Êàê ÷åëîâå÷åñêèé ìîçã ðàñïîçíàåò ëèöà
 íàó÷íîì æóðíàëå Cell îïóáëèêîâàíî èññëåäîâàíèå, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî ó÷åíûå èç Êàëèôîðíèéñêîãî Òåõíîëîãè÷åñêîãî èíñòèòóòà (Caltech) ñìîãëè îïðåäåëèòü ïðèíöèï, ïî êîòîðîìó íàø ìîçã óçíàåò ëèöà è îòíîñèò èõ ê çíàêîìûì ëèáî íåçíàêîìûì. Îêàçàëîñü, ÷òî ýòîò ìåõàíèçì ìàëî îòëè÷àåòñÿ îò ïðèíöèïà ðàáîòû äðóãèõ íåéðîíîâ ìîçãà, îòâå÷àþùèõ çà ðàñïîçíàâàíèå áîëåå ïðîñòûõ ñâîéñòâ — öâåòà, ðàçìåðîâ, ôîðìû. Íî èññëåäîâàíèÿ, ïðîâîäèìûå «âðó÷íóþ», íå ìîãëè ýòîãî âûÿñíèòü.  äàëüíåéøåì ðåçóëüòàòû íàó÷íîé ðàáîòû ñìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ðàáîòû ÈÈ è íåéðîñåòåé.
Ó÷åíûå îòíîñèòåëüíî äàâíî çíàþò, êàêèå íåéðîíû â ÷åëîâå÷åñêîì ìîçãå çà ÷òî îòâå÷àþò — ðàñïîçíàâàíèå ðàçìåðîâ, öâåòîâ, ôîðì è ò.ä. Íî äî íåäàâíåãî âðåìåíè áûëî íåèçâåñòíî, êàê êîíêðåòíî ïðîèñõîäèò ïðîöåññ ìãíîâåííîãî ðàñïîçíàâàíèÿ ÷åëîâå÷åñêèõ ëèö è äðóãèõ ñëîæíûõ îáúåêòîâ. Ìàêñèìóì, ÷òî ñìîãëè óñòàíîâèòü èññëåäîâàíèÿ — ýòî àêòèâàöèÿ â ìîçãå îòäåëüíûõ ó÷àñòêîâ, îòâåòñòâåííûõ íåïîñðåäñòâåííî çà ðàñïîçíàâàíèå ëèö. Íî êàê èìåííî ýòî ðàáîòàåò è ïî êàêîé ñèñòåìå (â îòâåò íà ÷òî îíè àêòèâèðóþòñÿ è ñêîëüêî èíôîðìàöèè ñîäåðæàò), ó÷åíûå ïîíÿòü íå ìîãëè.
Âûÿñíèòü ïðèíöèï ðàñïîçíàâàíèÿ ëèö ÷åëîâå÷åñêèì ìîçãîì óäàëîñü òîëüêî ïðè ïîìîùè ìàøèííîãî îáó÷åíèÿ. Èçîáðàæåíèå: pixabay
Ïðîâîäèëèñü ðàçëè÷íûå èññëåäîâàíèÿ: èñïûòóåìûì ïîêàçûâàëè èçîáðàæåíèÿ ëþäåé ñ ðàçëè÷àþùèìñÿ ðàçìåðîì ãëàç, ôîðìîé ðòà è íîñà è ò.ä. Íî âûÿñíèòü àëãîðèòì ðàñïîçíàâàíèÿ ëèö èõ ìîçãîì áûëî íåâîçìîæíî, òàê êàê ÷åðòû ëèöà ñëîæíî îïèñàòü ñëîâàìè è ïîäâåñòè ïîä êîíêðåòíûå ïàðàìåòðû.
 Êàëèôîðíèéñêîì Òåõíîëîãè÷åñêîì èíñòèòóòå äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé çàäà÷è íåéðîôèçèîëîãè èñïîëüçîâàëè ìàøèííîå îáó÷åíèå. Íåéðîñåòü îáðàáîòàëà 200 ëèö è ñàìîñòîÿòåëüíî âû÷èñëèëà êðèòåðèè, ïî êîòîðûì îíè ðàçëè÷àþòñÿ. Âñåãî êðèòåðèåâ îêàçàëîñü îêîëî 50: ïåðâàÿ ïîëîâèíà îòíîñèëàñü ê ôîðìàì îáúåêòîâ, âòîðàÿ — ê èõ òåêñòóðå è öâåòó. Ïðè ñî÷åòàíèè ýòèõ ïàðàìåòðîâ ïîëó÷àëàñü ïðîñòàÿ êàðòèíêà, ïîõîæàÿ íà ÷åëîâå÷åñêîå ëèöî. Êîãäà ïîëó÷åííîå èçîáðàæåíèå ïîêàçûâàëè ëþäÿì, â 80% ñëó÷àåâ îíè áåç ïðîáëåì ñîîòíîñèëè åãî ñ èçíà÷àëüíîé êàðòèíêîé.
Ïîñëå óñïåøíîãî çàâåðøåíèÿ ýòîé ñòàäèè ðàáîòû èññëåäîâàòåëè ðåøèëè ïîíÿòü, êàê ó÷àñòêè ìîçãà, îòâå÷àþùèå çà ðàñïîçíàâàíèå ëèö, îòðåàãèðóþò íà èçìåíåíèå îáíàðóæåííûõ õàðàêòåðèñòèê. Îïûò áûë ïðîâåäåí íà ìàêàêàõ. Ê ìîçãó æèâîòíûõ ïîäêëþ÷èëè ýëåêòðîäû è ïîêàçàëè èì ïî 2000 èçîáðàæåíèé ëèö, ìåíÿÿ â íèõ âñå ïàðàìåòðû, è ïðè ýòîì ñ÷èòûâàÿ ñèãíàëû îò ìîçãà.
Ñâåðõó — ëèöî è åãî ðåêîíñòðóêöèÿ. Ñíèçó — ëèöà ñ óäâîåííûì çíà÷åíèåì îäíîãî ïàðàìåòðà (âåðõíèé ðÿä) è ñ èçìåíåííûìè ðàçíûìè ïàðàìåòðàìè (íèæíèé ðÿä). Èçîáðàæåíèå: Le Chang and Doris Y. Tsao/Cell
Òàê âûÿñíèëîñü, ÷òî ïðèìåðíî 100 íåéðîíîâ èç ó÷àñòêîâ, àêòèâèðóþùèõñÿ ïðè ðàñïîçíàâàíèè ëèö, ïðîâîäÿò äåòàëüíûé àíàëèç. Ïðè ýòîì îòäåëüíûå íåéðîíû àêòèâèðóþòñÿ ïðè îáðàáîòêå îïðåäåëåííûõ ÷åðò ëèöà è îñòàþòñÿ íåïîäâèæíûìè ïðè èçìåíåíèè äðóãèõ ÷åðò. Àêòèâíûé íåéðîí ïåðåäàåò ñèãíàë äàëüøå, à èòîãîâûé ñóììàðíûé ñèãíàë îò âñåõ íåéðîíîâ è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðåçóëüòàò.
Àâòîðû ðàáîòû, òàêèì îáðàçîì, âûÿñíèëè ïðèíöèï ðàñïîçíàâàíèÿ ëèö, íî îêàçàëîñü, ÷òî îí íå îòëè÷àåòñÿ îò ïðèíöèïà ðàáîòû äðóãèõ íåéðîíîâ ãîëîâíîãî ìîçãà, õîòÿ äî ýòîãî ïðåäïîëàãàëîñü îáðàòíîå. Ïðåäñòîèò áîëåå äåòàëüíî èçó÷èòü ýòîò ìåõàíèçì — â áóäóùåì åãî ìîæíî ïðèìåíÿòü äëÿ ðàáîòû ÈÈ è íåéðîñåòåé.




