Ученые СПбГУ научили нейросеть распознавать оптическую иллюзию
Психологи Санкт-Петербургского государственного университета создали нейросеть, имитирующую восприятие человеческим мозгом высоты различных объектов — предметов мебели, домов и других объектов. Нейросеть при распознавании изображений оказалась подвержена оптической иллюзии Мюллера-Лайера, характерной для человеческого восприятия. Результаты исследования были представлены на конференции International Joint Conference on Computational Intelligence на Мальте.
Цифровая психиатрия — инновационная область медицины, которая ориентирована на изучение особенностей восприятия человеком реальности и «ошибок», которые могут возникать при различных заболеваниях или нарушениях восприятия.
В цифровой психиатрии активно применяются инновационные технологии, в том числе использующие искусственный интеллект. С их помощью можно лучше понять механизмы иных особенностей работы психики и восприятия человека.
Одним из необъяснимых эффектов человеческого восприятия является иллюзия Мюллера-Лайера — оптическое искажение, возникающее при просмотре двух равных отрезков, заканчивающихся разнонаправленными стрелками. Когда стрелки на концах отрезка направлены друг на друга, может казаться, что он больше по длине, чем отрезок, стрелки на концах которого направлены в разные стороны.
В повседневной жизни иллюзию Мюллера-Лайера можно наблюдать, если смотреть на угол здания снаружи и на этот же угол изнутри, находясь в комнате. Из-за иллюзии некоторые здания внутри могут казаться больше, чем снаружи.
По словам старшего научного сотрудника СПбГУ (кафедра медицинской психологии и психофизиологии) Ивана Горбунова, природа этого явления до конца не изучена. Возможно, такое искажение возникает из-за особенностей восприятия объемных объектов мозгом человека.
Когда человеческий глаз видит окружающий мир, на сетчатку попадает некоторое плоское перевернутое и размытое изображение и уже мозг «достраивает» объекты до трехмерного и четкого представления. Оптические иллюзии «обманывают» мозг, заставляя его думать, что объект трехмерный, хотя на самом деле это не так. Психологи СПбГУ создали нейросеть, которая воспринимает объекты как человеческий мозг, оказалось, что она также подвержена такому искажению.
«В нашей нейросети созданы многослойные структуры, имитирующие нервные окончания, аналог сетчатки глаза. Также есть один выходной нейрон, который обеспечивает распознавание объемности, в данном случае высоты какого-либо объекта», — объяснил Иван Горбунов.
Психологи Университета сгенерировали множество различных сцен, чтобы обучить нейросеть определять высоту того или иного здания. Оказалось, что созданная нейросеть, как и человек, подвержена иллюзии Мюллера-Лайера. Определяя высоту зданий в объеме с большой точностью, она делала ошибки при оценке стрелок, указывая одной стрелке большую, а другой меньшую высоту.
По словам ученых, люди также по-разному подвержены восприятию данной иллюзии. Ей сильнее подвержены те, кто редко сталкивается с проявлениями иллюзии в повседневности, как правило, это жители сельских территорий, где нет больших домов. Жители больших городов же адаптируются при частом взаимодействии с иллюзией и замечают ее не так сильно.
Исследователи СПбГУ планируют продолжить работу и на следующем этапе выяснить, сможет ли нейросеть адаптироваться к иллюзии, а также провести дополнительные сравнения с реальными людьми из фокус-группы.