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mardi 1 décembre 2009

Marcher sur l'eau




Comment marcher sur un liquide (non-newtonien)
source = SSAFT

samedi 20 septembre 2008

Illusions d'optique

Septembre 1992

Ne retournez pas trop vite votre magazine. Ces images à l'envers ne constituent pas une erreur de mise en page. Nous vous convions ici à vivre à une expérience visuelle, qui va vous distraire tout en vous faisant visiter des méandres obscurs du cerveau. Un voyage vers un monde un peu troublant, où les repères de notre vision sont culbutés comme de vulgaires quilles sur la piste un peu savonnée des habitudes.

Vous êtes prêt ? Commencez par examiner ces deux visages présentés à l'envers. Ils vous rappellent probablement quelqu'un. Un personnage cathodique que nous fréquentons abondamment, pour la plupart d'entre nous. Mais si, regardez bien.... Ces yeux pimpants, ce sourire.... D'ailleurs, c'est étrange, parmi les deux figures, il semble qu'il soit plus facile de reconnaître l'une d'entre elles. Celle de FFFFgauche peut-être ?

Vous y êtes ? Bien. Maintenant, retournez la page. Brusquement.
Pouah ! Quel est ce Martien, cet "alien" hideux que personne ne souhaiterait recontrer au coin d'un bois ? Le visage de Jean-Pierre Foucault aurait-il été malmené ?

A peine. Oeil pour oeil, dent pour dent, seuls la bouche et les yeux ont été inversés, ce qui suffit à notre cerveau pour se faire duper et classer ce visage comme celui d'un monstre ! Un phénomène d'autant plus fascinant qu'il ne se produit que dans un sens, celui de l'endroit (pour les contours du visage), alors que d'après notre bons sens, cela devrait être le cas à l'endroit comme à l'envers ! Mais non, le visage truqué présenté à l'envers paraît obstinément normal, et grâce aux quelques traits manipulés, on se surprend même à le préférer ainsi, car il est plus facile à identifier que son voisin orginal. Quelle tempête souffle donc sur nos neurones ?

Nous remercions d'abord le sourant propriétaire des traits de s'être amicalement prêté à notre démonstration et à la sérieuse déformation d'image qu'ont entraînés quelques coups de ciseaux. Cette expérience a été concue par Peter Thompson, du département de psychologie de l'Université d'York, en Grande-Bretagne. "L'idéal étant d'avoir quelqu'un de très connu...", nous a précisé le chercheur. Merci, donc, à l'animateur, forcément vedette !

On s'en doute, cette petite farce de laboratoire n'a pas seulement des mérites récréatifs. Elle utilise, dans son fonctionnement, quelques découvertes fondamentales sur la manière dont le cerveau gère les informations visuelles. Une branche très dynamique de la "psychologie cognitive", qui tente par exemple de répondre à une question d'apperence anodine : "Comment lisons-nous le visage d'autrui ?".
C'est un lieu commun que de dire que pour un Provencal tous les Camerounais ou tous les Bengali se ressemblent. Hors de ses références habituelles, le système de reconnaissance visuelle est perdu, et mettra un certain temps à s'habituer, à augmenter son savoir-faire. Les éleveurs de chiens deviennent ainsi capables de discerner infailliblement des centaines de "visages" chez leurs amis à quatre pattes, là ou tout un chacun est incapable de voir autre chose qu'une meute.

C'est quand il est bébé que l'homme apprend à utiliser ses circuits à décoder et identifier le visage de l'autre, peu à peu, en commençant par ceux de ses parents. "Mais la manière dont le cerveau traite cette information va se perfectionner progressivement, pour atteindre une performance maximale avec les visages familiers vers l'âge adulte", note Raymond Bruyer, neuropsychologue à l'Université de Louvain, et auteur de "La reconnaissance des visages", Ed Delachaux et Niestlé. Pas si simple, pourtant. Les enfants, on l'a constaté, n'analysent pas les visages comme les adultes. Ils observent trait par trait, au scanner. Ce qui les amène souvent à se tromper lorsque quelqu'un change de coupe de cheveux, de vêtements, ou de parure. Puis, vers l'âge de 10-11 ans, ils changent de technique, pour adopter celle, plus globale et efficace, (mais aussi plus rigide) des adultes.

Le secret de notre système de reconnaissance, c'est de juger sur pièces. Un visage sera mieux analysé si des schémas globaux déjà engrangés dans le cerveau sont respectés. Mieux vaut que la bouche se trouve entre le nez et le menton. Un exemple, dans un domaine proche. Il est plus rapide de trouver le S dans le mot "VISAGE", qui un sens, que dans l'ensemble de lettres "GASIVE", note Raymond Bruyer.

Et ce qui frappe, c'est l'incroyable conformisme des neurones dans ce domaine. D'abord, il y a une hiérarchie. Chez l'Européen, les traits les plus importants sont par ordre décroissant : la chevelure, les yeux et la bouche (chez un Africain, les cheveux sont secondaires). Pas étonnant qu'il vaille mieux éviter d'être chauve... Mais que le visage soit déjà connu ou non redistribue encore un peu davantage les cartes : yeux, nez et bouche sont très importants sur des visages connus, mais se retrouvent à égalité avec les informations de contour (cheveux, menton) dans le cas de visages inconnus (travaux du Pr Ellis à York). Pour la plus grande efficacité du test, il nous a donc fallu choisir un personnage archi-connu, quasiment familier.

Autre surprises des chercheurs : l'exploration du visage ne se fait pas, comme notre bon sens pourrait nous amener à le croire, du haut vers le bas, comme sur une page. Car dans un visage présenté comme ici à l'envers, les cheveux gardent leur importance, qu'ils soient en haut ou en bas de l'image. Nos neurones se moquent, dans ce cas, de l'envers. Ils observent trait par trait, et rectifient d'eux-même le sens de l'image.

Etonnant. Présentation à l'envers et à l'endroit d'un visage, et seulement d'un visage, modifient complètement la manière dont le cerveau fonctionne. Comme s'il passait d'un mode "global" et rapide à l'endroit, à une analyse plus détaillée et morcellée à l'envers. Essayez donc de contempler les autres photos de ce magazine à l'envers. Tout paraitra facilement reconnaissable, les avions, les maisons, les chateaux. Tout, sauf l'identité des visages. Pour Justine Sergent, qui travaille au Canada, dans un visage présenté à l'endroit, il y a interaction des traits lors de la reconnaissance. La face devient un tableau dont tous les composants renvoient l'un à l'autre, et s'influencent, dans une globalité que construit notre cerveau. Par contre, dans un visage présenté à l'envers, chaque trait est analysé et identifié séparément, passé au scanner, à la manière d'un objet (avion, bateau, etc...), et le cerveau tente de reconstruire l'image à l'endroit. Ce qui conduit tout droit à un paradoxe. Présenté à l'envers, un visage connu supporte comme ici de grandes altérations et sera tout de même identifié, car ses traits sont analysés séparément. Par contre, à l'endroit la reconnaissance globale devient une ornière pour notre regard. La moindre modification des traits principaux entraînera une non-reconnaissance, allant jusqu'à déclencher la panique du phénomène d'horreur, comme ici.

Dans la jungle de notre cerveau, tout se passe donc comme si un enchaînement de neurones hautement performants était tout entier dédié à la reconnaissance explicite des visages familiers. Peut-être pour améliorer la reconnaissance de leurs expressions, ou éviter de se faire berner par quelques sosies. N'est-ce pas, Monsieur Foucault ?

jeudi 12 juin 2008

Rêve new age

automne 1993
REVE

"Bienvenue à l'Institut de la Lucidité et à son enseignement de - Lucid Dreaming (marque déposée) - . Le but de cette méthode est de vous entraîner à avoir de fréquents rêves lucides..." Les premières phrases du livre de formation que Stephen LaBerge destine à ses ouailles sont aussi limpides que l'azur qui surplombe Stanford en ce matin d'été... Car en Californie le vent vient de l'Ouest, méticuleux, déchiquetant chaque jour les brumes humides du Pacifique. Ce faisant, il effleure aussi les collines, au sud de San Francisco, et vaporise sur les campus cet air étrange et léger, cristallin, qui donne des ailes aux plus blasés.

"Le rêve lucide c'est tout simplement quand vous rêvez et que vous prenez conscience du rêve, en direct. On peut s'entraîner à faire durer cet état, et aussi apprendre à contrôler le processus du rêve, à intervenir sur les situations..."

Entre deux âges, mais définitivement doté d'une mine d'adolescent, LaBerge nous introduit à l'intérieur de son saint des saints : un minuscule laboratoire de deux pièces, situé dans la cave du bâtiment principal de la prestigieuse et très technologique université de Stanford. Le local n'est guère impressionnant. Pour l'essentiel, un cabinet noir, cocon isolé des bruits du monde, est orné d'une chaise longue. C'est là que les rêveurs s'assoupissent, enturbannés d'électrodes, pour livrer aux machines inquisitrices les détails intimes de leurs songes. Quelques écrans d'ordinateurs sont là, qui veillent et affichent les courbes des signaux électrique émis par les cerveaux, et des coupes colorées se succèdent en rafales sur les écrans, dénonçant quelles zones cérébrales sont activées...

Des travaux "secrets" sont en cours ici, concède le maître des lieux, qui visent à localiser en trois dimensions les régions du cerveau activées pendant le rêve lucide, mais aussi à explorer les divers "niveaux de conscience" que peut offrir cette pratique...

L'intérêt du rêve lucide,
du moins aux yeux de LaBerge, est double. Explorer autrement la zone interdite de l'onirisme, de ses mécanismes, pour commencer. En supposant que le rêve "éveillé" est de même nature que celui qui refuse de se laisser vivre en direct, on tiendrait là un formidable outil à visiter, à comprendre les mécanismes du rêve. L'autre avantage serait d'aborder la question : à quoi sert-il de rêver chaque nuit en moyenne deux heures durant ? Est-ce là un accessoire ou un élément essentiel de notre vie ? Un terrain où les avis sont très partagés.
Mais d'abord, peut-on être certain que l'on est bien plongé dans un rêve lucide ?

"Ce n'est pas simple, concède LaBerge. La conscience de ce que l'on est en train de faire est un phénomène complexe, et suspect. On ne peut prendre une simple affirmation, un récit de réveil pour argent comptant. Mais nous avons trouvé un procédé quasi infaillible. Nous convenons d'un code avant le sommeil, toujours le même. Et lorsque le dormeur est conscient de son rêve, il fait le signe..., en direct."

Deux mouvements des yeux, alternativement vers la droite et la gauche ont ainsi été retenus pour établir le contact entre l'Atlantide onirique de l'assoupi et les machines analysantes et scrutantes du petit labo. Essentiellement parce que des électrodes sont déjà placées près des paupières closes : les mouvements des yeux, intenses et erratiques sont en effet caractéristiques de l'une des phases du sommeil, le REM (Rapid Eyes Movements) ou sommeil paradoxal (périodes de vingt minutes en moyenne, toutes les quatre vingt dix minutes), pendant laquelle, tous les chercheurs en sont désormais convaincus, le rêve a lieu. Paradoxal car bien qu'endormi au sens habituel du terme, le cerveau est en fait biologiquement bien plus actif que lorsque nous sommes "éveillés".

Par cette technique, LaBerge a montré que l'on pouvait prendre conscience de ses rêves : les signaux convenus des mouvements oculaires sont bien sur les tracés de REM, alors que s'il y avait éveil lors de cette prise de conscience, les courbes montreraient également le sommeil s'interrompant...

Le chercheur fit de cette trouvaille le big bang de sa propre quête. Est-il possible de prendre conscience de tous ses rêves, se demande-t-il depuis dix ans ? La réponse, il en est convaincu, est oui, mille fois oui. Il suffit de se le suggérer, fortement.
"La prochaine fois que je rêverai, j'en prendrai conscience", faut-il se répéter. Il convient également de mobiliser sa conscience en état d'éveil (se dire "je suis conscient" le plus souvent possible dans la journée), et de suivre les conseils et exercices de la méthode évoquée plus haut, qui évoque celle, plus ancienne, du Dr Coué.
Une autre recommandation : investir dans une paire de lunettes "DreamLight" (marque déposée). Leurs petites pulsations lumineuses, déclenchées pendant les périodes de sommeil paradoxal, sont taillés pour être captées par le cerveau pendant les périodes de REM.

"Une lampe de chevet se mettra à clignoter, la foudre à tomber. Ce sera votre façon, en cours de rêve, de percevoir le signal émis par les lunettes, et vous prendrez conscience du rêve", pronostique LaBerge.

AJOUTS (2)
Et aucune inquiétude à avoir : tout le monde peut rêver éveillé, plus ou moins bien, souligne Stephen. Pourquoi ? Et bien tout simplement car notre conscience elle-m^me n'est qu'un rêve, me^me quand nous avons les yeux ouverts. la manière dont le creveau reconstitue le monde est un songe, aux yeux de LaBerge.
"Pourquoi voulez-vous que ce processus s'interrompe la nuit ? Le r^ve nocturne est la suite du rêve diurne, il est différent car le fonctionnement biologique du cerveau n'est pas le même pendant le sommeil, mais c'est bien pour cette raison qu'il est possible d'en prendre consience, de le visiter", insiste le chercheur
FIN AJOUTS (2)

Il en coûte 5000 francs environ, pour acquérir l'engin bricolé dans le mini-atelier de l'Institut...






jeudi 24 janvier 2008

Illusions d'optique

Figaro, 1991

"Ce qu'il y a d'éreintant, avec les illusions d'optique, c'est que l'oeil finit par s'y habituer, et il faut parfois passer plusieurs heures sur un problème simple pour reconnaître où et comment le regard se fait berner". L'homme qui raconte cette anecdote n'est pas un adolescent amateur de paradoxes scientifiques, encore moins un professionnel des jeux visuels. Avec son équipe de chercheurs, ils passent pourtant le plus clair de leurs journées à composer sur les ordinateurs du laboratoire les illusions d'optique les plus efficaces. Celles qui prennent notre oeil au piège au moyen de quelques trames de gris entrecroisées de traits noirs et de carrés blancs. Edward Adelson est professeur spécialisé en visionique au Massachusetts Institute of Technology de Boston.

Pour lui, mirages, illusions et autres tromperies optiques qui nous amusent sont d'abord des clefs pour comprendre comment travaille notre oeil, façonné par le monde qui nous entoure. Prenant en défaut les routines de la vision, ces effets sont capables de dénoncer quels raccourcis notre cerveau distille dès son âge le plus tendre, pour décoder les informations en provenance d'un monde peuplé de gris, de formes et d'ombres complexes dont il doit pourtant, et c'est vital, extraire l'information la plus efficace. De ces petits effets ludiques d'abord défrichés pendant des siècles par des artistes et des esprits curieux comme Escher, les spécialistes de vision artificielle ont à leur tour fait leurs jeux quotidiens. Jusqu'à les simplifier en leurs éléments les plus efficaces. Qu'ils essayent de concevoir des rétines artificielles, ou des caméras automatisées capables de "reconnaître" un visage ou certains paysages, les chercheurs se heurtent en effet à des difficultés surprenantes.

Car là où l'oeil humain refuse de se laisser berner, l'électronique est souvent impuissante. Comme dans une simple pièce ou s'allongent les ombres des meubles. Le robot y sera plus désorienté qu'un nouveau-né. Il est incapable, par exemple, d'interpréter un volume pour distinguer entre les formes grises ou colorées que capte sa caméra. Il refusera encore d'avancer pour traverser l'ombre du pied d'une chaise, car il aura l'impression que s'ouvre devant lui un précipice. Alors que l'oeil d'un enfant, à peine instruit par l'expérience, saura parfaitement faire la différence, reconstituer une image plus proche de la réalité et "lire" dans cette discontinuité un simple effet optique. Comment fonctionne ce regard humain ? C'est précisément en étudiant les cas où la vision de l'homme est prise en défaut, parce qu'elle ajoute trop d'informations à ce qui est simplement perçu par la rétine, que les chercheurs progressent. Les fameuses formes géométriques de Kanizsa en constituent un exemple. Renseigné par quelques éléments géométriques très simples, l'oeil parvient à discerner des figures simples qui s'imposent à son esprit par des éléments de contexte, alors qu'aucun trait n'est tracé, sur un fond sombre ou clair.

"Notre cerveau construit ces routines, des systèmes d'exploitation des images, pour gérer plus efficacement l'énorme quantité de données en provenance de nos yeux, et limiter le nombre d'opérations de traitement nécessaires. Il serait fou et très long, voire inefficace pour nos neurones de devoir analyser complètement l'image reçue par les rétines avant d'en faire une représentation mentale utilisable pour décider, se mouvoir et agir", souligne Robert Shapley, du National Eye Institute américain.

Comme Edward Adelson, il tire de ces constat des règles pour apprendre à des robots à regarder intelligemment, ou pour "compresser" les images de télévision de manière à ce qu'elles puissent s'alléger et passer par des canaux de communication plus limités comme le téléphone (application au visiophone). "Dans un effet visuel, comme une perspective avec des lignes de fuite, on se rend compte qu'il y a des élements importants et des éléments secondaires. Si l'on sait les différencier, on pourra programmer les ordinateurs de traitement d'image pour ne conserver que les points essentiels de l'image. Elle sera alors extrêmement allégée, débarrassée des informations redondantes, et l'on aura gagné de l'encombrement pour la mémoire des ordinateurs, et pour les lignes de transmission". Exemple saisissant : les figures de Münsterberg.

Des carrés blancs et noirs sur une feuille de papier, légèrement décalés les uns par rapport aux autres, donnent l'impression que les lignes horizontales qui les séparent sont convergentes. Elles sont évidemment parallèles. Mais le cerveau, capturé par l'alternance des blocs blancs et noirs, reconstruit une autre image mentale. Pour reconstituer cette "impression" les chercheurs ont réduit la quantité d'effets jusqu'au minimum : il suffit de foncer 50 % du tracé des lignes horizontales pour retrouver l'effet, et cela même si le fond est uni. D'autres chercheurs tentent par ces moyens de démonter les mécanismes du cerveau visuel. Une équipe de neurophysiologistes suisses vient ainsi de découvrir les neurones, qui dans le cerveau sont excités par des figures géométriques "invisibles" comme celles des carrés de Kanista, rapporte Birgitta Dresp (1) du laboratoire de psychologie expérimentale de l'Université Paris V. Comme si la capacité à "deviner" certaines structures visuelles correspondait à des chemins neuronaux bien établis. Birgitta Dresp estime ainsi que les "contours illusoires", ces figures que le cerveau voit dans une image, alors qu'elles sont simplement suggérées par quelques éléments de base, correspondent à des barrières neurosensorielles, qui dans le cerveau bloquent les signaux provenant d'autres traitements de cette image. La puissance de tels "choix" mentaux est édifiante. Elle s'illustre parfaitement par cette image d'un cercle gris dégradé, sur une fond de même nature, mais au dégradé inversé. Les frontières entre le cercle et le fond se résument à des contrastes de gris, et en de larges portions de la circonférence, les différences sont inexistantes. Mais la prévalance de l'image "cercle" est si forte que la plupart des spectateurs sont convaincus que le rond est dessiné sur tout son pourtour.

Dans un autre domaine, au MIT, Edward Adelson est parvenu a recréer des illusion de mouvement à partir d'images fixes, en demandant simplement à des contours de personnage de passer alternativement du blanc au noir. Edifiant ! Ce qui fait dire à des nombreux chercheurs que ce n'est vraiment pas la peine de se fatiguer à transmettre toutes les informations d'une image, puisque le cerveau humain est de toute manière incomparablement plus puissant que les rétines de nos yeux !

(1) Pour la Science août 1991, p 29