Het herkennen van gezichten is essentieel voor hoe we omgaan in complexe samenlevingen, en er wordt vaak gedacht dat het een vermogen is dat de verfijning van het grote menselijke brein vereist.

Maar nieuw bewijsmateriaal dat we hebben gepubliceerd Grenzen in de psychologie laat zien dat insecten zoals de honingbij (Apis mellifera) en de Europese wesp (Vespula vulgaris) gebruik visuele verwerkingsmechanismen die vergelijkbaar zijn met mensen, waardoor betrouwbare gezichtsherkenning mogelijk is.

Dit ondanks de kleine omvang van de hersenen van de insecten. Ze bevatten minder dan een miljoen hersencellen, vergeleken met de 86,000 miljoen die een menselijk brein vormen.

Inzicht in de omvang van het brein kan het mogelijk maken dat complexe taken efficiënt worden opgelost, is zeker interessant, maar heeft ook praktische implicaties. Het stelt ons in staat te begrijpen hoe grote hersenen zich kunnen hebben ontwikkeld en hoe na te denken over het ontwerpen van kunstmatige intelligentie (AI) die de efficiëntie van biologische hersenen zou kunnen weerspiegelen.

Moeiteloos maar complex

We zijn erg goed in het herkennen van bekende gezichten. Denk aan de situatie van het ontmoeten van een vriend op een treinstation waar honderden mensen langs komen, allemaal in verschillende richtingen. Plotseling betekent een glimp van een bekend gezicht in de verte dat we de juiste persoon hebben gevonden.

Dit lijkt moeiteloos, maar AI-oplossingen worstelen vaak met het herkennen van gezichten in complexe situaties.

Onze expertise in het herkennen van gezichten is grotendeels gebaseerd op 'holistische verwerking': het samen lijmen van verschillende gelaatstrekken om superieure herkenning te bieden. Dit wordt beschouwd als een geavanceerd cognitief proces dat zich ontwikkelt met ervaring bij het bekijken van gezichten. Als we eenmaal bekend zijn met een gezicht, worden de verschillende functies - zoals ogen, neus, mond en oren - samen verwerkt als een "gestalt" (een eenheid die alle elementen bevat) om ons in staat te stellen individuen op een betrouwbare manier te herkennen.

Interessant is dat hoewel holistische verwerking meestal wordt gebruikt voor het herkennen van gezichten, wanneer we experts worden in andere visuele taken - zoals rechter zijn bij hondenshows of klassieke auto's verzamelen - onze hersenen ook holistische verwerking gebruiken om superieure herkenningsmogelijkheden in die gebieden ook mogelijk te maken .

Holistische verwerking kan daarom een ​​algemeen principe zijn voor het herkennen van belangrijke objecten. Dit is breder bruikbaar, omdat het betekent dat holistische verwerking van waarde kan zijn voor het ontwikkelen van verbeterde AI-oplossingen, zoals voor snelle en nauwkeurige identificatie van invasieve planten in de snelgroeiende AgTech-industrie.

We waren geïnteresseerd om te weten hoe algemeen het principe van holistische verwerking bij verschillende dieren zou kunnen zijn, dus mijn collega's en ik gingen aan het testen hoe insecten gezichtsherkenningstaken zouden kunnen oplossen.

Laat de insecten maar komen

De honingbij is een zeer toegankelijk dier om de visuele verwerking te begrijpen. Individuele bijen kunnen worden getraind om complexe problemen te leren in ruil voor het verzamelen van een zoete, zoete beloning. Onlangs hebben we methoden ontwikkeld om wespen op dezelfde manier te testen.

Uit ons bestaande onderzoek blijkt dat honingbijen en wespen kan menselijke gezichten leren herkennen.

Ander bewijsmateriaal - afkomstig van een Amerikaanse onderzoeksgroep - laat zien dat papieren wespen (Polistes fuscatus) kan zeer betrouwbaar de gezichten van andere papieren wespen leren, en lijken gespecialiseerde hersenmechanismen te hebben ontwikkeld wesp gezichtsbehandeling.

Wat ontbrak was een begrip van de vraag of dit plaatsvond in insecten als gevolg van eenvoudige interpretatie van individuele gelaatstrekken, of door een complexere interpretatie van "volledig beeld" - holistische gezichtsverwerking - zoals bij mensen gebeurt.

We besloten om de mogelijkheid van holistische gezichtsbehandeling in zowel de honingbij als de Europese wesp te testen, met behulp van getrainde personen om het testen met gemanipuleerde gezichten te voltooien.

Testen van gezichtsbehandeling

Twee zeer bruikbare tests bestaan ​​al om vast te stellen dat menselijke patiënten holistische gezichtsbehandeling gebruiken: dit zijn de partieel geheel effectEn composiet-gezichtseffect.

De partieel geheel effect onthult dat wanneer gezichtskenmerken zoals ogen, neus of mond geïsoleerd worden waargenomen, het moeilijker is om een ​​gezicht te herkennen in vergelijking met wanneer deze functies worden bekeken in de context van een volledig gezicht.

De composiet-gezichtseffect verwijst naar de grote daling in prestatienauwkeurigheid wanneer de correcte eigenschappen van het binnenste gezicht - zoals ogen, neus en mond - worden bekeken in de context van onjuiste uiterlijke kenmerken.

Bij de menselijke verwerking van bekende gezichten worden de verschillende elementaire kenmerken samengelijmd tot een gestalte om een ​​verbeterde nauwkeurigheid van de gezichtsherkenning mogelijk te maken.

Ik ken dat gezicht

Toen we deze principes gebruikten om de insecten te testen, konden zowel de bijen als de wespen achromatische (zwart-witte) beelden van menselijke gezichten leren.

Zowel de bijen als wespen kregen vervolgens vier extra afzonderlijke tests. De resultaten toonden aan dat ondanks deze respectieve insecten geen evolutionaire reden hebben voor het verwerken van menselijke gezichten, hun hersenen betrouwbare herkenning leren door holistische representaties van de complexe beelden te creëren. Ze voegen kenmerken samen om een ​​specifiek menselijk gezicht te herkennen.

We weten nu dat de kleine hersenen van insecten op betrouwbare wijze ten minste een beperkt aantal gezichten kunnen herkennen. Dit suggereert dat bij mensen het voordeel van ons grote brein het zeer grote aantal individuen is dat we ons kunnen herinneren.

Deze nieuwe informatie helpt ons te begrijpen hoe zeer geavanceerde deskundigheid op het gebied van gezichtsverwerking mogelijk bij mensen en andere primaten tot ontwikkeling is gekomen.

Het bewijs dat holistische verwerking wordt gebruikt door verschillende dieren voor een verscheidenheid aan complexe visuele problemen suggereert dat dit een bruikbare aanpak kan zijn om te onderzoeken of AI-oplossingen kunnen worden ontwikkeld voor betrouwbare herkenning.

Over de auteur

Adrian Dyer, universitair hoofddocent, RMIT University

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon