การจดจำใบหน้าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวิธีที่เรามีปฏิสัมพันธ์ในสังคมที่ซับซ้อน และมักถูกมองว่าเป็นความสามารถที่ต้องใช้สมองอันโตมโหฬารของมนุษย์

แต่หลักฐานใหม่ที่เราเผยแพร่ใน พรมแดนทางจิตวิทยา แสดงว่าแมลงเช่นผึ้ง (mellifera Apis) และตัวต่อยุโรป (ขิง Vespula) ใช้กลไกการประมวลผลภาพที่คล้ายกับมนุษย์ซึ่งช่วยให้จดจำใบหน้าได้อย่างน่าเชื่อถือ

แม้ว่าสมองของแมลงจะมีขนาดเล็กก็ตาม พวกมันมีเซลล์สมองน้อยกว่าหนึ่งล้านเซลล์ เทียบกับ 86,000 ล้านเซลล์ที่ประกอบเป็นสมองมนุษย์

การทำความเข้าใจว่าสมองขนาดใดสามารถช่วยให้งานที่ซับซ้อนสามารถแก้ไขได้อย่างมีประสิทธิภาพนั้นน่าสนใจอย่างแน่นอน แต่ก็มีนัยในทางปฏิบัติเช่นกัน ช่วยให้เราเข้าใจว่าสมองขนาดใหญ่อาจมีวิวัฒนาการได้อย่างไร และวิธีคิดเกี่ยวกับการออกแบบปัญญาประดิษฐ์ (AI) ที่อาจสะท้อนประสิทธิภาพของสมองทางชีววิทยา

ง่ายแต่ซับซ้อน

เราเก่งในการจดจำใบหน้าที่คุ้นเคย ลองนึกถึงสถานการณ์การพบเพื่อนที่สถานีรถไฟซึ่งมีผู้คนเดินผ่านไปมาหลายร้อยคน ต่างเคลื่อนตัวไปคนละทิศคนละทาง ทันใดนั้น เหลือบของใบหน้าที่คุ้นเคยในระยะไกลหมายความว่าเราพบคนที่ใช่แล้ว

ดูเหมือนเป็นเรื่องง่าย แต่โซลูชัน AI มักจะพยายามจดจำใบหน้าในสถานการณ์ที่ซับซ้อน

ความเชี่ยวชาญของเราในการจดจำใบหน้านั้นส่วนใหญ่มาจาก "การประมวลผลแบบองค์รวม" - การผสานคุณสมบัติใบหน้าที่แตกต่างกันเพื่อให้การจดจำที่เหนือกว่า คิดว่าเป็นกระบวนการทางปัญญาที่ซับซ้อนซึ่งพัฒนาจากประสบการณ์ในการดูใบหน้า เมื่อเราคุ้นเคยกับใบหน้าแล้ว คุณลักษณะต่างๆ เช่น ตา จมูก ปาก และหู จะถูกประมวลผลรวมกันเป็น "gestalt" (หน่วยที่รวมองค์ประกอบทั้งหมด) เพื่อให้เราจดจำบุคคลได้อย่างน่าเชื่อถือ

ที่น่าสนใจคือ ในขณะที่การประมวลผลแบบองค์รวมมักใช้ในการจดจำใบหน้า เมื่อเรากลายเป็นผู้เชี่ยวชาญในงานด้านภาพอื่น ๆ เช่นการเป็นผู้พิพากษาในงานแสดงสุนัขหรือการรวบรวมรถคลาสสิก สมองของเรายังใช้การประมวลผลแบบองค์รวมเพื่อให้มีความสามารถในการรับรู้ที่เหนือกว่าในพื้นที่เหล่านั้นด้วย .

การประมวลผลแบบองค์รวมอาจเป็นหลักการทั่วไปสำหรับการจดจำวัตถุที่สำคัญ สิ่งนี้มีประโยชน์ในวงกว้างมากขึ้น เพราะหมายความว่าการประมวลผลแบบองค์รวมอาจมีคุณค่าสำหรับการพัฒนาโซลูชัน AI ที่ได้รับการปรับปรุง เช่น การระบุอย่างรวดเร็วและแม่นยำของพืชที่รุกรานในการเติบโตอย่างรวดเร็ว อุตสาหกรรม AgTech.

เราสนใจที่จะทราบว่าหลักการทั่วไปของการประมวลผลแบบองค์รวมในสัตว์ต่างๆ เป็นอย่างไร ดังนั้นเพื่อนร่วมงานของฉันและฉันจึงเริ่มทดสอบว่าแมลงจะแก้ปัญหาการจดจำใบหน้าได้อย่างไร

มากันแมลง

ผึ้งเป็นสัตว์ที่เข้าถึงได้ง่ายสำหรับการทำความเข้าใจการประมวลผลภาพ ผึ้งแต่ละตัวสามารถถูกฝึกให้เรียนรู้ปัญหาที่ซับซ้อนเพื่อแลกกับรางวัลหวานๆ เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้พัฒนาวิธีการทดสอบตัวต่อในลักษณะเดียวกัน

การวิจัยที่มีอยู่ของเราแสดงให้เห็นว่า ผึ้ง และ แตน สามารถเรียนรู้ที่จะจดจำใบหน้ามนุษย์ได้

หลักฐานอื่นๆ – จากกลุ่มวิจัยของสหรัฐ – แสดงให้เห็นว่าตัวต่อกระดาษ (โพลิส ฟุสคาตัส) สามารถเรียนรู้ใบหน้าของตัวต่อกระดาษอื่น ๆ ได้อย่างน่าเชื่อถือ และดูเหมือนว่าจะมีการพัฒนากลไกสมองเฉพาะสำหรับ การประมวลผลหน้าตัวต่อ.

สิ่งที่ขาดหายไปคือความเข้าใจว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นในแมลงหรือไม่เนื่องจากการตีความลักษณะใบหน้าของแต่ละบุคคลอย่างง่ายๆ หรือใช้การตีความ "ทั้งภาพ" ที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น การประมวลผลใบหน้าแบบองค์รวม เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในมนุษย์

เราตัดสินใจทดสอบความเป็นไปได้ของการประมวลผลใบหน้าแบบองค์รวมในผึ้งและตัวต่อยุโรป โดยใช้บุคคลที่ผ่านการฝึกอบรมมาเพื่อทำการทดสอบใบหน้าที่ถูกบงการ

ทดสอบการประมวลผลใบหน้า

มีการทดสอบที่มีประโยชน์อย่างมาก XNUMX แบบสำหรับการทดสอบว่ามนุษย์ใช้การประมวลผลใบหน้าแบบองค์รวม: เหล่านี้คือ ผลกระทบทั้งส่วนและ เอฟเฟกต์ใบหน้าผสม.

พื้นที่ ผลกระทบทั้งส่วน เผยให้เห็นว่าเมื่อรับรู้ใบหน้า เช่น ตา จมูก หรือปากโดยแยกจากกัน การจดจำใบหน้าได้ยากกว่าเมื่อดูคุณสมบัติเหล่านี้ในบริบทของใบหน้าที่เต็มอิ่ม

พื้นที่ เอฟเฟกต์ใบหน้าผสม หมายถึงความแม่นยำในการปฏิบัติงานที่ลดลงอย่างมากเมื่อดูลักษณะใบหน้าภายในที่ถูกต้อง เช่น ตา จมูก และปาก ในบริบทของลักษณะภายนอกที่ไม่ถูกต้อง

ในการประมวลผลใบหน้าที่คุ้นเคยโดยมนุษย์ คุณสมบัติองค์ประกอบต่างๆ จะถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นเกสตัลท์ เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการจดจำใบหน้า

ฉันรู้จักใบหน้านั้น

เมื่อเราใช้หลักการเหล่านี้เพื่อทดสอบแมลง ทั้งผึ้งและตัวต่อสามารถเรียนรู้ภาพใบหน้ามนุษย์ที่ไม่มีสี (ขาวดำ) ได้

ทั้งผึ้งและตัวต่อได้รับการทดสอบเพิ่มเติมสี่แบบแยกกัน ผลการวิจัยพบว่าแม้แมลงแต่ละตัวจะไม่มีเหตุผลวิวัฒนาการในการประมวลผลใบหน้ามนุษย์ สมองของพวกมันเรียนรู้การจดจำที่เชื่อถือได้โดยการสร้างภาพที่ซับซ้อนแทน พวกเขารวมคุณสมบัติต่างๆ เข้าด้วยกันเพื่อจดจำใบหน้าของมนุษย์โดยเฉพาะ

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าสมองเล็กๆ ของแมลงสามารถจดจำใบหน้าได้จำนวนจำกัด นี่แสดงให้เห็นว่าในมนุษย์ ข้อได้เปรียบของสมองใหญ่อาจเป็นคนจำนวนมากที่เราจำได้

ข้อมูลใหม่นี้ช่วยให้เราเข้าใจว่าความเชี่ยวชาญในการประมวลผลใบหน้าที่ซับซ้อนมากเพียงใดที่อาจเป็นไปได้ในการพัฒนามนุษย์และไพรเมตอื่นๆ

หลักฐานที่แสดงว่าสัตว์หลายชนิดใช้การประมวลผลแบบองค์รวมสำหรับปัญหาการมองเห็นที่ซับซ้อนที่หลากหลาย ชี้ให้เห็นว่านี่อาจเป็นแนวทางที่มีประโยชน์ในการสำรวจเพื่อพัฒนาโซลูชัน AI เพื่อการจดจำที่เชื่อถือได้

เกี่ยวกับผู้เขียน

Adrian Dyer รองศาสตราจารย์ มหาวิทยาลัย RMIT

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน