Признание лиц важно для того, как мы взаимодействуем в сложных обществах, и часто считается способностью, которая требует усложнения большого человеческого мозга.

Но новые доказательства, которые мы опубликовали в Границы в психологии показывает, что такие насекомые, как пчела (Apis MELLIFERA) и европейской осы (Vespula vulgaris) используют механизмы визуальной обработки, которые похожи на людей, что позволяет надежно распознавать лица.

Это несмотря на крошечный размер мозга насекомых. Они содержат менее миллиона клеток мозга, по сравнению с 86,000 миллионом, которые составляют человеческий мозг.

Понимание того, какой размер мозга может позволить эффективно решать сложные задачи, безусловно, интересен, но также имеет практические последствия. Это позволяет нам понять, как развивались большие мозги, и как думать о разработке искусственного интеллекта (AI), который мог бы отражать эффективность биологических мозгов.

Легкое, но сложное

Мы действительно хорошо разбираемся в знакомых лицах. Подумайте о ситуации встречи с другом на вокзале, где проходят сотни людей, все движущиеся в разных направлениях. Внезапно проблеск знакомого лица на расстоянии означает, что мы нашли подходящего человека.

Это кажется легким, но решения AI часто пытаются распознать лица в сложных ситуациях.

Наш опыт распознавания лиц в значительной степени основан на «целостной обработке» - склеивании различных черт лица, чтобы обеспечить превосходное распознавание. Это считается сложным когнитивным процессом, который развивается с опытом просмотра лиц. Когда мы знакомы с лицом, различные функции - например, глаза, нос, рот и уши - обрабатываются вместе как «гештальт» (единица, которая включает все элементы), чтобы мы могли надежно распознавать людей.

Интересно, что в то время как целостная обработка чаще всего используется для распознавания лиц, когда мы становимся экспертами в других визуальных задачах - например, будучи судьей на выставках собак или собираем классические автомобили, - тогда наш мозг также использует целостную обработку, чтобы обеспечить превосходные способности распознавания в этих областях ,

Таким образом, целостная обработка может быть общим принципом для распознавания важных объектов. Это полезно в более широком смысле, поскольку это означает, что целостная обработка может иметь значение для разработки улучшенных решений ИИ, таких как быстрая и точная идентификация инвазивных растений в быстрорастущем Промышленность AgTech.

Нам было интересно узнать, как общий принцип целостной обработки может быть у разных животных, поэтому мы с моими коллегами приступили к тестированию того, как насекомые могут решать задачи распознавания лиц.

Принесите насекомых

Пчела - очень доступное животное для понимания визуальной обработки. Индивидуальные пчелы могут обучаться, чтобы изучать сложные проблемы в обмен на получение сладкой сладкой награды. В последнее время мы разработали методы тестирования ос, таким же образом.

Наши существующие исследования показывают, что пчелы и ос может научиться распознавать человеческие лица.

Другие доказательства - из исследовательской группы США - показывают, что бумажные осы (Полист fuscatus) могут очень надежно изучить лица других осы бумаги и, как представляется, разработали специализированные мозговые механизмы для обработка поверхности осы.

То, что не хватало, заключалось в понимании того, произошло ли это у насекомых из-за простой интерпретации отдельных черт лица или с использованием более сложной интерпретации «целостной картины» - целостной обработки лица - как это происходит у людей.

Мы решили проверить возможность целостной обработки лица как пчелой, так и европейской осы, используя обученных людей для завершения тестирования с манипулируемыми лицами.

Тестирование обработки лица

Два очень полезных теста уже существуют для установления того, что человеческие субъекты используют целостную обработку лица: это эффект частичного действия, и композитный эффект.

Ассоциация эффект частичного действия показывает, что когда лица, такие как глаза, нос или рот, воспринимаются изолированно, сложнее распознать лицо по сравнению с тем, когда эти функции просматриваются в контексте полного лица.

Ассоциация композитный эффект относится к большому снижению точности работы, когда правильные внутренние функции лица - например, глаза, нос и рот - рассматриваются в контексте неправильных внешних особенностей.

При обработке человеком знакомых лиц различные элементарные элементы склеиваются в гештальт, чтобы повысить точность распознавания лиц.

Я знаю, что лицо

Когда мы использовали эти принципы для проверки насекомых, обе пчелы и осы смогли узнать ахроматические (черные и белые) образы человеческих лиц.

Затем обе пчелы и осы получили четыре дополнительных отдельных теста. Результаты показали, что, несмотря на то, что эти соответствующие насекомые не имеют эволюционной причины для обработки человеческих лиц, их мозг изучает надежное распознавание путем создания целостных представлений сложных изображений. Они объединяли функции, чтобы распознать конкретное человеческое лицо.

Теперь мы знаем, что маленькие мозги насекомых могут надежно распознать хотя бы ограниченное число лиц. Это говорит о том, что у людей преимущество нашего большого мозга может быть очень большим количеством людей, которых мы можем запомнить.

Эта новая информация помогает нам понять, как можно было бы разработать очень сложный опыт обработки лица для людей и других приматов.

Доказательство того, что целостная обработка используется разными животными для множества сложных визуальных проблем, свидетельствует о том, что это может быть полезным подходом для изучения разработки решений ИИ для надежного распознавания.

Об авторе

Адриан Дайер, доцент, Университет RMIT

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon