O schimbare a modelului de la descrierea matematică 3D pe care Schrödinger și alții au conceput-o pentru a descrie modul în care vedem culoarea, ar putea duce la mai multe ecrane de computer, televizoare, textile, materiale imprimate și multe altele.

Noi cercetări corectează un defect major în spațiul matematic 3D, inițiat de către fizicianul laureat al Premiului Nobel Erwin Schrödinger și alții pentru a descrie modul în care ochii tăi disting o culoare de alta. Acest model defectuos a fost folosit de oameni de știință și industrie de peste 100 de ani. Studiul are potențialul de a îmbunătăți vizualizarea datelor științifice, de a moderniza televizoare și de a recalibra industria textilă și a vopselei.

„Presupusa formă a spațiului de culoare necesită o schimbare de paradigmă”, a spus Roxana Bojak, un informatician cu experiență în matematică, care a creat vizualizări științifice la Laboratorul Național Los Alamos. Bujack este autorul principal al unui articol despre matematica percepției culorilor de către echipa Los Alamos. Publicat în Materialele Academiei Naționale de Științe.

„Cercetarea noastră arată că modelul matematic actual al modului în care ochiul percepe diferențele de culoare este incorect. Acest model a fost propus de Bernhard Riemann și dezvoltat de Hermann von Helmholtz și Erwin Schrödinger – toți giganți în matematică și fizică – și a dovedi o greșeală este în mare măsură un visul unui om de știință.”

Modelarea percepției umane a culorilor permite automatizarea procesării imaginilor, a graficii pe computer și a sarcinilor de vizualizare.

Echipa de la Los Alamos corectează matematica pe care oamenii de știință, inclusiv fizicianul laureat al Premiului Nobel Erwin Schrödinger, le-au folosit pentru a descrie modul în care ochiul tău distinge o culoare de alta.

„Ideea noastră inițială a fost să dezvoltăm algoritmi care să îmbunătățească automat hărțile de culoare pentru vizualizarea datelor pentru a face mai ușor de înțeles și interpretat”, a spus Bojak. Așa că echipa de cercetare a fost surprinsă să afle că au fost primii care au descoperit că utilizarea pe termen lung a geometriei Riemann, care vă permite să generalizați linii drepte pe suprafețe curbe, nu funcționează.

Este necesar un model matematic precis al spațiului de culoare perceput pentru a stabili standardele industriale. Primele încercări au folosit spații euclidiene – o geometrie familiară predată în multe licee. Mai târziu, modelele mai avansate au folosit geometria Riemann. Modelele desenează roșu, verde și albastru în spațiul 3D. Acestea sunt culorile care sunt cel mai puternic înregistrate de conurile de detectare a luminii de pe retina noastră și nu e de mirare – culorile sunt amestecate pentru a crea toate imaginile RGB de pe ecranul computerului.

Într-un studiu care a combinat psihologia, biologia și matematica, Bojak și colegii săi au descoperit că utilizarea geometriei Riemann exagerează percepția unor diferențe mari de culoare. Acest lucru se datorează faptului că oamenii înțeleg că o diferență mare de culoare este mai mică decât suma pe care am obține-o dacă adunăm micile diferențe de culoare care se află între două culori larg distanțate.

Geometria Riemann nu poate explica acest efect.

„Nu ne așteptam la asta și nu știm încă geometria exactă a acestui nou spațiu de culoare”, a spus Bujack. „S-ar putea să ne putem gândi la asta în mod normal, dar cu avantajul suplimentar al irigației sau al greutății, care trage distanțe lungi, scurtându-l. Dar nu putem demonstra asta încă.”

Referință: „Natura non-riemanniană a spațiului de culoare perceptiv” de Roxana Bojak, Emily Tate, Jonah Miller, Electra Caffrey și Teresh L. Turton, 29 aprilie 2022 Disponibil aici Materialele Academiei Naționale de Științe.
DOI: 10.1073/pnas.2119753119

Finanțare: Programul de cercetare și dezvoltare bazat pe Laboratorul Național Los Alamos.