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La perception comme acquisition d'informations provenant de l'environnement

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La perception est fondamentalement un processus d'acquisition, de transmission et de traitement d'informations sur l'environnement. La théorie de l'information de Shannon fournit le cadre quantitatif : chaque stimulus a un contenu d'information I = -logP(s) mesuré en bits, qui est d'autant plus grand que le stimulus est moins probable.

La capacité C du canal sensoriel (la quantité d'informations qu'il peut transmettre par seconde) est limitée par la bande passante B et le rapport signal sur bruit SNR, suivant le théorème de Shannon-Hartley. Cette limite fondamentale s'applique aussi bien au nerf optique humain (C 10 bit/s) qu'à tout récepteur biologique ou artificiel.

L'information mutuelle I(S;R) mesure dans quelle mesure l'incertitude sur le stimulus est réduite en connaissant la réponse du capteur : I(S;R) = H(S) - H(S|R). Un capteur parfait a I(S;R) = H(S) ; un capteur complètement bruyant a I(S;R) = 0. Cette métrique unifie l'évaluation de tout système sensoriel.

La loi de Weber-Fechner et la loi de puissance de Stevens décrivent empiriquement comment la grandeur subjective perçue est liée à l'intensité physique . La relation log Fechner implique que la perception comprime d'énormes plages d'intensité physique en plages gérables : l'oreille humaine couvre 12 ordres de grandeur de pression (0 à 130 dB) mais les perçoit comme une échelle linéaire de « volume ».

La théorie de la détection du signal (SDT) quantifie la capacité discriminante par d' = (_S - _N)/_N : un capteur avec d' > 2 distingue bien le signal du bruit ; d' < 1 indique une détection marginale. Cette métrique est indépendante des critères de décision de l'observateur et est essentielle pour comparer les capacités sensorielles entre les espèces.

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gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Chile