Η Υπολογιστική Μηχανή Χρησιμοποιεί Σήματα Εγκεφάλου Ανθρώπων για τη Μοντελοποίηση της Οπτικής Αντίληψης

Σε μια πρώτη για το είδος της, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι έχουν δείξει μια νέα τεχνική με την οποία ένας υπολογιστής παρακολουθεί τα σήματα εγκεφάλου ανθρώπων για να μοντελοποιήσει την οπτική αντίληψη. Με άλλα λόγια, ο υπολογιστής προσπαθεί να αναπαράγει τι σκέφτεται ένας άνθρωπος στο μυαλό του. Αυτή η καινούρια τεχνική οδηγεί τον υπολογιστή να παράγει完全 νέες πληροφορίες και εικονικές εικόνες που δεν είχαν εμφανιστεί ποτέ πριν.

Η νέα μελέτη δημοσιεύθηκε το Σεπτέμβριο στο περιοδικό Scientific Reports , το οποίο είναι ένα ανοικτό περιοδικό που καλύπτει πολλαπλά πεδία.

Οι ερευνητές βασίζουν την τεχνική σε μια νέα διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή, η οποία παραδοσιακά είναι μόνο ικανή για μονοκατευθυντή επικοινωνία από τον εγκέφαλο στον υπολογιστή. Αυτό οδηγεί, για παράδειγμα, σε γράμματα που διαβάζονται ή σε κέρσορα που μετακινείται.

Το έργο ήταν το πρώτο που έδειξε τόσο την παρουσίαση της πληροφορίας από τον υπολογιστή όσο και τα σήματα εγκεφάλου που μοντελοποιούνται ταυτόχρονα με τη χρήση μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης (AI). Οι ανθρώπινες εγκεφαλικές απαντήσεις και ένα γεννητικό νευρωνικό δίκτυο αλληλεπιδρούσαν και παρήγαγαν εικόνες που αντιπροσώπευαν τις οπτικές ιδιότητες του τι οι συμμετέχοντες εστιάζουν.

Νευροπροσαρμοστική Γεννητική Μοντελοποίηση

Η μέθοδος ονομάζεται νευροπροσαρμοστική γεννητική μοντελοποίηση, και η αποτελεσματικότητά της δοκιμάστηκε με 31 συμμετέχοντες. Οι συμμετέχοντες έδειξαν εκατοντάδες εικόνες που παράχθηκαν από την τεχνητή νοημοσύνη, μια ποικιλία ανθρώπων, και το Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG) των συμμετεχόντων καταγράφηκε ενώ έβλεπαν τις εικόνες.

Οι συμμετέχοντες είπαν να εστιάσουν σε ορισμένα χαρακτηριστικά στις εικόνες, όπως διακριτά πρόσωπα και εκφράσεις. Στη συνέχεια, τους παρουσιάστηκαν γρήγορα μια σειρά εικόνων προσώπων ενώ τα EEG τους τροφοδοτούσαν σε ένα νευρωνικό δίκτυο. Αυτό το νευρωνικό δίκτυο στη συνέχεια έκανε μια εκτίμηση για το είδος των προσώπων που οι συμμετέχοντες σκέφτονταν.

Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, το νευρωνικό δίκτυο ήταν σε θέση να κάνει μια εκτίμηση για το είδος των προσώπων που οι άνθρωποι σκέφτονταν, και οι υπολογιστής-παράγμένες εικόνες αξιολογήθηκαν από τους συμμετέχοντες. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι εικόνες σχεδόν τέλεια αντιστοιχούσαν σε αυτά που οι συμμετέχοντες εστιάζουν, και ο ρυθμός ακρίβειας του πειράματος ήταν 83%.

Ο Tuukka Ruotsalo είναι ερευνητής του Ιδρύματος της Φινλανδίας στο Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι, στη Φινλανδία, καθώς και αναπληρωτής καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, στη Δανία.

“Η τεχνική συνδυάζει τις φυσικές ανθρώπινες απαντήσεις με την ικανότητα του υπολογιστή να δημιουργεί νέες πληροφορίες. Στο πείραμα, οι συμμετέχοντες ζητήθηκαν μόνο να κοιτάξουν τις υπολογιστής-παράγμένες εικόνες. Ο υπολογιστής, με τη σειρά του, μοντελοποίησε τις εικόνες που εμφανίστηκαν και την ανθρώπινη αντίδραση προς τις εικόνες χρησιμοποιώντας ανθρώπινες εγκεφαλικές απαντήσεις. Από αυτό, ο υπολογιστής μπορεί να δημιουργήσει μια εντελώς νέα εικόνα που αντιστοιχεί στη πρόθεση του χρήστη,” λέει ο Ruotsalo.

Άλλα Πιθανά Οφέλη

Εκτός από τη δημιουργία εικόνων του ανθρώπινου προσώπου, αυτή η νέα μελέτη έδειξε πώς οι υπολογιστές μπορούν να ενισχύσουν την ανθρώπινη δημιουργικότητα.

“Εάν θέλετε να ζωγραφίσετε ή να εικονογραφήσετε κάτι αλλά δεν можете να το κάνετε, ο υπολογιστής μπορεί να σας βοηθήσει να επιτύχετε το στόχο σας. Μπορεί απλώς να παρακολουθήσει το σημείο εστίασης και να προβλέψει τι θα ήθελε να δημιουργήσετε,” λέει ο Ruotsalo. Ωστόσο, οι ερευνητές πιστεύουν ότι η τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κατανοηθεί η αντίληψη και οι υποκείμενες διαδικασίες στο μυαλό μας.

“Η τεχνική δεν αναγνωρίζει σκέψεις αλλά ανταποκρίνεται στις συσχετίσεις που έχουμε με νοητικές κατηγορίες. Έτσι, ενώ δεν μπορούμε να μάθουμε την ταυτότητα ενός συγκεκριμένου ‘ηλικιωμένου’ που ένας συμμετέχων σκέφτηκε, μπορούμε να κατανοήσουμε τι συνδέουν με την ηλικία. Πιστεύουμε ότι μπορεί να παρέχει einen νέο τρόπο για να αποκτήσουμε μια εικόνα για τις κοινωνικές, γνωστικές και συναισθηματικές διαδικασίες,” λέει ο ανώτερος ερευνητής Michiel Spapé.

Ο Spapé πιστεύει επίσης ότι αυτά τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν μέσα στην ψυχολογία.

“Η ιδέα ενός ηλικιωμένου ατόμου μπορεί να είναι πολύ διαφορετική από άτομο σε άτομο. Τώρα ανακαλύπτουμε εάν η τεχνική μας μπορεί να αποκαλύψει ασυνείδητες συσχετίσεις, για παράδειγμα, κοιτάζοντας αν ο υπολογιστής αποδίδει πάντα τους ηλικιωμένους ως, για παράδειγμα, χαμογελαστούς άνδρες.”