日本的漂浮幻象如何逆向工程我们所看到的

我如果你不知道某样东西怎么用，那就把它弄坏。科学是建立在创造性破坏的基础上的:神经科学家对大脑的大部分了解，都是从大脑损伤中丢失的东西中获得的。在比较快乐的环境下，他们从视觉错觉中看到视觉知觉的功能是如何被破坏的。例如,3 d Escher-like幻想这项发明是由明治大学的杉原Kokichi Sugihara发明的，它利用了我们的大脑倾向于把所有角度都看成是直角。

一些最具戏剧性的错觉包括明显的运动——即使它们是完全静止的，但它们似乎在旋转、闪烁或摇动，就像蒙德里安的画百老汇布吉伍吉舞或者迷幻纸风车京都立命馆大学的心理学家Akiyoshi Kitaoka说。另外两位日本数学家，东京大学的仁喜井(Hitoshi Arai)和他的妻子喜井忍(Shinobu Arai)，创造了一个新的数学家阶层，被称为fuyuu，或漂浮的幻觉。

阿莱有广阔的在线画廊配有日文评论，以及节略英文版本。除了他们自己的创作，他们还收集了来自现实世界的不经意的错觉，比如从某些角度看，建筑的窗户和其他设计元素的排列方式似乎改变了位置。

阿尔莱人把他们的艺术和理论结合起来:他们试图逆向工程为了解释这些错觉，我们的视觉处理神经元必须如何工作。在相当低的处理水平下，单个神经元在检测到条纹图案（如小条形码）时会激发。不同的神经元会选择不同方向、复杂程度和位置的模式。从这些局部反应中，大脑的更高层次可以推断出你在看什么。

作为演示，阿莱夫妇创造了弗雷泽螺旋错觉的变体:一个分形图案，你发誓是一个逆时针的螺旋，但实际上是一系列同心圆(你可以用手指沿着圆周来验证)。他们认为，产生这种错觉的原因是，我们的视觉皮层的一部分，即V4，含有对条纹图案做出反应的神经元，这些条纹图案以螺旋的方式倾斜，而这幅错觉图像也包含这些相同的图案。

利用一种称为framelet分析的数学技术，Arais试图捕捉大脑如何分解图像。为了证明这项技术起到了作用，他们对图像进行了修补。当他们过滤掉螺旋形图案时，幻觉消失了，你可以看到同心圆的形状。该过滤器足够具体，其效果几乎无法辨别，除了消除图像的幻觉。当他们只过滤掉引起顺时针螺旋的成分，而留下引起逆时针螺旋的成分时，错觉看起来比以前更强烈，这表明错觉是在相反方向拉动的视觉线索之间竞争的产物。

Arais人不仅解剖幻觉，还可以产生幻觉，拍摄一幅看起来非常正常的图像，并对颜色和对比度进行细微的改变，以愚弄我们的大脑。这给了他们一个系统化的方法来产生幻觉，而不是偶然发现它们。更重要的是，他们可以将该算法应用于任何图像，而不仅仅是几何图案。当他们通过算法运行一张自然场景的照片时，模糊的细节会弹出。荒井仁给我看了日本的山景。经过增强后，图像显示的电源线和挂架在原始图像中几乎看不出来。这项技术增强了大脑检测边缘的固有能力。

阿莱人的作品展示了幻相的核心真理。它们并没有偏离现实。它们是我们看待现实的方式。我们通过观察事物来观察事物。

乔治·穆瑟是物理学和宇宙学方面的作家，也是远处的恐怖行动和《弦理论白痴指南》。他是该杂志的特约编辑鹦鹉螺，他之前是科学美国人14年了。他还获得了美国物理学会科学写作奖。