Наши мозги настолько загрунтовать, чтобы распознавать лица … или различать людей … что мы редко задумываемся об этом, но то, что происходит в мозгу, когда он занимается такого признания еще далеко не изучены. В новом исследовании, опубликованном сегодня в природе коммуникаций, исследователи из Института имени Вейцмана были пролить новый свет на эту проблему. Они обнаружили поразительное сходство между тем, как граней кодируются в мозге и в успешном выполнении систем искусственного интеллекта, известной как глубокие нейронные сети.
Когда мы смотрим на лицо, группами нейронов в зрительной коре головного мозга активируются и огонь их сигналы. В самом деле, некоторые группы нейронов избирательно реагировать на лица, но не на другие объекты. Но как же активации отдельных нейронов объединяются, чтобы произвести грани восприятия и признания?
Профессор Рафи Малах, кафедры нейробиологии, и Шаньюю Гроссман, аспирант в своей группе, появилась идея решения этого вопроса путем сравнения активности мозга человека с глубокие нейронные сети. Эти вычислительные системы, которые в последнее время произвели революцию в области искусственного интеллекта, обучены для выполнения задач по обучению с огромными наборами данных. В последние несколько лет, у них улучшились настолько, что они теперь так хорошо, как люди, или даже лучше, на разнообразных визуальных задач, в том числе распознавание лица.
Гроссман и парень Gaziv, исследование, студент компьютерных наук и факультете прикладной математики, проанализированы данные, полученные из 33 лиц, в лаборатории доктора Ashesh Мехта в Институте медицинских исследований Файнштейна в Манхассете, Нью-Йорк. Этот уникальный набор предметов эпилепсии пациентам, которым были вживлены электроды в различных регионах мозга с целью диагностики, и которые добровольно участвуют в различных исследовательских задач.
Как добровольцам показывали серию сталкивается с различными базами данных изображения, в том числе известных и незнакомых лиц, их активность мозга контролировалась с помощью записей из 96 электродов, имплантированных в участок мозга, отвечающий за грань восприятия. Записи показали, что каждая грань вызвал уникальный паттерн активации нейронов, охватывающих различные группы нейронов, которые уволены с различной интенсивностью. Интересно, что некоторые пары граней вызвал похожих моделей активности мозга-то есть, у них аналогичная деятельность «подписи» — в то время как другие выявили паттерны активации, которые сильно отличаются друг от друга. Исследователям было любопытно знать, будут ли эти подписи активации играют важную роль в нашей способности распознавать лица.
Они решили сравнить систему распознавания лица человека с глубокие нейронные сети, имеющие аналогичное лицо опознование. Эта искусственная сеть, свободно вдохновлен зрительной системы человека, содержит искусственные элементы, аналогичные нейронов, расположенных в около двух десятков «слои». Чтобы распознать лицо человека, искусственных нейронов в каждом слое выбирать и комбинировать разные черты лица-от простейших, таких как линии и примитивных форм, до более сложных, таких как уголки глаз и других лицевых фрагментов, таким окончательным, как личности.
Исследователи рассудили, что если лицо-шаблоны кодирования, они нашли в человеческом мозге имеют решающее значение для позволяя людям узнавать лица, такие подписи должны также быть найден в искусственной сети. Чтобы проверить, если это было так, то они представлены в сети одни и те же образы на грани, как показано на добровольцах. Затем они проверили, если эти лица вызвали наборы лицо — эксклюзивные модели активации, которые имели такое же разнообразие и структуру, как и те, которые были обнаружены в человеческих мозгов.
Интересно, что ученые обнаружили поразительную параллель между человеческим и искусственным системам. Это было наиболее заметно в средних слоях глубоких сети — те, которые представляют действительную живописный вид лица, а не более абстрактные личности владельцев лицо.
«Это высокоинформативный, что два таких кардинально разных систем — биологической и искусственным, то есть, головного мозга и глубокие нейронные сети — развивались таким образом, что они обладают схожими характеристиками», — говорит Малах. «Я бы назвал эту конвергентной эволюции-просто как человека самолеты показывают сходство с теми, о крыльях насекомых, птиц и даже млекопитающих. Такое совпадение указывает на исключительную важность уникальное лицо-шаблоны кодирования в лицо признание».
«Наши результаты подтверждают гипотезу, что различные паттерны активации нейронов в ответ на различные лица, а также отношения между этими узорами, играют ключевую роль в том, как мозг воспринимает лица», — говорит Гроссман. «Эти результаты могут помочь нам лучше понять, как лицу восприятия и распознавания кодируются в человеческом мозге. С другой стороны, они также могут помочь улучшить производительность нейронных сетей, путем настройки их таким образом, чтобы приблизить их к наблюдаемые закономерности реакции мозга.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!