L’computer utilizza i segnali del cervello umano per modellare la percezione visiva

In quello che è il primo caso del suo genere, i ricercatori dell’Università di Helsinki hanno dimostrato una nuova tecnica in cui un computer monitora i segnali del cervello umano per modellare la percezione visiva. In altre parole, il computer tenta di ricreare ciò che un essere umano sta pensando nella sua testa. Questa nuova tecnica sviluppata consente al computer di produrre informazioni completamente nuove e immagini fittizie che non erano mai apparse prima.

Lo studio è stato pubblicato a settembre sulla rivista Scientific Reports , che è una rivista online open-access che copre molteplici discipline.

I ricercatori hanno basato la tecnica su una nuova interfaccia cervello-computer, che tradizionalmente è in grado di comunicare solo in una direzione, dal cervello al computer. Ciò si traduce, ad esempio, nella scrittura di lettere o nel movimento di un cursore.

Il lavoro è stato il primo a dimostrare sia la presentazione delle informazioni da parte del computer che i segnali del cervello modellati contemporaneamente attraverso l’uso di metodi di intelligenza artificiale (AI). Le risposte del cervello umano e una rete neurale generativa hanno interagito e generato immagini che rappresentavano le caratteristiche visive di ciò su cui i partecipanti si concentravano.

Modellazione generativa neuroadattiva

Il metodo si chiama modellazione generativa neuroadattiva, e la sua efficacia è stata testata con 31 partecipanti. A questi partecipanti sono state mostrate centinaia di immagini generate da AI di una vasta gamma di persone, e l’EEG dei partecipanti è stato registrato mentre guardavano le immagini.

I partecipanti sono stati istruiti a concentrarsi su particolari caratteristiche nelle immagini, come volti e espressioni distinti. Sono stati quindi presentati rapidamente una serie di immagini di volti mentre l’EEG veniva alimentato in una rete neurale. Questa rete neurale ha quindi dedotto se un’immagine era rilevata dal cervello come corrispondente a ciò su cui i partecipanti si concentravano.

Utilizzando questi dati, la rete neurale è stata in grado di fare una stima su che tipo di volti le persone stavano pensando, e le immagini generate dal computer sono state valutate dai partecipanti. I risultati hanno dimostrato che le immagini corrispondevano quasi perfettamente a ciò su cui si concentravano, e il tasso di accuratezza dell’esperimento è stato dell’83%.

Tuukka Ruotsalo è un ricercatore dell’Accademia di Finlandia presso l’Università di Helsinki, Finlandia, nonché professore associato presso l’Università di Copenaghen, Danimarca.

“La tecnica combina le risposte naturali umane con la capacità del computer di creare nuove informazioni. Nell’esperimento, ai partecipanti è stato chiesto solo di guardare le immagini generate dal computer. Il computer, a sua volta, ha modellato le immagini visualizzate e la reazione umana verso le immagini utilizzando le risposte del cervello umano. Da questo, il computer può creare un’immagine completamente nuova che corrisponde all’intenzione dell’utente”, afferma Ruotsalo.

Altri potenziali vantaggi

Oltre a generare immagini del volto umano, questo nuovo studio ha dimostrato come i computer possano aumentare la creatività umana.

“Se vuoi disegnare o illustrare qualcosa ma non sei in grado di farlo, il computer può aiutarti a raggiungere il tuo obiettivo. Potrebbe semplicemente osservare il focus dell’attenzione e prevedere cosa vorresti creare”, afferma Ruotsalo. Tuttavia, i ricercatori ritengono che la tecnica possa essere utilizzata per comprendere la percezione e i processi sottostanti nella nostra mente.

“La tecnica non riconosce i pensieri, ma risponde alle associazioni che abbiamo con le categorie mentali. Quindi, mentre non possiamo scoprire l’identità di una specifica ‘persona anziana’ a cui un partecipante stava pensando, possiamo comprendere cosa associamo all’età avanzata. Pertanto, crediamo che possa fornire un nuovo modo per ottenere insight sui processi sociali, cognitivi ed emozionali”, afferma il ricercatore senior Michiel Spapé.

Spapé crede anche che questi risultati potrebbero essere utilizzati all’interno della psicologia.

“L’idea di una persona anziana può essere molto diversa da un’altra. Stiamo attualmente scoprendo se la nostra tecnica possa esporre associazioni inconsce, ad esempio guardando se il computer rappresenta sempre le persone anziane come, ad esempio, uomini sorridenti”.