Конечно, данная оптическая система не единственно возможная. Увеличить полезную площадь панелей легко, добавив отклоняющие призмы или применив уитстоновские стереоскопические зеркала. Но тогда возникают новые трудности, поскольку для увеличения полезной (несущей изображение) площади панелей требуются более длиннофокусные объективы, а это уменьшает диапазон возможных движений рисующего света в глубину. Наше устройство было разработано в основном эмпирически. Мы стремились к тому, чтобы машина была простой, состояла только из стандартных деталей и давала картины, пригодные, по крайней мере на первых порах, для того, чтобы инженеры, архитекторы и другие специалисты, заинтересованные в этом, могли начать работу с ней, стремясь лучше понять и отобразить сложные структуры.
Приложение II. Инструмент для усовершенствования изображений
Центральное положение этой книги состоит в том, что сенсорная информация используется для построения в нашем сознании символических моделей окружающего мира. Эти модели мы обычно называем "объект-гипотезами", или - более общо - "перцептивными гипотезами" предполагая, что они обладают предсказательным свойством. Если слово "модель" наводит на мысль о существовании в мозгу некоего физического конкретного объекта, то это неверно. Модели существуют в мозге лишь в виде структур, символизирующих объекты.
В этой связи очень интересен следующий вопрос: можем ли мы создать машины, которые будут строить "внутри себя" "модели" или "гипотезы" подобно тому, как это (предположительно) делает мозг? Устройство, описание которого следует ниже, в принципе несложно (рис. 121). Ни цифровая вычислительная машина, ни какая-либо программа в обычном смысле слова не управляют им. Эта "машина" строит "внутри себя" грубую модель - несовершенную фотографию, а затем использует ее для того, чтобы пропустить или отклонить притекающую информацию на основе "оценки" степени согласованности новой информации с "моделью". Назначение устройства весьма прагматично: свести к минимуму помехи, вызванные турбулентностью атмосферы; такие помехи препятствуют получению четких фотографий астрономических объектов, снимаемых с поверхности Земли. Первое описание прибора было дано в 1964 году в журнале Nature. Позднее мы построили фотокамеру по этому проекту и опробовали ее на двух больших телескопах в США. Теперь мы заняты тем, что конструируем устройство, позволяющее компенсировать ошибки слежения, неизбежно возникающие из-за длительной экспозиции, необходимой для получения четких снимков по нашему способу.
Рис. 121. Помехоустойчивая фотокамера (слева) связана с беспорядочно колеблющейся водяной баней (справа), сквозь которую проходит свет от фотографируемого объекта (последний находится справа от рисунка и здесь не показан) к объективу. Кожух аппарата удален, чтобы были видны некоторые части этой фотокамеры. В левой вертикальной трубе спрятан фотоумножитель; в крыше правой трубы находится кассета эталонного негатива. Электромеханический двигатель высокоскоростного обтюратора находится в корпусе камеры
Формирующаяся в приборе "внутренняя модель" представляет собой фотографию, полученную именно при длительной экспозиции; она будет, конечно, очень нечеткой из-за большого числа атмосферных помех, но зато все ее детали будут находиться в правильном пространственном соотношении. Такая примитивная "модель" содержит статистически верное распределение деталей по площади снимка, но "усредненного" распределения деталей недостаточно - нужно иметь ясно видимую, подробную оптическую информацию, которая утеряна вследствие большого числа случайных помех. Снимок, сделанный на стеклянной пластинке, удаляют из аппарата, проявляют и получают таким образом прозрачное негативное изображение. Телескоп между тем продолжает следить за объектом - Луной или другим фотографируемым телом. Затем фотопластинку с изображением, которое отныне называется "эталонный негатив", снова ставят в аппарат, точно в то же положение, в каком было получено первое изображение.
Теперь новое изображение объекта падает на пластинку с эталонным негативом; на каждую темную часть негатива приходится светлая часть нового изображения объекта и наоборот. Глядя на новое изображение сквозь негатив прежнего, мы видим, что в те моменты, когда оба изображения точно совпадают, негатив полностью закрывает новое изображение, так что свет почти не проходит к наблюдателю. Любое расхождение обнаруживается просто: виден свет в том месте, где часть нового изображения накладывается на прозрачную часть эталонного негатива. Математически такое соотношение описывается автокорреляционной функцией. Как только изображение меняется (в данном случае - в результате атмосферных помех), точное совпадение его частей с теми же частями на эталоне нарушается.