Ti stanno guardando? Le api e le vespe possono riconoscere il tuo viso

Ti stanno guardando? Le api e le vespe possono riconoscere il tuo visoRiconoscere i volti è essenziale per il modo in cui interagiamo nelle società complesse, ed è spesso pensato per essere un'abilità che richiede la raffinatezza del grande cervello umano.

Ma nuove prove che abbiamo pubblicato in Frontiers in Psychology mostra che insetti come l'ape (Apis mellifera) e la vespa europea (Vespula vulgaris) utilizzare meccanismi di elaborazione visiva simili agli umani ", che consente un riconoscimento facciale affidabile.

Questo nonostante le minuscole dimensioni del cervello degli insetti. Contengono meno di un milione di cellule cerebrali, rispetto agli 86,000 milioni che costituiscono un cervello umano.

Comprendere quale dimensione del cervello può consentire di risolvere in modo efficiente compiti complessi è certamente interessante, ma ha anche implicazioni pratiche. Ci permette di capire quanto grande cervello possa essersi evoluto e come pensare di progettare l'intelligenza artificiale (AI) che potrebbe rispecchiare l'efficienza dei cervelli biologici.

Senza sforzo ma complesso

Siamo davvero bravi a riconoscere facce familiari. Pensa alla situazione di incontrare un amico in una stazione ferroviaria dove ci sono centinaia di persone che passano, tutte in movimento in direzioni diverse. Improvvisamente, uno sguardo a una faccia familiare in lontananza significa che abbiamo trovato la persona giusta.

Questo sembra senza sforzo, ma le soluzioni di IA spesso lottano per riconoscere i volti in situazioni complesse.

La nostra esperienza nel riconoscere i volti è in gran parte basata su "elaborazione olistica" - l'incollaggio di diverse caratteristiche facciali per fornire un riconoscimento superiore. Questo è pensato per essere un processo cognitivo sofisticato che si sviluppa con l'esperienza nella visione dei volti. Una volta che abbiamo familiarità con un volto, le diverse caratteristiche - come occhi, naso, bocca e orecchie - vengono elaborate insieme come una "Gestalt" (un'unità che incorpora tutti gli elementi) per permetterci di riconoscere in modo affidabile le persone.

È interessante notare che, mentre l'elaborazione olistica viene tipicamente utilizzata per riconoscere i volti, quando diventiamo esperti in altri compiti visivi - come essere un giudice alle mostre canine o collezionare auto classiche - allora il nostro cervello impiega anche un'elaborazione olistica per abilitare abilità di riconoscimento superiori anche in quelle aree. .


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L'elaborazione olistica può quindi essere un principio generale per il riconoscimento di oggetti importanti. Questo è utile in senso lato, perché significa che l'elaborazione olistica potrebbe essere utile per lo sviluppo di soluzioni AI migliorate, come per l'identificazione rapida e accurata di piante invasive in rapida crescita Industria AgTech.

Eravamo interessati a sapere in che modo generale il principio dell'elaborazione olistica potrebbe essere in diversi animali, così i miei colleghi e io abbiamo iniziato a testare come gli insetti potrebbero risolvere i compiti di riconoscimento facciale.

Porta gli insetti

L'ape è un animale molto accessibile per comprendere l'elaborazione visiva. Le api individuali possono essere addestrate per imparare problemi complessi in cambio della raccolta di una dolce ricompensa zuccherina. Recentemente abbiamo sviluppato metodi per testare le vespe allo stesso modo.

La nostra ricerca esistente lo dimostra api ed vespe può imparare a riconoscere i volti umani.

Altre prove - da un gruppo di ricerca statunitense - mostrano che vespe di carta (Polistes fuscatus) può apprendere in modo molto affidabile i volti di altre vespe di carta e sembra che abbia sviluppato meccanismi cerebrali specializzati evoluti elaborazione della faccia di vespa.

Ciò che mancava era capire se questo avveniva negli insetti a causa della semplice interpretazione delle singole caratteristiche facciali, o usando un'interpretazione più complessa dell'intero quadro - l'elaborazione olistica del volto - come accade negli umani.

Abbiamo deciso di testare la possibilità dell'elaborazione olistica del viso sia nell'ape che nella vespa europea, utilizzando individui addestrati per completare i test con le facce manipolate.

Test dell'elaborazione del viso

Esistono già due test molto utili per stabilire che i soggetti umani usano il trattamento olistico del viso: questi sono i effetto parziale, e il effetto faccia composito.

Lo effetto parziale rivela che quando tratti del viso come occhi, naso o bocca sono percepiti in isolamento, è più difficile riconoscere un volto rispetto a quando queste caratteristiche vengono visualizzate nel contesto di un viso pieno.

Lo effetto faccia composito si riferisce al grande calo di accuratezza delle prestazioni quando le caratteristiche del viso interno corretto - come occhi, naso e bocca - vengono visualizzate nel contesto di caratteristiche esterne errate.

Nell'elaborazione umana di volti familiari, le diverse caratteristiche elementali sono incollate insieme in una gestalt per consentire una migliore precisione di riconoscimento del volto.

Conosco quella faccia

Quando abbiamo usato questi principi per testare gli insetti, sia le api che le vespe erano in grado di apprendere immagini acromatiche (in bianco e nero) di volti umani.

A entrambe le api e le vespe furono poi dati quattro test separati aggiuntivi. I risultati hanno mostrato che, nonostante questi rispettivi insetti non abbiano alcuna ragione evolutiva per elaborare i volti umani, i loro cervelli imparano un riconoscimento affidabile creando rappresentazioni olistiche delle immagini complesse. Mettono insieme le caratteristiche per riconoscere un volto umano specifico.

Ora sappiamo che i piccoli cervelli degli insetti possono riconoscere in modo affidabile almeno un numero limitato di volti. Questo suggerisce che negli esseri umani, il vantaggio del nostro grande cervello potrebbe essere il numero molto grande di persone che possiamo ricordare.

Questa nuova informazione ci aiuta a capire quanto sia stato possibile evolvere l'esperienza di elaborazione del volto molto sofisticata negli umani e in altri primati.

The ConversationL'evidenza che l'elaborazione olistica è utilizzata da animali diversi per una varietà di complessi problemi visivi suggerisce che questo potrebbe essere un utile approccio da esplorare per lo sviluppo di soluzioni di IA per il riconoscimento affidabile.

Circa l'autore

Adrian Dyer, professore associato, Università RMIT

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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