Κάθε φορά που μετακινηθείτε στο Facebook, είστε εκτεθειμένοι σε δεκάδες πρόσωπα-κάποια γνωστά, μερικά όχι. Ωστόσο, με ελάχιστη ματιά, ο εγκέφαλός σας αξιολογεί τα χαρακτηριστικά αυτών των προσώπων και τα ταιριάζει στο αντίστοιχο άτομο, συχνά προτού να έχετε ακόμη χρόνο να διαβάσετε ποιος έχει επισημάνει ή ποιος δημοσίευσε το άλμπουμ. Οι έρευνες δείχνουν ότι πολλοί άνθρωποι αναγνωρίζουν πρόσωπα ακόμα κι αν ξεχάσουν άλλες βασικές λεπτομέρειες σχετικά με ένα άτομο, όπως το όνομα ή τη δουλειά τους.
σχετικό περιεχόμενο
- Πώς παίρνετε ένα lemur από μια σύνθεση; Αυτό το λογισμικό κάνει το άλμα
- Αυτή η εφαρμογή χρησιμοποιεί λογισμικό αναγνώρισης προσώπου για να βοηθήσει στην αναγνώριση των γενετικών συνθηκών
- Αυτό το τροπικό ψάρι μπορεί να διδαχθεί για να αναγνωρίσει τα ανθρώπινα πρόσωπα
Αυτό έχει νόημα: Ως άκρως κοινωνικά ζώα, οι άνθρωποι πρέπει να είναι σε θέση να αναγνωρίζονται γρήγορα και εύκολα ο ένας από τον άλλο από την όραση. Αλλά πώς ακριβώς λειτουργεί αυτή η αξιόλογη διαδικασία στον εγκέφαλο;
Αυτή ήταν η ερώτηση που έπληξε τον Le Chang, έναν νευροεπιστήμονα στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας, το 2014. Σε προηγούμενη έρευνα, ο διευθυντής του εργαστηρίου είχε ήδη εντοπίσει νευρώνες στους εγκεφάλους των πρωτευόντων που επεξεργάστηκαν και αναγνώρισαν πρόσωπα. Αυτές οι έξι περιοχές στον κροταφικό λοβό του εγκεφάλου, που ονομάζονται "επιθέματα προσώπου", περιέχουν συγκεκριμένους νευρώνες που φαίνεται να είναι πολύ πιο ενεργοί όταν ένα άτομο ή μαϊμού κοιτάζει ένα πρόσωπο από άλλα αντικείμενα.
"Αλλά συνειδητοποίησα ότι υπάρχει μια μεγάλη ερώτηση που λείπει", λέει ο Chang. Αυτό είναι: πώς τα μπαλώματα αναγνωρίζουν τα πρόσωπα. "Οι άνθρωποι εξακολουθούν [δεν] γνωρίζουν τον ακριβή κώδικα των προσώπων για αυτούς τους νευρώνες."
Σε αναζήτηση της μεθόδου που χρησιμοποιεί ο εγκέφαλος για να αναλύσει και να αναγνωρίσει τα πρόσωπα, ο Chang αποφάσισε να σπάσει το πρόσωπο μαθηματικά. Δημιούργησε σχεδόν 2.000 τεχνητά ανθρώπινα πρόσωπα και έσπασε τα συστατικά μέρη τους σε κατηγορίες που περιλαμβάνουν 50 χαρακτηριστικά που κάνουν τα πρόσωπα διαφορετικά, από το χρώμα του δέρματος έως το μέγεθος του χώρου μεταξύ των ματιών. Έκαναν εμφύτευση ηλεκτροδίων σε δύο πιθήκους rhesus για να καταγράψουν πώς οι νευρώνες στα έμπλαστρα του προσώπου του εγκεφάλου τους πυροβόλησαν όταν είχαν δείξει τα τεχνητά πρόσωπα.
Με την εμφάνιση των πιθήκων σε χιλιάδες πρόσωπα, ο Τσανγκ μπόρεσε να χαρτογραφήσει τους νευρώνες που εκτοξεύθηκαν σε σχέση με τα χαρακτηριστικά που υπήρχαν σε κάθε πρόσωπο, αναφέρει σε μελέτη που δημοσιεύθηκε αυτό το μήνα στο περιοδικό Cell .
Αποδείχθηκε ότι κάθε νευρώνας στις επιφάνειες προσώπου αποκρίθηκε σε ορισμένες αναλογίες σε ένα μόνο χαρακτηριστικό ή "διάσταση" του τι κάνει τα πρόσωπα διαφορετικά. Αυτό σημαίνει ότι, όσον αφορά τους νευρώνες σας, ένα πρόσωπο είναι ένα σύνολο ξεχωριστών τμημάτων, σε αντίθεση με μια ενιαία δομή. Ο Chang σημειώνει ότι ήταν σε θέση να δημιουργήσει πρόσωπα που εμφανίστηκαν εξαιρετικά διαφορετικά, αλλά παρήγαγαν τα ίδια μοτίβα νευρικής πυροδότησης επειδή μοιράζονταν βασικά χαρακτηριστικά.
Αυτή η μέθοδος αναγνώρισης προσώπου βρίσκεται σε αντίθεση με αυτό που μερικοί νευροεπιστήμονες σκέφτονταν στο παρελθόν για το πώς οι άνθρωποι αναγνωρίζουν τα πρόσωπα. Προηγουμένως, υπήρχαν δύο αντιτιθέμενες θεωρίες: "exemplar coding" και "code coding". Για την θεωρητική κωδικοποίηση θεωρητικών, οι νευροεπιστήμονες πρότειναν ότι ο εγκέφαλος αναγνώρισε πρόσωπα συγκρίνοντας τα χαρακτηριστικά του προσώπου με ακραία ή ξεχωριστά παραδείγματα αυτών, ο εγκέφαλος αναλύει πώς τα χαρακτηριστικά ενός προσώπου διέφεραν από ένα "μέσο όρο".
Η κατανόηση αυτού του σχεδίου της νευρικής εκτόξευσης επέτρεψε στον Chang να δημιουργήσει έναν αλγόριθμο με τον οποίο θα μπορούσε πραγματικά να αναστρέψει μηχανισμούς των μοντέλων μόλις 205 νευρώνων που πυροδοτούν καθώς ο πίθηκος κοίταξε ένα πρόσωπο για να δημιουργήσει αυτό που βλέπει ο πίθηκος βλέποντας χωρίς να γνωρίζει καν σε τι βλέπει ο πίθηκος . Όπως ένας αστυνομικός σκίτσο καλλιτέχνης που συνεργάζεται με ένα άτομο για να συνδυάσει τα χαρακτηριστικά του προσώπου, ήταν σε θέση να πάρει τα χαρακτηριστικά που προτείνονται από τη δραστηριότητα του κάθε νευρώνα και να τα συνδυάσει σε ένα πλήρες πρόσωπο. Σε σχεδόν το 70 τοις εκατό των περιπτώσεων, οι άνθρωποι που προέρχονται από την ιστοσελίδα Amazon Turk crowdsourcing ταιριάζουν με το αρχικό πρόσωπο και το αναδημιουργημένο πρόσωπο ως το ίδιο.
"Οι άνθρωποι λένε πάντα ότι μια εικόνα αξίζει χίλιες λέξεις", δήλωσε σε συνέντευξή του ο συντάκτης νευροεπιστήμονας Doris Tsao. "Αλλά μου αρέσει να λέω ότι μια εικόνα ενός προσώπου αξίζει περίπου 200 νευρώνες."
Τα τεχνητά πρόσωπα που φαίνονται στους πιθήκους και τις ανακατασκευές που οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μόνο τη νευρική δραστηριότητα από το μυαλό τους. (Doris Tsao) Ο Bevil Conway, νευροεπιστήμονας στο National Eye Institute, δήλωσε ότι η νέα μελέτη τον εντυπωσίασε.
"Παρέχει ένα λογαριασμό με βάση την αρχή για το πώς γίνεται η αναγνώριση προσώπου, χρησιμοποιώντας δεδομένα από πραγματικούς νευρώνες", λέει ο Conway, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. Πρόσθεσε ότι μια τέτοια εργασία μπορεί να μας βοηθήσει να αναπτύξουμε καλύτερες τεχνολογίες αναγνώρισης προσώπου, οι οποίες σήμερα είναι αξιοσημείωτα λανθασμένες. Μερικές φορές το αποτέλεσμα είναι γελοίο, αλλά σε άλλες φορές οι αλγόριθμοι που βασίζονται σε αυτά τα προγράμματα έχουν βρεθεί ότι έχουν σοβαρές φυλετικές προκαταλήψεις.
Στο μέλλον, ο Chang θεωρεί ότι το έργο του μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε αστυνομικές έρευνες για να εντοπίσει τους πιθανούς εγκληματίες από μάρτυρες που τους είδαν. Ο Ed Connor, νευρολόγος στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, προβλέπει λογισμικό που θα μπορούσε να αναπτυχθεί για να προσαρμόσει τα χαρακτηριστικά με βάση αυτά τα 50 χαρακτηριστικά. Ένα τέτοιο πρόγραμμα, όπως λέει, θα μπορούσε να επιτρέψει στους μάρτυρες και την αστυνομία να τελειοποιήσουν τα πρόσωπα με βάση τα χαρακτηριστικά που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι για να τα διακρίνουν, όπως ένα σύστημα 50 κλήσεων που οι μάρτυρες θα μπορούσαν να στραφούν σε μορφώματα σε μια στιγμή που το θυμούνται περισσότερο.
"Αντί να περιγράφουν οι άνθρωποι τι μοιάζουν οι άλλοι, " λέει ο Τσανγκ, "μπορούμε πραγματικά να αποκωδικοποιήσουμε τις σκέψεις τους".
"Οι συγγραφείς αξίζουν το kudos για να βοηθήσουν να οδηγήσουν αυτή τη σημαντική περιοχή προς τα εμπρός", λέει ο Jim DiCarlo, βιοϊατρικός μηχανικός στο MIT που ερευνά την αναγνώριση αντικειμένων στα πρωτεύοντα. Ωστόσο, ο DiCarlo, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, πιστεύει ότι οι ερευνητές δεν αποδεικνύουν επαρκώς ότι χρειάζονται μόλις 200 νευρώνες για να κάνουν διακρίσεις μεταξύ των προσώπων. Στην έρευνά του, διαπιστώνει ότι έχει βρει περίπου 50.000 νευρώνες για να διακρίνει αντικείμενα με έναν πιο ρεαλιστικό τρόπο, αλλά ακόμα λιγότερο ρεαλιστικό από ότι αντιμετωπίζει στον πραγματικό κόσμο.
Με βάση αυτό το έργο, ο DiCarlo εκτιμά ότι η αναγνώριση των προσώπων θα απαιτούσε κάπου 2.000 έως 20.000 νευρώνες, ακόμη και για να τους διακρίνει σε ακατέργαστη ποιότητα. "Εάν οι συγγραφείς πιστεύουν ότι τα πρόσωπα κωδικοποιούνται από σχεδόν τρεις τάξεις μεγέθους λιγότερο νευρώνες, αυτό θα ήταν αξιοσημείωτο", λέει.
"Συνολικά, αυτό το έργο είναι μια ωραία προσθήκη στην υπάρχουσα βιβλιογραφία με κάποιες σπουδαίες αναλύσεις", καταλήγει ο DiCarlo, "αλλά το πεδίο μας δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί, βασισμένο στο πρότυπο κατανόησης του νευρικού κώδικα για πρόσωπα".
Ο Connor, ο οποίος επίσης δεν συμμετείχε στη νέα έρευνα, ελπίζει ότι η μελέτη αυτή θα εμπνεύσει νέα έρευνα μεταξύ των νευροεπιστημόνων. Πολύ συχνά, λέει, αυτός ο κλάδος της επιστήμης έχει απορρίψει τις πιο σύνθετες λειτουργίες του εγκεφάλου σαν παρόμοιες με τα "μαύρα κουτιά" των υπολογιστικών νευρωνικών δικτύων: τόσο βρώμικο ώστε να είναι αδύνατο να καταλάβουμε πώς λειτουργούν.
"Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς που κάνει ποτέ καλύτερη δουλειά στην κατανόηση του πώς κωδικοποιείται η ταυτότητα του προσώπου στον εγκέφαλο", λέει ο Connor της νέας μελέτης. «Θα ενθαρρύνει τους ανθρώπους να αναζητούν μερικές φορές συγκεκριμένους και σύνθετους νευρικούς κώδικες». Έχει ήδη συζητήσει με την Tsao τη δυνατότητα να ερευνήσει πώς ο εγκέφαλος ερμηνεύει τις εκφράσεις του προσώπου.
"Η νευροεπιστήμη δεν γίνεται ποτέ πιο ενδιαφέρουσα παρά όταν μας δείχνει ποια είναι τα φυσικά γεγονότα στον εγκέφαλο που δημιουργούν συγκεκριμένες εμπειρίες", λέει ο Connor. «Για μένα, αυτό είναι το Άγιο Δισκοπότηρο».
