人工“大脑”揭示了为什么我们不能总是相信我们的眼睛,并解释了一些令人费解的视错觉

人工智能大脑技术概念

一个模拟部分人类大脑的计算机网络使我们对大脑处理移动图像的方式有了新的认识,并解释了一些令人费解的视觉错觉。

通过使用几十年人类运动感知研究的数据,研究人员训练了一个人工神经网络来估计图像序列的速度和方向。

“当我们感知运动时,很难直接测量人脑内部发生了什么——即使是我们最好的医疗技术也无法向我们展示整个系统的工作情况。”通过MotionNet,我们可以完全访问。”- - -鲁本Rideaux

这个新系统被称为运动网(MotionNet),旨在与人脑内的运动处理结构紧密匹配。这使得研究人员能够探索无法直接在大脑中测量的人类视觉处理特征。

他们的研究发表在杂志的视觉,使用人工系统来描述空间和时间信息是如何在我们的大脑中结合,从而产生我们对运动图像的感知或误解。

大脑很容易被愚弄。例如,如果屏幕左侧有一个黑点,当黑点出现在屏幕右侧时,黑点会淡出屏幕,我们将“看到”该黑点从左向右移动——这被称为“phi”运动。但如果出现在右边的黑点是黑色背景下的白色,我们就会‘看到’这个点从右向左移动,这就是所谓的‘逆phi’运动。”

研究人员在MotionNet系统中复制了逆phi运动,发现它在感知上和人脑犯了同样的错误——但与人脑不同的是,他们可以仔细观察人工系统,看看为什么会发生这种情况。他们发现,神经元会“调节”运动方向,而在MotionNet中,“反向phi”会触发与实际运动方向相反的神经元。

人造系统还揭示了关于这种常见错觉的新信息:反向运动的速度受圆点间距的影响,与预期相反。yabo2018体育下载以恒定速度“移动”的圆点在间隔较短的距离时移动得更快,在间隔较长的距离时移动得更慢。

“我们知道reverse-yabo2018体育下载phi运动很长一段时间,但是新的模型生成一个全新的预测如何体验它,没有人曾经看着或测试之前,”鲁本Rideaux博士说,研究人员在剑桥大学的心理学系和这项研究的第一作者。

人类很擅长通过观察来判断移动物体的速度和方向。这是我们如何接球,估计深度,或者决定是否安全过马路的方法。我们是通过处理光的变化模式来感知运动的——但这是如何发生的许多方面仍然不清楚。

“当我们感知运动时,很难直接测量人脑内部发生了什么——即使是我们最好的医疗技术也无法向我们展示整个系统的工作情况。”通过MotionNet,我们可以完全访问。”Rideaux说。

认为事物以与实际不同的速度运行有时会带来灾难性的后果。例如,人们往往会低估在雾天开车的速度,因为较暗的风景看起来比实际速度要慢。研究人员在之前的一项研究中表明,我们大脑中的神经元倾向于慢速度,所以当能见度较低时,它们倾向于猜测物体的移动速度比实际要慢。

揭示更多关于phi错觉的信息只yabo2018体育下载是MotionNet为我们如何感知运动提供了新见解的一个例子。有信心,人工系统正在以一种非常类似于人脑的方式解决视觉问题,研究人员希望填补目前对我们大脑的这一部分如何工作的理解的许多空白。

来自MotionNet的预测还需要在生物实验中得到验证,但研究人员表示,知道该关注大脑的哪一部分将节省大量时间。

参考文献:“利用神经网络探索和解释生物大脑的运动处理特性”,Reuben Rideaux和Andrew E. Welchman, 2021年2月,杂志的视觉
DOI: 10.1167 / jov.21.2.11

Rideaux和他的研究合著者Andrew Welchman博士都是剑桥大学自适应大脑实验室的成员,该实验室的一组研究人员正在研究我们感知周围世界结构的能力背后的大脑机制。

这项研究得到了Leverhulme信托基金和Isaac Newton信托基金的支持。

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