Мoзг oблaдaeт вeликoлeпнoй спoсoбнoстью рaзличaть лицa и другиe слoжныe oбъeкты. Вoт ужe нeскoлькo дeсятилeтий учёныe бeзрeзультaтнo бьются нaд зaдaчeй и пытaются пoнять, кaк прoисxoдит тaкoe рaспoзнaвaниe   — кaк кoдируются и xрaнятся изображения в мозге. Согласно общепринятым представлениям, течение распознавания (идентификации объектов) происходит в нижневисочной коре, то есть инферотемпоральной зоне головного мозга. А до сих пор оставалось непонятным, какую роль в кодировании данных играют отдельные нейроны и какое количество нейронов, собственно, задействуется в процессе.

Пара биологов из Калифорнийского технологического университета опубликовали научную работу, которая во многом проливает подлунный мир на то, как работает головной мозг приматов, в том числе человека. Учёные считают, почто расшифровали код, которым в мозге кодируется информация о лицах. Доказательством является ведь, что учёные смогли только по сигналу мозга восстанавливать (угадывать) лица, которые видит обезьяна (и, соответственно, народа).

Специалисты провели эксперимент с помощью магнитно-резонансной томографии, считывая сигналы нейронов в области коры головного мозга макак, которая отвечает ради идентификацию объектов. Во время сканирования мозга подопытным макакам демонстрировали 2000   суффикс отличающихся лиц людей. Определяя различия в активности нейронов при визуальной обработке разных лиц, учёным посчастливилось сделать предположения о том, каким образом кодируется сигнал. Судя по всему, системка обработки визуальной информации макак очень похожа на человеческую. Согласно результатам исследования, пользу кого кодирования информации о лицах достаточно всего 205 (!) нейронов головного мозга (их назвали «лицевыми нейронами»).

Учёные научились предсказывать, какое физи(ономи)я видит макака, считывая сигнал с 200 «лицевых нейронов» её мозга. Сие доказывает, что они корректно определили шифр, которым кодируются характеристики лица в сих нейронах

У социальных приматов, таких как макака и человек, эволюция выработала специальный конструкция для быстрого распознавания лиц, потому что от этого навыка зависит выживание животного в социальной группе   — да мы с тобой должны мгновенно отличать друзей от незнакомцев. Секундное промедление может стоить жизни, поэтому вторая вселенная научился решать эту задачу быстро и эффективно (то есть те, который мог выполнять задачу быстро и эффективно   — выжили).

Казалось бы, логично выделить до одному нейрону на каждое лицо, ведь в мозге действительно есть специфические нейроны, которые реагируют возьми конкретных людей (их называют клетками Дженнифер Энистон, потому что их открыли у пациента с эпилепсией, ядро которого именно таким уникальным образом реагировал на фотографии Дженнифер Энистон). Только нет, распознавание лиц в общем случае работает не так, потому что же ему нужно обрабатывать в том числе лица, которые он никогда безлюдный (=малолюдный) видел раньше, и здесь тоже важна идентификация «свой-чужой».

У нас средство распознавания лиц в мозге состоит из кластеров коры минимум по 10   тыс. нейронов. В каждом полушарии располагается цифра таких кластеров, они находятся около   уха.

Как только в поле зрения человека попадается ряшка другого человека, электрический сигнал немедленно активирует нейроны в этой области, некто проходит через пять или шесть названных кластеров и обрабатывается в каждом из них, прежде нежели достигнет «лицевых нейронов». Таким образом, в последних хранится только высокоуровневая обработанная информация о специфических характеристиках лица. И вот сии примерно 205   нейронов кодируют информацию о лицах невероятно простым и абстрактным образом.

Ключевая качество кодирования информации о лицах в мозге   — это сочетания габаритов лица и отдельных объектов для лице (межглазное расстояние и проч.). Всего мозг учитывает около 50   таких параметров при распознавании лиц. В таком «лицевом пространстве» умещается практически что под руку попадет фактически допустимое количество лиц, так что спутать два лица вторая вселенная не может. По мнению учёных, для «лицевых нейронов» есть некое видимость шаблона   — что-то вроде «среднего лица», и реакция нейрона на новое фигура является разницей каждой из 50-ти характеристик от этой «базы».

В процессе эксперимента учёные из Калифорнийского технологического университета смогли смоделировать лица, которые отличаются так минимально и конкретно, что разница в сигнале составляет всего один нейрон. Ведь есть они смогли понять, какой нейрон отвечает за какую характеристику в распознавании лиц. Всякий «лицевой нейрон» считывает комбинированный вектор примерно шести таких параметров. К примеру сказать, по одному из параметров лицо отличается от «базы» на пяток пунктов, по другому параметру   — на минус семь пунктов. Сигнал через 205   клеток вместе создаёт уникальный паттерн конкретного   лица.

Изменение фигура лица путём изменения 50-ти ключевых характеристик

Как уже было сказано, учёные научились идентифицировать, какие характеристики кодируются какими нейронами. Они смогли порождать лица, на которые не будут реагировать конкретные нейроны, и даже отгадывать, какое лицо видит макака, просто по сигналу от «лицевых нейронов».

Проба и выводы учёных нуждаются в повторении и проверке, но если они окажутся правдивыми, так мы сможем чуть лучше понять систему шифрования, которая используется в пирушка сложной вычислительной системе, какой является мозг человека и других приматов. Сие открытие может найти практическое применение в сфере робототехники и подсказать новые хитрость в разработке систем машинного зрения.

«Взлом кода для распознавания лиц отчетливо будет иметь большое значение»,   — считает Брэд Дюшейн (Brad Duchaine), критик в области распознавания лиц из Университета Дартмута. Самое главное, что учёные получили мета, что распознавание изображений в мозге работает по чётким и понятным правилам. Ведь последние преимущества в области нейросетей показали, что после обучения нейросети человек зачастую неважный (=маловажный) может понять, на какие стимулы реагирует нейросеть   — это своеобразный «чёрный ящик», который-нибудь функционирует по непонятным правилам. Появились опасения, что человеческий мозг может представлять собой такую а непостижимую систему. К счастью, это оказалось не   так.

Научная работа опубликована 1   июня 2017   лета в журнале Cell (doi:10.1016/j.cell.2017.05.011),   pdf.

.[image]