ديفيد مار (عالم)

يشتهر مار بأعماله في مجال الرؤية، ولكن قبل أن يبدأ العمل في هذا الموضوع، نشر ثلاث أوراق بحثية رائدة اقترح فيها نظريات حسابية للمخيخ (عام 1969)، والقشرة المخية الحديثة (عام 1970)، والحصين (عام 1971). وقد قدمت كل من هذه الأوراق أفكارًا جديدة مهمة لا تزال تؤثر على الفكر النظري الحديث.

استندت نظرية المخيخ [4] إلى سمتين فريدتين في تشريح المخيخ: (1) احتواء المخيخ على أعداد هائلة من الخلايا الحبيبية الدقيقة ، تتلقى ^{كل منها عددًا} قليلًا من المدخلات من الألياف الطحلبية؛ (2) تتلقى خلايا بوركنجي في قشرة المخيخ عشرات الآلاف من المدخلات من الألياف المتوازية، ولكن مدخلًا واحدًا فقط من ليف صاعد واحد، وهو مع ذلك قوي للغاية. اقترح مار أن الخلايا الحبيبية تُشفّر تركيبات من مدخلات الألياف الطحلبية، وأن الألياف الصاعدة تحمل إشارة "تعليمية" تُوجّه خلايا بوركنجي المستهدفة لتعديل قوة الوصلات المشبكية من الألياف المتوازية.

استندت نظرية القشرة المخية الحديثة ^{[ 5 ]} بشكل أساسي إلى اكتشافات ديفيد هوبل وتورستن ويزل ، اللذين وجدا عدة أنواع من "كاشفات السمات" في المنطقة البصرية الأولية للقشرة. واقترح مار، معمماً هذه الملاحظة، أن خلايا القشرة المخية الحديثة هي مصنفات مرنة - أي أنها تتعلم البنية الإحصائية لأنماط الإدخال الخاصة بها وتصبح حساسة للتركيبات المتكررة بشكل متكرر.

استندت نظرية الحصين ^{[ 6 ]} (التي أطلق عليها مار اسم " القشرة القديمة ") إلى اكتشاف ويليام سكوفيل وبريندا ميلنر أن تدمير الحصين يُسبب فقدانًا للذاكرة فيما يتعلق بالأحداث الجديدة أو الحديثة، بينما تبقى ذكريات الأحداث التي وقعت قبل سنوات سليمة. أطلق مار على نظريته اسم "الذاكرة البسيطة": وتتلخص الفكرة الأساسية في أن الحصين قادر على تكوين آثار ذاكرة بسيطة بسرعة عن طريق تقوية الروابط بين الخلايا العصبية. والجدير بالذكر أن ورقة مار البحثية سبقت بسنتين فقط ورقة بحثية لتيم بليس وتيرجي لومو ، والتي قدمت أول تقرير واضح عن التقوية طويلة الأمد في الحصين، وهو نوع من اللدونة المشبكية مشابه جدًا لما افترضه مار. ^{[ 7 ]} (تحتوي ورقة مار على حاشية تشير إلى تقرير أولي عن ذلك الاكتشاف. ^{[ 8 ]} ) لم تعد تفاصيل نظرية مار ذات قيمة كبيرة بسبب أخطاء في فهمه لتشريح الحصين، لكن المفهوم الأساسي للحصين كنظام ذاكرة مؤقتة لا يزال قائماً في عدد من النظريات الحديثة. ^{[ 9 ]} في نهاية ورقته، وعد مار بنشر ورقة بحثية لاحقة حول العلاقات بين الحصين والقشرة المخية الحديثة، لكن لم تُنشر أي ورقة من هذا القبيل.

اعتبر مار الرؤية نظامًا لمعالجة المعلومات. وقد دعا هو وتوماسو بوجيو إلى فهم أنظمة معالجة المعلومات من خلال أربعة مستويات تحليلية متميزة ومتكاملة: المكونات المادية، والآلية، والخوارزمية، والحساب. ^{[ 10 ]} لاحقًا، تم تجاهل مستوى المكونات المادية أو دمجه مع مستوى الآلية. في علم الإدراك، يُعرف هذا الآن باسم فرضية مار ثلاثية المستويات: ^{[ 11 ]}

• المستوى الحسابي: ما الذي يفعله النظام (على سبيل المثال: ما المشاكل التي يحلها أو يتغلب عليها)؟ وبالمثل، لماذا يفعل هذه الأشياء؟
• المستوى الخوارزمي (أو أحيانًا المستوى التمثيلي): كيف يقوم النظام بما يقوم به، وتحديدًا، ما هي التمثيلات التي يستخدمها وما هي العمليات التي يوظفها لبناء هذه التمثيلات ومعالجتها؟
• المستوى التنفيذي/المادي: كيف يتم تحقيق النظام مادياً (في حالة الرؤية البيولوجية، ما هي الهياكل العصبية والأنشطة العصبية التي تنفذ النظام البصري)

يوضح مار تحليله الثلاثي بالرجوع إلى مثال جهاز مفهوم جيدًا من حيث طريقة عمله: آلة تسجيل النقد. ^{[ 12 ]}

على المستوى  الحسابي  ، يمكن تفسير عمل المسجل من منظور حسابي، وتحديدًا من منظور نظرية الجمع: في هذا المستوى، تبرز أهمية الدالة المحسوبة (الجمع)، وخصائصها المجردة، مثل التبديلية والتجميعية.  يحدد مستوى التمثيل والخوارزمية شكل التمثيلات والعمليات التي تُجريها: "قد نختار الأرقام العربية للتمثيلات، وبالنسبة للخوارزمية، يمكننا اتباع القواعد المعتادة لجمع الأرقام الأقل أهمية أولًا، و"الترحيل" إذا تجاوز المجموع 9". ^{[ 12 ]} أخيرًا، يتعلق مستوى التنفيذ بكيفية تحقيق هذه التمثيلات والعمليات ماديًا؛ على سبيل المثال، يمكن تمثيل الأرقام كمواضع على عجلة معدنية، أو، بدلاً من ذلك، كأرقام ثنائية مشفرة بواسطة الحالات الكهربائية للدوائر الرقمية. والجدير بالذكر أن مار أشار إلى أن أهم مستوى لتصميم أنظمة فعالة هو المستوى الحسابي. ^{[ 12 ]}

وصف مار الرؤية بأنها عملية تنتقل من مصفوفة بصرية ثنائية الأبعاد (على الشبكية) إلى وصف ثلاثي الأبعاد للعالم كناتج. وتشمل مراحل الرؤية لديه ما يلي: ^{[ 10 ]}

• رسم تخطيطي أولي للمشهد، يعتمد على استخراج ميزات المكونات الأساسية للمشهد، بما في ذلك الحواف والمناطق وما إلى ذلك. لاحظ التشابه في المفهوم مع رسم تخطيطي بالقلم الرصاص يرسمه فنان بسرعة كنوع من الانطباع.
• رسم تخطيطي ثنائي الأبعاد ونصف للمشهد، حيث يتم مراعاة الملمس، وما إلى ذلك. لاحظ التشابه في المفهوم مع مرحلة الرسم حيث يقوم الفنان بتسليط الضوء على مناطق المشهد أو تظليلها، لإضفاء العمق.
• نموذج ثلاثي الأبعاد ، حيث يتم تصور المشهد في خريطة ثلاثية الأبعاد متصلة.

يرتبط الرسم ثنائي الأبعاد ونصف (2.5D) بالرؤية المجسمة ، والتدفق البصري ، واختلاف المنظر الحركي . يُمثل هذا الرسم أننا في الواقع لا نرى كل ما يحيط بنا، بل نبني رؤية ثلاثية الأبعاد تتمحور حول المشاهد. يُعد الرسم ثنائي الأبعاد ونصف (2.5D) تقنية رسم متوازية تُستخدم في تصوير البيانات ، ويُشار إليها غالبًا بمصطلح "الرسم المحوري" أو " الرسم المتساوي القياس "، ويستخدمها المهندسون المعماريون والمصممون المعاصرون بكثرة. ^{[ 13 ]}

لا يُجسّد إطار مار ذو المراحل الثلاث مرحلةً مركزيةً في المعالجة البصرية بشكلٍ كافٍ، ألا وهي الانتباه البصري . وقد اقترح إطارٌ بديلٌ أحدث أن الرؤية تتألف من المراحل الثلاث التالية: التشفير، والاختيار، وفك التشفير. ^{[ 14 ]} التشفير هو عملية أخذ عينات من المدخلات البصرية وتمثيلها (على سبيل المثال، تمثيل المدخلات البصرية كنشاط عصبي في الشبكية). ^{[ 15 ]} أما الاختيار، أو الاختيار الانتباهي ، فهو انتقاء جزءٍ صغيرٍ من معلومات الإدخال لمزيدٍ من المعالجة، على سبيل المثال، عن طريق تحويل النظر إلى جسمٍ أو موقعٍ بصريٍّ لتحسين معالجة الإشارات البصرية في ذلك الموقع. وفك التشفير هو استنتاج أو تمييز إشارات الإدخال المختارة، على سبيل المثال، تمييز الجسم الموجود في مركز النظر على أنه وجه شخصٍ ما.