L’ordinateur utilise les signaux du cerveau humain pour modéliser la perception visuelle

Dans ce qui constitue une première, les chercheurs de l’Université d’Helsinki ont démontré une nouvelle technique où un ordinateur surveille les signaux du cerveau humain afin de modéliser la perception visuelle. En d’autres termes, l’ordinateur tente de recréer ce que l’être humain pense dans sa tête. Cette technique récemment développée permet à l’ordinateur de produire des informations et des images fictives complètement nouvelles qui n’avaient jamais apparu auparavant.

La nouvelle étude a été publiée en septembre dans le journal Scientific Reports , qui est un journal en ligne à accès libre couvrant plusieurs disciplines.

Les chercheurs ont basé la technique sur une nouvelle interface cerveau-ordinateur, qui traditionnellement n’est capable que d’une communication unidirectionnelle du cerveau à l’ordinateur. Cela se traduit par exemple par des lettres épelées ou un curseur déplacé.

Le travail a été le premier à démontrer à la fois la présentation de l’information par l’ordinateur et les signaux du cerveau modélisés en même temps grâce à l’utilisation de méthodes d’intelligence artificielle (IA). Les réponses du cerveau humain et un réseau neuronal génératif ont interagi et généré des images représentant les caractéristiques visuelles sur lesquelles les participants se concentraient.

Modélisation générative neuroadaptative

La méthode est appelée modélisation générative neuroadaptative, et son efficacité a été testée avec 31 participants. Ces participants ont vu des centaines d’images générées par l’IA représentant une gamme diversifiée de personnes, et les EEG des participants ont été enregistrés pendant la visualisation des images.

Les participants ont été invités à se concentrer sur certaines caractéristiques des images, comme des visages distincts et des expressions. Ils ont ensuite été présentés rapidement une série d’images de visages tandis que les EEG étaient alimentés dans un réseau neuronal. Ce réseau neuronal a ensuite déduit si une image était détectée par le cerveau comme correspondant à ce sur quoi les participants se concentraient.

En utilisant ces données, le réseau neuronal a pu faire une estimation de ce type de visages que les gens pensaient, et les images générées par ordinateur ont été évaluées par les participants. Les résultats ont démontré que les images correspondaient presque parfaitement à ce sur quoi ils se concentraient, et le taux de précision de l’expérience était de 83%.

Tuukka Ruotsalo est un chercheur de l’Académie de Finlande à l’Université d’Helsinki, en Finlande, ainsi qu’un professeur associé à l’Université de Copenhague, au Danemark.

“La technique combine les réponses naturelles humaines avec la capacité de l’ordinateur à créer de nouvelles informations. Dans l’expérience, les participants n’ont été invités qu’à regarder les images générées par ordinateur. L’ordinateur, à son tour, a modélisé les images affichées et la réaction humaine envers les images en utilisant les réponses du cerveau humain. À partir de cela, l’ordinateur peut créer une image entièrement nouvelle qui correspond à l’intention de l’utilisateur”, déclare Ruotsalo.

Autres avantages potentiels

En plus de générer des images du visage humain, cette nouvelle étude a démontré comment les ordinateurs pourraient augmenter la créativité humaine.

“Si vous voulez dessiner ou illustrer quelque chose mais que vous n’êtes pas capable de le faire, l’ordinateur peut vous aider à atteindre votre objectif. Il peut simplement observer le point de focalisation et prédire ce que vous aimeriez créer”, déclare Ruotsalo. Cependant, les chercheurs pensent que la technique peut être utilisée pour mieux comprendre la perception et les processus sous-jacents dans notre esprit.

“La technique ne reconnaît pas les pensées, mais répond plutôt aux associations que nous avons avec les catégories mentales. Ainsi, même si nous ne pouvons pas découvrir l’identité d’une personne âgée spécifique dont un participant pensait, nous pouvons acquérir une compréhension de ce qu’il associe au vieillissement. Nous croyons donc qu’il peut fournir un nouveau moyen d’acquérir des connaissances sur les processus sociaux, cognitifs et émotionnels”, déclare le chercheur principal Michiel Spapé.

Spapé croit également que ces résultats pourraient être utilisés dans la psychologie.

“L’idée que l’on se fait d’une personne âgée peut être très différente d’une personne à l’autre. Nous sommes actuellement en train de découvrir si notre technique pourrait exposer des associations inconscientes, par exemple en regardant si l’ordinateur représente toujours les personnes âgées comme des hommes souriants.”