E11 Percepção como aquisição de informação

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Essa percepção é fundamentalmente um processo de aquisição, transmissão e processamento de informações sobre o ambiente que circunda o observador. A teoria da informação de Shannon fornece uma estrutura quantitativa precisa para essa percepção, na qual cada estímulo nesse ambiente carrega uma quantidade maior de informação quanto menos provável for esse estímulo dentre todos os estímulos possíveis nesse ambiente. Quanto menos provável, mais inesperado, um estímulo nesse ambiente carrega, consequentemente, uma quantidade maior de informação.

A capacidade desse canal sensorial — isto é, quanta informação ele pode transmitir por unidade de tempo — é limitada, de acordo com o teorema de Shannon-Hartley, tanto pela largura de banda desse canal sensorial quanto pela relação entre o sinal útil e o ruído dentro dele. Esse mesmo limite fundamental se aplica igualmente ao nervo óptico de um ser humano e a qualquer outro receptor biológico ou artificial. Uma largura de banda maior para esse canal sensorial, ou uma relação mais favorável entre o sinal útil e o ruído, consequentemente aumenta a capacidade desse canal sensorial.

A informação mútua entre este estímulo do ambiente e a resposta deste sensor mede precisamente o quanto a incerteza sobre esse mesmo estímulo é reduzida ao se conhecer a resposta do sensor: um sensor perfeito, portanto, elimina completamente toda essa incerteza sobre o estímulo, enquanto um sensor completamente ruidoso não reduz essa incerteza em nada. Essa mesma informação mútua unifica, assim, a avaliação de qualquer sistema sensorial existente, biológico ou artificial, sob uma única métrica comum. Um sensor mais ruidoso significa que essa informação mútua entre o estímulo e a resposta do sensor é consequentemente menor e, portanto, a incerteza sobre o estímulo permanece maior mesmo após se conhecer a resposta.

A lei de Weber-Fechner e a lei de potência de Stevens descrevem empiricamente como a magnitude subjetiva percebida pelo observador de um estímulo se relaciona com a intensidade física real desse mesmo estímulo. A relação logarítmica de Fechner implica que essa percepção comprime enormes faixas de intensidade física em faixas muito mais gerenciáveis ​​para o observador. O ouvido humano, por exemplo, abrange uma vasta gama de intensidade física em termos de pressão sonora, mas a percebe como uma escala aproximadamente linear de volume sonoro, precisamente devido a essa mesma compressão logarítmica de Fechner. Se a intensidade física de um estímulo aumenta ainda mais, então, de acordo com essa mesma relação logarítmica de Fechner, a magnitude subjetiva percebida desse estímulo aumenta consequentemente muito mais lentamente do que a própria intensidade física.

Portanto, este modelo, com sua informação mútua e compressão logarítmica, quantifica, através da teoria da detecção de sinais, a capacidade discriminativa desse sensor nesse ambiente: um sensor com sensibilidade suficientemente alta distingue claramente esse sinal útil do ruído concomitante, enquanto um sensor com baixa sensibilidade apenas detecta marginalmente esse mesmo sinal útil. Essa métrica de sensibilidade também é independente dos critérios de decisão específicos adotados pelo observador, razão pela qual é fundamental para comparar as capacidades sensoriais de diferentes espécies. Quanto maior a sensibilidade desse sensor, maior sua capacidade discriminativa diante desse ruído.

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