Согласно новому исследованию, опубликованному в PLOS Computational Biology, математический метод, заимствованный из топологии, может выявить структурные свойства визуального искусства, которые соответствуют тому, как люди воспринимают произведения искусства и реагируют на них. Исследование провели Яцек Рогаля из Варшавского университета, Польша, Шабнам Кадир из Университета Хартфордшира, Великобритания, и их коллеги.

На протяжении многих поколений исследователи пытались понять, почему одни произведения искусства трогают нас больше, чем другие. Но прямая связь между свойствами изображения и реакцией зрителя так и не была установлена.

В новом исследовании ученые применили метод постоянных гомологий — метод из области вычислительной топологии, который позволяет уловить структуру изображения на разных уровнях, — к двум наборам абстрактных картин: работам признанных художников-абстракционистов и «псевдоискусству», созданному с помощью программ искусственного интеллекта, предназначенных для создания изображений, похожих на произведения искусства. Исследователи обнаружили, что топологический метод позволяет четко отличить настоящее искусство от псевдоискусства.

Затем они проанализировали более широкий спектр картин выдающихся художников-абстракционистов, таких как Василий Кандинский, Марк Ротко и Джексон Поллок.

Они обнаружили, что работы этих художников сходятся в определенном нарушении математического соотношения, известного как двойственность Александра. Это соотношение отражает то, как художники балансируют между визуальными структурами на границах композиции и ее внутренней частью. Основываясь на этом открытии, авторы предполагают, что художники-абстракционисты могут интуитивно следовать математическому «золотому правилу» при построении своих композиций.

Затем команда исследователей изучила движения глаз людей и зафиксировала активность их мозга во время просмотра наборов изображений как в лабораторных условиях, так и в галерее. Люди по-разному реагировали на изображения двух типов: при просмотре настоящего произведения искусства наблюдалась более стабильная интегративная обработка мозгом, в то время как псевдоискусство вызывало больше поисковых движений глаз и большую неопределённость восприятия.

Сопоставив движения глаз с выявленными ранее топологическими особенностями, исследователи обнаружили, что то, на что люди обращают внимание в произведениях искусства, соответствует структурным особенностям, выявленным с помощью топологического анализа.

«Важной частью нашего исследования было изучение взаимосвязи между топологическими характеристиками изображения, движением глаз и эстетическим восприятием, — говорят авторы.

— Наше исследование показало, что разработанный нами метод не только позволяет четко разграничить два набора изображений, но и сопоставить топологические характеристики с тепловыми картами фиксации взгляда».

Старший автор исследования Яцек Рогаля добавляет: «Больше всего меня поразило то, что мы действительно увидели, как обстановка в галерее оказывает измеримое воздействие». Это был не просто фон — он менял то, какие изображения привлекали внимание и как долго. Это результат, который можно выразить в цифрах, но он все равно вызывает удивление.