Мельчайшие движения глаза сообщают о многих когнитивных процессах. Когда вы заостряете на чем-то свой взгляд, глаза приходят в движение, поскольку лишь менее одного процента сетчатки обладает достаточной плотностью рецепторов для различения деталей. Кроме того, головному мозгу необходимо справиться с проблемой «слепого пятна» в месте отхода зрительного нерва от сетчатки. Эти движения глаз, происходящие с частотой от пяти до ста раз в секунду и в нескольких угловых градусах, называются саккадами. Направление, продолжительность и частота саккад и их еще более миниатюрных составляющих – микросаккад сообщают об изменениях нашего в буквальном смысле слова фокуса[311]. К тому же продолжительность фиксации может свидетельствовать о количестве времени, которое требуется мозгу для обработки информации о части некой общей картины. Фиксации являются признаком внимания.
Поскольку глаз одновременно воспринимает со стопроцентной точностью только пять-семь букв, процесс чтения требует постоянных саккад. При чтении мы фокусируем внимание на знакомых словах на значительно более короткие промежутки времени. «Регрессивные» саккады, при которых глаза постоянно возвращаются к уже просмотренной и обработанной информации, свидетельствуют о том, что воспринятая информация привела человека в замешательство. Приложение для слежения за взглядом, разработанное Каем Кунце из японского Университета Осаки, оценивает уровень сосредоточенности читателя по шкале от рассеянно-поверхностного до абсолютно погруженного. Кунце считает целесообразным, чтобы будущие приложения отмечали слова, вызывающие у читателя затруднения, и автоматически выдавали толкования во всплывающем окне[312]. Приложения могли бы также определять, когда человека можно побеспокоить, исходя из уровня его погруженности в текст[313].
Микросаккады настолько крохотны (смещение менее одного градуса), что человек не может фиксировать их в режиме реального времени. Несколько компаний, в том числе шведская Tobii Group, разработали специальные устройства и программное обеспечение для наблюдения за взглядом, способные улавливать и анализировать эти движения. Треккеры направления взгляда обычно представляют собой устройства, проецирующие инфракрасные паттерны на человеческий глаз при помощи светодиода. Инфракрасный свет неразличим для глаз, но инфракрасная камера отслеживает движения роговицы, что позволяет сделать вывод о направлении взгляда.
Треккеры Tobii можно использовать «в полях» – например, чтобы понять, что привлекает внимание людей на полках магазинов или как происходит довербальное обучение ребенка. Одна из систем Tobii монтируется над дисплеем компьютера и не требует ношения очков[314]. В своем развитии технологии пришлось преодолеть ряд трудностей. Дневной свет и электрическое освещение могут искажать сигналы инфракрасных источников. Изменения в освещенности, а также сенсорные или эмоциональные нарушения могут влиять на расширенность зрачка, затрудняя тем самым и слежение за взглядом, и оценку уровня внимания.
Чтобы треккер мог точно определять микросаккады и фиксации человеческого взгляда, он должен быть откалиброван. Для этого в экспериментальных или рабочих условиях приходится просить пользователей пройти процедуру калибровки. Но хитрые ученые придумали способы калибровки без осознанного участия пользователей, например путем проекции на экран картинки, предназначенной для привлечения внимания.
В Tobii изучают способы увязки информации о направлении взгляда с другими физиологическими показателями когнитивного процесса. К таким показателям относятся пульс, частота дыхания, кожно-электрический рефлекс (уровень электропроводимости кожи) и ЭЭГ (электроэнцефалограмма, измеряющая активность мозга). Все они изменяются вследствие реакции на внешний раздражитель и с высокой долей вероятности указывают на возрастание интереса и вовлеченности. Анализ данных треккеров направления взгляда в сочетании с другими потоками сенсорной физиологической информации может дать представление об уровне эмоциональной реакции человека на внешний раздражитель.
Обработка данных треккеров направления взгляда сулит возможности совершенствования процесса индивидуального обучения и повышения личной результативности. Результаты ряда опытов дают возможность предположить, что новичков можно обучать определенным шаблонным навыкам фокусировки взгляда, разработанным на образцах поведения экспертов в трудных ситуациях. В одном из экспериментов отслеживались движения глаз студентов, решающих набор задач в процессе обучения программированию с помощью компьютерной обучающей системы. Новички обычно рассматривали какую-то небольшую часть каждой задачи, вновь и вновь возвращаясь к материалу в поисках решения, тогда как более опытные студенты просматривали значительно большее количество информации, прежде чем приступить к созданию кода. Ученые утверждали, что процесс обучения ускорится, если новичкам покажут приемы саккад экспертов. Кроме того, эти приемы можно использовать, чтобы выделять важные элементы, ускользающие от внимания начинающих[315].
Похожие методы использовались при обучении молодых специалистов оценивать рентгеновские снимки[316]. Новички учились по шаблонам взгляда и опытных специалистов, и таких же новичков, поскольку последние не всегда делают одинаковые ошибки. Обработка данных о направлении взгляда имеет богатый потенциал. Объединение закономерностей фокуса взгляда с данными компьютерного анализа рентгеновских снимков позволило самообучающейся системе указать на многие человеческие ошибки[317]. В ближайшем будущем треккеры направления взгляда смогут помогать врачам в принятии оптимальных решений.
Результаты наблюдений за направлением взглядов начинающих и продвинутых студентов, решающих задачу по программированию систем управления базами данных. Воспроизводится по «Eye Tracking and Studying Examples: How Novices and Advanced Learners Study SQL Examples» by Amir Shareghi Najar, Antonija Mitrovic, and Kourosh Neshatian, Journal of Computing and Information Technology 23, no. 2 (2015).
Элементарное отслеживание направления взгляда можно осуществлять с помощью встроенных камер телефонов и компьютеров. Некоторые смартфоны оснащены специальным программным обеспечением, определяющим, на какое именно место экрана направлен взгляд пользователя, с возможностью автоматической прокрутки до конца этого фрагмента текста на дисплее. В течение ближайших нескольких лет, по мере совершенствования систем управления устройствами с помощью взгляда, мы станем свидетелями серьезных изменений во взаимодействии с машинами, сравнимых с последовавшими за изобретением мыши, тачскрина и голосового интерфейса. В апреле 2015 года Apple получила патент на использование камер и инфракрасных датчиков для измерения движений глаза[318]. Эти данные можно использовать для противодействия эффекту Трокслера, при котором мозг «не обращает внимания» на длительное время находящийся в поле зрения неподвижный объект, например курсор.
Понятно, что подобная информация является для Apple и других компаний, занимающихся системами управления при помощи взгляда, настоящим кладезем данных об областях внимания пользователя, распространяющихся далеко за рамки изображенного на дисплее. Так, например, поскольку целый ряд неврологических заболеваний и синдромов, в том числе болезнь Альцгеймера, аутизм, дислексия, шизофрения и множественный склероз, воздействуют на механизм движения глаз, ученые изучают возможность использования треккинга в оценке направления взгляда в диагностике и в ходе наблюдения пациентов[319].
Треккеры взгляда могут также помогать в восстановлении сосредоточенности. При выполнении однообразной работы в течение длительного времени взгляд человека может смещаться с главного объекта внимания. Обычно это является прямым следствием физического или умственного утомления[320]. Ученые исследуют особенности движения глаз, предшествующие моменту «отключения», с целью разработки треккеров взгляда, способных эффективно направлять внимание пользователей задолго до того, как они осознают риск упустить важную
