At genkende ansigter er afgørende for, hvordan vi interagerer i komplekse samfund og anses ofte for at være en evne, der kræver sofistikering af den store menneskelige hjerne.

Men nye beviser, vi offentliggjorde i Grænser i psykologi viser, at insekter såsom honningbien (Apis mellifera) og den europæiske hveps (Vespula vulgaris) bruge visuelle behandlingsmekanismer, der ligner mennesker, hvilket muliggør pålidelig ansigtsgenkendelse.

Dette på trods af den lille størrelse af insekternes hjerner. De indeholder færre end en million hjerneceller sammenlignet med de 86,000 millioner, der udgør en menneskelig hjerne.

At forstå, hvilken hjernestørrelse der kan gøre det muligt at løse komplekse opgaver effektivt, er bestemt interessant, men har også praktiske implikationer. Det giver os mulighed for at forstå, hvordan store hjerner kan have udviklet sig, og hvordan vi tænker på at designe kunstig intelligens (AI), der kan afspejle effektiviteten af ​​biologiske hjerner.

Ubesværet, men kompleks

Vi er virkelig gode til at genkende kendte ansigter. Tænk på situationen med at møde en ven på en togstation, hvor der er hundreder af mennesker, der bevæger sig i forskellige retninger. Pludselig betyder et glimt af et velkendt ansigt i det fjerne, at vi har fundet den rigtige person.

Dette virker ubesværet, men AI-løsninger kæmper ofte med at genkende ansigter i komplekse situationer.

Vores ekspertise i at genkende ansigter er stort set baseret på ”holistisk behandling” - limning af forskellige ansigtsegenskaber for at give overlegen anerkendelse. Dette menes at være en sofistikeret kognitiv proces, der udvikler sig med erfaring med at se ansigter. Når vi først er fortrolige med et ansigt, behandles de forskellige funktioner - som øjne, næse, mund og ører - sammen som en "gestalt" (en enhed, der indeholder alle elementer), så vi pålideligt kan genkende individer.

Interessant nok, mens holistisk behandling mest typisk bruges til at genkende ansigter, når vi bliver eksperter i andre visuelle opgaver - som at være dommer på hundeudstillinger eller indsamle klassiske biler - så bruger vores hjerne også holistisk behandling for at muliggøre overlegne anerkendelsesevner i disse områder også .

Holistisk behandling kan derfor være et generelt princip for genkendelse af vigtige objekter. Dette er bredere nyttigt, fordi det betyder, at holistisk behandling kan være af værdi for at udvikle forbedrede AI-løsninger, såsom til hurtig og nøjagtig identifikation af invasive planter i de hurtigt voksende AgTech industri.

Vi var interesserede i at vide, hvor generelt princippet om holistisk bearbejdning kan være i forskellige dyr, så mine kolleger og jeg satte os for at teste, hvordan insekter kunne løse ansigtsgenkendelsesopgaver.

Bring insekterne på

Honningbien er et meget tilgængeligt dyr til forståelse af visuel behandling. Individuelle bier kan trænes i at lære komplekse problemer til gengæld for at samle en sød, sukkerholdig belønning. For nylig udviklede vi metoder til test af hveps på samme måde.

Vores eksisterende forskning viser det honningbier , hvepse kan lære at genkende menneskelige ansigter.

Andre beviser - fra en amerikansk forskergruppe - viser, at papirhveps (Polistes fuscatus) kan meget pålideligt lære andre papirhvepses ansigter og synes at have udviklet specialiserede hjernemekanismer til hveps ansigtsbehandling.

Det, der manglede, var en forståelse af, om dette fandt sted i insekter på grund af enkel fortolkning af individuelle ansigtsdrag eller brug af mere kompleks "helbillede" -fortolkning - holistisk ansigtsbehandling - som det sker hos mennesker.

Vi besluttede at teste muligheden for holistisk ansigtsbehandling i både honningbien og den europæiske hveps ved hjælp af uddannede individer til at gennemføre testning med manipulerede ansigter.

Test af ansigtsbehandling

Der findes allerede to meget nyttige tests til at fastslå, at mennesker bruger holistisk ansigtsbehandling: disse er de del-hel effekt, og sammensat ansigt-effekt.

del-hel effekt afslører, at når ansigtsfunktioner som øjne, næse eller mund opfattes isoleret, er det sværere at genkende et ansigt sammenlignet med når disse funktioner ses i sammenhæng med et fuldt ansigt.

sammensat ansigt-effekt henviser til det store fald i præstationsnøjagtighed, når korrekte indre ansigtsegenskaber - som øjne, næse og mund - ses i sammenhæng med forkerte ydre træk.

I menneskelig behandling af velkendte ansigter limes de forskellige elementære træk sammen til en gestalt for at muliggøre forbedret nøjagtighed for ansigtsgenkendelse.

Jeg kender det ansigt

Da vi brugte disse principper til at teste insekterne, kunne både bierne og hvepserne lære achromatiske (sort / hvide) billeder af menneskelige ansigter.

Både bierne og hvepsen fik derefter yderligere fire separate tests. Resultaterne viste, at på trods af at disse respektive insekter ikke havde nogen evolutionær grund til at behandle menneskelige ansigter, lærer deres hjerner pålidelig anerkendelse ved at skabe holistiske repræsentationer af de komplekse billeder. De sætter funktioner sammen for at genkende et specifikt menneskeligt ansigt.

Vi ved nu, at insekters små hjerner pålideligt kan genkende mindst et begrænset antal ansigter. Dette antyder, at fordelen ved vores store hjerne hos mennesker kan være det meget store antal individer, vi kan huske.

Denne nye information hjælper os med at forstå, hvor meget sofistikeret ekspertise til ansigtsbehandling måske har været muligt at udvikle sig hos mennesker og andre primater.

Beviset for, at holistisk behandling bruges af forskellige dyr til en række komplekse visuelle problemer, tyder på, at dette kan være nyttig tilgang til at udforske til udvikling af AI-løsninger til pålidelig anerkendelse.

Om forfatteren

Adrian Dyer, lektor, RMIT University

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon