Računalnik uporablja signale človeških možganov za modeliranje vizualne zaznave

Raziskovalci na Univerzi v Helsinkih so prvi te vrste predstavili novo tehniko, pri kateri računalnik spremlja signale človeških možganov, da bi modelirali vizualno zaznavo. Z drugimi besedami, računalnik poskuša poustvariti, o čem človek razmišlja v svoji glavi. Ta na novo razvita tehnika ima za posledico, da lahko računalnik ustvari popolnoma nove informacije in izmišljene slike, ki se še nikoli niso pojavile. 

Nova študija je bila objavljena septembra v Znanstvena poročila journal, ki je odprto dostopna spletna revija, ki pokriva več disciplin.

Raziskovalci so tehniko zasnovali na novem vmesniku možgani-računalnik, ki je tradicionalno sposoben samo enosmerne komunikacije od možganov do računalnika. Posledica tega je na primer črkovanje črk ali premikanje kazalca. 

Delo je bilo prvo, ki je prikazalo računalniško predstavitev informacij in možganskih signalov, ki se modelirajo hkrati z uporabo metod umetne inteligence (AI). Odzivi človeških možganov in generativna nevronska mreža so sodelovali in ustvarili slike, ki so predstavljale vizualne značilnosti tistega, na kar so se udeleženci osredotočali.

Nevroadaptivno generativno modeliranje

Metoda se imenuje nevroadaptivno generativno modeliranje, njeno učinkovitost pa so testirali pri 31 udeležencih. Tem udeležencem je bilo prikazanih na stotine slik različnih ljudi, ki jih je ustvarila umetna inteligenca, in EEG udeležencev je bil posnet med ogledovanjem slik.

Udeležencem je bilo rečeno, naj se osredotočijo na določene značilnosti na slikah, kot so različni obrazi in izrazi. Nato so jim na hitro predstavili vrsto slik obraza, medtem ko so EEG posredovali nevronski mreži. Ta nevronska mreža je nato sklepala, ali so možgani zaznali sliko, ki ustreza temu, na kar so se udeleženci osredotočali.

Z uporabo teh podatkov je nevronska mreža lahko ocenila, na kakšne obraze so ljudje mislili, računalniško ustvarjene slike pa so ocenili udeleženci. Rezultati so pokazali, da se slike skoraj popolnoma ujemajo s tem, na kar so se osredotočile, stopnja natančnosti eksperimenta pa je bila 83-odstotna. 

Tuukka Ruotsalo je znanstveni sodelavec Finske akademije na Univerzi v Helsinkih na Finskem in izredni profesor na Univerzi v Kopenhagnu na Danskem.

»Tehnika združuje naravne človeške odzive z zmožnostjo računalnika, da ustvari nove informacije. V poskusu so udeležence prosili le, da pogledajo računalniško ustvarjene slike. Računalnik pa je z uporabo odzivov človeških možganov modeliral prikazane slike in človeško reakcijo na slike. Iz tega lahko računalnik ustvari popolnoma novo sliko, ki se ujema z namenom uporabnika,« pravi Ruotsalo.

Druge potencialne koristi

Poleg ustvarjanja slik človeškega obraza je ta nova študija pokazala, kako lahko računalniki povečajo človeško ustvarjalnost.

»Če želite nekaj narisati ali ilustrirati, pa tega ne zmorete, vam lahko računalnik pomaga doseči vaš cilj. Lahko samo opazuje fokus pozornosti in predvideva, kaj bi radi ustvarili,« pravi Ruotsalo. Vendar pa raziskovalci verjamejo, da se tehnika lahko uporabi za razumevanje zaznavanja in osnovnih procesov v našem umu.

»Tehnika ne prepozna misli, temveč se odziva na asociacije, ki jih imamo z miselnimi kategorijami. Čeprav torej ne moremo ugotoviti identitete določene 'stare osebe', o kateri je razmišljal udeleženec, lahko razumemo, kaj povezujejo s starostjo. Zato verjamemo, da lahko zagotovi nov način pridobivanja vpogleda v družbene, kognitivne in čustvene procese,« pravi višji raziskovalec Michiel Spapé.

Spapé tudi verjame, da bi te rezultate lahko uporabili v psihologiji.

»Neka predstava o starejši osebi se lahko zelo razlikuje od predstave druge osebe. Trenutno odkrivamo, ali bi lahko naša tehnika razkrila nezavedne asociacije, na primer z iskanjem, ali računalnik stare ljudi vedno prikazuje kot, recimo, nasmejane moške.«