Các nhà sinh lý học đã đƣa ra rất nhiều các phƣơng pháp để giải thích về độ phức tạp và cấu trúc của bộ não. Tuy nhiên các kết quả đó còn rất hạn chế do kiến thức đó vẫn còn sơ sài và chúng cũng không đủ để giải thích cho chúng ta về chức năng cũng nhƣ sƣ liên kết trong vỏ não. Điều đó cũng dẫn đến chúng ta chƣa có đƣợc một lý thuyết căn bản hay là một lý thuyết cơ sở để có thể tiếp cận đƣợc vấn đề trên.
Có rất nhiều các giả thuyết đƣợc đƣa ra để giải thích quá trình xử lý thông tin trong bộ não của chúng ta. Bộ não của chúng ta hoạt động gồm nhiều chế độ khác nhau, một trong những chế độ đó là vô thức, đó là khi não của chúng ta không đƣợc kiểm soát nhƣng hình ảnh vẫn đi vào bộ não của chúng ta nhƣ là các kênh độc lập khác nhau. Mỗi kênh này thể hiện một đặc điểm của bức tranh nhƣ là mầu sắc, độ tƣơng phản, kích cỡ, chiều sâu, độ cong, độ nghiêng... Do vậy khi mà tập hợp các yếu tố này chúng ta sẽ thu đƣợc một tập các thuộc tính của bức tranh từ mờ ảo cho đến chi tiết. Điều này cũng giống nhƣ khi máy tính của chúng ta sử dụng cửa số quét để xác định các đƣờng biên trong ảnh, chỉ những đƣờng biên mờ mờ có thể hiện lên, do ở đó xuất hiện các thuộc tính về độ tƣơng phản.
Con ngƣời có thể có đủ các kênh riêng biệt để có thể đáp ứng lại với các đặc điểm cơ bản nhất của một biểu tƣợng, hình ảnh hay bức tranh hay không? Điều này có thể giúp con ngƣời có thể thích ứng tốt hơn với môi trƣờng. Thị giác của con ngƣời nói chung là rất linh hoạt và có thể hoạt động tại các điều kiện khác nhau, cung cấp cho chúng ta khả năng thích ứng trong các điều kiện về ánh sáng, cảm nhận mầu sắc, các độ sắc nét... Khác hẳn với loài vật, con ngƣời chúng ta có thể nhận đƣợc những hình ảnh to lớn trong thế giới thực khi mà các kênh riêng biệt đã không còn hoạt động. Giá trị của các kênh riêng biêt này có rất nhiều các mục đích khác nhau, một trong những đặc điểm cơ bản nhất là phát hiện ra các vật thể riêng biệt đối với cảnh tƣợng mà ta đang quan sát. Một số ngƣời băn khoăn tự hỏi là vì sao một số vật thể có thể đƣợc phát hiện ngay khi nó vừa mới xuất hiện trƣớc mắt chúng ta. Thật không may mắn khi không có một ngƣời đàn ông nào trong não chúng ta để có thể theo dõi quá trình tiếp nhận hình ảnh đang diễn ra ở trên vỏ não, mà ở đây chỉ hình thành nên các lớp nơron mới. Để có thể nhận biết đƣợc các kênh riêng biệt của hình ảnh bộ não cần phải dẫn dắt các nơron thu nhận tín hiệu, các nơron này hoạt động đồng bộ với nhau và sau đó sẽ tổng hợp các kênh thu tín hiệu này để có thể xác định đƣợc vật thể.
Một đặc điểm quan trọng của hình ảnh đó chính là độ sâu. Các điểm lân cận của một hình ảnh đang quan sát thuộc về cùng một vật thể nếu nhƣ điểm này có cùng độ sâu đối với thị giác. Việc dao động lên xuống của độ sâu chỉ ra cho chúng ta rằng các đƣờng biên của vật thể đã đƣợc phát hiện, Sự dao động của độ sáng không thể giúp cho chúng ta làm đƣợc việc này. Điều này cũng tƣơng tự nhƣ đối với mầu sắc, mầu sắc không thể giúp chúng ta phân biệt đƣợc các vật thể riêng biệt trong hình ảnh.
Một đặc điểm quan trọng nữa trong việc xử lý thông tin đó chính là kết cấu, bố cục hay chất liệu bề ngoài của hình ảnh. Đƣa ra một khái niệm về kết cấu là không đơn giản, chƣa có một khái niệm có thể chấp nhận đƣợc cho định nghĩa này. Để đơn giản chúng ta có thể hiểu kết cấu hay về bề ngoài của hình ảnh đó chính là sự hài hòa bố cục về thị giác và thật khó để chúng ta có thể giải thích đƣợc về sự hài hoà bố cục về thị giác.
Có một số quan niệm cho rằng sự hài hòa bố cục về thị giác chính là sự tƣơng đồng về các đặc điểm của hình ảnh trong các vùng lân cận, trong khi một số ý kiến khác cho rằng đó là sự lặp lại các đặc điểm của bố cục. Có rất nhiều các quy tắc liên quan đến phần bố cục hài hòa của một bức tranh. Các yếu tố này thƣờng liên quan đến các vật thể đơn lẻ trong bức tranh mà không liên quan đến độ sáng và mầu sắc của các cạnh bên trong chúng. Bố cục, kết cấu và chất liệu cũng mang một số thông tin về độ sâu, khi mà các yếu tố này đƣơc kết nối vào bộ não cùng với thể hiện độ sâu của bức tranh. Nếu nhƣ kênh độ sâu hoạt động dựa trên hình ảnh ba chiều và không thể hoạt động đƣợc tại một số lý do (ví dụ nhƣ ngƣời chỉ có một mắt) thì khoảng cách của các vật thể trong ảnh và mối tƣơng quan về không gian đƣợc quy định bởi các yếu tố về bố cục, kết cấu và chất liệu.
Không có một yếu tố cơ bản nào trong bố cục, kết cấu và chất liệu để giúp chúng ta có thể phân biệt các kiểu của chúng với nhau. Thông thƣờng có một số các yếu tố tham gia vào tạo nên
trƣớc đến nay. Việc nhận ra và xác định tên của vật thể đƣợc bắt đầu sau đó khi mà các thông tin chuyển lên bộ não đƣợc đầy đủ. Nhƣ vậy trong bộ não của chúng ta các vật thể đƣợc lƣu giữ riêng biệt phù hợp với quy tắc làm mịn dần dần bức tranh của mình. Tại những bƣớc đầu tiên vật thể lớn nhất của hình ảnh bị loại bỏ, một số các đặc điểm chi tiết của vật thể dần dần đƣợc phát hiện và nhƣ vậy thì các vật thể nhỏ sẽ đƣợc phát hiện trƣớc. Sau quá trình phân tích các yếu tố của hình ảnh thì ngoài sự phân chia thành hình ảnh thành các vật thể to và nhỏ thì còn có cả một cấu trúc phân bố các vật thể đó trong bộ não của con ngƣời.
Có một số giả thuyết cho rằng trƣớc khi chúng ta nhìn thì bộ não của chúng ta đã xây dựng đƣợc hình ảnh ba chiều của cảnh tƣợng mà chúng ta đang quan sát. Tiếp theo đó thì sự chú ý của chúng ta tập trung vào các chi tiết riêng rẽ của các mô hình bên trong để mà chúng ta có thể hoàn thành và phát triển đƣợc chúng. Để phù hợp với giả thuyết này thì có một mức độ cảm nhận vô thức, trong đó một loạt các phƣơng pháp đƣợc thực hiện để có thể thu về các thông tin về cấu trúc không gian của hình ảnh mà ta đang xét.
Do vậy sự định hƣớng về hình ảnh mà ta đang xét đƣợc thực hiện khi mà các khu vực riêng lẻ đƣợc hình thành và xác định phƣơng hƣớng đối với ngƣời quan sát. Để hoàn thành thao tác này các hình ảnh ba chiều không đóng vai trò quan trọng. Yếu tố này không mang đến đầy đủ các thông tin về chiều sâu (ví dụ nhƣ về khoảng cách từ các bề mặt) đƣợc cung cấp bởi không gian ba chiều để có thể tái hiện lại hình ảnh ba chiều trong bộ não. Các nhà sinh lý học đã chỉ ra rằng độ sáng và tối của vật thể cần quan sát đóng một vai trò quan trọng trong việc định hƣớng và phân tích hình dạng. Bộ não nhận đƣợc các thông tin tự việc định hƣớng các khu vực và khoảng cách tới chúng do vậy có thể tái tạo lại đƣợc.
Việc hợp nhất các thông tin về khoảng cách của rất nhiều các vật thể với nhau với hình dáng của các vật thể này giúp chúng ta có khả năng xây dựng lại hình ảnh mà chúng ta quan sát, đó là các mô hình mà chúng ta có thể nhìn thấy trong bộ não của chúng ta. Sau khi hình ảnh ba chiều của chúng ta đƣợc xây dựng thì chúng ta bắt đầu đi sâu hơn vào việc phân tích, tập trung vào một số các thực thể riêng biệt hoặc các chi tiết cần thiết khác cho việc xác định.
Nhƣ trên đã trình bày chúng ta thấy rằng trong việc xử lý thông tin thông qua các cơ quan thị giác chúng ta thấy việc nhìn đó cũng tuân theo một số cơ chế nhất định, các quá trình cứ nối tiếp nhau để đi vào bộ não của con ngƣời. Mỗi quá trình đó thì đều có những đặc điểm riêng hoàn toàn khác nhau, mức độ tƣơng tác giữa cơ quan thị giác với hình ảnh quan sát phụ thuộc rất nhiều vào hình ảnh mà ta đang quan sát bởi vì các cơ chế hoạt động của cơ quan thị giác mang tính di truyền do vậy con ngƣời luôn hoạt động trong cơ chế định sẵn đó. Mức độ đó mạnh hay
yếu phụ thuộc vào các đặc điểm của hình ảnh đó. Đối với các vấn đề của HCI, tuân thủ theo các quy tắc khách quan đó sẽ giúp cho chúng ta có đƣợc một giao diện tốt hơn trong từng nhiệm vụ cụ thể thông qua đó quá trình tƣơng tác ngƣời máy đạt đƣợc nhiều kết quả theo những nhiệm vụ đã đề ra, ví dụ nhƣ đối với các biểu tƣợng trên máy tính do mức độ phụ thuộc cao nhất của con ngƣời là các yếu tố nhƣ độ sâu, kết câu, bố cục và mầu sắc thì đối với các biểu tƣợng quan trọng chúng ta có thể thiết kế sao cho mầu sắc của biểu tƣợng đó khác hoàn toàn với các biểu tƣợng còn lại và biểu tƣợng đó có thể đặt ở trung tâm của màn hình. Một ví dụ khác nhƣ là bố cục hài hòa của các biêu tƣợng cũng đóng một vai trò quan trọng, thông qua cơ quan thị giác quá trình trao đổi thông tin diễn ra nhanh chóng và thuận tiện hơn rất nhiều.
1. 2. 2 Mối quan hệ giữa hình ảnh và ngôn ngữ
Giao diện cần có sự kết hợp hài hòa giữa hình ảnh và các dòng lệnh hiển thị. Bởi vì hình ảnh và ngôn ngữ là hai yếu tố chính trong quá trình hình thành nên tƣ duy của con ngƣời. Hình ảnh và ngôn ngữ có tác dụng 2 chiều qua lại lẫn nhau. Thông qua ngôn ngữ thì các hình ảnh đƣợc tái hiện trong bộ não của con ngƣời và thông qua hình ảnh ngôn ngữ thể hiện cũng đƣợc xác lập. Tuy nhiên để có đƣợc những kết luận chính xác hơn và khoa học hơn thì chúng ta phải tìm hiểu cơ chế hoạt động của cả hình ảnh và ngôn ngữ trong quá trình tiếp nhận và xử lý thông tin của con ngƣời và sau đó có sự so sánh hai quá trình đó.
Trƣớc tiên chúng ta sẽ phân tích cấu tạo của bộ não con ngƣời và cơ chế hoạt động giữa chúng. Nhƣ chúng ta đã biết não của con ngƣời chia ra làm hai phần bán cầu não trái và bán cầu não phải, trong đó mỗi bán cầu hoạt động hết sức khác nhau và việc bán cầu não hoạt động hiệu quả hay không sẽ quyết định ngƣời đó có khả năng làm việc gì là thích hợp nhất, vì với cơ chế của bộ não nhƣ vậy thì quá trình thu thập và xử lý thông tin trong lĩnh vực cụ thể sẽ phát huy đƣợc hết tác dụng của mình. Cụ thể ta có các kết luận sau đây:
Bán cầu não phải hoạt động với các vấn đề cụ thể.
Bán cầu não trái hoạt động với các vấn đề trừu tƣợng.
Có sự phối hợp qua lại giữa hoạt động của hai bán cầu trong quá trình xử lý thông tin của con ngƣời.
Chúng ta có thể tiến hành một số thí nghiệm nhỏ nhƣ sau: Nếu nhƣ ta đƣa một hình ảnh một chiếc xe đạp trƣớc một ngƣời chỉ trong vài % giây, nếu nhƣ chúng ta hỏi thì chỉ nhận đƣợc câu trả lời “Tôi chỉ thấy cái vòng tròn”. Sau đó tăng thời gian quan sát lên vài chục % giây thì “Tôi thấy đƣợc cái cần điều khiển”. Sau một số lần thử nghiệm với lƣợng thời gian tăng lên thì dần dần một số chi tiết của xe đạp có thể đƣợc phát hiện tuy nhiên ngƣời đó cũng không thể xác định hình trong bức tranh là gì. Trong trƣờng hợp này thì ngƣời đang nhìn ảnh có một sự khác biệt trong quá trình xử lý thông tin, đó là bán cầu não trái của ngƣời đó bị giới hạn một cách đáng kể và do vậy chỉ có bán cầu não phải hoạt động để xác định hình ảnh. Quá trình này bao gồm việc nhớ và nhận diện một số chi tiết nhỏ cho đến khi nào toàn thể hình ảnh đƣợc tổng hợp và xác
cho đến chi tiết, từ việc kết luận tổng thể của vật thể, quá trình phân loại dựa vào việc các cơ sở chi tiết để rồi toàn bộ vật thể đƣợc xác định.
Hình 1. 2. 6 Hoạt động của bán cầu não phải.
Thí nghiệm trên đƣợc tiến hành bởi các nhà thần kinh của trƣờng Leningrad, Ya. A. Meyerson, đã chứng minh cho chúng ta thấy rằng sự khác biệt trong cách nhìn của bán cầu não trái và bán cầu não phải. Các nhà nghiên cứu đã gọi đó là thị giác nhận thức tức là sự thiếu sót của nhận thức khi khuyết đi một trong hai bán cầu não. Kết quả trên cho ta thấy các vùng bán cầu não có chức năng cụ thể trong vai trò của thị giác, tức là thông qua vai trò của thị giác thông qua bộ não theo một trong hai cơ chế hoạt động của bán cầu não. Theo cách đó thì chúng ta có thể hiểu đƣợc thông tin đƣợc tiếp nhận từ môi trƣờng bên ngoài đƣợc xử lý và đƣợc lan truyền trong bộ não nhƣ thế nào?
Hình 1. 2. 7 Hoạt động của bán cầu não trái.
Bán cầu não phải hoạt động để tiếp nhận thông tin một cách cụ thể, ví dụ nhƣ là tiếp nhận sự đa dạng của mầu sắc và chi tiết nhỏ. Bán cầu não phải cũng giúp chúng ta phân biệt các giai
điệu và ngữ âm trong một bản nhạc. Nói tóm lại, đây là tất cả chức năng mà các nhà nghệ sĩ và họa sĩ đều phải có để hoàn thành tác phẩm của mình.
Bán cầu não trái là cách thức hoạt động của từ ngữ, cách diễn đạt, và tính logic trong cách viết văn. Bán cầu não trái tiếp nhận thông tin theo cách thức trừu tƣợng và tổng thể. Các chi tiết nhỏ không những không hỗ trợ mà còn làm ảnh hƣởng đến quá trình hoạt động của bán cầu não trái. Ví dụ nhƣ trong quá trình vẽ thì bán cầu não trái hoạt động theo cách thức vẽ phác thảo còn bán cầu não phải hoạt động khi cần đến sự chi tiết. Bán cầu não trái điều khiển các hoạt động logic của chúng ta, ƣớc lƣợng thời gian và các mối quan hệ nhân quả, do vậy có thể giúp chúng ta có thể hiểu biết hơn về tự nhiên, về các quy luật của xã hôi, về các chu kỳ phát triển của xã hội... nói tóm lại là các vấn đề mang tính triết học tổng thể.
Vậy thì một vấn đề tiếp theo chúng ta cần phải quan tâm đó là ngôn ngữ đƣợc xử lý ra sao trong hoạt động của hai bán cầu não? Từ trƣớc đến nay ngƣời ta vẫn cho rằng ngôn ngữ đƣợc xử lý bên bán cầu não trái mà thôi. Tuy nhiên gần đây các nhà khoa học đã chỉ ra rằng ngôn ngữ hoạt động bên bán cầu não trái mang tính logic rất cao thì ngôn ngữ bên bán cầu não phải thƣờng không mang tính logic, mà liên quan đến tính cụ thể mà trực tiếp bản thân liên quan đến hoặc có thể thấy đƣợc ngay lập tức, tức là theo lối kinh nghiệm và trực quan. Bán cầu não phải hoạt động ngay cả khi chúng ta ngủ. Trong khi chúng ta mơ chỉ có bán cầu não phải hoạt động tức là có thể xuất hiện một loạt các sự kiện không mang tính logic và cũng không thể giải thích đƣợc. Những mầu sắc và chi tiết mà chúng ta nhìn thấy trong ngày có thể đƣợc tái hiện lại trong cuộc sống tuy