E11 La perception comme acquisition dinformations

Topique

La perception est fondamentalement un processus d'acquisition, de transmission et de traitement d'informations relatives à l'environnement du sujet percevant. La théorie de l'information de Shannon fournit un cadre quantitatif précis pour cette perception : chaque stimulus de cet environnement véhicule une plus grande quantité d'information à mesure que sa probabilité d'être présent parmi tous les stimuli possibles est faible. Plus un stimulus est improbable, plus il est inattendu, et donc plus il véhicule d'information.

La capacité de ce canal sensoriel – c'est-à-dire la quantité d'information qu'il peut transmettre par unité de temps – est limitée, selon le théorème de Shannon-Hartley, à la fois par sa bande passante et par le rapport signal utile/bruit qu'il contient. Cette même limite fondamentale s'applique aussi bien au nerf optique humain qu'à tout autre récepteur biologique ou artificiel. Une bande passante plus large pour ce canal sensoriel, ou un rapport signal utile/bruit plus favorable, augmente donc sa capacité.

L'information mutuelle entre ce stimulus provenant de cet environnement et la réponse de ce capteur mesure précisément dans quelle mesure l'incertitude concernant ce même stimulus est réduite par la connaissance de la réponse du capteur : un capteur parfait élimine donc complètement cette incertitude, tandis qu'un capteur totalement bruité ne la réduit absolument pas. Cette même information mutuelle unifie ainsi l'évaluation de tout système sensoriel existant, biologique ou artificiel, selon une métrique commune. Un capteur plus bruité signifie que cette information mutuelle entre le stimulus et la réponse du capteur est par conséquent plus faible, et donc que l'incertitude concernant le stimulus reste plus élevée après la connaissance de la réponse.

La loi de Weber-Fechner et la loi de puissance de Stevens décrivent toutes deux empiriquement la relation entre l'amplitude subjective perçue par l'observateur d'un stimulus et l'intensité physique réelle de ce même stimulus. La relation logarithmique de Fechner implique que cette perception comprime d'énormes plages d'intensité physique en plages beaucoup plus gérables pour le sujet percevant. L'oreille humaine, par exemple, couvre une vaste gamme d'intensités physiques en termes de pression acoustique, mais la perçoit comme une échelle de volume sonore approximativement linéaire, précisément en raison de la compression logarithmique de Fechner. Si l'intensité physique d'un stimulus augmente encore, alors, selon cette même relation logarithmique de Fechner, l'amplitude subjective perçue de ce stimulus augmente beaucoup plus lentement que l'intensité physique elle-même.

Ainsi, ce modèle, avec son information mutuelle et sa compression logarithmique, quantifie, par la théorie de la détection du signal, la capacité de discrimination de ce capteur dans cet environnement : un capteur suffisamment sensible distingue clairement ce signal utile du bruit environnant, tandis qu'un capteur peu sensible ne parvient qu'à une détection marginale de ce même signal utile. Cette mesure de sensibilité est également indépendante des critères de décision spécifiques adoptés par l'observateur, ce qui explique pourquoi elle est fondamentale pour comparer les capacités sensorielles de différentes espèces. Plus la sensibilité de ce capteur est grande, plus sa capacité de discrimination face à ce bruit est importante.

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