other. Okay? Now I want you to look at that dot between the green and the red. Okay? And I want you to stare at that dot. Don't look anywhere else. And we're going to look at that for about 30 seconds, which is a bit of a killer in an 18-minute talk. (Laughter)

But I really want you to learn. And I'll tell you -- don't look anywhere else -- and I'll tell you what's happening inside your head. Your brain is learning. And it's learning that the right side of its visual field is under red illumination; the left side of its visual field is under green illumination. That's what it's learning. Okay? Now, when I tell you, I want you to look at the dot between the two desert scenes. So why don't you do that now? (Laughter) Can I have the lights up again?

I take it from your response they don't look the same anymore. Right? (Applause) Why? Because your brain is seeing that same information as if the right one is still under red light, and the left one is still under green light. That's your new normal.

So, what does this mean for context? It means that I can take these two identical squares, and I can put them in light and dark surrounds. And now the one on the dark surround looks lighter than the one on the light surround. What's significant is not simply the light and dark surrounds that matter. It's what those light and dark surrounds meant for your behavior in the past.

So I'll show you what I mean. Here we have that exact same illusion. We have two identical tiles, on the left,one in a dark surround,one in a light surround. And the same thing over on the right. Now, what I'm going to do is I'm going to review those two scenes. But I'm not going to change anything within those boxes, except their meaning. And see what happens to your perception.

Notice that on the left the two tiles look nearly completely opposite: one very white and one very dark. All right? Whereas on the right, the two tiles look nearly the same. And yet there is still one on a dark surround and one on a light surround. Why? Because if the tile in that shadow were in fact in shadow, and reflecting the same amount of light to your eye as the one outside the shadow, it would have to be more reflective -- just the laws of physics. So you see it that way.

Whereas on the right, the information is consistent with those two tiles being under the same light. If they are under the same light, reflecting the same amount of light to your eye, then they must be equally reflective. So you see it that way. Which means we can bring all this information together to create some incredibly strong illusions.

This is one I made a few years ago. And you'll notice you see a dark brown tile at the top, and a bright orange tile at the side. That is your perceptual reality. The physical reality is that those two tiles are the same.

Here you see four gray tiles on your left,seven gray tiles on the right. I'm not going to change those tiles at all, but I'm going to reveal the rest of the scene and see what happens to your perception. The four blue tiles on the left are gray. The seven yellow tiles on the right are also gray. They are the same. Okay? Don't believe me? Let's watch it again.

What's true for color is also true for complex perceptions of motion. So here we have -- let's turn this around -- a diamond. And what I'm going to do is, I'm going to hold it here, and I'm going to spin it. And for all of you, you'll see it probably spinning this direction. Now I want you to keep looking at it. Move your eyes around, blink, maybe close one eye. And suddenly it will flip, and start spinning the opposite direction. Yes? Raise your hand if you got that. Yes? Keep blinking. Every time you blink it will switch. Alright? So I can ask you, which direction is it rotating? How do you know? Your brain doesn't know. Because both are equally likely. So depending on where it looks, it flips between the two possibilities.

Are we the only ones that see illusions? The answer to this question is no. Even the beautiful bumblebee, with its mere one million brain cells, which is 250 times fewer cells than you have in one retina, sees illusions, does the most complicated things that even our most sophisticated computers can't do. So in my lab, we of course work on bumblebees. Because we can completely control their experience, and see how that alters the architecture of their brain. And we do this in what we call the Bee Matrix.

And here you have the hive. You can see the queen bee, that large bee in the middle there. Those are all her daughters, the eggs. And they go back and forth between this hive and the arena, via this tube. And you'll see one of the bees come out here. You see how she has a little number on her? Yeah there is another one coming out. She has another number on her. Now, they are not born that way. Right? We pull them out, put them in the fridge, and they fall asleep. And then you can superglue little numbers on them. (Laughter)

And now, in this experiment they get rewarded if they go to the blue flowers. And they land on the flower. They stick their tongue in there, called a proboscis, and they drink sugar water. Now she is drinking a glass of water that's about that big to you and I, will do that about three times, and then fly. And sometimes they learn not to go to the blue, but to go to where the other bees go. So they copy each other. They can count to five. They can recognize faces. And here she comes down the ladder. And she'll come into the hive, find an empty honey pot and throw up, and that's honey. (Laughter)

Now remember -- (Laughter) -- she's supposed to be going to the blue flowers. But what are these bees doing in the upper right corner? It looks like they're going to green flowers. Now, are they getting it wrong? And the answer to the question is no. Those are actually blue flowers. But those are blue flowers under green light. So they are using the relationships between the colors to solve the puzzle, which is exactly what we do.

So, illusions are often used, especially in art, in the words of a more contemporary artist, "to demonstrate the fragility of our senses." Okay, this is complete rubbish. The senses aren't fragile. And if they were, we wouldn't be here. Instead, color tells us something completely different, that the brain didn't actually evolve to see the world the way it is. We can't. Instead, the brain evolved to see the world the way it was useful to see in the past. And how we see is by continually redefining normality.

So how can we take this incredible capacity of plasticity of the brain and get people to experience their world differently? Well,one of the ways we do in my lab and studio is we translate the light into sound and we enable people to hear their visual world. And they can navigate the world using their ears.

Here is David, in the right. And he is holding a camera. On the left is what his camera sees. And you'll see there is a line, a faint line going across that image. That line is broken up into 32 squares. In each square we calculate the average color. And then we just simply translate that into sound. And now he's going to turn around, close his eyes, and find a plate on the ground with his eyes closed.

He finds it. Amazing. Right? So not only can we create a prosthetic for the visually impaired, but we can also investigate how people literally make sense of the world. But we can also do something else. We can also make music with color. So, working with kids, they created images, thinking about what might the images you see sound like if we could listen to them. And then we translated these images. And this is one of those images. And this is a six-year-old child composing a piece of music for a 32-piece orchestra. And this is what it sounds like. So, a six-year-old child. Okay?

Now, what does all this mean? What this suggests is that no one is an outside observer of nature. Okay? We are not defined by our central properties, by the bits that make us up. We're defined by our environment and our interaction with that environment -- by our ecology. And that ecology is necessarily relative, historical and empirical. So what I'd like to finish with is this over here. Because what I've been trying to do is really celebrate uncertainty. Because I think only through uncertainty is there potential for understanding.

So, if some of you are still feeling a bit too certain, I'd like to do this one. So, if we have the lights down. And what we have here -- Can everyone see 25 purple surfaces on your left, and 25, call it yellowish, surfaces on your right? So, now, what I want to do: I'm going to put the middle nine surfaces here under yellow illumination by simply putting a filter behind them. All right. Now you can see that changes the light that's coming through there. Right? Because now the light is going through a yellowish filter and then a purplish filter. I'm going to do this opposite on the left here. I'm going to put the middle nine under a purplish light.

Now, some of you will notice that the consequence is that the light coming through those middle nine on the right, or your left, is exactly the same as the light coming through the middle nine on your right. Agreed? Yes? Okay. So they are physically the same. Let's pull the covers off. Now remember, you know the middle nine are exactly the same. Do they look the same? No. The question is, "Is that an illusion?" And I'll leave you with that. So, thank you very much. (Applause)

まず、ゲームをしてみたいと思います 目の前の現実を そのまま見ることができれば 勝ちです いいですか? 2枚のパネルに 色のついた円が貼ってあります 一つだけどちらのパネルでも 同じ色のものがあります それがどれだか当ててください

灰色、緑、オレンジの3つから 選ぶことにしましょう 手を挙げてください いちばん簡単な質問です 挙手ですよ 灰色だと思う人は? そうですか 緑だと思う人は? オレンジ色だと思う人は? きれいに3つに分かれました

実際はどうか見てみましょう まず、オレンジ色 (笑) 次に緑色 そして灰色がこうです (笑) これを見たあなた方はまさに現実主義者です (笑)

驚いたでしょう ほとんど全ての生物が 光を感知する能力を発達させています だから、色を見ることは脳が行うもっとも単純な機能の一つなのです でも、こんなに基本的なレベルでさえ 状況が全てなのです お伝えしたいのは、状況が全てだということではなく なぜそうなのかということです その問いに答えることは、なぜ我々がそのように見るかだけでなく 個人として、そして社会として 自分たちが何者なのかということへの 答えになるのです

でもまず別の問いを立てなくてはなりません "色は何のためにあるのか?" お話しするよりもお見せしましょう ジャングルでの一場面です 反射する光の量が作り出す光景を 見ています 自分に飛びかかろうとしてる捕食者が見えますか? 見えなければ、やられています (笑) わかる人?誰もいない? では、反射する光の質が作り出す光景を見てみましょう 今度は見えますね

物体が反射する光のスペクトラムを通して 色によって我々は外見の 類似点や相違を見分けることができるのです でもそれは多くの点で数学的に不可能です なぜならば、バークレーが言うように 私たちは自らの感覚器官を通してしか 物質界に接することができないからです 我々の目に入ってくる光は 外界のいろいろな要素の影響を受けます 物体の色ばかりでなく 照明の色や その物体と我々の間にある空間の色などです そうしたパラメーターを一つでも変えると 目に入ってくる光の色が変わります

これは大きな問題です 同じ色を作り出す光源に 無限の数の組み合わせが考えられるからです こういうことです これが自分の眼の中だと思ってください こちらの二つは外界を投影したもので 完全に同一です 形も、大きさも、スペクトル成分も 眼が感知する限り、同じです でもその二つは全く異なる光源から来たものです 右側は 黄色い表面を持つ物体の 左側の影になっている部分を ピンク色の媒体を通して見たものです 左側はオレンジ色の表面を持つ物体が 右側から直射日光を受けているところを 青っぽい媒体を通して見たものです 全く違う意味合いのものですが 網膜には同一の情報を与えます そして我々に届くのは 網膜への情報だけなのです

だとしたら、私たちは見ていると言えるのでしょうか? この18分の講演で覚えて欲しいことは 眼に入ってくる情報は感覚的な情報であり 意味をなさない ということです 文字通りどんな意味にもなり得るのです ほかの情報についても大抵同じことが言えます 情報に固有の意味などないのです 大事なのは、その情報を我々がどうするのかということです

では我々はどうやって見るか? 見ることを学ぶことによってです 脳は、情報にパターンや関係性を見出し 外界と交わりながら そうした関係性を 行動の意味合いや重要性に 結びつける仕組みを発達させてきました 言葉のように、より認知的な 特性を持つものを考えればおわかりでしょう ここに文字列があります 読んでみてください

観客: "これを読めますか?" "これを読んでいるのではありません" "何を読んでいるのですか?"

BL: "何を読んでいるのか"ですって?文字の半分は消えています "W"と"A"の間に"H"が来なければならない 演繹的な理由などありません でもそうしました なぜ? 過去の体験の積み重ねから それが有用だと思ったからです だからまたそうした でも最初の"T"の後には文字を入れませんでした なぜか? 過去にそうしても役立たなかったからです だから今回もしなかった

脳がもっとも単純なこと、つまり色についてでさえ、どれほど早く正規性を 再定義してしまうのか お見せしましょう 照明を暗くして下さい この2つの砂漠の景色は物理的に同じものです 互いを反転させただけのものです では緑と赤の間にある 点を見て下さい その点を凝視して下さい 目をそらさずに 30秒間そこを見続けてください 18分間の講演で30秒も使うのはなかなか大変なのですが (笑)

でも本当に知ってほしいのです - 目はそらさないで - 頭の中ではこんなことが起きています 脳が学習しています 右側の画像は 赤い明かりに照らされていて 左側は緑の照明がついていると 脳がそう学習しているのです 合図をしたら2つの砂漠の景色の間にある点を見てください はい どうぞ (笑) 照明を上げてください

皆さんの反応から、その2つがもう同じには見えないことがわかりました (拍手) なぜか?右側の画像はまだ赤い光の下にあり 左側の画像はまだ緑の光の下にあるという 情報を脳が見続けているからです それが新しい標準になったのです

つまりこういうことです 同一な四角が2つあります 一方は周囲を明るく、他方は暗くします すると周囲が暗い四角の方が周囲が明るい四角よりも明るく見えます 重要なのは、明るい囲みと暗い囲みだけが問題なのではなく それらが自らの過去の行動にどんな意味を与えていたかということです

どういうことか、お見せします ここに完全に同じように見える幻覚があります 同一な2つのタイルです 左側には 周囲が暗いものと周囲が明るいものがあり 右側にも同じものがあります これからこの2つの場面をもう一度見ます でもタイルの中は何も変えません その意味合いを除いては 自分の知覚に何が起きるかご確認ください

左側では 2つのタイルは完全に対照的に見えます ひとつは白く、もうひとつは暗い 一方、右側では 2つのタイルはほとんど同じに見えます でも片方は周囲が暗くもう一方は周囲が明るいのです なぜでしょう? もし影の中にあるタイルが 実際影の中にあって しかも影の外にあるタイルと同じ量の 光を眼に届けているとしたら それはより反射性が高いはずだからです-物理学の法則です それで明るさが違って見えるのです

一方右側では、情報は一貫していて 2つのタイルは同じ光の下にあります 同じ光の下で同じ量の光の反射が 眼に届いているのならば どちらも同じ反射を持っているはずです それで同じ明るさに見えるのです こうした情報を集めれば 非常に強力な幻覚を作り出すことができます

これは私が数年前に作ったものです 上の面にこげ茶のタイルがあって 脇に明るいオレンジのタイルが見えますね 知覚的にはそれが現実です でも物理的な現実ではその2つのタイルは同じなのです

左側には灰色のタイルが4つあり 右側には7つあります タイルは何も変わりませんが 他の部分を変えると 知覚に変化が起こります 左側の4つの青いタイルは実は灰色で 右の黄色い7つのタイルも同じく実は灰色です みな、同じものです 信じられない?もう一度見てみましょう

色について言えることは、複雑な動作の知覚についても言えます ここに - これを裏返しましょう- ダイアモンドがあります ここを持って 回転させます この方向に回転しているように見えると思います ずっと見続けてください 眼を動かし、まばたきして、片目を閉じて 突然動きが反転し、逆方法に回転し始めます なりましたか?そうなったら手を挙げてください まばたきを続けて まばたきする度に方向が変わります そうですね? ではそれはどちらの方向に回転しているのでしょう どうやってそれを知るのでしょう 脳にはわかりません どちらの方向も同じようにあり得るのですから どこを見るかによって2つの可能性の間を 行き来するのです

幻覚を見るのは人間だけでしょうか? 違います マルハナバチは 脳細胞が人間の網膜の250分の1の 100万個しかありませんが、幻覚を見ます 幻覚は非常に複雑な作用で 最先端のコンピュータでも実現できないのに 私の研究室ではマルハナバチを研究しています 彼らの体験を完全にコントロールし 脳の構造にどう影響を与えたかを見ることができます "蜂のマトリックス"と呼ぶ箱の中で実験します

蜂の巣があり女王蜂がいます 真ん中の大きい蜂です 周りにいるのは蜂の子や卵です 巣とえさ場の間を この管を通って行き来します 1匹の蜂がやってきます 小さく番号がつけられているのがわかりますか? もう1匹やってきました 別の番号がついています 生まれた時からそうだった訳ではありません 彼らを連れ出して冷蔵庫で眠らせます そして瞬間接着剤で番号をつけるのです (笑)

実験では蜂は青い花に行くとご褒美がもらえます 花に舞い降り、吻と呼ばれる舌を差し込むと 砂糖水を吸うことができます この蜂はこれぐらいの大きさのコップから砂糖水を吸い 3回ぐらい繰り返して飛び立ちます 青い花に行くのではなく、他の蜂と 同じところに行くことを学ぶこともあります 互いに真似するのです 蜂は5までの数を数え、顔を見分けることもできます 蜂が階段を下りてきました 巣に戻り、空の蜜壺を見つけて 吐き出しました これが蜂蜜です (笑)

覚えておいてください-(笑) 蜂は青い花に行かなくてはなりません でも右上の角では何が起きているでしょう 緑の花に向かっているように見えます 間違っているのでしょうか? いいえ あれは実は青い花なのです 緑の光が当たっている青い花です 蜂たちはパズルを解くために色の関係性を使っているのです 正に我々が行っていることと同じです

幻覚は、特にアートの世界で、 現代芸術家の言葉を借りれば"感覚の頼りなさを示すため"に しばしば用いられます まったく下らない言い分です 感覚は頼りないものではありません そうだとすれば我々は存在しないでしょう 色は全く別のことを教えてくれます 脳は外界をそのまま見るために進化してきたのではないということです そうではなく、脳は外界を過去にそう見て役立った見方で 見るように進化してきたのです 視覚は絶えず標準性を見直すことによって形作られているのです

どうすれば脳の驚くべき柔軟な能力を 人々に理解してもらい 世界を別の見方から見てもらえるでしょう? 私の研究室で行っているのは 光を音に置き換えて 視覚世界を聴いてもらえるようにすることです そうすれば耳で外界を探査することができます

右にいるのはデイヴィッドです カメラを持っています 左にはカメラの映像です その映像を通る薄い線が見えますね その線は32の区分に分かれています それぞれで平均の色が計算され その色を音に置き換えます デイヴィッドが向きを変え 目を閉じて そのまま地面のプレートを見つけようとします

見つけました すごいですね 視覚障害者向けの装具を作れるだけでなく 我々がどのように外界を感知するのか を調べることができます 他のこともできます 音に色をつけるとか 子どもたちに 絵を描いてもらって もしその絵の言葉を聞くことができたら どんな音なのかを考えるのです それから絵を翻訳します これがその例です 6歳の子どもが32人編成の オーケストラ用の曲を書いています こんな音がします 6歳の子どもですよ

これが教えてくれるのは 自然の傍観者でいられる人は 誰もいないということです 私たちは自分自身によって 規定される訳ではありません 周囲の環境や、環境との関わりあい つまり生態に規定されるのです その生態は相対的で 歴史的、そして経験的なものです 最後の話をします 私がやろうとしているのは不確実性を称えることです 不確実さを通してのみ理解することができるからです

もしまだ確信に満ちている人がいるなら これをやってみてください 照明を落としてください ここに‐ 左側に25の紫の穴が開いた 板があって 右側では黄色っぽい穴が25個開いていますね では始めましょう 真ん中の9個を 黄色い照明の下に置きます フィルターを通すだけです あそこから出てきている光が 変わったのがわかりますね 光が黄色いフィルターと 紫のフィルターを通ってきています 同じことを左側でもやってみましょう 真ん中の9個を紫の光の下に置きます

おわかりかもしれませんが 真ん中の9個を通ってくる光は 右側でも左側でも もう片方と 完全に同じ光です いいですね? 物理的に同じ光です カバーを外しましょう 覚えておいて下さい 真ん中の9個は完全に同じです 同じに見えますか?見えません これは幻覚でしょうか? 皆さんの想像にお任せします どうもありがとうございます (拍手)

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