Eftersom ansigter ser yderst forskellige ud fra forskellige vinkler, er det at genkende et ansigt fra en ny vinkel en meget krævende proces.
Forskere har fundet ud af, at bier tager udgangspunkt i to eller flere tidligere kendte vinkler og benytter en proces kaldet ‘interpolering’, for at genkende et ansigt fra en vinkel de ikke har set før.
Professor Adrian Dyer er en af Australiens førende eksperter på bier, og han mener at hans seneste forskningsprojekt kan føre til bedre kunstig intelligens og computerprogrammer til ansigtsgenkendelse.
Han siger til videnskab.dk at vejen frem til den seneste undersøgelse har været lang, og at biens hjerne, fordi den er så lille og så enkelt opbygget, har effektiviseret komplicerede processer.
Han fortæller at han i tidligere forsøg har opdaget at bier kan foretage meget nøjagtige bedømmelsesopgaver og at de også kan se forskel på farver.
Undersøgelsen ‘Insect Brains Use Image Interpolation Mechanisms to Recognize Rotated Objects’ (Insekthjerner bruger billedinterpolation til genkendelse af drejede objekter) var et samarbejde mellem universiteter i Tyskland, Australien og England og tog over to år at gennemføre. Resultaterne blev publiceret i internetudgaven af journalen PLoS ONE.
Finansieret af US Air Force
I 2004 blev Dyer og hans kollegaer involveret i en debat omkring det at den menneskelige hjerne bruger forskellige regioner for at genkende forskellige ansigter.
De tænkte det ville være spændende at finde ud af om bier kunne løse denne krævende opgave, så de designede et eksperiment til at forstå hvad der er en hjernes minimumskrav for at kunne genkende ansigter.
Resultaterne viste at bierne kunne genkende ansigter og undersøgelsen blev publiceret i ‘Journal of Experimental Biology’. Derefter blev Dyer kontaktet af en repræsentant fra det amerikanske luftvåben, som var villig til at indgå et finansieringssamarbejde.
»US Air Force var yderst interesserede i vort arbejde eftersom en så lille hjerne som en bis har kunnet lære denne komplicerede proces, og de forestillede sig at undersøgelsen kunne bidrage til deres arbejde indenfor kunstig intelligens og sikkerhed,« siger professor Dyer.
Roterede ansigter
Forskerne begyndte med at undersøge hvad der var de største problemer indenfor kunstig intelligens og ansigtsgenkendelse, og fandt ud af, at det er at bearbejde roterede ansigter, ansigter set fra siden, var et af hovedproblemerne med denne teknologi. Dyer og hans kollegaer fra Monash University i Australien oplærte forskellige grupper af bier, ved at give sukkerpræmier til de bier som valgte rigtigt, og en bitter blanding til dem som valgte forkert.
Billederne af ansigter blev placeret ved de forskellige blandinger og bierne lærte efterhånden at flyve til de rigtige ansigter.
Efter en dag med forsøg lærte bierne også en mere kompliceret opgave. Da de blev testet uden præmier (for at ekskludere ledetråde som lugt) var det kun de bier som havde set ansigterne fra flere vinkler som kunne klare at genkende et ansigt fra en helt ny vinkel.
Disse bier blev vist et ansigt set lige forfra og så set fra 60 grader til siden, og det lykkedes dem derpå at genkende ansigtet fra en 30 graders vinkel.
»De bier som kun havde set ansigtet fra én vinkel, kunne ikke klare at genkende det fra en ny vinkel, mens dem som havde set det fra to forskellige vinkler kunne interpolere og genkende ansigtet fra en vinkel der lå imellem de to, som de allerede havde set,« siger Dyer.
Besvarer grundlæggende spørgsmål
»Det at vi nu forstår hvilken slags proces bierne bruger for at genkende ting, giver svar på et grundlæggende spørgsmål om hvordan en hjerne løser komplekse opgaver, ved enten at tænke sig til et gennemsnit mellem tidligere sete vinkler, eller ved mentalt at rotere billeder den har set tidligere.«
»For en computer er det meget krævende at genkende et ansigt fra en vinkel den aldrig har set før. Hvis du forestiller dig at du ser et billede af Sylvester Stallones ansigt fra en vinkel du aldrig har set før, så har din hjerne aldrig set dette billede før, men du vil sandsynligvis genkende ham alligevel,« forklarer Dyer.
»At kunne huske samtlige billeder du nogensinde har set af Sylvester Stallone er alt for krævende for din hjerne, og også alt for krævende for en computer. Så spørgsmålet er ‘hvordan man kan løse dette problem?’«
Vi mennesker bruger processen ‘ekstrapolering’ til at genkende ansigter fra vinkler vi aldrig har set før, mens biernes metode er langt mindre krævende, men forudsætter altså, at den nye vinkel ligger imellem to vinkler den har set før.
»Ved at undersøge insekter, som har bittesmå hjerner som normalt udvikler meget effektive løsninger på komplicerede processer, giver det os et godt indtryk af en god og ukompliceret måde at udføre ansigtsgenkendelse på,« siger han.
Hvorfor honningbier?
En af grundene til at det var honningbier som blev brugt i undersøgelsen, er deres livsstil. Når bierne samler nektar i naturen så flyver de ofte mange gange frem og tilbage mellem de samme steder. Det er fordi de ikke kun samler mad til sig selv, men til hele kolonien.
»Mange andre dyr, som for eksempel mus eller rotter, ville kun komme til madkilden én gang, spise sig mætte, og så gå hjem igen,« siger Dyer.
Brugen af bier betød derfor at forskerne kunne indsamle store mængder statistisk data over relativt kort tid.
Meget spændende undersøgelse
Ketil Bø er førsteamanuensis i informatik ved NTNU – den norske pendant til DTU, og arbejder med ansigtsgenkendelse og kunstig intelligens og er administrerende direktør i firmaet Trollhetta, der arbejder med digital billedbehandling.
Han mener at undersøgelsen af biernes evne til at genkende ansigter er meget spændende, fordi ‘posering’ er et af hovedproblemerne med dagens teknologi.
»Det de påpeger i deres undersøgelse, er et af hovedproblemerne ved ansigtsgenkendelse i dag. Hvis man forandre den retning ansigtet vender, så er det rigtigt svært at genkende det,« siger Ketil Bø til forskning.no.
Fire hovedproblemer
Bø siger, at selv om ansigtsgenkendelse er taget i brug i dag, så er der fire hovedproblemer som skal løses før teknologien er helt sikker. »For det første skal man kunne finde ansigtet eller ansigterne på et billede, og så skal man kunne normalisere dette ansigt i forhold til størrelse, lysforhold og vinkel. Derefter skal man udtrække egenskaberne ved ansigtet, og endelig så skal man prøve at genkende ansigtet.«
Hvor langt fremme i tiden en sikker udgave af denne teknologi ligger, kommer an på hvordan man definerer ‘sikker’, siger han.
Hvis man har et meget kontrolleret billede, set direkte forfra, uden noget specielt udtryk i ansigtet, med kontrolleret belysning, og uden briller eller skæg, så kan man opnå rigtigt gode resultater, fortæller Bø.
Men i ukontrollerede omgivelser hvor størrelsen på billedet er ukendt, ansigtets stilling, rotationen og udtrykket er ukendte, så er der lang vej endnu.
Arbejdes hårdt
»Til trods for alle problemerne med teknologien, så arbejdes der hårdt på at nå frem til sikre metoder,« fortæller Bø.
I så ukontrollerede omgivelser som på et fodboldstadion eller i en lufthavn, er teknologien ikke meget bevendt, siger han, og tilføjer at undersøgelser foretaget i Tyskland viser at kun omkring 60 procent af ansigterne som læses giver gode resultater.
»Nu forsker man i at løse problemerne i de fire forskellige faser, og det som er hovedproblematikken, er at få ansigterne normaliseret og i en tilstrækkelig god kvalitet.«
© forskning.no. Oversat af Johnny Oreskov
