Η αναγνώριση προσώπων είναι απαραίτητη για τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούμε σε πολύπλοκες κοινωνίες, και συχνά θεωρείται ότι είναι μια ικανότητα που απαιτεί την πολυπλοκότητα του μεγάλου ανθρώπινου εγκεφάλου.

Αλλά νέα στοιχεία που δημοσιεύσαμε Τα σύνορα στην Ψυχολογία δείχνει ότι έντομα όπως η μέλισσα (Apis mellifera) και η ευρωπαϊκή σφήκα (Vespula vulgaris) χρησιμοποιήστε μηχανισμούς οπτικής επεξεργασίας που είναι παρόμοιοι με τους ανθρώπους, οι οποίοι καθιστούν δυνατή την αξιόπιστη αναγνώριση προσώπου.

Αυτό συμβαίνει παρά το μικρό μέγεθος του εγκεφάλου των εντόμων. Περιέχουν λιγότερα από ένα εκατομμύριο εγκεφαλικά κύτταρα, σε σύγκριση με τα 86,000 εκατομμύρια που αποτελούν έναν ανθρώπινο εγκέφαλο.

Η κατανόηση του μεγέθους του εγκεφάλου που μπορεί να επιτρέψει την αποτελεσματική επίλυση σύνθετων εργασιών είναι σίγουρα ενδιαφέρουσα, αλλά έχει επίσης πρακτικές επιπτώσεις. Μας επιτρέπει να κατανοήσουμε πόσο μεγάλοι εγκέφαλοι μπορεί να έχουν εξελιχθεί και πώς να σκεφτόμαστε το σχεδιασμό τεχνητής νοημοσύνης (AI) που θα μπορούσε να αντικατοπτρίζει την αποτελεσματικότητα των βιολογικών εγκεφάλων.

Εύκολο αλλά περίπλοκο

Είμαστε πολύ καλοί στην αναγνώριση γνωστών προσώπων. Σκεφτείτε την κατάσταση της συνάντησης ενός φίλου σε έναν σιδηροδρομικό σταθμό όπου εκατοντάδες άνθρωποι περνούν, όλοι κινούνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Ξαφνικά, μια ματιά ενός οικείου προσώπου από απόσταση σημαίνει ότι βρήκαμε το σωστό άτομο.

Αυτό φαίνεται αβίαστο, αλλά οι λύσεις AI συχνά δυσκολεύονται να αναγνωρίσουν πρόσωπα σε πολύπλοκες καταστάσεις.

Η πείρα μας στην αναγνώριση προσώπων βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην «ολιστική επεξεργασία» - τη συγκόλληση διαφορετικών χαρακτηριστικών του προσώπου για την παροχή ανώτερης αναγνώρισης. Θεωρείται ότι είναι μια εξελιγμένη γνωστική διαδικασία που αναπτύσσεται με εμπειρία στην προβολή προσώπων. Μόλις εξοικειωθούμε με ένα πρόσωπο, τα διαφορετικά χαρακτηριστικά - όπως τα μάτια, η μύτη, το στόμα και τα αυτιά - επεξεργάζονται μαζί ως «χειρονομία» (μια μονάδα που ενσωματώνει όλα τα στοιχεία) για να μας επιτρέψουν να αναγνωρίσουμε αξιόπιστα άτομα.

Είναι ενδιαφέρον, ενώ η ολιστική επεξεργασία χρησιμοποιείται συνήθως για την αναγνώριση προσώπων, όταν γινόμαστε ειδικοί σε άλλα οπτικά καθήκοντα - όπως να είμαστε κριτές σε σκύλους ή να συλλέγουμε κλασικά αυτοκίνητα - τότε ο εγκέφαλός μας χρησιμοποιεί επίσης ολιστική επεξεργασία για να επιτρέψει ανώτερες ικανότητες αναγνώρισης και σε αυτούς τους τομείς .

Η ολιστική επεξεργασία μπορεί επομένως να είναι μια γενική αρχή για την αναγνώριση σημαντικών αντικειμένων. Αυτό είναι χρήσιμο ευρύτερα, επειδή σημαίνει ότι η ολιστική επεξεργασία θα μπορούσε να έχει αξία για την ανάπτυξη βελτιωμένων λύσεων AI, όπως για γρήγορη και ακριβή αναγνώριση των διεισδυτικών φυτών στα ταχέως αναπτυσσόμενα Βιομηχανία AgTech.

Μας ενδιέφερε να μάθουμε πόσο γενική μπορεί να είναι η αρχή της ολιστικής επεξεργασίας σε διαφορετικά ζώα, οπότε οι συνάδελφοί μου και εγώ ξεκινήσαμε να δοκιμάζουμε πώς τα έντομα μπορούν να λύσουν τις εργασίες αναγνώρισης προσώπου.

Φέρτε τα έντομα

Η μέλισσα είναι ένα πολύ προσιτό ζώο για την κατανόηση της οπτικής επεξεργασίας. Μεμονωμένες μέλισσες μπορούν να εκπαιδευτούν για να μάθουν περίπλοκα προβλήματα σε αντάλλαγμα για τη συλλογή μιας γλυκιάς ζαχαρούχου ανταμοιβής. Πρόσφατα αναπτύξαμε μεθόδους για τη δοκιμή σφήκες με τον ίδιο τρόπο.

Η υπάρχουσα έρευνά μας δείχνει ότι μέλισσες και σφήκες μπορεί να μάθει να αναγνωρίζει τα ανθρώπινα πρόσωπα.

Άλλα στοιχεία - από μια ερευνητική ομάδα των ΗΠΑ - δείχνουν ότι οι σφήκες από χαρτί (Polistes fuscatus) μπορεί να μάθει πολύ αξιόπιστα τα πρόσωπα άλλων σφηκών χαρτιού και φαίνεται να έχει εξελίξει εξειδικευμένους μηχανισμούς εγκεφάλου για επεξεργασία προσώπου σφήκας.

Αυτό που έλειπε ήταν η κατανόηση του κατά πόσον αυτό συνέβη σε έντομα λόγω της απλής ερμηνείας των μεμονωμένων χαρακτηριστικών του προσώπου ή χρησιμοποιώντας πιο περίπλοκη ερμηνεία «ολόκληρης εικόνας» - ολιστική επεξεργασία προσώπου - όπως συμβαίνει στους ανθρώπους.

Αποφασίσαμε να δοκιμάσουμε τη δυνατότητα ολιστικής επεξεργασίας προσώπου τόσο στη μέλισσα όσο και στην ευρωπαϊκή σφήκα, χρησιμοποιώντας εκπαιδευμένα άτομα για να ολοκληρώσουμε τις δοκιμές με χειρισμένα πρόσωπα.

Δοκιμή επεξεργασίας προσώπου

Υπάρχουν ήδη δύο πολύ χρήσιμα τεστ για να διαπιστωθεί ότι τα ανθρώπινα άτομα χρησιμοποιούν ολιστική επεξεργασία προσώπου: αυτά είναι τα μερικό συνολικό αποτέλεσμα, και το εφέ σύνθετου προσώπου.

Η μερικό συνολικό αποτέλεσμα αποκαλύπτει ότι όταν τα χαρακτηριστικά του προσώπου όπως τα μάτια, η μύτη ή το στόμα γίνονται αντιληπτά μεμονωμένα, είναι πιο δύσκολο να αναγνωριστεί ένα πρόσωπο σε σύγκριση με το πότε αυτά τα χαρακτηριστικά προβάλλονται στο πλαίσιο ενός πλήρους προσώπου.

Η εφέ σύνθετου προσώπου αναφέρεται στη μεγάλη πτώση της ακρίβειας απόδοσης όταν τα σωστά χαρακτηριστικά εσωτερικού προσώπου - όπως τα μάτια, η μύτη και το στόμα - προβάλλονται στο πλαίσιο λανθασμένων εξωτερικών χαρακτηριστικών.

Στην ανθρώπινη επεξεργασία γνωστών προσώπων, τα διάφορα στοιχειώδη χαρακτηριστικά είναι κολλημένα σε μια χειρονομία για να επιτρέψουν βελτιωμένη ακρίβεια αναγνώρισης προσώπου.

Το ξέρω αυτό το πρόσωπο

Όταν χρησιμοποιήσαμε αυτές τις αρχές για να δοκιμάσουμε τα έντομα, τόσο οι μέλισσες όσο και οι σφήκες μπόρεσαν να μάθουν αχρωματικές (ασπρόμαυρες) εικόνες ανθρώπινων προσώπων.

Τότε και οι μέλισσες και οι σφήκες υποβλήθηκαν σε τέσσερις επιπλέον ξεχωριστές δοκιμές. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι παρά τα εν λόγω έντομα που δεν έχουν εξελικτικό λόγο για την επεξεργασία ανθρώπινων προσώπων, ο εγκέφαλός τους μαθαίνει αξιόπιστη αναγνώριση δημιουργώντας ολιστικές αναπαραστάσεις των σύνθετων εικόνων. Συνθέτουν χαρακτηριστικά για να αναγνωρίσουν ένα συγκεκριμένο ανθρώπινο πρόσωπο.

Γνωρίζουμε τώρα ότι οι μικροί εγκέφαλοι των εντόμων μπορούν να αναγνωρίσουν αξιόπιστα τουλάχιστον έναν περιορισμένο αριθμό προσώπων. Αυτό υποδηλώνει ότι στους ανθρώπους, το πλεονέκτημα του μεγάλου εγκεφάλου μας μπορεί να είναι ο πολύ μεγάλος αριθμός ατόμων που μπορούμε να θυμόμαστε.

Αυτές οι νέες πληροφορίες μας βοηθούν να κατανοήσουμε πόσο πολύ εξελιγμένη εξειδίκευση στην επεξεργασία προσώπου ήταν πιθανή να εξελιχθεί σε ανθρώπους και άλλα πρωτεύοντα.

Η απόδειξη ότι η ολιστική επεξεργασία χρησιμοποιείται από διαφορετικά ζώα για μια ποικιλία πολύπλοκων οπτικών προβλημάτων υποδηλώνει ότι αυτή μπορεί να είναι χρήσιμη προσέγγιση για την εξερεύνηση της ανάπτυξης λύσεων AI για αξιόπιστη αναγνώριση.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Adrian Dyer, Αναπληρωτής Καθηγητής, Πανεπιστήμιο RMIT

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικά βιβλία

at InnerSelf Market και Amazon