Att erkänna ansikten är avgörande för hur vi interagerar i komplexa samhällen, och anses ofta vara en förmåga som kräver sofistikering av den stora mänskliga hjärnan.

Men nya bevis vi publicerade i Gränser i psykologi visar att insekter som honungsbinen (Apis mellifera) och den europeiska vepsen (Vespula vulgaris) använda visuella bearbetningsmekanismer som liknar människor ", vilket möjliggör tillförlitligt ansiktsigenkänning.

Detta är trots den lilla storleken på insekternas hjärnor. De innehåller färre än en miljon hjärnceller jämfört med 86,000-miljön som utgör en mänsklig hjärna.

Att förstå vilken storlek hjärnan kan göra det möjligt att lösa komplexa uppgifter är säkert intressant men har också praktiska konsekvenser. Det låter oss förstå hur stora hjärnor kan ha utvecklats och hur man tänker på att utforma artificiell intelligens (AI) som kan spegla effektiviteten hos biologiska hjärnor.

Obefläckade men komplexa

Vi är väldigt bra på att känna igen bekanta ansikten. Tänk på situationen att träffa en vän på en järnvägsstation där hundratals människor passerar, alla rör sig i olika riktningar. Plötsligt betyder en glimt av ett välbekant ansikte i avstånd att vi har hittat rätt person.

Det verkar enkelt, men AI-lösningar kämpar ofta för att känna igen ansikten i komplexa situationer.

Vår kompetens vid erkännande av ansikten bygger i stor utsträckning på "holistisk bearbetning" - limning av olika ansiktsegenskaper för att ge ett överlägset erkännande. Detta anses vara en sofistikerad kognitiv process som utvecklas med erfarenhet av att titta på ansikten. När vi är bekanta med ett ansikte, bearbetas de olika funktionerna - som ögon, näsa, mun och öron - tillsammans som en gestalt (en enhet som innehåller alla element) för att vi ska kunna känna igen personer på ett tillförlitligt sätt.

Intressant är att även om vårdhantering används mest för att känna igen ansikten, när vi blir experter i andra visuella uppgifter - som att vara en domare vid hundshow eller samla klassiska bilar - använder vår hjärna också holistisk bearbetning för att möjliggöra överlägsen erkännande förmåga även inom dessa områden .

Holistisk bearbetning kan därför vara en allmän princip för att erkänna viktiga föremål. Detta är användbart mer allmänt eftersom det innebär att holistisk bearbetning kan vara av värde för att utveckla förbättrade AI-lösningar, såsom för snabb och korrekt identifiering av invasiva växter i den snabbt växande AgTech industrin.

Vi var intresserade av att veta hur generellt principen om holistisk bearbetning kan vara i olika djur, så mina kollegor och jag satte på att testa hur insekter kan lösa ansiktsigenkänningsuppgifter.

Ta på insekterna

Honungsbinen är ett mycket tillgängligt djur för att förstå visuell bearbetning. Individuella bin kan utbildas för att lära sig komplicerade problem i gengäld för att samla en söt sugary belöning. Nyligen utvecklade vi metoder för att testa vepsar på samma sätt.

Vår befintliga forskning visar att honungsbin och getingar kan lära känna mänskliga ansikten.

Andra bevis - från en amerikansk forskningsgrupp - visar att pappersvingar (Polistes fuscatus) kan på ett mycket tillförlitligt sätt lära sig ansikten hos andra pappersvingar, och verkar ha utvecklat specialiserade hjärnmekanismer för veps ansiktsbehandling.

Det som saknades var en förståelse för huruvida detta skedde i insekter på grund av enkel tolkning av enskilda ansiktsegenskaper eller genom att använda en mer komplex tolkning av helbilden - holistisk ansiktsbehandling - som händer hos människor.

Vi bestämde oss för att testa möjligheten till holistisk ansiktsbehandling i både honungsbien och den europeiska vepsen, med hjälp av utbildade individer för att slutföra provning med manipulerade ansikten.

Testa ansiktsbehandling

Två mycket användbara test finns redan för att fastställa att människor använder holistisk ansiktsbehandling: dessa är delhela effekten, Och den komposit-ansikteffekt.

Smakämnen delhela effekten avslöjar att när ansiktsdrag som ögon, näsa eller mun uppfattas isolerat är det svårare att känna igen ett ansikte jämfört med när dessa egenskaper ses i samband med ett helt ansikte.

Smakämnen komposit-ansikteffekt hänvisar till den stora nedgången i prestandakontrollen när korrekta inre ansiktsegenskaper - som ögon, näsa och mun - ses i samband med felaktiga yttre egenskaper.

Vid mänsklig bearbetning av välbekanta ansikten lims de olika elementegenskapen samman i en gestalt för att möjliggöra förbättrad ansiktsigenkänningsnoggrannhet.

Jag vet det ansiktet

När vi använde dessa principer för att testa insekterna, kunde både bin och veps lära sig akromatiska (svartvita) bilder av mänskliga ansikten.

Både biorna och häftorna fick då fyra ytterligare separata test. Resultaten visade att trots att dessa respektive insekter inte har någon evolutionär anledning att behandla mänskliga ansikten, lär deras hjärnor tillförlitligt erkännande genom att skapa holistiska representationer av de komplexa bilderna. De sätter in funktioner för att känna igen ett visst mänskligt ansikte.

Vi vet nu att insekterna små hjärnor på ett tillförlitligt sätt kan känna igen ett begränsat antal ansikten. Detta föreslår att hos människor kan fördelen med vår stora hjärna vara det mycket stora antalet individer vi kan komma ihåg.

Denna nya information hjälper oss att förstå hur mycket sofistikerad ansiktsbehandlingsteknik kan ha kunnat utvecklas hos människor och andra primater.

Beviset att holistisk bearbetning används av olika djur för en rad komplexa visuella problem tyder på att detta kan vara ett användbart sätt att utforska för att utveckla AI-lösningar för pålitlig erkännande.

Om författaren

Adrian Dyer, docent, RMIT University

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon