Recunoașterea fețelor este esențială pentru modul în care interacționăm în societăți complexe și se crede adesea că este o abilitate care necesită sofisticarea creierului uman mare.

Dar noi dovezi le-am publicat în Frontierele în psihologie arată că insectele precum albina (Apis mellifera) și viespa europeană (Vespula vulgaris) utilizați mecanisme de procesare vizuală similare cu cele ale oamenilor, ceea ce permite o recunoaștere fiabilă a feței.

Acest lucru se întâmplă în ciuda dimensiunilor mici ale creierului insectelor. Acestea conțin mai puțin de un milion de celule cerebrale, în comparație cu cele 86,000 de milioane care alcătuiesc un creier uman.

Înțelegerea dimensiunii creierului care poate permite rezolvarea eficientă a sarcinilor complexe este cu siguranță interesantă, dar are și implicații practice. Ne permite să înțelegem cât de mult au putut evolua creierele mari și cum să ne gândim la proiectarea inteligenței artificiale (AI) care ar putea reflecta eficiența creierelor biologice.

Fără efort, dar complex

Suntem foarte buni la recunoașterea fețelor familiare. Gândiți-vă la situația întâlnirii cu un prieten într-o gară pe care trec sute de oameni, toți se mișcă în direcții diferite. Dintr-o dată, o privire dintr-o față familiară la distanță înseamnă că am găsit persoana potrivită.

Acest lucru pare fără efort, dar soluțiile de IA de multe ori se luptă să recunoască fețele în situații complexe.

Expertiza noastră în recunoașterea fețelor se bazează în mare parte pe „procesare holistică” - lipirea împreună a diferitelor trăsături faciale pentru a oferi o recunoaștere superioară. Se crede că acesta este un proces cognitiv sofisticat care se dezvoltă cu experiență la vizualizarea fețelor. Odată ce suntem familiarizați cu o față, diferitele caracteristici - cum ar fi ochii, nasul, gura și urechile - sunt procesate împreună ca o „gestalt” (o unitate care încorporează toate elementele) pentru a ne permite să recunoaștem în mod fiabil indivizii.

Interesant este faptul că, în timp ce procesarea holistică este cea mai utilizată în mod obișnuit pentru recunoașterea fețelor, atunci când devenim experți în alte sarcini vizuale - cum ar fi judecătorul la expozițiile de câini sau colectarea de mașini clasice - atunci creierul nostru folosește și procesare holistică pentru a permite abilități superioare de recunoaștere și în acele zone. .

Prin urmare, procesarea holistică poate fi un principiu general pentru recunoașterea obiectelor importante. Acest lucru este util pe o scară mai largă, deoarece înseamnă că procesarea holistică ar putea fi utilă pentru dezvoltarea soluțiilor de IA îmbunătățite, cum ar fi identificarea rapidă și precisă a plantelor invazive în creștere rapidă Industria AgTech.

Am fost interesați să știm cât de general ar putea fi principiul procesării holistice la diferite animale, așa că eu și colegii mei am încercat să testăm modul în care insectele ar putea rezolva sarcinile de recunoaștere facială.

Aduceți insectele

Albina este un animal foarte accesibil pentru înțelegerea procesării vizuale. Albinele individuale pot fi antrenate să învețe probleme complexe în schimbul colectării unei recompense dulci cu zahăr. Recent, am dezvoltat metode pentru testarea viespilor în același mod.

Cercetările noastre existente arată că albinele melifere și viespi poate învăța să recunoască fețele umane.

Alte dovezi - de la un grup de cercetare din SUA - arată că viespile de hârtiePolistes fuscatus) poate învăța foarte fiabil chipurile altor viespi de hârtie și par să fi dezvoltat mecanisme specializate ale creierului pentru prelucrarea feței de viespe.

Ceea ce lipsea a fost înțelegerea dacă acest lucru a avut loc la insecte datorită interpretării simple a trăsăturilor faciale individuale sau utilizării interpretării mai complexe a „întregii imagini” - procesare holistică a feței - așa cum se întâmplă la oameni.

Am decis să testăm posibilitatea prelucrării holistice a feței atât în ​​albina cât și în viespea europeană, folosind indivizi instruiți pentru a finaliza testarea cu fețe manipulate.

Testarea procesării feței

Există deja două teste foarte utile pentru a stabili că subiecții umani folosesc procesarea holistică a feței: acestea sunt efect parțial întreg, Şi efect compozit-față.

efect parțial întreg arată că atunci când trăsăturile feței precum ochii, nasul sau gura sunt percepute izolat, este mai greu să recunoști o față în comparație cu atunci când aceste trăsături sunt vizualizate în contextul unei fețe pline.

efect compozit-față se referă la scăderea mare a preciziei performanței atunci când caracteristicile corecte ale feței interioare - cum ar fi ochii, nasul și gura - sunt vizualizate în contextul caracteristicilor exterioare incorecte.

În procesarea umană a fețelor familiare, diferitele caracteristici elementare sunt lipite împreună într-o gestaltă pentru a permite o precizie îmbunătățită a recunoașterii feței.

Știu fața aceea

Când am folosit aceste principii pentru a testa insectele, atât albinele, cât și viespele au reușit să învețe imagini acromatice (alb-negru) ale fețelor umane.

Atât albinelor, cât și viespilor li s-au făcut patru teste separate suplimentare. Rezultatele au arătat că, în ciuda faptului că aceste insecte respective nu au un motiv evolutiv pentru procesarea fețelor umane, creierul lor învață recunoașterea fiabilă prin crearea de reprezentări holistice ale imaginilor complexe. Ele pun laolaltă trăsături pentru a recunoaște o anumită față umană.

Acum știm că creierul mic al insectelor poate recunoaște în mod fiabil cel puțin un număr limitat de fețe. Acest lucru sugerează că la om, avantajul creierului nostru mare poate fi numărul foarte mare de indivizi pe care îi putem aminti.

Aceste noi informații ne ajută să înțelegem cât de expertiză foarte sofisticată în procesarea feței ar fi putut fi posibilă evoluția la oameni și la alte primate.

Dovezile că procesarea holistică este utilizată de diferite animale pentru o varietate de probleme vizuale complexe sugerează că aceasta poate fi o abordare utilă de explorat pentru dezvoltarea soluțiilor de IA pentru o recunoaștere fiabilă.

Despre autor

Adrian Dyer, profesor asociat, Universitatea RMIT

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon