Шепард, Роджер

Роджер Шепард родился 30 января 1929 года в Пало-Альто (Калифорния) в семье, тесно связанной со Стэнфордским университетом — его отец, Орсон Катлер Шепард, был профессором материаловедения и инженерии в Стэнфорде, а мать — выпускницей этого же университета. В детстве Шепард увлекался конструированием и рисованием, проводил много времени, разбирая старые часовые механизмы, телефоны и создавая геометрические фигуры, что позднее отразилось на его научных интересах.

В 1951 году Шепард получил степень бакалавра психологии в Стэнфордском университете, а в 1955 году защитил докторскую диссертацию в Йельском университете. В Йеле он встретил свою будущую жену Барбаранн Брэдли (англ. Barbaranne Bradley); они поженились в 1952 году^[4].

В 1958 году Шепард начал работу в лабораториях Bell Telephone Laboratories, где совместно с Джозефом Крускалом (англ. Joseph Kruskal) разработал метод неметрического многомерного шкалирования — математическую технику для визуализации субъективных данных, позволяющую отображать сходство между стимулами в виде расстояний в многомерном пространстве. Этот метод нашёл широкое применение не только в психологии, но и в биологии, маркетинге и других областях.

В 1966 году Шепард стал профессором Гарвардского университета, а в 1968 году вернулся в Стэнфорд, где занял должность профессора психологии. В 1996 году он вышел на пенсию в статусе эмерита. В 2002 году Шепард переехал в Тусон, Аризона, где и скончался 30 мая 2022 года в возрасте 93 лет^[4][5].

Наиболее известный вклад Шепарда в когнитивную психологию — эксперименты по ментальному вращению, проведённые с Жаклин Метцлер (англ. Jacqueline Metzler) (1971). В этих экспериментах участникам предъявляли пары рисунков трёхмерных объектов, составленных из кубиков. Объекты могли быть идентичными, но различаться по ориентации, либо быть зеркальными отражениями. Задача состояла в том, чтобы как можно быстрее определить, являются ли два объекта идентичными.

Результаты эксперимента стали свидетельством того, что испытуемые мысленно вращают один из объектов, проходя через все промежуточные положения, пока не приведут его в соответствие с другим. Постэкспериментальные опросы показали, что большинство участников действительно использовали ментальный образ и вращали его в воображении.

Последующие работы Шепарда и его учеников (особенно Линн Купер) подтвердили феномен ментального вращения в различных экспериментальных парадигмах, в том числе с использованием букв и сложных неправильных многоугольников, что позволило исключить альтернативные объяснения результатов^[6][7].

В 1987 году в журнале Science Шепард опубликовал статью, в которой предложил универсальный закон обобщения — один из немногих формальных законов в психологии, претендующих на универсальность. Чем больше новый стимул отличается от уже знакомого, тем меньше вероятность, что человек отнесёт их к одной группе

Шепард обосновывал этот закон эволюционными соображениями. Закон был подтверждён на разнообразных эмпирических данных, включая различение фонем, цветов, геометрических фигур и даже поведение животных (пчёл и голубей).

В последующих работах универсальный закон обобщения получил математическое обоснование в рамках алгоритмической теории информации, когда было показано, что он может быть выведен на основе более общей информационной меры расстояния^[8][9].

В 1950-е — 1960-е годы Шепард разработал метод неметрического многомерного шкалирования, позволяющий реконструировать структуру субъективного психологического пространства на основе данных о сходстве между стимулами. Этот метод стал одним из ключевых инструментов в когнитивной психологии, позволяя визуализировать такие сложные структуры, как пространство цветовых ощущений или восприятие музыкального звука^[10][11].

В своих исследованиях музыкального восприятия Шепард продемонстрировал, что восприятие высоты звука не сводится к простой линейной шкале, а включает как минимум два измерения: собственно высоту (линейный компонент) и хрому, или высотный класс (циклический компонент). Он показал, что структура музыкального звука может быть представлена в виде спирали в многомерном пространстве, где вертикальная ось соответствует воспринимаемой высоте, а проекция на горизонтальную плоскость образует хроматический круг, отражающий октавную эквивалентность. В этой модели ноты, отстоящие друг от друга на октаву, воспринимаются как сходные по качеству, и их проекции на плоскость совпадают^[12].

Главным результатом этих исследований стал «тон Шепарда» — искусственный звук, в котором смешаны несколько нот через октаву, причём громкость этих нот распределена по колоколообразной кривой. Если же сыграть последовательность таких тонов, хрома которых последовательно увеличивается (например, по хроматической гамме), возникает мощная слуховая иллюзия — шкала Шепарда, при которой высота звука кажется непрерывно повышающейся (или понижающейся) без достижения предела. Это слуховой аналог зрительной иллюзии бесконечной лестницы Пенроуза. Эффект усиливается благодаря тому, что по мере повышения частот высокочастотные компоненты затухают, а на их месте появляются новые низкочастотные, незаметно для слушателя. В 1969 году Жан-Клод Риссе создал непрерывный вариант этого эффекта (глиссандо), который получил название тона Риссе^[13].

Дальнейшее развитие эти идеи получили в работах Дианы Дойч, которая обнаружила, что предъявление двух тонов Шепарда, разделённых интервалом в тритон (половина октавы), приводит к двусмысленности восприятия: одни слушатели слышат второй тон как более высокий, другие — как более низкий, причём направление восприятия зависит от абсолютного положения звуков на хроматической окружности. Это явление было названо тритоновым парадоксом и показало, что у большинства людей существуют латентные способности к абсолютному слуху, которые могут проявляться в определённых экспериментальных условиях. Более того, Дойч обнаружила, что направление восприятия коррелирует с языковой средой испытуемых. Носители разных языков и диалектов по-разному разрешают эту слуховую двусмысленность, что указывает на культурную обусловленность некоторых аспектов восприятия высоты звука^[14][15].

В книге «Mind Sights» (1990) Шепард представил рукописные иллюзии, сгруппированные им в девять категорий. Такие изображения он рассматривал как «зонды визуально-когнитивной системы».

Наиболее известная иллюзия — столы Шепарда. Два идентичных параллелограмма воспринимаются как разные по форме из-за ориентации и перспективных искажений. Вертикальная столешница кажется более длинной и узкой, горизонтальная — более короткой и широкой, несмотря на идентичность форм на сетчатке. Исследования показывают, что добавление текстур (например, деревянной фактуры столешниц) или ножек усиливает иллюзию, тогда как удаление глубинных подсказок (предъявление голых параллелограммов) ослабляет её. Среди других иллюзий — слон Шепарда, основанный на неоднозначности фигуры и фона.

Шепард связывает иллюзии с вопросами восприятия, искусства и природы ума, показывая, как аномальные изображения раскрывают фундаментальные свойства визуальной системы. Он подчёркивает, что мир явлений — это мир неоднозначности, и что искусство и наука о восприятии пересекаются в исследовании того, как мозг интерпретирует зрительную информацию^[16].