Bù lại cho độ trễ và sự thiếu hụt thông tin; nhận thức có khả năng dự đoán diễn biến của hiện tượng, hoặc thêm vào/xén bớt dữ liệu để mang tới một “hiện thực” đầy đủ và liền mạch nhất có thể. Dẫu vậy, nó vẫn không che giấu được những thiếu sót cố hữu của mình. Sự thật là những gì nhận thức phản ánh; rút cuộc chỉ là một “hiện thực” phi thực tế.

Ví dụ việc nhìn bằng mắt, những gì chúng ta thấy “ở hiện tại” thực chất đã diễn ra cách đó vài mili giây. Kể cả khi khoảng trễ này không đáng kể và cơ chế hoạt động của mắt chẳng khác gì máy ảnh, nó vẫn không phản ánh hoàn toàn chính xác thứ được trưng ra trước võng mạc, và có thể còn khiến chúng ta bối rối bởi chính những gì mình nhìn thấy. Hiệu ứng flash-lag, sự “chuyển động” của các bức ảnh tĩnh (trở về sau, các loại ảo ảnh thị giác được đề cập đều có minh họa dưới phần bình luận) hay cuộc tranh cãi trên Internet về chiếc váy đen-xanh/vàng-trắng một thời [2] là những ví dụ cho thấy đôi mắt rất dễ bị đánh lừa.

Hay chính xác hơn - đó là những bằng chứng bóc trần sự không hoàn thiện của hệ thống nhận thức đang chi phối toàn bộ hoạt động của chúng ta.

Ảo ảnh thị giác/ảo ảnh quang học (optical/visual illusion) bao gồm nhiều loại, nhưng có thể được hiểu chung là sự diễn giải sai lệch các thông tin mắt thu được, từ đó hình thành nhận thức không chính xác về hiện thực ta nhìn thấy [3]. Không tính đến các ảo ảnh gây ra bởi quy luật vật lý, ví dụ chiếc thìa bị “gãy khúc” khi nhúng một nửa vào ly nước hoặc hiện tượng ảo tượng (mirage) do khúc xạ ánh sáng giữa các lớp không khí có nhiệt độ khác nhau [4]; trong đa số trường hợp, ảo ảnh thị giác thường là các hình ảnh được tạo ra có chủ đích.

Sự bố trí các chi tiết, màu sắc, hướng đổ bóng, chiều chuyển động…, theo những cách thức đặc biệt có thể khiến chúng ta có cảm giác các đoạn thẳng bị cong vẹo, xiên lệch hay có sự chênh lệch về độ dài; dù thực chất chúng nằm song song và bằng nhau. Nhiều ảo ảnh thậm chí có thể làm thay đổi màu sắc, hình dạng hay hướng chuyển động của vật thể so với cảm nhận ban đầu.

(Note: cũng cần phân biệt giữa ảo ảnh-illusion với ảo giác-hallucination, trong đó khái niệm thứ hai chỉ hiện tượng quá trình nhận thức diễn ra dù không có kích thích bên ngoài, tức sự cảm nhận những thứ không tồn tại [5]. Ảo ảnh: A → A’; Ảo giác: nothing → A.)

Về nguyên nhân, dù là một quá trình xử lý thông tin giác quan được điều chỉnh bởi cơ chế nhận thức nói chung, hiện tượng ảo ảnh thị giác lại được gây ra bởi nhiều yếu tố phức tạp hơn hẳn độ trễ thông tin và xu hướng “điền vào chỗ trống” cố hữu.

Ví dụ, do não bộ không trực tiếp cảm nhận màu sắc và độ sáng (brightness) thực sự của vật thể A; mà lại cảm nhận bằng cách so sánh các yếu tố này của vật thể A với những vật thể B, C, D… khác nằm gần nó. Điều này tạo ra ảo ảnh về sự khác biệt về sắc độ xám giữa hai ô cùng màu trên bàn cờ vua (xem dưới phần bình luận).

Với ảo ảnh Zöllner, trong đó những đường thẳng dài có những đoạn thẳng ngắn hơn nằm chồng chéo lên sẽ tạo cảm giác chúng là một mớ hỗn độn không theo hàng lối; dù thực chất các đường này song song nhau. Lý do là góc tạo bởi các đoạn ngắn nằm chồng chéo với đường thẳng dài sẽ tạo ấn tượng về chiều sâu không gian 3D, khiến người nhìn lầm tưởng đó là sự bố trí xen kẽ của những đường thẳng hướng về và hướng ra xa phía mình. Ảo ảnh này cho thấy cách sắp xếp các tiểu tiết ở phông nền (các đoạn ngắn chồng chéo) đủ khả năng làm bóp méo cảm nhận về đối tượng chủ đạo (các đường song song) trong ảnh [6].

Hoặc với cảm giác về chuyển động của các bức ảnh tĩnh (apparent motion hoặc snake illusion), sự “nhúc nhích” khẽ khàng của những vòng tròn hoặc xoắn ốc thực ra lại đến từ các chuyển động cực nhanh đến mức không thể cảm nhận của mắt (saccade). Trong 1 giây, có rất nhiều lần mắt chuyển động liên tục theo các hướng khác nhau để “chụp” những mảng rời rạc của bức ảnh rồi ghép chúng lại thành một khung hình duy nhất. Chuyển động liên tục này, cộng với đường nét cong và các họa tiết rối rắm khác, đã tạo nên ảo ảnh về chuyển động xoay tròn không có thực [7].

Cơ bản hơn, có thể xét đến cấu tạo sinh học và cách hoạt động của mắt để biện hộ cho sự dễ bị đánh lừa của chúng ta. Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học năm 1981 đã được trao cho David Hubel và Torsten Wiesel với việc phát hiện cơ chế diễn giải các tín hiệu thị giác của não bộ. Hóa ra, cách mà các neuron “nhìn” không đơn giản như chúng ta vẫn tưởng. Mỗi loại thông tin cụ thể như màu sắc, hình dạng, chuyển động, các họa tiết của một hình ảnh thu được trên giác mạc không được xử lý đồng thời; mà lại thuộc trách nhiệm của các tế bào thần kinh riêng biệt. Khi quét MRI, người ta nhận thấy trong lúc nhìn vào ảo ảnh, những neuron này có sự cạnh tranh lẫn nhau trong việc truyền tải thông tin, từ đó làm ảnh hưởng đến nhận thức của chúng ta và tạo ra những cảm nhận sai lệch [8].

(Note: nếu muốn tìm hiểu thêm các loại ảo ảnh thị giác khác, thì tài liệu hơn 800 trang mang tên “Trích yếu về Ảo ảnh thị giác” của Đại học Oxford đích thị là dành cho bạn [9]).

Nói ngắn gọn, đôi mắt không có lỗi khi để chúng ta hết lần này đến lần khác bị lừa vì những ảo ảnh. Đó đơn giản là cách thức mà “cửa sổ tâm hồn” và hệ thống xử lý thông tin thị giác phía sau nó hoạt động.

Vốn dĩ, những yếu tố ẩn dưới tầng tiềm thức hay những cơ chế đã được tự động hóa có ảnh hưởng khá lớn; nhưng chúng ta lại khó có thể nhận biết sự chi phối của chúng trong hoạt động thường ngày. Ngay cả suy nghĩ chủ quan và hành vi, những thứ tưởng chừng nằm hoàn toàn trong sự điều khiển của tư duy và ý thức; hoá ra vẫn có thể (và thực ra là trong phần lớn thời gian) bị định hướng bởi các thiên kiến nhận thức (cognitive bias, chúng tôi cũng đã có một tuần chủ đề viết về các thiên kiến này [10]). Huống chi, việc xử lý các thông tin giác quan, vốn dựa trên phần cứng là một hệ thống bị “lag” và thích tự suy diễn; lại càng khó tránh khỏi những sai sót.

Nhưng dù gì, chúng vẫn vô hại hơn các ảo ảnh vật lý làm các tài xế bị đánh lừa bởi con đường nhựa sũng nước, khiến những nhà thám hiểm lạc giữa sa mạc kiệt sức đuổi theo một ốc đảo không có thực, hay thậm chí còn có thể chính là thủ phạm đã gây ra vụ chìm tàu Titanic lịch sử [11]. Trong khi đó, các ảo ảnh do sai lệch về nhận thức đang được dùng làm công cụ nghiên cứu cơ chế xử lý thông tin thị giác [12]. Với ảo ảnh bàn tay giả (rubber-hand illusion [13]), cảm nhận “ảo” về cơ thể lại được áp dụng như liệu pháp chữa trị OCD [14]. Và ít ra, chúng có thể được xem là một “trick” ảo thuật khá hay ho và hấp dẫn.

Hãy nhớ rằng, chúng ta có thể được coi là sản phẩm hoàn thiện nhất trong sinh giới, đã trải qua vô số phiên bản nâng cấp và vá lỗi bởi nhà sản xuất nổi tiếng tài tình mang tên Tiến hóa. Nếu một cơ chế quan trọng như việc nhận thức và xử lý các thông tin giác quan lại tồn tại đầy những khiếm khuyết hoặc chỉ mang giá trị tự giải trí, có lẽ chúng ta đã không tồn tại cho đến hôm nay để ngồi vọc tìm những bức ảnh gây xoắn não trên Internet.

Vài mili giây không có ý nghĩa lắm với con người; nhưng đó lại thời khắc sinh tử để loài ruồi thực hiện việc đổi hướng bay, giúp chúng tránh khỏi chiếc vỉ đập ruồi quái ác [15]. Nhờ đôi mắt kép với hàng nghìn mắt con li ti, chúng có thể xử lý chuyển động ở tốc độ cao và sở hữu góc nhìn rộng (Ruồi: 1 - Thuyền trường tàu Titanic: 0).

Nhưng, điều đó cũng không giúp loài ruồi khỏi bị lừa bởi ảo ảnh về sự chuyển động của ảnh tĩnh [16] (Ruồi: 0 - Thuyền trường tàu Titanic: 0).

Và hóa ra, không chỉ loài ruồi hay những người họ hàng linh trưởng mới bị xoắn não vì những bức ảnh được sắp xếp tài tình như chúng ta [17]; việc bị lừa bởi ảo ảnh thị giác là hiện tượng không hề hiếm gặp trong thế giới động vật [18]. Kể cả những con chuột - vốn đã quá quen với các thí nghiệm; cũng tỏ ra hoảng sợ trước ảo ảnh về bàn tay giả [19]. Thậm chí, khi được lập trình để xử lý thông tin thị giác mô phỏng theo cách thức của não bộ, máy tính cũng bị qua mặt bởi những ảo ảnh đơn giản [20]. Và một điều ngạc nhiên đến mức bình thường là, kể cả khi đã biết trước mình đang nhìn vào ảo ảnh, chúng ta vẫn không sao điều khiển não bộ đừng bị ảo ảnh đó đánh lừa [21].

Nếu thế, việc dễ bị mắc lừa trước những ảo ảnh thị giác dường như là một xu thế chung của sinh vật. Ở mức độ nào đó, sự tồn tại của nó cũng tương ứng với trạng thái bình thường. Thực vậy, những người mắc tự kỷ, kể cả trẻ em hay người lớn, lại ít rơi vào những sai lầm nhận thức ở dạng ảo ảnh thị giác hơn so với người bình thường, và thậm chí ảo ảnh còn được dùng làm công cụ chẩn đoán cho hội chứng này [22].

Nghĩa là về mặt tiến hóa, việc bị đánh lừa bởi đôi mắt của chính mình nói riêng hay những sai lầm cố hữu về nhận thức nói chung không phải một tính năng dư thừa hay một cơ chế lỗi bị bỏ sót; rất có thể còn là nhân tố giúp sinh vật sống sót hiệu quả hơn.

Ví dụ cơ chế của sự chú ý, nó không phải là ánh đèn spotlight trên sân khấu, hoạt động bằng cách hướng đến và làm nổi bật thứ chúng ta quan tâm. Bí quyết nằm ở những khoảng tối. Khi hướng sự tập trung vào một đối tượng, nhận thức không tốn công để làm nổi bật chủ thể, mà hướng đến việc làm mờ nhạt những thứ xung quanh để giúp chúng ta tiết kiệm năng lượng trong việc xử lý thông tin [23]. Cơ chế này, một mặt khiến chúng ta dễ dàng bỏ qua những thay đổi xung quanh (changes blindness [24]); nhưng đồng thời cũng giúp chúng ta không phải kiệt sức vì phải dành tài nguyên tâm trí vào mọi thứ.

Việc chúng ta có thể cảm nhận chiều sâu không gian 3D trên mặt phẳng 2D, thực chất cũng là một dạng ảo ảnh. Cảm nhận này đến từ khả năng nhận diện sự đổ bóng (shading), mà nguyên nhân sâu xa hơn là trình tự ưu tiên trích xuất và xử lý thông tin về màu sắc của vật thể của hệ thống thần kinh thị giác [25]. Sự ưu tiên này giúp chúng ta nhanh chóng và dễ dàng nhóm các mảng cùng màu lại với nhau và phân biệt chúng với các nhân tố môi trường khác.

Hãy tưởng tượng đằng sau những kẻ lá của bụi cây rậm rạp là một con sư tử đang rình rập. Chúng ta có thể nhận thấy điều bất thường khi xen giữa phông nền màu xanh lá là những đốm vàng nổi bật. Nhưng một mảng xanh lá có chút đốm vàng thì giải quyết vấn đề gì? Bộ não còn tinh vi hơn thế, nó nhóm các đốm màu vàng lại với nhau thành một khối hợp nhất, và đưa ra những thông tin bổ sung thêm dựa trên lượng thông tin ít ỏi có được. Vì thế, từ một chút đốm màu tưởng chừng vô nghĩa, bộ não tự khoanh vùng và suy đoán hình dạng của thứ nằm phía sau đó. Ngay khi hình ảnh lờ mờ của kẻ săn mồi với bộ lông vàng đặc trưng hiện ra, cũng là lúc nhận thức cảnh đưa ra cảnh báo: “Chạy ngay đi!”.

Lợi dụng việc màu sắc là thứ “đập vào mắt” đầu tiên, nhiều loài động vật đã vận dụng phương thức ngụy trang gọi là “countershading”, trong đó màu sắc phần mặt lưng thường có màu tối và mặt bụng có màu sáng, tạo ra sự tương phản cao. Nghĩa là, chúng ta nhận biết sự khác biệt giữa vật thể và môi trường thông qua độ tương phản màu sắc, nên nếu bản thân vật thể đó chính nó cũng có sự tương phản, não bộ sẽ hiểu nhầm một phần của nó thuộc về môi trường [26].

Ví dụ trong môi trường nước biển với góc nhìn từ trên xuống, phần lưng sẫm màu của cá mập sẽ tiệp màu với nền tối của đáy biển. Trong khi nếu nhìn từ dưới lên, phần bụng sáng màu lại hòa cùng sắc độ của tầng nước bề mặt được mặt trời chiếu sáng. Trên cạn, sự bố trí màu sắc tương phản này cũng tạo ra ảo ảnh rằng bản thân con vật và bóng của nó đổ trên mặt đất là một khối, khiến chúng trông “dẹt” đi (3D → 2D) và ít nổi bật hơn trong mắt kẻ thù. Ngược lại với những kẻ đi săn và kẻ bị săn, luôn muốn ẩn mình nhiều nhất có thể, những con vật có khả năng tự vệ cao như loài chồn hôi hoặc lửng mật lại thích “chơi trội”. Bằng cách nghịch đảo cách bố trí tương phản (reverse countershading) với phần lưng sáng màu và phần bụng tối màu, chúng khiến mình trở nên nổi bật hơn như lời cảnh báo để những con vật khác chớ dại dột đến gần.

Ngoài ra, ảo ảnh còn được tận dụng trong việc tìm bạn tình, đặc biệt là ở loài chim. Bộ lông đuôi sặc sỡ của loài trĩ sao lớn (great argus pheasant) có các họa tiết hình dĩ tròn gọi là điểm mắt (eye spot). Trong lúc “khiêu vũ” để tán tỉnh con cái, bộ lông đuôi dựng đứng với các điểm mắt nhạt màu phía trên và sậm màu phía dưới khiến các dĩa này trở thành ảo ảnh 3D của những khối cầu kim loại sáng lấp lánh. Và theo tiêu chuẩn thẩm mỹ của loài chim, điều đó tương ứng với vẻ đẹp của đồ trang sức [27]. Hay với loài chim đinh viên (bowerbird), khi bước vào chiếc tổ cầu kỳ có dạng một đường hầm do con đực xây nên, góc nhìn của con cái sẽ tạo ảo ảnh rằng những đồ vật trang trí phía sau (các hòn sỏi hoặc khúc xương) trông nhỏ và có kích thước đồng bộ. Kích thước con đực, vì thế sẽ trở nên to lớn hơn thực tế, giúp chúng tăng khả năng chinh phục được bạn tình [28]. Cũng dựa vào ảo ảnh để tăng kích thước bản thân, những con còng (fiddler crab) đực thậm chí còn “cao càng” hơn khi biết lợi dụng hiệu ứng Ebbinghaus: chúng đi cùng những cá thể nhỏ hơn để trông lớn hơn trong mắt con cái [29].

Tóm lại, thế giới chúng ta, ở một góc độ nào đó, có thể là một loạt các ảo ảnh. Hiện thực và tâm trí, mỗi thứ một ít, được bộ não dùng để tạo nên một nhận thức đầy đủ về thế giới xung quanh. Và chúng ta đã sống quá lâu bên trong ấy. Tuy vậy, có vẻ mọi người vẫn thường nhầm lẫn rằng ảo ảnh là “không bình thường”, dù sự thật là “bình thường” chúng ta nghĩ bản thân nó đã chứa đựng sẵn các ảo ảnh. Tức là, giả sử có một nút để chúng ta tắt đi mọi ảo ảnh, mọi thứ sẽ trở nên tệ đi thay vì tuyệt vời như chúng ta nghĩ.

Và vì nhận thức tham gia rất nhiều vào quá trình kiến tạo hiện thực chúng ta cảm nhận được, nên những gì tác động đến nó, cũng gián tiếp tác động đến “hiện thực” được nó tạo ra. Không chỉ yếu tố sinh học, các yếu tố xã hội cũng có tác động cực kỳ đáng kể lên những ảo ảnh này.

______________

OPTICAL ILLUSIONS: A DEFECT OF HUMAN COGNITION; OR IT’S US WHO REFUSED TO SEE WHAT WE WISH NOT TO?

In our previous article on time illusions [1], we have given a brief explanation on the process of how human cognition processes the information received by our senses (or, in other words, the stimuli for the environment). From a purely physical perspective, cognition is a flawed system. It would inevitably subject to “lags”, as a existent latency is required for the stimuli to appear, then get perceived by our senses, and after that undergo the extremely sophisticated processes of the brain for processing these data, until they are finally outputted in the form of a full picture that is our perception of the surrounding environment.

To compensate for the latency and the incomplete information, our cognitive system has granted itself with the abilities to predict the developments of the phenomena, to insert/omit data to form the most completed and seamless “reality” that it could possibly reproduce. But even then, it’s just physically impossible for this system to make up entirely for these inherent weaknesses, and we have to live with the truth that the reality reproduced by our cognition will always be , by definition, a pseudo-reality.

At least in terms of visual perception, what we see “at present time” that happened a few milliseconds ago in reality. Even when this latency is greatly marginal and the functionality of human eyes is not much different from that of cameras, it could still never reflect entirely correctly what is shown before the retina, and thus make us prone to get confused by what we see. The flash-lag effect, the “movements” of still picture (a list of all optical illusions to be mentioned in this article from this point onward will be made available in the comment section), or the debates how the black-blue/gold-white dress that went viral on the Internet a few of years ago [2] are some of the examples to show us how easily deceptible our eyes can sometimes be.

Or, to word it more precisely – it’s the evidence to help depict the incompleteness of the cognitive system that is controlling all and every activity of our bodies.

1. Eyes never lie.

Visual or optical illusions include numerous types with just as diverse characteristics, but then can be generally defined as the misinterpretation of the information that the eyes perceive, to form an incorrect perception of the reality that we see [3]. With the exception of the illusions that are actually caused by the laws of physics, such as when the spoon dipped halfway into water looks like it “splitted”, or the mirage phenomenon caused by the light refraction between layers of air that are heated up to different temperature [4]; in most cases, optical illusions are caused intentionally by elaborately arranged images.

The arrangement of details, colors, shadowing direction, movement direction, … in a special case can make us perceive straight lines as curved, unparalleled or shorter/longer than one another even when they are parallel and equal in length. A lot of illusions can even change the color, shape or movement direction of an object from how they are initially perceived.

(Note: Additionally, illusion should also not be confused with hallucination, as the latter refers to the perception that happens even when there’s no stimuli, meaning that we are perceiving things that’s non-existent [5]. Illusion: A → A’; Hallucination: nothing → A.)

As for the cause, even when the process of sense-data processing naturally receives a degree of intervention from the general cognitive system, the optical illusions are often caused by a conglomeration of factors that far beyond just the brain’s mechanisms of information latency or automatic insertion.

For example, as our brain cannot in-one-step perceive the actual colors and brightness an object A; but instead have to perceive it by comparing these attributes of object A with other objects B, C, D… nearby, this can lead to an optical illusion of different shades of grey between the actually similarly-colored squares on a chess board (see the comment section).

In the case of the Zöllner illusion, where a series of parallel, black diagonal lines which are crossed with short, repeating lines can give the impression that they are in disorder; even when in reality they are perfectly parallel. The reason is that the angles created by the shorter lines crossing the long lines will create the impression of a 3D depth, which causes beholders to mistake them with an arrangement of interwoven lines that are running toward the distance. This illusion has shown use that the arrangement of background details (in this case, the short crossing lines) can actually distort our perception of the foreground objects (the parallel lines) in the picture [6].

Or in case of apparent motion, or sometimes called the ‘snake illusion’, the ever so slight “jiggling” of shapes such as circles or vortexes were actually the results of our eyes’ constant movements so fast we cannot at all perceive (saccade). Within 1 seconds, the eyes would move lots and lots times toward many different directions to “take photoshoot” of the many jigsaw pieces of the picture and then put them together in one single frame. This constant movement in cahoots with the curves or any other type of confusing patterns have caused the illusion of non-existent rotational motion [7].

On a more fundamental level, we might as take a closer look into the biological structure and the functionality of the human eyes to justify its deceptibility. The 1981’s Nobel Physiology or Medicine was awarded to David Hubel and Torsten Wiesel for their discoveries concerning information processing in the visual system. As it turns out, the way the neurons ``see” things were way more complex than we previously imagined. Each specific type of information, namely the colors, shapes, movements, and patterns of an imagine received by the cornea were actually not simultaneously processed; but instead the responsibilities to handle them were divided between different types of neural cells. With MRI scans, it had been discovered that when people see illusions, there actually appeared some type of competition among these neurons for transmission of information, and this competition in turns affected our cognition and thus gave us wrong impressions [8].

(Note: If you feel the need to look into more types of illusions, then the 800-page The Oxford Compendium of Visual Illusions” from Oxford University Press might just be right book for you [9].)

To put it simply the eyes should not be held accountable for the countless times we got deceived by the illusions. It was simply how these so-called “windows to the soul” and the visual data processing system behind them meant to operate.

Essentially, the factors down under the unconscious level or the build-in mechanisms boast great influence in the process; but the problem is we cannot really notice their influence during our daily activities. Even our subjective thoughts and behaviors, which were always thought to be entirely and undisputedly under the command of intelligence and cognition; could still actually be (and, in fact, ever so predominantly so) directed by cognitive biases (we already had these biases in one of our earlier themed weeks [10]). And it is also worth mentioning again, that the processing of sense data, unfortunately, is processed by this lag-prone, like-to-speculate set of hardware that is our brain; and thus give us all the more reasons to take errors as inevitable.

However, these illusions would still be considered much less harmless than the physics-induced illusions that can cause asphalt roads look dripping wet to drivers on hot days, cause the desert-stranded explorers to exhaust themselves chasing a non-existent oasis, or also might as well have been the culprit of the historical Titanic shipwreck [11]. In the meantime, the illusions caused by cognitive errors are being used as a medium for the research of visual information processing [12]. In case of rubber-hand illusion [13], the much “illusory” perception of the body were also employed as a therapy for OCD [14]. And even if it isn’t so useful, we could still take it as a pretty interesting and entertaining “magic trick”.

But the question is, are these illusions purely just the games of the mind?

It should be noted that, we are more or less one of the most completed creations in the biosphere, which have received countless upgrades and patches from the renownedly ingenious manufacturer that is Evolution. If such an important mechanism of cognition and sense information processing are designed with so many grave flaws just so that our mind can entertain itself, then we probably were not that fit for survival and should have gone extinct long along before we managed to reach this age where we have the free time to sit at the computer and search for these mind-twisting images on the Internet.

2. So who is deceiving whom?

A few milliseconds while may not matter as much for humans; but is actually that life-or-death-matter period of time needed for the flies to change their flying courses to save themselves from the wraith of a flyswatter or anything similar [15]. Thanks to the double compound eyes consisting of thousands of receptors that more or less function like tiny eyes, they can process high speed movements and retain a broader visual field (Flies: 1 – Captain of the Titanic: 0).

However, that doesn’t actually help the flies to not get tricked by the apparent movement illusion [16] (Flies: 0 – Captain of the Titanic: 0).

And as it turns out, it wasn’t just the flies or our primate relatives to get mind f*cked by the elaborately arranged images like we did [17]; being fooled by optical illusions are much more of common place for the species in the world of animals [18]. Even the rates – the most battle-hardened veterans among lab animals; were also spooked in rubber-hand illusion experiences [19]. Even more fascinatingly, when programmed to process visual data through a process that simulate that of human brain’s visual data processing, computers were also ended up getting tricked by simple illusions [20]. And another something so incredible but yet so commonly found is that even when we have been previously educated about an illusion, we could still never find a way to tell the brain to stop getting tricked by that illusion [21].

Therefore, the vulnerability to optical illusions seems to be the general trend in the biological world. To a certain extent, the existence of optical illusions can more or less be considered a secondary state of normalcy. For example, people with autism, regardless of their age, are actually a lot less likely to suffer the cognitive errors that are optical illusions than normal people, so much that optical illusions are actually employed as a mean for diagnosis of this syndrome [22].

This indicates that, from the perspective of evolution, the deceivability of our visual system or the inherent so-called “flaws” of the cognitive system in general, was not by any mean an obsolete feature or a defect overlooked by evolution; it might as well play a crucial role in helping living species to survive better.

Take the attention mechanism for example: It does not work like a spotlight on stage that turns toward and highlights the things that pique our interest. The secret actually lies in how it manages unlit area. When it wishes to focus on a subject, instead of doing the highly-laborious task that is highlighting the said subject, our cognition would look to blur everything else around the subject, which helps the brain’s information processing to be much more energy efficient [23]. While this mechanism does create loopholes for us to overlook some of the changes around us (changes blindness [24]); it also keeps us from exhausting our resources trying to pay attention to all and everything.

Our ability to perceive 3D depth on a 2D panel was actually also a type of Illusion. This perception stemmed from our ability to perceive the shadowing, in combination with another more fundamental cause, which is our visual nervous system’s priorities in the extracting and process of objects’ color information [25]. These priorities help us quickly and easily group up areas that are similarly colored and distinguish them with other environmental factors with different color.

For example, imagine when there’s a lion hiding behind a green shrub, prowling for a prey. We will be able to immediately notice something’s out of irregular as we see yellow spots in the midst of a green background. But how did our brain make it so that those few yellow dots, even though they seem so insignificant in terms of presence, can actually ring the alarm in our head? This is where the ingenuity of the brain is showcased, as it groups the yellow dots into a single entity, and thus provides additional information based on the limited amount of data on the limited information that it’s provided with. As a result, as it encounters these seemingly-so-insignificant gold spots, our brain will start to pinpoint and make speculation on the shape of the thing that is being covered by the shrub. And as an image incomplete but yet recognizable of the predator with a characteristic golden fur comes to mind, it will also be when our brain starts to scream: “Run! Now!”.

Taking advantage of the fact that color is the thing that “meets the eyes” first, many species of animal have developed from themselves a disguise mechanism called “countershading”. Specifically, these animals would wear darker color on the back and brighter color on front, to generate a high level of contrast. And, since we distinguish objects and environment around them by color contrast, if the contrast exists on the animal’s body itself, the brain would confuse a part of that body with a part of the surrounding [26].

For example, in a marine environment, from a bird-eye perspective, the dark-colored back of sharks will blend in with the dark-colored seabed. Meanwhile, from underneath, their bright-colored bellies would be of a color shade much closely resembling that of a sunlit sea surface. From the perspective of something on the shore, this contrast color scheme also creates the illusion that these animals and their shadows on the bottom are in the same block, and thus actually makes them look flatter (3D → 2D) and, in turns, less noticeable to the prey. Contrary to the “easy prey” species which would look to hide themselves away the best they can, the animals which are highly proficient at defending themselves like the skunks or honey badgers are actually more of the “showoff” types. By employing a contrast setting that is the reversed of the previously discussed color scheme (known as reverse countershading), where the back is colored bright and the belly is colored dark, they make their presence more clearly recognizable as a warning to shoo the predators away.

What’s more, illusion is also a highly effective tool to find mating partners, especially among the species of birds. The colorful feather-tails of the male great argus pheasants are decorated with big, round, disk-shaped patterns called the eye spots. In their courtship “dance”, the upright-raised tail feathers along with the eye spots that are lighter colored on the top half darker colored on the bottom half turn these disks into the 3D illusion of sparkling metal balls. And, according to the aesthetics of birds, those resemble the beauty of jewelleries [27]. For the case of the bowerbirds, as a female enter a nest elaborately constructed by a male, that takes the the form of a cylinder, the perspective of the female will create an illusion that the ornaments at the back of the tunnel, (small pebbles or pieces of bone) were actually petite and uniform. The visual build of the male would thus be slightly inflated from how it is in reality, and that in turns give them a better chance at winning the female’s heart [28]. Also looking to take advantage of illusions to make themselves look bigger , the male fiddler crabs prove themselves to be a level above as they learnt to employ the Ebbinghaus effects: they would intentionally walk alongside the individuals smaller than them so can become bigger in the eyes of the females [29].

So, to summarize, the world as we perceive, in a sense, may as well be a giant conglomeration of illusions. Both the reality and information preexisting in the mind, a little bit from each is used by the brain as ingredients to cook up a full picture that is our perception of the world around us. And we have been and will be spending our lives living within it. However, this truth is largely unknown, people would still take illusions as something “out of ordinary”, even when the “ordinary world” that we are perceiving have by itself already consist of innumerable illusions. Which means, if there actually existed a button that would turn off all the illusions when we press it, everything would get unimaginably horrible rather than better as we may think.

And as our cognition plays a tremendous role in the generation of the reality that we perceive, whatever affects it would also in turn affect the pseudo-reality generated by it. And it’s not just biological factors: Social factors can also very much significantly impact on these illusions.

So that’s the end for our current article. See you later. We will continue this discussion in the next week’s articles, as we will take a closer look into how our self-created illusions are subjected to the influences of culture, religion and politics.

Theo Monster Box