Paradigmos pokytis nuo 3D matematinio aprašymo, kurį sukūrė Schrödinger ir kiti, kad apibūdintų, kaip matome spalvas, gali sukelti ryškesnius kompiuterių ekranus, televizorius, tekstilę, spausdintą medžiagą ir kt.

Nauji tyrimai ištaiso didelę 3D matematinės erdvės klaidą, kurią sukūrė Nobelio premijos laureatas fizikas Erwinas Schrödingeris ir kiti, norėdami apibūdinti, kaip jūsų akys skiria vieną spalvą nuo kitos. Šį neteisingą modelį mokslininkai ir pramonė naudoja daugiau nei 100 metų. Tyrimas gali pagerinti mokslinių duomenų vizualizaciją, patobulinti televizorius ir perkalibruoti tekstilės ir dažų pramonę.

„Dėl tariamos spalvų erdvės formos reikia pakeisti paradigmą“, – sakė Roxana Bojak, kompiuterių mokslininkė, turinti matematikos žinių, kūrusi mokslo vizualizacijas Los Alamos nacionalinėje laboratorijoje. Bujackas yra pagrindinis Los Alamos komandos darbo apie spalvų suvokimo matematiką autorius. Paskelbta Nacionalinės mokslų akademijos darbai.

„Mūsų tyrimai rodo, kad dabartinis matematinis modelis, kaip akis suvokia spalvų skirtumus, yra neteisingas. Šį modelį pasiūlė Bernhardas Riemannas, o sukūrė Hermannas von Helmholtzas ir Erwinas Schrödingeris – visi matematikos ir fizikos milžinai – ir įrodyti, kad vienas neteisingas mokslininko svajonė“.

Žmogaus spalvų suvokimo modeliavimas leidžia automatizuoti vaizdo apdorojimo, kompiuterinės grafikos ir vizualizavimo užduotis.

Los Alamos komanda pataiso matematiką, kurią mokslininkai, įskaitant Nobelio premijos laureatą fiziką Erwiną Schrödingerį, naudojo apibūdindami, kaip jūsų akis skiria vieną spalvą nuo kitos.

„Mūsų pradinė idėja buvo sukurti algoritmus, kurie automatiškai pagerintų spalvų žemėlapius duomenų vizualizavimui, kad būtų lengviau suprasti ir interpretuoti”, – sakė Bojakas. Taigi tyrėjų komanda nustebo, kai sužinojo, kad jie pirmieji atrado, kad ilgalaikis Riemann geometrijos taikymas, leidžiantis tiesias linijas apibendrinti iki lenktų paviršių, nepasiteisino.

Norint nustatyti pramonės standartus, reikalingas tikslus matematinis suvokiamos spalvų erdvės modelis. Pirmieji bandymai naudojo euklido erdves – pažįstamą geometriją, kurios mokoma daugelyje aukštųjų mokyklų. Vėliau pažangesni modeliai naudojo Riemano geometriją. Modeliai 3D erdvėje dažo raudonai, žaliai ir mėlynai. Tai spalvos, kurias galingai fiksuoja kūgiai, aptinkantys šviesą mūsų tinklainėje, ir nenuostabu – spalvos, kurios susilieja ir sukuria visus vaizdus RGB kompiuterio ekrane.

Tyrime, kuriame derinama psichologija, biologija ir matematika, Bojak ir jos kolegos išsiaiškino, kad Riemanno geometrijos naudojimas perdeda didelių spalvų skirtumų suvokimą. Taip yra todėl, kad žmonės supranta, kad didelis spalvų skirtumas yra mažesnis už sumą, kurią gautumėte sudėjus nedidelius spalvų skirtumus, esančius tarp dviejų plačiai atskirtų spalvų.

Riemanno geometrija negali paaiškinti šio efekto.

„Mes to nesitikėjome ir dar nežinome tikslios šios naujos spalvų erdvės geometrijos”, – sakė Bujackas. „Galbūt galėtume apie tai galvoti įprastai, bet turėdami papildomą hidratacijos arba svorio funkciją, kuri traukia ilgus atstumus, todėl trumpėja. Tačiau kol kas negalime to įrodyti.”

Nuoroda: Roxana Bojak, Emily Tate, Jonah Miller, Electra Caffrey ir Teresh L. Turton „Ne Riemano suvokimo spalvų erdvės prigimtis“, 2022 m. balandžio 29 d. Galima čia Nacionalinės mokslų akademijos darbai.
DOI: 10.1073/pnas.2119753119

Finansavimas: Los Alamos nacionalinės laboratorijos laboratorijų vykdoma tyrimų ir plėtros programa.