Новое изучение показывает, что даже компьютеры могут быть обмануты при помощи оптических иллюзий. Ученые говорят, что такие исследования могут помочь пролить свет на то, как зрение работает в головном мозге и привести к лучшему распознаванию компьютером разных изображений.

Оптические иллюзии, что более в узком смысле слова известны как зрительные иллюзии, используются как восприятие мозгом того, что глаза говорят ему, таким образом выполняются различные трюки в уме. Например, эти иллюзии могут заставить людей видеть то, чего не существует, или не видеть то, что есть, или увидеть нереальное изображение объекта, или видеть одну вещь как два или более совершенно разных объекта. Исследователи могут узнать больше о внутренней работе мозга по исследованиям, как иллюзии обманывают мозг.

“В большинстве случаев, иллюзии могут быть очень полезны”, – говорит ученый Астрид Земан (Astrid Zeman), нейробиолог-исследователь из австралийского университета Маккуори (Macquarie University ). “Например, мы смотрим телевизор и видим непрерывное движение, а не мерцание множества неподвижных изображений”.

Одной из классических визуальных иллюзий является иллюзия Müller-Lyer, где стрелки- указатели и стрелки- хвосты могут повлиять на предполагаемую длину строки. Когда указатели стрелок расположены на обоих концах линии, они могут сделать ее визуально короче, чем линия равной длины; когда они заменяются стрелками-хвостами, то могут делаться визуально длиннее. [Хитрости глаз: галерея визуальных иллюзий]

Продолжаются дискуссии относительно того, что вызывает иллюзию Müller-Lyer в мозге. Чтобы узнать больше, ученые экспериментировали с компьютерной моделью распознавания изображения, разработанной для имитации центров мозгового видения с целью увидеть, какие из них могут генерировать конкретные образцы ошибок, аналогичны тем, которых можно ожидать от иллюзий.

“В последнее время многие компьютерные модели пытались имитировать процесс обработки мозгом визуальной информации, потому что это настолько хорошо им удается”, – сказал Zeman. “Мы в состоянии обрабатывать все виды изменений в освещении и фоне, и мы все еще распознаем объекты изучив каталог обои rasch , когда они были перемещены, перекручены или деформированы. Мне было любопытно посмотреть, имеет ли копирование всех хороших моментов распознавания объектов также возможность копировать моменты обработки визуальной информации, которые могли бы создавать неправильные суждения ».

Ученые обнаружили, что эти искусственные имитаторы мозга могли быть обмануты иллюзией.
“Самым захватывающим в этих результатах то, что может произойти в будущем”, сказал Zeman издательству «Live Science». ” Если мы будем строить роботов с искусственным мозгом, которые cмоделированы по нашему мозгу, то это означает, что эти роботы смогут также видеть иллюзии подобно тому, как мы делаем. Имитируя удивительную точность, гибкость и надежность, что мы имеем в распознавании объектов, мы также сможем копировать возможные ошибки в расчетах, которые проявляются в зрительных иллюзиях “.

Ученые впервые показали пары линий на компьютерной модели человеческого зрения. Каждая пара имела одну линию, которая была больше, чем другие. Каждая строка имела либо обе стрелки-указатели и стрелку- хвост либо “X” на обоих концах. Компьютерная модель, названная HMAX, должна была угадать, какая линия была длиннее, и было сказано, когда это было правильно, и когда это было неправильно. Таким образом, исследователи обучали систему, как правильно определить длинные и короткие линии с 90-процентной точностью.

“Мы обучаем биологически обоснованную модель и смотрим на влияние изображения, которому оно подвергается”, – сказал Zeman. “Если мы воспринимаем эту визуальную систему как что-то, что можно внедрить в робот, то это означает, что мы можем вырастить целую кучу роботов в различной окружающей среде. Затем, когда наши роботы повзрослеют и научаться смотреть на вещи, мы сможем открыть их мозг, чтобы посмотреть, что они думают. Это то, что мы не можем сделать вполне с человеческим мозгом”.

Затем ученые протестировали систему с парами линий. Опять же, каждая пара имела одну линию, которая была больше, чем другие. Однако, на этот раз в верхней строке всегда было две стрелки-хвоста и в нижней строке всегда было две стрелки-указатели. У людей, если обе линии на самом деле одинаковой длины, верхняя строка будет выглядеть длиннее.
Исследователи обнаружили, модель действительно была мягко уязвима к иллюзии, теряя приблизительно от 0,8 до 1,6 процентов точности. Кроме того, эффект от модели был сильнее, когда угол ребра стрелы-указателя и стрелы-хвоста был более острым, так же, как и в людей.
“Я был очень рад, когда мы впервые увидели иллюзорный эффект – мы не ожидали, что это произойдет вообще”, сказал Zeman.

Эти данные могут устранить ряд возможных объяснений об иллюзии. Например, в прошлом, ученые предполагали, что эта иллюзия была вызвана неправильным толкованием человеческим мозгом стрел-указателей и стрел-хвостов как интенсивности сигналов – в современных условиях, помещениях, зданиях и дорогах представляют собой квадратные картины с большим количеством ребер, и поэтому могут приводить людей к бессознательным прогнозам касательно интенсивности всякий раз, когда они проходят через стороны и углы. Однако, поскольку это компьютерная модель не использовалась еще с 3D-изображениями, полученные данные могут исключить эту идею.

Ранее исследователи также предполагали, что эта иллюзия, результат человеческого мозга, больше ориентирована на общую информацию о формах, а не на ее составных частях. Тем не менее, кажется, что это не так с моделью другой. В целом, эти результаты показывают, иллюзия не обязательно зависит от окружающей среды или любых правил, которые люди узнают о мире. Пожалуй, она может быть следствием врожденного свойства зрительной системы обрабатывать информацию, которая требует дальнейшего изучения.

Будущие исследования могут помочь компьютерам распознавать иллюзии, поэтому они могут отвергать невозможности и парадоксы. “Это может быть очень важно, например, при оценке расстояний и размеров объектов в целевых системах слежения”, сказал Zeman.
Теперь исследователи стремятся смоделировать целый ряд различных визуальных иллюзий, особенно те, где продолжаются дебаты относительно того, что их вызывает.

“Есть так много визуальных иллюзий, которые существуют там, и новые все время появляются “, – сказал Zeman. “Эти иллюзии порождают новые вопросы о том, как мы воспринимаем мир, и предположения, которые мы делаем о мире. В настоящее время не существует формальных и полных каталогов иллюзий, поэтому одним из направлений будущего развития было бы объединение вместе всех этих знаний ».

По данным – livescience.com