Počítač využívá lidské mozkové signály k modelování vizuální percepci

V prvním projektu tohoto druhu prokázali výzkumníci z Helsinské univerzity novou techniku, při které počítač monitoruje lidské mozkové signály, aby mohl modelovat vizuální percepci. Jinými slovy, počítač se snaží rekonstruovat, o čem člověk myslí. Tato nově vyvinutá technika umožňuje počítači produkovat zcela nové informace a fiktivní obrázky, které nikdy předtím nebyly vidět.

Nová studie byla zveřejněna v září v odborném časopise Scientific Reports , který je otevřeným online časopisem pokrývajícím několik oborů.

Výzkumníci založili tuto techniku na novém rozhraní mezi mozkem a počítačem, které tradičně umožňuje pouze jednosměrnou komunikaci z mozku do počítače. To umožňuje například psaní písmen nebo pohyb kurzoru.

Práce byla první, která prokázala, že počítač může prezentovat informace a modelovat mozkové signály současně pomocí metod umělé inteligence. Lidské mozkové odpovědi a generativní neuronová síť interagovaly a generovaly obrázky, které reprezentovaly vizuální charakteristiky toho, na co se účastníci zaměřovali.

Neuroadaptivní generativní modelování

Metoda se nazývá neuroadaptivní generativní modelování a její účinnost byla testována u 31 účastníků. Tyto účastníky byly ukázány stovky obrázků generovaných umělou inteligencí, zobrazujících rozmanitý výběr lidí, a jejich EEG bylo zaznamenáno při prohlížení obrázků.

Účastníkům bylo řečeno, aby se zaměřili na bestimmé rysy v obrazech, jako jsou rozlišitelné tváře a výrazy. Poté jim byly rychle ukázány série tváří, zatímco jejich EEG signály byly zasílány do neuronové sítě. Tato neuronová síť poté odvodila, zda obraz byl mozkem rozpoznán jako odpovídající tomu, na co se účastníci zaměřovali.

Pomocí těchto dat byla neuronová síť schopna učinit odhad o tom, jaký typ tváří lidé měli na mysli, a počítačem generované obrázky byly hodnoceny účastníky. Výsledky prokázaly, že obrázky téměř dokonale odpovídaly tomu, na co se účastníci zaměřovali, a přesnost experimentu byla 83%.

Tuukka Ruotsalo je výzkumný pracovník Akademie Finland ve Finsku a také docent na Kodaňské univerzitě v Dánsku.

“Technika kombinuje přirozené lidské odpovědi s počítačovou schopností vytvářet nové informace. V experimentu byli účastníci požádáni, aby se pouze podívali na počítačem generované obrázky. Počítač poté modeloval zobrazené obrázky a lidskou reakci na ně pomocí lidských mozkových odpovědí. Z toho může počítač vytvořit zcela nový obraz, který odpovídá uživatelskému záměru,” říká Ruotsalo.

Další potenciální přínosy

Kromě generování obrazů lidských tváří prokázala tato nová studie, jak počítače mohou zvýšit lidskou kreativitu.

“Pokud chcete něco nakreslit nebo ilustrovat, ale nemůžete to udělat, počítač vám může pomoci dosáhnout vašeho cíle. Stačí pozorovat zaměřenou pozornost a předpovědět, co byste chtěli vytvořit,” říká Ruotsalo. Výzkumníci však věří, že technika může být použita k pochopení vnímání a základních procesů v naší mysli.

“Technika nerozpoznává myšlenky, ale spíše reaguje na asociace, které máme s mentálními kategoriemi. Zatímco nemůžeme zjistit identitu konkrétní ‘staré osoby’, o které účastník přemýšlel, můžeme získat pochopení toho, co spojujeme se stářím. Věříme, že může poskytnout nový způsob, jak získat vhled do sociálních, kognitivních a emocionálních procesů,” říká seniorní výzkumník Michiel Spapé.

Spapé také věří, že tyto výsledky mohou být použity v psychologii.

“Jedna osoba může mít zcela jinou představu o starší osobě než jiná. Právě teď zjišťujeme, zda naše technika může odhalit nevědomé asociace, například tím, že se podíváme, zda počítač vždy vykresluje starší lidi jako usmívající se muže.”