Computer nutzt menschliche Hirnsignale, um visuelle Wahrnehmung zu modellieren

In einer erstmaligen Studie haben Forscher an der Universität Helsinki eine neue Technik entwickelt, bei der ein Computer menschliche Hirnsignale überwacht, um visuelle Wahrnehmung zu modellieren. Mit anderen Worten, der Computer versucht, das zu rekonstruieren, was ein Mensch in seinem Kopf denkt. Diese neu entwickelte Technik ermöglicht es dem Computer, völlig neue Informationen und fiktive Bilder zu erzeugen, die noch nie zuvor gesehen wurden.

Die neue Studie wurde im September in der Scientific Reports veröffentlicht, einer Open-Access-Zeitschrift, die multiple Disziplinen abdeckt.

Die Forscher basierten die Technik auf einer neuartigen Brain-Computer-Schnittstelle, die traditionell nur einwegige Kommunikation vom Gehirn zum Computer ermöglicht. Dies führt beispielsweise dazu, dass Buchstaben geschrieben oder ein Cursor bewegt wird.

Die Arbeit war die erste, die sowohl die Präsentation der Informationen durch den Computer als auch die Modellierung von Hirnsignalen gleichzeitig durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI)-Methoden demonstrierte. Menschliche Hirnreaktionen und ein generatives neuronales Netzwerk interagierten und erzeugten Bilder, die die visuellen Merkmale dessen darstellten, auf das die Teilnehmer sich konzentrierten.

Neuroadaptive Generative Modellierung

Die Methode wird als neuroadaptive generative Modellierung bezeichnet, und ihre Wirksamkeit wurde an 31 Teilnehmern getestet. Diese Teilnehmer wurden Hunderten von KI-generierten Bildern einer vielfältigen Gruppe von Menschen gezeigt, und ihre EEG-Aufzeichnungen wurden während des Betrachtens der Bilder aufgenommen.

Die Teilnehmer wurden angewiesen, sich auf bestimmte Merkmale in den Bildern zu konzentrieren, wie zum Beispiel auffällige Gesichter und Ausdrücke. Dann wurden ihnen schnell eine Reihe von Gesichtsbildern präsentiert, während die EEG-Aufzeichnungen an ein neuronales Netzwerk gespeist wurden. Dieses neuronale Netzwerk schloss dann, ob ein Bild vom Gehirn als übereinstimmend mit dem erkannt wurde, auf das sich die Teilnehmer konzentrierten.

Mit diesen Daten konnte das neuronale Netzwerk eine Schätzung darüber treffen, welche Art von Gesichtern die Menschen dachten, und die computererzeugten Bilder wurden von den Teilnehmern bewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Bilder fast perfekt mit dem übereinstimmten, auf das sie sich konzentrierten, und die Genauigkeitsrate des Experiments betrug 83%.

Tuukka Ruotsalo ist ein Forscher der Akademie von Finnland an der Universität Helsinki, Finnland, sowie ein Associate Professor an der Universität Kopenhagen, Dänemark.

“Die Technik kombiniert natürliche menschliche Reaktionen mit der Fähigkeit des Computers, neue Informationen zu erzeugen. Im Experiment wurden die Teilnehmer nur gebeten, die computererzeugten Bilder anzusehen. Der Computer modellierte dann die angezeigten Bilder und die menschliche Reaktion auf die Bilder, indem er menschliche Hirnsignale verwendete. Aus diesem kann der Computer ein völlig neues Bild erzeugen, das der Absicht des Benutzers entspricht”, sagt Ruotsalo.

Andere potenzielle Vorteile

Neben der Erzeugung von Bildern des menschlichen Gesichts demonstrierte diese neue Studie, wie Computer die menschliche Kreativität erweitern können.

“Wenn Sie etwas zeichnen oder illustrieren möchten, aber nicht in der Lage sind, es zu tun, kann der Computer Ihnen helfen, Ihr Ziel zu erreichen. Er kann einfach die Konzentration aufmerksamkeit beobachten und vorhersagen, was Sie erstellen möchten”, sagt Ruotsalo. Die Forscher glauben jedoch, dass die Technik verwendet werden kann, um ein Verständnis für Wahrnehmung und die zugrunde liegenden Prozesse in unserem Geist zu gewinnen.

“Die Technik erkennt keine Gedanken, sondern reagiert auf die Assoziationen, die wir mit mentalen Kategorien haben. Somit können wir, während wir nicht in der Lage sind, die Identität eines bestimmten ‘alten Menschen’ zu ermitteln, den ein Teilnehmer dachte, ein Verständnis dafür gewinnen, was sie mit Alterheit assoziieren. Wir glauben daher, dass sie einen neuen Weg bieten kann, um Einblick in soziale, kognitive und emotionale Prozesse zu gewinnen”, sagt Senior-Forscher Michiel Spapé.

Spapé glaubt auch, dass diese Ergebnisse innerhalb der Psychologie verwendet werden können.

“Die Vorstellung eines alten Menschen kann von Person zu Person sehr unterschiedlich sein. Wir untersuchen derzeit, ob unsere Technik unbewusste Assoziationen aufdecken kann, zum Beispiel, indem wir prüfen, ob der Computer alte Menschen immer als lächelnde Männer darstellt.”