Az arcok felismerése elengedhetetlen ahhoz, hogy miként lépjünk kapcsolatba a komplex társadalmakban, és gyakran úgy gondolják, hogy olyan képességről van szó, amely megköveteli a nagy emberi agy kifinomultságát.
De új bizonyítékokat tettünk közzé Határok a pszichológiában azt mutatja, hogy az olyan rovarok, mint a méh (Apis mellifera) és az európai darázs (Vespula vulgaris) olyan vizuális feldolgozási mechanizmusokat használnak, amelyek hasonlóak az emberhez ”, ami megbízható arcfelismerést tesz lehetővé.
Ez annak ellenére, hogy a rovarok agya apró méretű. Egy milliónál kevesebb agysejtet tartalmaznak, szemben az emberi agyat alkotó 86,000 XNUMX millióval.
Annak megértése, hogy az agy mekkora méretű lehet a komplex feladatok hatékony megoldására, természetesen érdekes, de gyakorlati következményekkel is jár. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük, hogyan fejlődhettek a nagy agyak, és hogyan gondolkodhatunk a mesterséges intelligencia (AI) tervezésén, amely tükrözheti a biológiai agy hatékonyságát.
Könnyedén, de összetetten
Nagyon jól ismerjük az ismerős arcokat. Gondoljon arra a helyzetre, amikor egy baráttal találkozik egy vasútállomáson, ahol több száz ember halad el, akik mind különböző irányban mozognak. Hirtelen egy ismerős arc pillantása a távolból azt jelenti, hogy megtaláltuk a megfelelő embert.
Ez könnyednek tűnik, de az AI megoldások gyakran küzdenek az arcok felismeréséért bonyolult helyzetekben.
Az arcok felismerésében szerzett szakértelmünk nagyrészt a „holisztikus feldolgozáson” alapul - a különböző arcvonások összeragasztásával a kiváló felismerés érdekében. Úgy gondolják, hogy ez egy kifinomult kognitív folyamat, amely az arcok megtekintésével kapcsolatos tapasztalatokkal fejlődik. Miután megismertük az arcot, a különféle jellemzőket - mint a szem, az orr, a száj és a fül - együtt dolgozzuk fel „gestaltként” (minden elemet magában foglaló egységként), hogy lehetővé tegyük az egyének megbízható felismerését.
Érdekes, hogy míg a holisztikus feldolgozást tipikusan az arcok felismerésére használják, amikor más vizuális feladatok szakértőivé válunk - például kutyakiállításokon bíróként vagy klasszikus autók gyűjtéseként -, akkor agyunk holisztikus feldolgozást is alkalmaz, hogy ezeken a területeken is kiválóbb felismerési képességeket nyújtson .
A holisztikus feldolgozás tehát általános elv lehet a fontos tárgyak felismerésében. Ez tágabb értelemben hasznos, mert ez azt jelenti, hogy a holisztikus feldolgozás értékes lehet a fejlett mesterséges intelligencia-megoldások kifejlesztésében, például a gyorsan növekvő invazív növények gyors és pontos azonosításában. AgTech ipar.
Arra voltunk kíváncsiak, hogy mennyire általános a holisztikus feldolgozás elve a különböző állatoknál, ezért kollégáimmal elkezdtük kipróbálni, hogyan oldhatják meg a rovarok az arcfelismerési feladatokat.
Hozd a rovarokat
A méh nagyon hozzáférhető állat a vizuális feldolgozás megértéséhez. Az egyes méheket bonyolult problémák elsajátítására lehet kiképezni az édes cukros jutalom összegyűjtéséért cserébe. Nemrégiben kifejlesztettük a darazsak tesztelésének módszereit.
Meglévő kutatásaink azt mutatják méhek és a darazsak megtanulhatja felismerni az emberi arcokat.
Egy másik amerikai kutatócsoport bizonyítéka szerint a darazsak (Polistes fuscatus) nagyon megbízhatóan megismerheti más darazsak arcát, és úgy tűnik, hogy speciális agyi mechanizmusokat fejlesztettek ki darázsarc feldolgozása.
Hiányzott annak megértése, hogy ez a rovarokban történt-e az egyes arcvonások egyszerű értelmezése miatt, vagy bonyolultabb „egész kép” értelmezés - holisztikus arcfeldolgozás - alkalmazása, mint az embereknél történik.
Úgy döntöttünk, hogy teszteljük a holisztikus arcfeldolgozás lehetőségét mind a mézelő méhben, mind az európai darázsban, képzett személyek felhasználásával végezzük el a manipulált arcokkal történő tesztelést.
Arcfeldolgozás tesztelése
Két nagyon hasznos teszt létezik annak megállapítására, hogy az emberi alanyok holisztikus arcfeldolgozást alkalmaznak: ezek a rész-egész hatás, És a kompozit-arc effektus.
A rész-egész hatás feltárja, hogy amikor az arcvonásokat, például a szemet, az orrot vagy a szájat, elszigetelten érzékeljük, nehezebb felismerni egy arcot ahhoz képest, amikor ezeket a funkciókat egy teljes arc összefüggésében nézzük.
A kompozit-arc effektus a teljesítmény pontosságának nagy csökkenésére utal, ha a helyes belső arcvonásokat - mint a szem, az orr és a száj - a helytelen külső jellemzők összefüggésében vizsgálják.
Az ismerős arcok emberi feldolgozása során a különféle elemi jellemzőket geostaltokká összeragasztják az arcfelismerés pontosságának javítása érdekében.
Ismerem ezt az arcot
Amikor ezeket az elveket alkalmaztuk a rovarok tesztelésére, a méhek és a darazsak képesek megtanulni az emberi arcok achromatikus (fekete-fehér) képeit.
Ezután mind a méheknek, mind a darazsaknak további négy külön vizsgálatot adtak. Az eredmények azt mutatták, hogy annak ellenére, hogy ezeknek a rovaroknak nincs evolúciós oka az emberi arcok feldolgozására, agyuk megbízható felismerést tanul meg a komplex képek holisztikus ábrázolásának létrehozásával. Összeállítják a funkciókat, hogy felismerjék egy adott emberi arcot.
Ma már tudjuk, hogy a rovarok kis agya megbízhatóan képes felismerni legalább korlátozott számú arcot. Ez arra utal, hogy az embereknél nagy agyunk előnye lehet az a nagyon sok egyed, akikre emlékezhetünk.
Ez az új információ segít megérteni, hogy miként alakult ki nagyon kifinomult arcfeldolgozási szakértelem emberekben és más főemlősökben.
Az a bizonyíték, hogy a holisztikus feldolgozást különböző állatok használják különféle komplex vizuális problémákra, arra utal, hogy ez hasznos megközelítés lehet a mesterséges intelligencia-megoldások megbízható felismerés céljából történő kidolgozásához.
A szerzőről
Adrian Dyer, egyetemi docens, RMIT Egyetem
Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.
Kapcsolódó könyvek
at InnerSelf Market és Amazon
