اكتشف علماء الأعصاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن أجهزة الكمبيوتر تتعرف على الوجوه بطريقة مدهشة تشبه الإنسان
عندما يتم تكليف الذكاء الاصطناعي بتحديد الأشياء والوجوه بصريًا، فإنه يخصص مكونات محددة من شبكته للتعرف على الوجوه – تمامًا مثل الدماغ البشري.
يبدو أن الدماغ البشري يهتم كثيرًا بالوجوه. لقد تم تخصيص منطقة معينة للتعرف عليها، والخلايا العصبية هناك جيدة جدًا في عملها بحيث يمكن لمعظمنا التعرف بسهولة على آلاف الأفراد. باستخدام الذكاء الاصطناعي، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الآن التعرف على الوجوه بكفاءة مماثلة – وقد وجد علماء الأعصاب في معهد ماكغفرن لأبحاث الدماغ التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن الشبكة الحاسوبية المدربة على تحديد الوجوه والأشياء الأخرى تكتشف استراتيجية تشبه الدماغ بشكل مدهش لفرزها جميعًا..
تشير النتائج، التي تم الإبلاغ عنها في 16 مارس 2022، في Science Advances ، إلى أن ملايين السنين من التطور التي شكلت الدوائر في الدماغ البشري قد حسنت نظامنا للتعرف على الوجه.
اكتشف علماء الأعصاب في معهد ماكغفرن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن الشبكة الحاسوبية المدربة على تحديد الوجوه والأشياء الأخرى تكتشف استراتيجية شبيهة بالدماغ لفرزها جميعًا. الائتمان: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
تشرح كاثرينا دوبس ، التي قادت الدراسة بصفتها باحثة ما بعد الدكتوراة في مختبر باحثة ماكغفرن نانسي كانويشر ، وأستاذ والتر أ. . الشبكة الاصطناعية التي دربتها فعلت الشيء نفسه. وتضيف: “وهذا هو الحل نفسه الذي نفترضه أن أي نظام مدرب على التعرف على الوجوه وتصنيف الأشياء سيجده”.
“لقد اكتشف هذان النظامان المختلفان تمامًا ما هو الحل – إن لم يكن – الحل الجيد. يقول كانويشر: “هذا شعور عميق جدًا”.
مناطق دماغية وظيفية محددة
منذ أكثر من 20 عامًا، اكتشفت كانويشر وزملاؤها بقعة صغيرة في الفص الصدغي بالدماغ تستجيب تحديدًا للوجوه. هذه المنطقة، التي أطلقوا عليها اسم منطقة الوجه المغزلي، هي واحدة من مناطق الدماغ العديدة التي وجدها كانويشر وآخرون مكرسة لمهام محددة، مثل اكتشاف الكلمات المكتوبة، وإدراك الأغاني الصوتية، وفهم اللغة.
تقول كانويشر إنها استكشفت كيفية تنظيم الدماغ البشري، وكانت دائمًا فضولية بشأن أسباب هذا التنظيم. هل يحتاج الدماغ حقًا إلى آلات خاصة للتعرف على الوجه ووظائف أخرى؟ “لماذا الأسئلة” صعبة للغاية في العلم “، كما تقول. ولكن باستخدام نوع متطور من التعلم الآلي يسمى الشبكة العصبية العميقة، يمكن لفريقها على الأقل اكتشاف كيفية تعامل نظام مختلف مع مهمة مماثلة.
تصور المحفز المفضل على سبيل المثال مرشحات مرتبة الوجه. بينما تم تنشيط المرشحات في الطبقات المبكرة (على سبيل المثال، Conv5) إلى أقصى حد من خلال ميزات بسيطة، استجابت المرشحات للميزات التي تظهر إلى حد ما مثل أجزاء الوجه (مثل الأنف والعينين) في طبقات المستوى المتوسط (على سبيل المثال، Conv9) ويبدو أنها تمثل الوجوه في بطريقة أكثر شمولية في الطبقات التلافيفية المتأخرة. الائتمان: الصورة مجاملة من مختبر Kanwisher.
قام Dobs ، وهو الآن قائد مجموعة بحثية في جامعة Justus Liebig Giessen في ألمانيا، بتجميع مئات الآلاف من الصور لتدريب شبكة عصبية عميقة على التعرف على الوجوه والأشياء. تضمنت المجموعة وجوه أكثر من 1700 شخص مختلف ومئات الأنواع المختلفة من الأشياء، من الكراسي إلى برجر الجبن. تم تقديم كل هذه إلى الشبكة، دون أي أدلة حول أي منها. لم نخبر النظام أبدًا أن بعضًا منها وجوه، وبعضها كائنات. لذا فهي في الأساس مجرد مهمة واحدة كبيرة، “يقول دوبس. “يحتاج إلى التعرف على هوية الوجه، بالإضافة إلى دراجة أو قلم.”
عندما تعلم البرنامج التعرف على الأشياء والوجوه، نظم نفسه في شبكة معالجة المعلومات مع تلك الوحدات التي تضمنت وحدات مخصصة خصيصًا للتعرف على الوجوه. مثل الدماغ، حدث هذا التخصص خلال المراحل اللاحقة من معالجة الصور. في كل من الدماغ والشبكة الاصطناعية، تتضمن الخطوات المبكرة في التعرف على الوجه آلية معالجة رؤية أكثر عمومية، وتعتمد المراحل النهائية على مكونات مخصصة للوجه.
من غير المعروف كيف تنشأ آلية معالجة الوجه في الدماغ النامي، ولكن استنادًا إلى النتائج التي توصلوا إليها، يقول كانويشر ودوبز إن الشبكات لا تتطلب بالضرورة آلية فطرية لمعالجة الوجه لاكتساب هذا التخصص. يقول كانويشر: “لم نبني أي شيء وجهاً لوجه في شبكتنا”. “تمكنت الشبكات من عزل نفسها دون إعطاء دفعة خاصة بالوجه.”
يقول كانويشر إنه كان من المثير رؤية الشبكة العصبية العميقة تفصل نفسها إلى أجزاء منفصلة للتعرف على الوجوه والأشياء. تقول: “هذا ما كنا نبحث عنه في الدماغ منذ 20 عامًا”. لماذا لدينا نظام منفصل للتعرف على الوجوه في الدماغ؟ هذا يخبرني أن السبب هو أن هذا هو الشكل الذي يبدو عليه الحل الأمثل “.
الآن، هي حريصة على استخدام الشبكات العصبية العميقة لطرح أسئلة مماثلة حول سبب تنظيم وظائف الدماغ الأخرى بالطريقة التي هي عليها. تقول: “لدينا طريقة جديدة للتساؤل عن سبب تنظيم الدماغ على النحو الذي هو عليه”. “ما مقدار البنية التي نراها في أدمغة البشر والتي ستنشأ تلقائيًا عن طريق تدريب الشبكات على القيام بمهام مماثلة؟”
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
