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Roger Shepard | |
|---|---|
 Shepard en la conferencia SciAPP de la ASU en marzo de 2019. | |
| Nacido | Roger Newland Shepard 30 de enero de 1929 Palo Alto , California, EE. UU. |
| Murió | 30 de mayo de 2022 (93 años) Tucson , Arizona, EE. UU. |
| Ocupación | Científico cognitivo |
| Conocido por | Ley universal de generalización |
| Antecedentes académicos | |
| Educación | Universidad de Stanford Universidad de Yale |
| Carl Hovland | |
| Trabajo académico | |
Obras destacadas | Elefante Shepard , mesas Shepard , tonos Shepard |
Roger Newland Shepard (30 de enero de 1929 – 30 de mayo de 2022 [ 1 ] ) fue un científico cognitivo estadounidense y autor de la « ley universal de generalización » (introducida en 1987). Se le considera uno de los pioneros de la investigación sobre relaciones espaciales. Estudió la rotación mental y fue inventor del escalamiento multidimensional no métrico , un método para representar ciertos tipos de datos estadísticos en forma gráfica comprensible para los humanos. La ilusión óptica conocida como tablas de Shepard y la ilusión auditiva conocida como tonos de Shepard llevan su nombre.
Biografía
Shepard nació el 30 de enero de 1929 en Palo Alto , California. Su padre era profesor de ciencia de los materiales en Stanford. [ 2 ] De niño y adolescente, disfrutaba trasteando con mecanismos de relojería antiguos, construyendo robots y haciendo modelos de poliedros regulares. [ 3 ]
Asistió a Stanford como estudiante de pregrado, donde finalmente se especializó en psicología [ 3 ] y se graduó en 1951. [ 4 ]
Shepard obtuvo su doctorado en psicología en la Universidad de Yale en 1955 bajo la dirección de Carl Hovland , [ 5 ] y completó su formación postdoctoral con George Armitage Miller en Harvard . [ 6 ]
Posteriormente, Shepard trabajó en Bell Labs y luego fue profesor en Harvard antes de incorporarse al cuerpo docente de la Universidad de Stanford. Shepard fue Profesor Emérito Ray Lyman Wilbur de Ciencias Sociales en la Universidad de Stanford . [ 7 ]
Entre sus alumnos se encuentran Lynn Cooper, Leda Cosmides , Rob Fish, Jennifer Freyd , George Furnas , Carol L. Krumhansl , Daniel Levitin , Michael McBeath y Geoffrey Miller . [ 8 ]
En 1997, Shepard fue uno de los fundadores del Instituto Kira . [ 9 ]
Investigación
Generalización y representación mental
Shepard comenzó a investigar los mecanismos de generalización mientras aún era estudiante de posgrado en Yale: [ 3 ]
Ahora estaba convencido de que el problema de la generalización era el problema más fundamental al que se enfrentaba la teoría del aprendizaje. Dado que nunca nos encontramos exactamente con la misma situación total dos veces, ninguna teoría del aprendizaje puede estar completa sin una ley que rija cómo lo aprendido en una situación se generaliza a otra.
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Shepard y sus colaboradores "mapearon" grandes conjuntos de estímulos utilizando el orden de probabilidad de que una persona u organismo generalizara la respuesta al Estímulo A y diera la misma respuesta al Estímulo B. Para usar un ejemplo del artículo de Shepard de 1987 en el que proponía su " Ley universal de generalización ": ¿generalizará un pájaro que puede comer un gusano ligeramente diferente de un gusano anterior que consideró comestible? [ 10 ]
Shepard empleó metáforas geométricas y espaciales para representar un espacio psicológico donde las "distancias" entre diferentes estímulos eran mayores o menores dependiendo de si estos eran, respectivamente, menos o más similares. [ 11 ] Estas distancias imaginarias resultan interesantes porque permiten realizar inferencias matemáticas: la "disminución exponencial" en respuesta a los estímulos, basada en la distancia, se mantiene válida para una amplia gama de experimentos con seres humanos y otros organismos. [ 12 ]
Escalamiento multidimensional no métrico
En 1958, Shepard aceptó un trabajo en Bell Labs , cuyas instalaciones informáticas le permitieron ampliar su trabajo anterior sobre generalización. Según relata: «Esto condujo al desarrollo de los métodos ahora conocidos como escalamiento multidimensional no métrico , primero por mí (Shepard, 1962a, 1962b) y luego, con mejoras, por mi colega matemático de Bell Labs, Joseph Kruskal (1964a, 1964b)». [ 3 ]
Según la Asociación Americana de Psicología , "el escalamiento multidimensional no métrico... ha proporcionado a las ciencias sociales una herramienta de enorme poder para descubrir estructuras métricas a partir de datos ordinales sobre similitudes". [ 13 ]
Al otorgarle a Shepard el Premio Rumelhart en 2006, la Sociedad de Ciencias Cognitivas calificó el escalamiento multidimensional no métrico como una "contribución temprana muy influyente", explicando que: [ 7 ]
Este método proporcionó una nueva forma de recuperar la estructura interna de las representaciones mentales a partir de medidas cualitativas de similitud. Esto se logró sin hacer suposiciones sobre la validez cuantitativa absoluta de los datos, sino basándose únicamente en la suposición de un ordenamiento reproducible de los juicios de similitud.
EPÓNIMO :
Un tono de Shepard, nombrado según su creador, Roger Shepard, se trata de un sonido complejo generado electrónicamente que consiste en la superposición de ondas sinusoides separadas por octavas. Una escala musical formada por estos tonos se conoce como una escala de Shepard. Con un movimiento ascendente o descendente de estos tonos se consigue la ilusión auditiva de una escala que sube o baja continuamente.[1]
Construcción de una escala de Shepard
Cada cuadrado en la figura indica un tono, y cada conjunto de cuadrados basado en una alineación vertical forman juntos un tono de Shepard. El color de cada cuadrado indica la intensidad de la nota: el color morado equivale a la intensidad más baja y el color verde a la más alta. Esta superposición de notas que se tocan al mismo tiempo se separan exactamente por el intervalo de una octava, y cada escala aparece y se desvanece de forma que es imposible escuchar el inicio y el final de cualquier escala.
Como ejemplo conceptual de una escala de Shepard cromática ascendente con Do como centro tonal, el primer tono podría ser un Do4 prácticamente inaudible y un Do5 (una octava más agudo) estridente. El siguiente sería un Do♯4 ligeramente más fuerte y un Do♯5 ligeramente más flojo, y después de este encontraríamos un Re4 todavía más fuerte y un Re5 más silencioso, etc. Las dos frecuencias tendrían la misma intensidad en la mitad de la octava (Fa♯4 y Fa♯5), y el duodécimo tono sería uno Si4 fuerte y un Si5 casi inaudible, con la adición de un Si3 también prácticamente inaudible. El decimotercero tono volvería a ser el mismo que el primero, y el ciclo continuaría indefinidamente. En otras palabras, cada tono consta de dos olas sinusoides con frecuencias separadas por octavas; la intensidad de cada equivale, por ejemplo, a una función de coseno alzado de la separación en semitonos de una frecuencia máxima, que en el ejemplo superior sería Si4. Según Shepard, "(...) prácticamente cualquier distribución suave que se atenúe a niveles subumbrales a frecuencias bajas y altas podría funcionar igual de bien como la curva de coseno utilizada".[2]
La teoría detrás de la ilusión se demostró durante un episodio del programa de televisión de la BBC Bang Goes The Theory, donde el efecto se describió como un "poste de barbero musical".[3]
La escala descrita (con pasos discretos entre cada nota) se conoce como la escala de Shepard discreta. La ilusión es más convincente si las notas se separan por un corto silencio (staccato o marcato mejor que legato o portamento).
Variantes
Glissando Shepard-Risset
Jean-Claude Risset posteriormente ideará una versión de la escala donde los tonos se deslizan en un glissando continuo, bautizado como escala Risset continúa o glissando Shepard-Risset.[4] Cuando se realiza correctamente, el tono parece subir o bajar indefinidamente, por mucho que se vuelva a la nota inicial. Risset también creó un efecto similar jugando con el ritmo de un loop, en el cual el tempo parece incrementar o disminuir infinitamente.[5]
Paradoja del tritono
Dos tonos de Shepard tocados de manera secuencial y separados por el intervalo de un tritono (media octava) producen la paradoja del tritono. Shepard previó que los dos tonos constituirían una figura biestable (el equivalente auditivo del cubo de Necker), la cual se podría escuchar tanto ascendente como descendente, pero nunca los dos a la vez.[6]
En 1986, Diana Deutsch descubrió que la percepción de cual era el tono más agudo dependía de las frecuencias absolutas involucradas, y que un individuo usualmente escucharía el mismo tono como el más agudo (esto es determinado por el tono absoluto de las notas).[7] Curiosamente, el tono de Shepard designado como el más agudo variaba de persona a persona, dependiendo del lenguaje o dialecto del oyente (Deutsch, Henthorn y Dolson encontraron que los hablantes nativos del Vietnamita, un lenguaje tonal, escucharon la paradoja del tritono de manera diferente a los Californianos que hablaban el Inglés como lengua materna).[8][9]
Melodía perpetua
Pedro Patricio observó en el año 2012 que utilizando el tono de Shepard como fuente de sonido y aplicándolo a una melodía se podía reproducir la ilusión de un movimiento ascendente o descendente infinito propio de la escala de Shepard. Independientemente del tempo y de las cualidades del envolvente acústico de las notas, la ilusión auditiva se mantiene efectivamente. La ambigüedad de la escala a la cual pertenecen los tonos de Shepard permite a los compositores experimentar con melodías engañosas y desconcertantes.[
Henry Shrapnel | |
|---|---|
 Retrato de Shrapnel, 1817 | |
| Nacido | 3 de junio de 1761 |
| Murió | 13 de marzo de 1842 ( 80 años) |
| Carrera militar | |
| Lealtad | Gran Bretaña Reino Unido |
Rama | Ejército Británico |
Años de servicio | 1779–1825 |
Clasificación | Teniente general |
| Unidad | Artillería Real |
Conflictos | |
El teniente general Henry Scrope Shrapnel (3 de junio de 1761 - 13 de marzo de 1842) fue un oficial del ejército británico que sirvió en las guerras revolucionarias francesas y napoleónicas . Inventó el proyectil de metralla , que recibió su nombre en su honor.
Biografía
Henry Shrapnel nació en Midway Manor , en Bradford-on-Avon , Wiltshire, Inglaterra , siendo el noveno hijo de Zachariah Shrapnel y su esposa Lydia. Fue nombrado teniente de la Artillería Real en 1779, sirviendo primero en Terranova . Regresó a Inglaterra en 1784, cuando comenzó a experimentar con balas de cañón huecas rellenas de perdigones de plomo que estallaban en el aire. [ 1 ]
En 1787 fue destinado a Gibraltar, donde comenzó a realizar demostraciones de su arma antipersonal, lo que impresionó a los oficiales superiores al mando de la fortaleza. [ 2 ] Desde Gibraltar, Shrapnel fue enviado a las Indias Occidentales en 1791. [ 1 ] Shrapnel sirvió en Flandes , donde resultó herido en 1793. Fue ascendido a mayor el 1 de noviembre de 1803, tras ocho años como capitán.
En 1803, el ejército británico adoptó un proyectil explosivo similar, pero alargado, que inmediatamente recibió el nombre de su inventor. [ 3 ] Desde entonces, el término «metralla» se ha utilizado para referirse a la fragmentación de los proyectiles de artillería y a la fragmentación en general, mucho después de que fuera reemplazado por proyectiles de alto explosivo . Hasta el final de la Primera Guerra Mundial , los proyectiles se seguían fabricando según sus principios originales.
Después del éxito de su invento en la batalla de Fort Nieuw-Amsterdam , Surinam , el 30 de abril de 1804, [ 4 ] Shrapnel fue ascendido a teniente coronel el 20 de julio de 1804, menos de nueve meses después.
En 1814, el Gobierno británico reconoció la contribución de Shrapnel otorgándole 1200 libras esterlinas ( 82 600 libras esterlinas en 2025 ) anuales de por vida. [ 5 ] Sin embargo, la burocracia le impidió recibir el beneficio completo de este premio. [ 1 ] Fue nombrado coronel comandante de la Artillería Real el 6 de marzo de 1827. Ascendió al rango de teniente general el 10 de enero de 1837. [ 6 ]
Shrapnel vivió en Peartree House , cerca de Peartree Green , Southampton , desde aproximadamente 1835 hasta su muerte. [ 7 ] [ 8 ]
Su hermana Rachel Shrapnel se casó con el reverendo Thomas Tregenna Biddulph . El general Sir Michael Anthony Shrapnel Biddulph era su sobrino nieto.
EPÓNIMO :
Los shrapnel (del inglés shrapnel, esquirla) son municiones de artillería tanto antipersona como antimaterial, que transportan una gran cantidad de balas cerca de su blanco, para luego ser eyectadas sobre el mismo a fin de que continúen la trayectoria del proyectil e impacten el blanco individualmente.
Su nombre proviene del mayor general Henry Shrapnel (1761-1842), un oficial de artillería inglés cuyos primeros experimentos, llevados a cabo por cuenta propia, condujeron al diseño y desarrollo de un nuevo tipo de obús.
Su letalidad se basa casi enteramente en la velocidad del proyectil. Este tipo de munición, quedó obsoleto al finalizar la Primera Guerra Mundial y fue remplazado por el obús fragmentario de alto poder explosivo, mas no en blindados como tanques. Está bastante extendido gracias a su economía y al combate asimétrico y ha demostrado su efectividad para los medios acorazados terrestres en entornos urbanos.
Desarrollo del obús shrapnel
En 1784 el teniente Shrapnel de la Royal Artillery empezó a desarrollar un arma antipersona. La artillería de la época empleaba "metralla" para defenderse de los ataques de la infantería o la caballería, lo que consistía en cargar un contenedor de lata o de lona con bolas de plomo o trozos de hierro, en lugar de la habitual bala esférica maciza. Al ser disparado, el contenedor reventaba en el ánima del cañón o al salir de su boca, produciendo el efecto de un cartucho de escopeta sobredimensionado. A distancias de hasta 300 m, la metralla aún era sumamente letal, aunque a esa distancia la densidad de los proyectiles era mucho más baja y era poco probable que impactase a un hombre. A mayores distancias se empleaban balas macizas o explosivas (una esfera hueca de hierro fundido llena de pólvora negra), aunque las segundas con un efecto más aturdidor que fragmentario, ya que sus esquirlas eran muy grandes y pocas.
La innovación de Shrapnel fue combinar el efecto de escopeta de la metralla, con una espoleta cronométrica para abrir el contenedor y dispersar a cierta distancia las balas que llevaba a lo largo de su trayectoria desde el cañón. Su obús era una esfera hueca de hierro fundido llena de una mezcla de balas y pólvora, equipada con una tosca espoleta cronométrica. Si la espoleta era correctamente ajustada, el obús se abriría delante o encima del blanco, soltando su carga de balas de mosquete. Las balas continuarían su trayectoria gracias a la "velocidad residual" del obús. Además de un patrón de dispersión más denso de las balas de mosquete, la velocidad conservada podía ser más alta, ya que el obús shrapnel tendría un mayor coeficiente balístico que cada una de las balas de mosquete.
La carga explosiva en el obús debía tener la fuerza suficiente para abrirlo antes de esparcir las balas en cualquier dirección. Por lo que su invento aumentó el alcance efectivo de la metralla de 300 mm a unos 1100 m. Él llamó a su invento "metralla esférica", pero con el paso del tiempo fue llamado por su apellido, idea formalizada en 1852 por el gobierno británico.
Los primeros diseños padecieron del problema potencialmente catastrófico de la fricción entre el obús y la pólvora negra durante la alta aceleración en el ánima del cañón, que a veces podía hacerlo detonar prematuramente. Se probaron diversas soluciones, con éxito limitado. Sin embargo, en 1852 el Coronel Boxer propuso el empleo de un diafragma para separar las balas de la carga explosiva, lo cual demostró ser exitoso y fue adoptado al año siguiente. Para evitar la deformación de las balas de plomo, se empleó una resina como material de relleno entre estas. Un efecto secundario útil del empleo de resina fue que su combustión indicaba la apertura del obús, al producir una nube de polvo.
Adopción del shrapnel por la artillería británica
gNo fue sino hasta 1803 cuando la artillería británica adoptó el shrapnel (como "metralla esférica"), con gran entusiasmo. Henry Shrapnel fue ascendido a mayor ese mismo año. El primer uso registrado del shrapnel por los británicos fue en 1804, contra los holandeses del Fuerte Nuevo Amsterdam en Surinam.[1] Los ejércitos del duque de Wellington los emplearon a partir de 1808 en la guerra de la Independencia española y en la batalla de Waterloo, con comentarios favorables de Wellington sobre su efectividad.
El diseño fue mejorado por el capitán E. M. Boxer del Royal Arsenal alrededor de 1852 y combinado cuando fueron introducidos los obuses cilíndricos para cañones con ánima estriada. El teniente coronel Boxer adaptó su diseño en 1864[2] para producir obuses shrapnel para los cañones de avancarga con ánima estriada: sus paredes eran gruesas y de hierro fundido, pero ahora la carga explosiva estaba situada en la base del obús con un tubo que iba a través del centro de este, para dirigir el fogonazo de la espoleta cronométrica montada en la punta a la carga explosiva de la base. Ésta rompía las paredes del obús y esparcía las balas.[3] Los fragmentos de las paredes del obús principalmente seguían su trayectoria, pero tenían poco efecto destructivo. El sistema tenía importantes limitaciones: el grosor de las paredes del obús de hierro fundido limitaba la cantidad de balas transportadas pero ofrecía poca capacidad destructiva, mientras que el tubo que iba por el centro igualmente reducía el espacio disponible para las balas.[4]
En la década de 1870 William Armstrong ofreció un obús con la carga explosiva en la punta y sus paredes hechas de acero, que eran mucho más delgadas que las paredes de los anteriores obuses de hierro fundido. Mientras que la delgada pared del obús y la ausencia de un tubo central le permitían transportar muchas más balas, tenía la desventaja de que su carga explosiva expulsaba las balas a través de la base de éste, al mismo tiempo que les reducía su velocidad. El Reino Unido adoptó esta solución para varios calibres pequeños (por debajo de 152,4 mm; 6 pulgadas),[4] pero para la Primera Guerra Mundial muy pocos de estos obuses estuvieron disponibles.
El diseño final del shrapnel, adoptado en la década de 1880, tenía poco parecido con el diseño original de Henry Shrapnel, salvo sus balas esféricas y espoleta cronométrica. Estaba hecho de acero forjado y sus paredes eran mucho más delgadas, con una espoleta cronométrica en la punta y un tubo que iba a través de su centro para dirigir el fogonazo de la espoleta a la carga explosiva situada en su base. El uso de acero permitía que sus paredes sean más delgadas, teniendo espacio para más balas. Además soportaba la fuerza de la carga explosiva sin romperse, por lo que las balas eran disparadas hacia adelante con mayor velocidad, como en una escopeta. Este fue el diseño adoptado por varios países y era estándar cuando estalló la Primera Guerra Mundial en 1914. Durante la década de 1880, cuando tanto los viejos obuses shrapnel de hierro fundido y los nuevos de acero forjado estaban en servicio en el Reino Unido, los manuales británicos de armamento llamaban al viejo diseño de hierro fundido como "shrapnel Boxer", aparentemente para distinguirlo del diseño moderno de acero.[3]
El moderno diseño de acero forjado y paredes delgadas hizo que sea factible emplearlos en obuses, que tienen una velocidad mucho menor que los cañones de campaña, con una carga explosiva más grande para acelerar las balas al detonar.[5] El diseño ideal de un shrapnel habría llevado una espoleta cronométrica en su base para evitar la necesidad de un tubo central, pero esto no era técnicamente factible debido a la necesidad de ajustar manualmente la espoleta antes de disparar y en cualquier caso fue rechazado desde el inicio por los británicos debido al riesgo de una explosión prematura y funcionamiento irregular.[
