Искусственный мозг показывает, почему возникают оптические иллюзии

Компьютерная сеть MotionNet позволяет по-новому взглянуть на то, как наш мозг обрабатывает движущиеся изображения, и объясняет некоторые оптические иллюзии. О своём эксперименте ученые подробно рассказали в журнале Journal of Vision. Новость появилась на сайте Кембриджского университета. 

Используя накопленные за несколько десятилетий данные исследований восприятия движения, ученые обучили искусственную нейронную сеть оценивать скорость и направление последовательностей изображений.

Новая система под названием MotionNet разработана так, чтобы точно соответствовать структурам обработки движения внутри человеческого мозга. Это позволило исследователям изучить, особенности обработки изображений, которые невозможно измерить напрямую в мозгу человека.

Авторы работы использовали искусственную систему для описания того, как пространственная и временная информация объединяется в нашем мозге, чтобы сформировать наше правильное или «неправильное» восприятие движущихся изображений.

Мозг легко обмануть. Например, если в левой части экрана есть черное пятно, которое исчезает, пока черное пятно появляется справа, мы «увидим» пятно, перемещающееся слева направо – это называется фи-феноменом. Но если пятно, которое появляется справа, является белым на темном фоне, мы «видим» пятно, движущееся справа налево, в так называемом движении «обратного фи».

Исследователи воспроизвели движение «обратного фи» в системе MotionNet и обнаружили, что она допускает те же ошибки в восприятии, что и человеческий мозг, но в данном случае ученые могли внимательно изучить искусственную систему, чтобы понять, почему это происходит. Они обнаружили, что нейроны «настроены» на направление движения, а в MotionNet «обратный фи» запускал нейроны, настроенные на направление, противоположное фактическому движению.

Искусственная система также выявила новую информацию об этой распространенной иллюзии: скорость обратного движения фи зависит от того, насколько далеко друг от друга расположены точки. Точки, «движущиеся» с постоянной скоростью, по-видимому, движутся быстрее, если они расположены на небольшом расстоянии друг от друга, и медленнее, если они расположены на большом расстоянии друг от друга.

Прогнозы MotionNet необходимо будет подтвердить в биологических экспериментах, но исследователи говорят, что знание того, на какой части мозга сосредоточиться, сэкономит много времени.

[Фото: University of Cambridge]