مغز مصنوعی ثابت کرده است که همیشه نباید به دیده‌هایمان اعتماد کنیم
تیم تحریریه- ۲۵ دی ۱۴۰۰
یک شبکه کامپیوتری که با دقت تمام، بر اساس بخشی از مغز انسان مدل‌سازی شده، بینش جدیدی را درباره روش پردازش تصاویر متحرک در مغز ارائه داده و در این خصوص توانسته است، برخی از توهمات پیچیده دیداری را توضیح دهد.
پژوهشگران به وسیله مطالعاتی که سالیان سال بر روی درک حرکتی انسان انجام داده‌اند، توانسته‌اند به یک شبکه عصبیِ مصنوعی آموزش دهند، تا سرعت و جهت توالی تصاویر را تخمین بزند.
«اینکه به طور مستقیم در هنگام ادراک حرکت، اتفاقات درون مغز انسان اندازه گرفته شود، کاری است بسیار دشوار، به‌طوری‌که حتی بهترین فناوری‌های پزشکی موجود هم نمی‌توانند تمام سیستم فعال‌شده را در این مورد نشان بدهند. ما با استفاده از سیستم جدیدی به نام MotionNet به این رویدادها دسترسی کامل داریم.»
انطباق با ساختار پردازش حرکت در مغز انسان
در واقع، سیستم MotionNet به دقت طراحی شده است، تا منطبق بر ساختار پردازش حرکت در مغز انسان باشد. این سیستم به محققان این امکان را داده است که ویژگی‌هایی از پردازش بینایی در انسان را بررسی کنند که به طور مستقیم نمی‌توان آن را در مغز، اندازه گرفت. این پژوهش که در مجلۀ Journal of Vision منتشر شده است، از این سیستم مصنوعی برای توصیف چگونگی تلفیق اطلاعات فضا و زمان در مغز برای تولید ادراک صحیح یا اشتباه از تصاویر متحرک، استفاده می‌کند. در این حرکت، مغز به سادگی گول می‌خورد.
برای مثال، اگر نقطه سیاهی در سمت چپ یک صفحه نمایش باشد و کم‌کم این نقطه سیاه، محو شود، درحالی‌که همزمان، نقطه سیاه دیگری در سمت راست ظاهر شود، ما آن نقطه را این‌گونه می‌بینیم که انگار دارد از سمت چپ به راست حرکت می‌کند. این پدیده حرکت «فی» نامیده می‌شود؛ اما اگر نقطه‌ای که در سمت راست ظاهر می‌شود، سفید و در پس‌زمینه‌ای تیره باشد، ما آن نقطه را طوری می‌بینیم که گویی از راست به چپ حرکت می‌کند و این پدیده حرکت «فیِ برعکس» نام دارد.
پژوهشگران توانسته‌اند حرکت فیِ برعکس را در سیستمMotionNet بازتولید کنند و متوجه شوند که این سیستم نیز همان اشتباه ادراکی مغز انسان را مرتکب می‌شود؛ اما نکته جالب این است که پژوهشگران توانسته‌اند در این سیستم مصنوعی، به دقت ببینند که چرا این پدیده رخ می‌دهد، چیزی که در مغز انسان نامعلوم بود. آن‌ها دریافتند که رشته‌های عصبی در جهت حرکت تنظیم می‌شوند، ولی فیِ برعکس درMotionNet ، رشته‌هایی را تحریک می‌کند که در جهت عکسِ حرکت واقعی، تنظیم شده‌اند!
اطلاعات جدید
از طرفی، سیستمMotionNet اطلاعات تازه‌ای را در خصوص این توهم رایج به دست داده است: بر خلاف آنچه که انتظار می‌رفت، سرعت حرکت فیِ برعکس، تحت تأثیر فاصله نقطه‌ها از یکدیگر است. نقطه‌هایی که با سرعت ثابت حرکت می‌کنند، اگر فاصله کمتری از هم داشته باشند، به نظر سریع‌تر حرکت می‌کنند و اگر فاصله آن‌ها بیشتر باشد، به نظر می‌رسد که کندتر حرکت می‌کنند.
دکتر روبن ریدوکس، پژوهشگر بخش روان‌شناسی دانشگاه کمبریج و نویسنده اول مقاله می‌گوید: «ما مدت‌های زیادی حرکت فیِ برعکس را می‌شناختیم، اما مدل جدید، یک پیش‌بینی کاملاً تازه راجع به چگونگی تجربه آن به دست داد، به‌طوری‌که هیچ وقت کسی این‌گونه به آن نگاه نکرده یا نیازموده بود.»
انسان تنها با نگاه به یک جسم متحرک می‌تواند به خوبی سرعت و جهت آن را درک کند. این‌گونه است که ما می‌توانیم توپی را بگیریم، عمق چیزی را تخمین بزنیم یا اینکه به شکل کاملاً امن از جاده عبور کنیم. ما با پردازش الگوهای متغیر نور، می‌توانیم جسم متحرک را ادراک کنیم؛ اما بسیاری از جنبه‌های چگونگی این ادراک، هنوز فهمیده نشده‌اند.
ریدوکس می‌گوید: «اینکه به طور مستقیم در هنگام ادراک حرکت، اتفاقات درون مغز انسان اندازه گرفته شود، کاری است بسیار دشوار، به‌طوری‌که حتی بهترین فناوری‌های پزشکی موجود هم نمی‌توانند تمام سیستم فعال‌شده را در این مورد نشان بدهند. ما با استفاده از سیستم جدیدی به نام MotionNet به این رویدادها دسترسی کامل داریم.»
سرعت اشیا متحرک
گاه تصور می‌کنیم که اشیای متحرک، سرعتی متفاوت از واقعیت دارند؛ این موضوع می‌تواند پیامدهای فاجعه‌باری داشته باشد. به عنوان مثال، بیشتر افراد سرعت خود را در شرایط مه‌آلود، دست‌کم می‌گیرند، زیرا در مکان‌هایی با نور کم، سرعت حرکت، کمتر از واقعیت به نظر می‌رسد. پژوهشگران در تحقیق قبلی نشان دادند که رشته‌های عصبی مغز به سمت سرعت کم، سوگیری خاصی دارند؛ بنابراین هنگامی که دید انسان بر روی چیزی، کم باشد، سرعت اجسام را کمتر از واقعیت تخمین می‌زند.
روشن کردن حقایق درباره توهم فیِ برعکس، تنها یک نمونه از روشی است که سیستمMotionNet ، از آن طریق نگرش تازه‌ای راجع به چگونگی ادراک حرکت به ما می‌دهد. پژوهشگران اطمینان دارند که این سیستم مصنوعی به روشی کاملاً مشابه مغز انسان، مسائل بینایی را حل می‌کند؛ بنابراین، آن‌ها امیدوارند که بسیاری از سؤالاتی که در فهم چگونگی کارکرد این بخش از مغز وجود دارد، پاسخ داده شود.
پیش‌بینی‌های MotionNet را باید با استفاده از آزمایش‌های زیستی، اعتبارسنجی کرد؛ اما پژوهشگران معتقدند که اگر بدانیم بر کدام بخش مغز باید تمرکز کنیم، وقت زیادی را از ما نمی‌گیرد و در زمان صرفه‌جویی کرده‌ایم.
ریدوکس و نویسنده همکارش، دکتر اندرو ولچمن عضو آزمایشگاه مغز سازگار کمبریج هستند که در آن گروهی از پژوهشگران بر روی سازوکارهای مبنایی مغز برای ادراک ساختار جهان پیرامونمان، آزمایش می‌کنند.
