Å anerkjenne ansikter er avgjørende for hvordan vi samhandler i komplekse samfunn, og er ofte antatt å være en evne som krever sofistikering av den store menneskelige hjernen.

Men nye bevis vi publiserte i Grenser i psykologi viser at insekter som honningbien (Apis mellifera) og den europeiske vepsen (Vespula vulgaris) Bruk visuelle behandlingsmekanismer som ligner på mennesker ', som muliggjør pålitelig ansiktsgjenkjenning.

Dette er til tross for den lille størrelsen på insekterens hjerner. De inneholder færre enn en million hjerneceller, sammenlignet med 86,000 millioner som utgjør en menneskelig hjerne.

Å forstå hvilken størrelse hjernen kan gjøre det mulig å løse komplekse oppgaver, er absolutt interessant, men har også praktiske implikasjoner. Det gir oss mulighet til å forstå hvor store hjerner kan ha utviklet seg, og hvordan å tenke på å designe kunstig intelligens (AI) som kan speile effektiviteten til biologiske hjerner.

Uanstrengt men kompleks

Vi er veldig gode til å gjenkjenne kjente ansikter. Tenk på situasjonen for å møte en venn på en togstasjon der det er hundrevis av mennesker som går forbi, alle beveger seg i forskjellige retninger. Plutselig betyr et glimt av et kjent ansikt i avstand at vi har funnet den rette personen.

Dette virker uanstrengt, men AI-løsninger sliter ofte med å kjenne igjen ansikter i komplekse situasjoner.

Vår kompetanse ved å gjenkjenne ansikter er i stor grad basert på "helhetlig behandling" - liming sammen av ulike ansiktsegenskaper for å gi overlegen anerkjennelse. Dette antas å være en sofistikert kognitive prosess som utvikler seg med erfaring ved å se ansikter. Når vi er kjent med et ansikt, blir de forskjellige egenskapene - som øyne, nese, munn og ører - behandlet sammen som en "gestalt" (en enhet som inneholder alle elementer) slik at vi på en pålitelig måte kan gjenkjenne personer.

Interessant, mens helhetlig behandling vanligvis brukes til å gjenkjenne ansikter, når vi blir eksperter i andre visuelle oppgaver - som å være dommer ved hundeshow eller samle klassiske biler - bruker hjernen vår også helhetlig behandling for å muliggjøre overlegne anerkjennelsesevner på disse områdene .

Holistisk behandling kan derfor være et generelt prinsipp for å gjenkjenne viktige gjenstander. Dette er nyttig i større grad fordi det betyr at helhetlig behandling kan være av betydning for å utvikle forbedrede AI-løsninger, for eksempel for rask og nøyaktig identifisering av invasive planter i den raskt voksende AgTech industrien.

Vi var interessert i å vite hvor generelt prinsippet om helhetlig behandling kan være i forskjellige dyr, så mine kolleger og jeg satte på å teste hvordan insekter kan løse ansiktsgjenkjenningsoppgaver.

Ta på insekter

Honningbien er et veldig tilgjengelig dyr for å forstå visuell behandling. Individuelle bier kan trent for å lære komplekse problemer i retur for å samle en søt sukkerbelønning. Nylig har vi utviklet metoder for testing av hveps på samme måte.

Vår eksisterende forskning viser det honningbier og veps kan lære å gjenkjenne menneskelige ansikter.

Andre bevis - fra en amerikansk forskningsgruppe - viser at papirveps (Polistes fuscatus) kan svært pålitelig lære ansiktene til andre papirveps, og synes å ha utviklet spesialiserte hjernemekanismer for veps ansiktsbehandling.

Det som manglet var en forståelse for om dette skjedde i insekter på grunn av enkel tolkning av individuelle ansiktsegenskaper, eller ved bruk av mer komplisert tolkning av hele bildet - helhetlig ansiktsbehandling - som det skjer hos mennesker.

Vi bestemte oss for å teste muligheten for holistisk ansiktsbehandling i både honningbien og den europeiske vepsen, ved hjelp av trente personer for å fullføre testing med manipulerte ansikter.

Testing av ansiktsbehandling

To svært nyttige tester eksisterer allerede for å fastslå at mennesker bruker helhetlig ansiktsbehandling: disse er del-hel effekt, og kompositt-ansiktseffekt.

De del-hel effekt avslører at når ansiktsfunksjoner som øyne, nese eller munn oppfattes isolert, er det vanskeligere å gjenkjenne et ansikt sammenlignet med når disse funksjonene blir sett i sammenheng med et fullt ansikt.

De kompositt-ansiktseffekt refererer til den store dråpen i ytelsesnøyaktighet når korrekte indre ansiktsegenskaper - som øyne, nese og munn - ses i sammenheng med feil ytre egenskaper.

Ved menneskelig behandling av kjente ansikter limes de forskjellige elementene sammen til en gestalt for å muliggjøre forbedret ansiktsgjenkjenningsnøyaktighet.

Jeg vet det ansiktet

Da vi brukte disse prinsippene for å teste insekter, var både biene og hvepsene i stand til å lære akromatiske (svart og hvitt) bilder av menneskelige ansikter.

Både bier og hveps ble deretter gitt fire ytterligere separate tester. Resultatene viste at til tross for at disse respektive insektene ikke har noen evolusjonær grunn til å behandle menneskelige ansikter, lærer hjernen deres pålitelig anerkjennelse ved å skape helhetlige representasjoner av komplekse bilder. De setter funksjonene sammen for å gjenkjenne et bestemt menneskelig ansikt.

Vi vet nå at insekters små hjerner på en pålitelig måte kan gjenkjenne minst et begrenset antall ansikter. Dette antyder at hos mennesker kan fordelen med vår store hjerne være det svært store antallet individer vi kan huske.

Denne nye informasjonen hjelper oss å forstå hvordan svært sofistikert ansiktsbehandlingskompetanse kan ha vært mulig å utvikle seg hos mennesker og andre primater.

Beviset for at holistisk prosessering brukes av forskjellige dyr for en rekke komplekse visuelle problemer tyder på at dette kan være nyttig tilnærming til å utforske for å utvikle AI-løsninger for pålitelig anerkjennelse.

Om forfatteren

Adrian Dyer, lektor, RMIT University

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon