Komputer wykorzystuje sygnały ludzkiego mózgu do modelowania percepcji wzrokowej

W ramach pierwszego tego rodzaju badania naukowcy z Uniwersytetu Helsińskiego zademonstrowali nową technikę, w której komputer monitoruje sygnały ludzkiego mózgu w celu modelowania percepcji wzrokowej. Innymi słowy, komputer próbuje odtworzyć w głowie to, o czym myśli człowiek. Dzięki tej nowo opracowanej technice komputer jest w stanie wygenerować zupełnie nowe informacje i fikcyjne obrazy, które nigdy wcześniej się nie pojawiały. 

Nowe badanie opublikowano we wrześniu w czasopiśmie „ Doniesienia naukowe czasopismo, które jest ogólnodostępnym czasopismem internetowym obejmującym wiele dyscyplin.

Naukowcy oparli tę technikę na nowatorskim interfejsie mózg-komputer, który tradycyjnie umożliwia jedynie jednokierunkową komunikację między mózgiem a komputerem. Powoduje to na przykład pisownię liter lub przesuwanie kursora. 

W pracy po raz pierwszy zademonstrowano zarówno komputerową prezentację informacji, jak i sygnały mózgowe modelowane w tym samym czasie za pomocą metod sztucznej inteligencji (AI). Reakcje ludzkiego mózgu i generatywna sieć neuronowa współdziałały ze sobą i generowały obrazy reprezentujące wizualną charakterystykę tego, na czym skupiali się uczestnicy.

Neuroadaptacyjne modelowanie generatywne

Metoda ta nazywa się neuroadaptacyjnym modelowaniem generatywnym, a jej skuteczność została przetestowana na 31 uczestnikach. Uczestnikom pokazano setki wygenerowanych przez sztuczną inteligencję obrazów różnych osób, a podczas oglądania obrazów rejestrowano zapis EEG uczestników.

Uczestnikom kazano skupić się na pewnych cechach obrazów, takich jak wyraźne twarze i wyraz twarzy. Następnie szybko przedstawiono im serię obrazów twarzy, podczas gdy zapisy EEG były przesyłane do sieci neuronowej. Następnie sieć neuronowa wywnioskowała, czy mózg wykrył obraz jako odpowiadający temu, na czym skupiali się uczestnicy.

Korzystając z tych danych, sieć neuronowa była w stanie oszacować, o jakim rodzaju twarzy myślą ludzie, a uczestnicy ocenili wygenerowane komputerowo obrazy. Wyniki pokazały, że obrazy niemal idealnie odpowiadały temu, na czym się skupiali, a dokładność eksperymentu wyniosła 83%. 

Tuukka Ruotsalo jest pracownikiem naukowym Akademii Fińskiej na Uniwersytecie w Helsinkach w Finlandii, a także profesorem nadzwyczajnym na Uniwersytecie w Kopenhadze w Danii.

„Technika ta łączy naturalne ludzkie reakcje ze zdolnością komputera do tworzenia nowych informacji. W eksperymencie uczestnicy zostali poproszeni jedynie o obejrzenie obrazów wygenerowanych komputerowo. Komputer z kolei modelował wyświetlane obrazy i reakcję człowieka na obrazy, wykorzystując reakcje ludzkiego mózgu. Na tej podstawie komputer może stworzyć zupełnie nowy obraz, zgodny z intencjami użytkownika” – mówi Ruotsalo.

Inne potencjalne korzyści

Oprócz generowania obrazów ludzkiej twarzy to nowe badanie pokazało, w jaki sposób komputery mogą zwiększyć ludzką kreatywność.

„Jeśli chcesz coś narysować lub zilustrować, ale nie możesz tego zrobić, komputer może ci pomóc w osiągnięciu tego celu. Mógłby po prostu obserwować skupienie uwagi i przewidzieć, co chciałbyś stworzyć” – mówi Ruotsalo. Naukowcy uważają jednak, że tę technikę można wykorzystać do zrozumienia percepcji i leżących u jej podstaw procesów zachodzących w naszym umyśle.

„Technika ta nie rozpoznaje myśli, ale raczej reaguje na skojarzenia, jakie mamy z kategoriami mentalnymi. Tak więc, choć nie jesteśmy w stanie ustalić tożsamości konkretnej „starszej osoby”, o której myślał uczestnik, możemy zyskać zrozumienie, co kojarzy się ona ze starością. Dlatego wierzymy, że może to zapewnić nowy sposób uzyskania wglądu w procesy społeczne, poznawcze i emocjonalne” – mówi starszy badacz Michiel Spapé.

Spapé uważa również, że wyniki te można wykorzystać w psychologii.

„Pogląd jednej osoby na temat osoby starszej może bardzo różnić się od wyobrażenia innej osoby. Obecnie odkrywamy, czy nasza technika może ujawnić nieświadome skojarzenia, na przykład sprawdzając, czy komputer zawsze przedstawia starszych ludzi jako, powiedzmy, uśmiechniętych mężczyzn”.