Как мы распознаём лица?

3

В основе технологии — две нейросети:

Первая — сеть-«выравниватель» (англ. aligner). Она берет картинку, которая поступает с камеры наблюдения, детектирует на ней все лица, которые сможет найти, «вырезает» и «выравнивает» их.

Вот как это выглядит:

Этап №1. Программа вырезает лица ( wikipedia.org)

• Программа вырезает обнаруженные лица (те, что плотно расположены друг к другу, повернуты в профиль или просто очень маленькие и нечеткие, система может не распознать).
• Затем она их выравнивает: детектирует на лице точки глаз, носа и рта.

Этап №2. Программа распознает ключевые точки на лице ( wikipedia.org)

1. Наконец, поворачивает и подгоняет размер фото так, чтобы точки глаз, носа и рта находились в определенных местах.

Этап №3. Программа приводит фото к стандартному виду ( Tsinghua University)

Некоторые алгоритмы используют больше семи точек — то есть, обводят контуры лица. Это может понадобиться, к примеру, для создания дипфейков.

Вторая — сеть-«распознаватель». Она принимает на входе выровненное изображение, которое передала первая нейросеть, а на выходе выдает вектор лица — то есть, набор чисел фиксированной длины. У разных сетей эти векторы могут отличаться, но чаще всего это некая степень двойки. Например, 512:

Как работает вторая нейросеть, которая распознает лица ( KDnuggets)

На похожие лица сеть выдает похожие векторы и наоборот.

Возьмем одно фото Анджелины Джоли и два изображения Брэда Питта и прогоним их через сеть. На выходе получим три вектора. Измерим расстояние между вектором Анджелины Джоли и вектором первого Брэда Питта, а также между векторами двух Брэдов Питтов. В первом случае расстояние будет большим — это разные люди, а во втором — маленьким: это один человек.

Как нейросеть отличает одного человека от другого ( KDnuggets)

Чтобы обучить нейросети, используют огромные базы данных с лицами людей. Нейросети на входе сообщают, кому принадлежит это лицо, а затем, в ходе обучения, добиваются, чтобы она выдавала максимально точные результаты. Обучившись на миллионах разных людей, нейросеть начинает распознавать и новые лица — те, которых не было в базе.

Технология Face ID в смартфонах устроена немного иначе. Алгоритм распознает вас не по фото, а с помощью инфракрасных точек, которые проецируются на ваше лицо через камеру. После этого создается трехмерная модель и сравнивается с той, что вы уже внесли ранее.

Как работает технология FaceID

Как мы распознаем лица и почему одни делают это лучших других?

Мы с вами можем распознавать и запоминать сотни лиц, но почему у одних это получается лучше, чем у других? Не секрет, что существуют люди, которые хорошо распознают и запоминают лица. Они с легкостью узнают человека, которого видели лишь раз и совсем недолго.

В то же самое время другие люди испытывают серьезные трудности при запоминании и распознавании лиц в повседневных ситуациях. Это две крайности. Большинство из нас находится между ними.

Но почему существуют такие огромные индивидуальные различия? Как эти способности влияют на нас и откуда взялись? Согласно данным последних научных исследований, наша способность к распознаванию и запоминанию лиц зависит от типа личности.

В процессе распознавания лиц, мозг в первую очередь обращает внимание на пол и возраст

Как мозг распознает лица?

Мозг человека устроен таким образом, что мы распознаем лица практически мгновенно. Один взгляд и вот мы уже определили знаком ли нам этот человек, мужчина это или женщина, сколько ему или ей лет и так далее. Однако какие-то параметры наш мозг определяет быстрее других.

Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, в первую очередь мозг определяет пол и возраст. На это мозгу требуется около 70 миллисекунд.

Ученые наблюдали за активностью мозга во время распознавания лиц и выяснили, что спустя 30 миллисекунд мозг распознает уникальные черты, присущие каждому из нас.

Специалисты отмечают, что эти параметры считать довольно просто.

А вот знаком нам человек или нет, мозг понимает в самый последний момент. Лица людей, которых мы хорошо знаем, мозг распознает в любом ракурсе и с любой прической.

А если нам покажут две фотографии одного и того же человека с разными прическами, мозг будет склонен воспринять их как двух разных людей.

При этом последовательность в цепочке распознавания лиц у мозга всегда одна и та же: сначала пол, возраст, эмоции, идентичность и лишь потом мозг начинает “соображать” знаком ли нам этот человек или нет.

Почему мы по-разному распознаем лица?

Различия в распознавании лиц могут отражать структурные различия в мозге. Например, у людей с прозопагнозией может быть снижена связь между областями мозга в процессе распознавания лица.

Голливудский актер Брэд Питт страдает прозопагнозией

Прозопагнозия — это расстройство восприятия лица, при котором способность узнавать лица потеряна. При этом, человек различает и узнает предметы.

Ученые также предполагают, что способность распознавания лиц связана с общими когнитивными способностями, такими как память или визуальная обработка информации. Однако эти результаты не являются точными. Лишь некоторые исследования подтверждают связь между распознаванием лиц и определенными когнитивными способностями. Другие же исследования наличие подобной связи не выявили.

Когнитивными способностями называют высшие функции мозга — это наша способность мыслить, говорить, учиться. Иными словами именно когнитивные навыки делают человека человеком.

Еще одно возможное объяснение кроется в том, что индивидуальные различия в распознавании лиц напрямую связаны с личностью человека или его социальным и эмоциональным взаимодействием с окружающими. Интересно и то, что способность распознавать лица связана со степенью выраженности тревоги и сочувствия.

Не все способны одинаково хорошо распознавать лица

Сочувствие отражает способность человека понимать и делиться чувствами с другими. В 2010 году в ходе исследования ученые попросили добровольцев попытаться вспомнить личность нескольких лиц, которых им показывали по одному. Позже им были представлены те же лица, смешанные вместе с новыми лицами.

Испытуемых попросили указать, было ли каждое лицо «старым» (выученным) или «новым».

Исследователи обнаружили, что те, кто говорил о себе как о человеке с ярко выраженной способностью к эмпатии, значительно лучше справлялись с заданием по распознаванию лиц, чем те, у кого были навыки эмпатии были не так развиты.

Эмпатия — это способность сопереживать другому человеку и понимать его эмоциональное состояние.

Специалисты сходятся во мнении, что уровень тревоги влияет на способность распознавать лица. Так, люди испытывающие социальную тревогу хуже с этим справляются. Интересно и то, что и недавние исследования показали, что связь между тревожностью и способностью к распознаванию лиц чаще наблюдается у женщин.

Ситуационная тревога также может сыграть свою роль. Например, распознавание лица может быть нарушено, когда очевидца просят попытаться идентифицировать лицо подозреваемого, которое он видит в стрессовой ситуации.

Еще больше интересных фактов о работе мозга вы найдете на нашем канале в Яндекс.Дзен.

Недавно мы писали о различиях в работе мозга у людей с разным типом личности.

Так, ученые пришли к выводу, что мозг экстравертов — людей, которые получают удовольствие от общения и в целом ведут более активную социальную жизнь, отличается от мозга интровертов — людей, которые предпочитают взаимодействовать с окружающими как можно реже.

Различия между интровертами и экстравертами заключается в системе вознаграждения — при общении у интровертов и экстравертов происходит выброс разных нейромедиаторов — дофамина и ацетилхолина.

Мозг экстравертов и интровертов работает по-разному

Таким образом, ни для кого не секрет, что экстраверты превосходно разбираются в социальной информации и больше вовлечены в социальную деятельность, чем интроверты. Поэтому специалисты не исключают, что экстраверты лучше распознают лица.

В недавнем исследовании ученые собрали данные из группы из 20 экстравертированных и 23 высокоинтервертных добровольцев (из первоначальной выборки из 339 добровольцев).

Они обнаружили, что экстраверты значительно лучше справляются с задачей распознавания лиц по сравнению с интровертами.

Однако ученые не до конца понимают важность и причину полученных выводов. Может случиться так, что экстраверсия способствует превосходному распознаванию лиц или тому, что люди, которые лучше распознают лица, в результате становятся более экстравертированными.

Если это так, то неспособность человека учиться и распознавать лица может привести к тому, что он станет более замкнутым. Это поможет ему избежать потенциально неловких социальных ситуаций. Кроме того, интровертированные люди в целом могут встречать меньше людей и поэтому могут так и не приобрести хороших навыков распознавания лиц.

А вы хорошо распознаете лица или испытываете определенные трудности? Делитесь своими историями в х и нашем Telegram-чате.

В будущем ученые намерены изучить влияние на способность к распознаванию лиц отдельных факторов, таких как альтруизм и оптимизм. Возможно, вскоре специалисты обнаружат еще больше объяснений тому, почему некоторые из нас лучше распознают лица, чем другие.

Как мы узнаем лица и как возникают галлюцинации

Как мы видим, чувствуем боль, сохраняем равновесие, есть ли пределы работы органов чувств и как они формируют наше восприятие мира в целом? Ответы на эти и другие вопросы дает Роб Десалл в своей книге «Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия», перевод которой готовится в издательстве «КоЛибри». «Сноб» публикует одну из глав

Joe Shields/Unsplash

Мне не нужны наркотики. У меня и так галлюцинации.Томас Пинчон, писатель

Макаки отлично распознают лица, что очень важно для их социальной организации. Мои читатели, если у них нет когнитивного расстройства, называемого прозопогназией, наверняка в курсе, какое значение для представителей нашего вида имеет узнавание лиц. Есть два вида прозопогназии: травматический и врожденный.

В обоих случаях страдает латеральная затылочно-височная извилина, расположенная глубоко в области височной доли и отвечающая за обработку зрительной информации. Следовательно, там и обрабатывается необходимая для распознавания лиц информация.

И действительно, именно в том месте у макак могла бы находиться нейронная сеть, отвечающая за эту способность. У людей ответственная за распознавание черт лица структура находится ближе к задней части мозга (и ниже), чем у макак, и объяснить эту разницу можно, рассмотрев путь развития мозга обезьяны и человека.

Четкую разницу между человеком и макакой показывает связанность ответственных за распознавание лица нейронов. Результаты исследований связанности нейронов у людей показали, что в области мозга, отвечающей за распознавание лиц, существуют два потока нейронов, выполняющих эту функцию.

Данные потоки работают примерно так же, как зрительные потоки «что» и «где», описанные в главе 13. Один из потоков распознавания лиц дорсальный, а другой вентральный, и между ними существует лишь слабая связь.

У макак, как и у людей, есть дорсальный поток и множество связей внутри его, но у человека второй поток в процессе эволюции развился независимо. Поэтому результаты свидетельствуют о наличии существенной разницы в механизме распознавания лиц у макак и людей. Но как насчет шимпанзе, которые гораздо ближе к человеку, чем макаки?

Джессика Тауберт и Лиза Парр исследовали реакцию шимпанзе на лица. Чтобы понять подход исследователей, важно знать, что распознающие лица области человеческого мозга гораздо более детерминированно реагируют на лица, чем на другие предметы, такие как обувь или стулья. Все лица содержат изображение буквы «Т».

Два глаза образуют горизонтальную перекладину Т, а нос и рот — вертикальную. Согласно выводам ученых, распознавание этой Т-образной формы и есть информация первого порядка о распознавании лица. Это первый шаг, который позволяет продвинуть информацию дальше по нейронному потоку, отвечающему за распознавание лиц, в так называемые потоки второго порядка.

Тауберт и Парр сначала задались вопросом: служит ли информация первого порядка (то есть определение Т-образной формы) основой реакции шимпанзе на лица? Или же эта реакция более сложна и обезьяны используют так называемые «лунные» картинки? Это изображения лиц или других предметов с максимальной контрастностью, когда остаются только черный и белый цвета и почти нет информации, которую можно трактовать как черты лица.

Тауберт и Парр создали «лунные» изображения лиц шимпанзе, человеческих рук и неодушевленных предметов, таких как обувь. Фокус в том, чтобы создать серию таких картинок с градуированными черно-белыми тонами различной контрастности.

Если говорить о людях, то при оптимальном контрасте таких изображений путь второго порядка системы распознавания человеческого лица уменьшается, и единственное, что мы используем для распознавания изображения, — это информация первого порядка. Информация второго порядка — это то, что мы применяем для узнавания определенных людей.

Поэтому в случае высококонтрастного лица на картинке мы сможем распознать его как лицо, но не сможем узнать человека. 

Т-образное лицо из фруктов и овощей на изображении картины Джузеппе Арчимбольдо справа, и оно же вверх ногами слева. Форма «Т» легко узнается на перевернутом рисунке (справа), и поэтому мы интерпретируем эту картину как человеческое лицо. Даже когда картина расположена правильно (слева), некоторые люди видят на ней лицо, потому что они распознают перевернутую «T», а затем зрительная информация передается на обработку нейронной сети, отвечающей за распознавание лиц

Шимпанзе легко определяют лица и запросто отличают их от руки или обуви. Как и люди, шимпанзе обращаются к информации первого порядка, если контрастность усиливается, и способность идентифицировать человека снижается. Результаты этих экспериментов показывают, что и шимпанзе, и человек имеют один уровень организации для распознавания лиц.

Это означает, что в процессе развития у шимпанзе (так же, как у человека) был дополнительный шаг разделения двух зрительных потоков нейронов, отвечающих за распознавание. Этот вывод весьма разумен, так как у нас с шимпанзе 5-7 миллионов лет назад был общий предок.

Это также означает, что у тех видов рода Homo, о которых мы говорили в главе 16, была, вероятно, более сложная зрительная схема распознавания лиц. 

Почему распознавание лиц столь важно? Многие биологи утверждают, что эта способность — неотъемлемая часть социализированного поведения человека и других приматов. Визуальное распознавание лиц и других объектов действительно важно в адаптивном контексте.

В этой дискуссии трудно отказать доктору Панглоссу в праве голоса. В главе 10 я уже говорил, что некоторые травмы головного мозга приводят к интересным девиациям в распознавании лиц.

Это и синдром Капгра («я знаю, что вы похожи на мою маму, но я не реагирую на вас так, как будто вы и есть моя мама, поэтому вы наверняка самозванка»), и эффект расщепления мозга «Майк или я». Эти девиации являются хорошими примерами того, как именно происходит процесс работы с лицами.

Но как насчет других объектов, которые сбивают с толку наши глаза? Возьмем нечеткую фотографию собачьей задницы, которая напоминает лицо длинноволосого бородатого мужчины — в точности, как изображают Спасителя.

Шерсть на изображении, которое всего за одну неделю обошло весь интернет и набрало почти двести тысяч просмотров, действительно выглядит как тело в тунике с вытянутыми руками. Мозгу (по крайней мере моему) нужно совсем немного, чтобы увидеть на этой фотографии лик Спасителя. 

Это не единственный пример явления, когда люди видят икону в странных и неподходящих местах. Зафиксированы случаи, когда лик Девы Марии люди обнаруживали на дорожных ограждениях.

Около десяти лет назад поджаренный на гриле кусок хлеба с сыром, на котором виднелось изображение Богоматери, был продан с аукциона за двадцать восемь тысяч долларов. Эти видения нельзя считать веянием нашей эпохи, потому что явления Девы Марии «наблюдали» на протяжении многих веков.

Художниками создано великое множество известных (в том числе и печально известных) изображений Девы Марии. И она появляется снова и снова, все время в разных обличьях. 

У этого феномена есть название — парейдолия, или зрительная иллюзия. Это специфическая форма нервного процесса, называемого апофенией. Апофения — это интерпретация мозгом случайной информации как чего-то значимого. Название «парейдолия» (pareidolia) происходит от греческого para, что означает «вместо», и eidolon, то есть «образ».

В данном контексте это означает «ошибочный образ». Примеров парейдолии предостаточно, и это не только изображения икон. На этом явлении основана идея знаменитых тестов Роршаха. В тесте необходимо интерпретировать сделанные довольно случайным образом чернильные мазки или кляксы.

Психологи делают свои выводы относительно психологического состояния человека, используя парейдолические интерпретации. Есть также слуховые версии парейдолии.

Возможно, самыми известными примерами являются фраза I buried Paul («Я похоронил Пола»), предположительно услышанная в конце песни The Beatles Strawberry Fields, и некое сатанинское пение, возникающее при проигрыше задом наперед песни Led Zeppelin Stairway to Heaven. 

Издательство: КоЛибри

И тут возникает вопрос: что сбивает с толку наши глаза и уши, заставляя нас видеть и слышать то, чего на самом деле нет? Что же такое происходит в мозге, что он позволяет себе такое? Большинство ответов связано с «несовершенством» эволюции мозга и взаимодействия клеток мозга друг с другом и с внешним миром.

Последний аспект описанного феномена заключается в том, что мозг, видимо, предпочитает давать религиозные объяснения необычным явлениям. Большинство доказательств этого весьма ненаучны, но есть и экспериментальные (хотя и спорные) доказательства.

Неофициальные данные исходят из эволюционной психологии — отрасли эволюционной биологии, раньше называемой социобиологией, в которой человеческое поведение трактуется с точки зрения эволюции.

Как правило, эволюционная психология объясняет зависимость человека от всего божественного тем, что религия обеспечивает социальную сплоченность общества, практикующего это вероучение, и становится эволюционным преимуществом. И да, здесь мне тоже надо бы сделать предупреждение доктору Панглоссу. 

Другое предполагаемое доказательство того, что мы инстинктивно склонны давать явлениям религиозные объяснения, — это результат достаточно дурацких экспериментов с электромагнитной стимуляцией определенных областей мозга. Эти эксперименты предполагают использование так называемого «шлема Бога» — устройства, разработанного Майклом Персингером.

Стимулирование мозга и последующее наблюдение за его поведением — далеко не новый подход к изучению функций мозга.

Вспомните, еще нейрохирург Уайлдер Пенфилд щекотал различные области мозга пациентов во время операций, спрашивая тех, что они чувствуют (как указывалось ранее, поверхность мозга не имеет болевых рецепторов, поэтому некоторые операции на мозге выполняются у пациентов, находящихся в полном сознании и способных поддержать диалог).

Эти исследования позволили Уайлдеру составить карту областей мозга, ответственных за специфические сенсорные и моторные функции. Сенсорные и моторные гомункулы, о которых я рассказывал в главе 3, появились в результате этой важной работы. 

Используя тот же принцип, но обходясь неинвазивным способом, Персингер создал шлем, способный передавать электромагнитное излучение в определенные области мозга. Электромагнитное излучение, видимо, изменяет функцию нейронов в области воздействия.

Персингер надеялся продемонстрировать существование специфической области мозга, ответственной за экстатические религиозные чувства. Находясь под действием шлема, некоторые испытуемые сообщали о легком головокружении и ощущении благополучия наряду с присутствием духовного чувства.

Другие, такие как знаменитый эволюционный биолог Ричард Докинз, говорили, что вообще не чувствуют никакого влияния шлема. Несмотря на то что доказательства наличия божественной области мозга и божественного гена не подтверждены наукой, наше социальное поведение необычно для животного мира.

Зависимость человека от религии и духовных практик для поддержания сплоченности общества, скорее всего, представляет собой результат быстрой культурной эволюции. Докинз считает, что «религия — это превращение непроверенного утверждения в непоколебимую истину с течением времени и с помощью институтов власти».

Но реальность видений и призраков, о которых многие рассказывают после религиозного экстаза, — это уже другая история. Возможно, мы найдем ключ к разгадке в ответе Докинза на вопрос довольно ревностного религиозного прихожанина.

Тот спросил, как Докинз может объяснить тот «факт», что вопрошающий во время молитвы действительно ежедневно видит религиозные образы и явления Марии и Спасителя? Докинз ответил, что не сомневается в том, что этот человек и другие, к кому приходят подобные видения, на самом деле «видят», и уж конечно верит в искренность их утверждений.

Но затем добавил: «Сэр, я думаю, что у вас галлюцинации». Вспоминается еще одно упоминание образа Девы Марии в популярной культуре. В знаменитом сериале «Клан Сопрано» здравомыслящий «Поли» Галтиери на мгновение видит Деву Марию рядом с пилоном в стрип-клубе Bada Bing. В данном случае его видение было не парейдолией, а скорее мимолетной галлюцинацией, и это еще одна история о путанице мозга, заслуживающая внимания. 

Вам может быть интересно:

Больше текстов о политике и обществе — в нашем телеграм-канале «Проект “Сноб” — Общество». Присоединяйтесь

Как наш мозг распознает лица людей?

На протяжении миллионов лет лицевое восприятие играет одну из важнейших ролей в процессе социальной коммуникации, сообщая человеку такие факты, как возраст и пол собеседника, его настрой и характер эмоционального отклика на то или иное высказывание, дружелюбие или агрессивность.

Ученые предполагают, что обработка лицевой экспрессии — это сложный и многоуровневый процесс, изучение которого способно улучшить понимание того, как функционирует наш мозг.

• Когнитивная психология: на чем основано доверие?

Три этапа распознавания лиц

Человек способен идентифицировать объекты окружающего мира в течение нескольких миллисекунд.

Такая высокая скорость распознавания предметов возможна потому, что наш мозг постоянно создает некие предположения в отношении того, что находится в поле зрения, и сравнивает эти прогнозы с поступающей извне информацией.

Детали этого процесса пока неизвестны, но последние исследования дают нам лучшее понимание того, что происходит в мозгу человека, когда он видит лица.

Существует три основных этапа в процессе распознавания человеческих лиц:

1. Определение физических характеристик лица, на которое мы смотрим. 2. Определение личности человека, в ходе которого мы понимаем, знаком ли нам тот или иной человек.

3. Мы распознаем человека, но все еще не знаем, известно ли нам его имя.

Исследователи обнаружили, что на каждом этапе активируются определенные участки мозга. Если один из этих участков поврежден в следствие травмы или болезни, человек уже не будет в состоянии узнавать даже близких ему людей.

Узнавание лиц, как отмечают психологи, — это процесс, больше связанный с когнитивной стороной восприятия. Дело в том, что, по сути, узнавание лиц (как и предметов окружающей действительности), происходит следующим образом: мозг постоянно сравнивает то, что видит, с тем, что хранится в его долговременной памяти.

К примеру, когда мы будем смотреть на такой объект, как стул, мы признаем его таковым за счет сравнения того, что мы видим, и тех характеристик, которые присущи ментальному образу стула.

Хотя не все стулья одинаковы и некоторые копии этого объекта могут отличаться от ментального прототипа, у каждого стула есть набор присущих только ему ключевых характеристик, которые и помогают нам распознавать его (сидение, опора).

Затем образ объекта классифицируется и сохраняется в памяти под определенной категорией.

Классификация объекта — это этап, на котором, как правило, процесс распознавания подходит к концу, но в случае распознавания лиц — это только начало. Если стул достаточно признать стулом, то человеческое лицо недостаточно просто признать человеческим лицом.

Практически сразу же мы определяем пол и возраст человека, его расу и даже то, нравится он нам или нет. Кроме того, мы тут же определяем, знакомо ли нам это лицо.

Если человек нам знаком, мы тут же начинаем извлекать наружу ворох воспоминаний, связанный с этим человеком: как зовут этого человека, где его впервые встретили и т.д.

Человеческое лицо недостаточно просто признать лицом — нам важен его возраст, пол, раса, а также знакомо ли оно нам

• 10 поразительных фактов о работе головного мозга

Латеральная височно-затылочная (веретенообразная) извилина

Ученые обнаружили, что мозговой тканью, которая активизируется, когда люди видят чье-то лицо, является веретенообразная извилина (Fusiform gyrus). При сканировании мозга этот участок становился более активным, когда люди видели лица.

Результаты исследований нескольких десятков пациентов, имеющих повреждения этой области мозга и утративших возможность узнавать знакомые им лица, указывают на очевидную связь между веретенообразной извилиной и ее ролью в процессе распознавания лиц. Ученые считают, что веретеновидная извилина помогает нам распознавать лица как конкретную категорию или даже отличать лица друг от друга.

Согласно последним исследованиям, у людей, страдающих от аутизма, эта извилина не проявляет ярко выраженной активности при виде лиц, а все потому, что эти люди не обращают внимания на лица. Есть предположения, что проявление этого недуга можно преодолеть с помощью практических занятий.

• Как стресс влияет на размеры головного мозга?

Исследования лиц Муни

Лица Муни — это черно-белые фотографии, названные в честь их изобретателя Крейга Муни (Craig Mooney). Исследования, в которых участникам предлагалось идентифицировать эти изображения как изображения лиц, показали, что процесс распознавания лиц происходил гораздо тяжелее и медленнее: во-первых, потому что лица расположены горизонтально, а во-вторых, свет падает не сверху, а снизу.

Согласно теории «Предиктивного кодирования», когда увиденное не совпадает с прогнозом, предположением, нервные сигналы направляются в более высшие области мозга, чья активность должна увеличиться. Однако, на этот счет существуют и другие, конкурирующие теории, которые утверждают прямо противоположное.

Визуальная парейдолия

Парейдолия (pareidolia) — это иллюзия или неправильное восприятие, при котором неясные стимулы воспринимаются как нечто конкретное. Визуальная парейдолия — это наглядный вид парейдолии, с которым сталкивался каждый из нас (например, глядя на облака, мы можем видеть какие-то лица или животных).

Парейдолия — это неотъемлемая часть человеческой природы и повседневной жизни, и это не рассматривается как расстройство. Считается, что она является продуктом человеческой эволюции, поскольку распознавание человеческого лица было одним из самых важных навыков для выживания и развития человечества.

Именно поэтому для нас свойственно видеть человеческие лица в других объектах. Есть хорошо известные примеры религиозных парейдолий, где приверженцы христианской культуры «распознают» лица Иисуса, Девы Марии или иных святых в древесине, пятнах на стене и т. д.

Распознавание призраков или НЛО на фотографиях также можно отнести к этому феномену.

Ученые считают, что парейдолия является результатом того, как наш мозг обрабатывает информацию. Мозг постоянно анализирует всевозможные линии, формы и цвет, связывая их с уже приобретенными знаниями. И иногда мы ассоциируем нечто неоднозначное с чем-то давно знакомым.

Высоких вам конверсий!

Как мы распознаем лица?

Известно, что в мозге есть зоны, предназначенные для распознавания лиц: когда человек смотрит на чьё-то фото, у него в коре полушарий активируется определённый участок, причём у разных людей зона распознавания лиц всегда будет в одном и том же месте. Но, например, для распознавания автомобилей такой специальной зоны нет (хотя их мы тоже легко различаем среди прочих объектов). Возникает вопрос, почему в одних случаях специализированные участки в мозге формируются, а в других – нет.

Эксперименты с обезьянами показали, что тут всё дело в том, в каком возрасте индивидуум активно наблюдал тот или иной предмет. Если нечто маячило перед глазами в раннем детстве, то мозг выделит для этого объекта специальную зону в зрительной коре. Молодой мозг ещё довольно пластичен, и ему проще добавить в свою архитектуру ещё один функциональный отдел.

Как пишут в Nature Human Behavior исследователи из Стэнфорда, точно так же обстоят дела и у людей. Проверили они это с помощью видеоигр с покемонами Pokémon Red Version и Blue Version, которые вышли в 1996 году и за несколько лет в буквальном смысле захватили мир.

Суть их в том, чтобы собирать и тренировать забавных существ со сверхспособностями – тех самых покемонов, или «карманных монстров». Покемонов было придумано очень много, и чтобы хорошо играть, нужно хорошо разбираться в их разновидностях, повадках и пр.

, при этом они сильно отличаются от всего, что мы видим вокруг себя.

В нашем мозге есть специальная зона для покемонов

Можно предположить, что у тех, кто детьми много играл в покемонов, в зрительном отделе мозга должна была появиться специальная зона для их распознавания.

Тем более, что в первые игры серии можно было играть на одних и тех же гаджетах Game Boy с одинаковым небольшим экранчиком, которые все дети держали примерно на одинаковом расстоянии от глаз.

Было важно, что размер экрана и расстояние от глаз у всех детей оставались постоянными, поскольку считается, что расположение и размер специализированной распознавательной зоны в мозге зависит от того, как её объект обычно располагается в зрительном поле.

Исследователи нашли несколько человек, которые играли в покемонов в 5–6 лет, и показали им этих монстриков, одновременно сканируя мозг участников эксперимента в магнитно-резонансном томографе.

И действительно, у тех, кто играл в покемонов, при виде их в мозге активировалась примерно одна и та же зона зрительной коры; причём активировалась она не только в ответ на покемонов из игр, но и на покемонов из мультфильмов, которые выглядели немного иначе.

(Та же зона отвечает за распознавание животных – чего, наверно, следовало ожидать, поскольку покемоны проще всего отнести именно к животным.)

Но главное тут всё-таки не покемоны – просто с их помощью удалось ещё раз наглядно показать высочайшую пластичность мозга, его умение приспосабливаться к самым разным проявлениям окружающей среды (стоит подчеркнуть, что «зона покемонов» никоим образом не могла быть задана генетически).

Как мы распознаем смутно знакомые лица

Раньше нейрофизиологи предполагали, что за различение полностью нового образа от уже известного, но изменившегося, отвечают две зоны гиппокампа – зубчатые извилины и CA3 (Cornu Ammonis 3). При этом считалось, что зубчатые извилины автоматически «считывают» любой образ как полностью новый, а CA3 «пытается» найти соответствие между новым образом и хранящимся в памяти старым. Так, из-за новой прически или очков зубчатые извилины определяют встреченного человека как незнакомого, а CA3 сравнивает этот образ с тем, что уже хранится в памяти.

Новые данные, полученные группой исследователей под руководством профессора нейрофизиологии Джеймса Книрима (James J. Knierim) из Университета Джона Хопкинса, показывает, что роль CA3 сложнее, чем считалось ранее, – разные части CA3 могут «принимать» разные решения и передавать их в другие области мозга.

«В конце концов именно CA3 должна принять решение – это тот же образ или другой? Если встретившийся человек вам знаком, просто слегка изменился со временем, это одна история. Но если вы ошибаетесь и он действительно оказывается незнакомцем, вашему мозгу нужно создать новое воспоминание, полностью отдельное от воспоминаний о том человеке, с которым они похожи», – говорит Джеймс Книрим.

Его группа проводила эксперименты с грызунами. Крысам вживили электроды в область гиппокампа и заставили бегать по специально построенной дорожке, по которой рассыпали шоколадные крошки.

Поверхность дорожки была покрыта четырьмя различными материалами – наждачной бумагой, ковровым покрытием, прочной липкой лентой и резиной. Дорожка была окружена черным занавесом, к которому крепились различные предметы.

За десять дней крысы хорошо запомнили всю территорию.

Затем экспериментаторы изменили обстановку. Они развернули дорожку против часовой стрелки, а занавес – по часовой стрелке, дезориентировав крыс.

«Чтобы понять, что почувствовали крысы, представьте, что вы пришли к себе домой и увидели, что мебель передвинута, а картины висят по-другому.

Что бы вы подумали: что это ваш дом или что вы ошиблись дверью? Подобный опыт сильно дезориентирует и доставляет большой дискомфорт».

Даже при небольших изменениях интерьера активность в одном из подотделов CA3 в мозге крыс полностью изменилась – они запоминали новое расположение предметов.

Однако в другом подотделе активность оставалась практически прежней: там поддерживались воспоминания о прошлом расположении объектов, даже если обстановку меняли кардинально.

Очевидно, эта часть «понимала», что окружение, несмотря на изменения, осталось тем же.

Для чего ученые столь детально изучают процесс работы гиппокампа? Помимо прочего, подобные исследования важны для понимания механизмов потери памяти при болезни Альцгеймера и разработки новых методов ее лечения.

Подробнее см. J. Knierim et al. «Neural population evidence of functional heterogeneity along the CA3 transverse axis: Pattern completion versus pattern separation», Neuron, August 2015.

Как научиться лучше распознавать лица всего за шесть минут

Психологи из Австралии выяснили, что привычные методы обучения искусству распознавания лиц не так эффективны, как это принято было считать. Они обнаружили гораздо более эффективный и быстрый способ развития этого навыка, крайне важного для государственной безопасности.

• «Это действительно вы на фото в ваших водительских правах или в паспорте?»
• Этим вопросом ежедневно задаются сотрудники пограничных служб, полиции, службы безопасности, а также судебно-медицинские эксперты.
• Повышение квалификации специалистов, которые должны быстро распознавать лица незнакомцев, стоит больших денег и требует длительного обучения.

И цена ошибки в этом деле очень высока. Неправильно распознав лицо на фотографии, государственный служащий может разрушить жизнь человека, несправедливо обвинив его в преступлении, или наоборот: отпустить на свободу опасного преступника, готового к злодеяниям.

Но оказалось, что существует простой способ научить сотрудников государственных служб лучше сравнивать лица, и овладеть этим навыком получится за считанные минуты.

Учёные из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии (UNSW) показали, что если сосредоточить внимание на чьих-то ушах и отметках на лице (например, родинках и шрамах), точность распознавания лиц можно повысить на 6 процентов.

Звучит, как совсем небольшое увеличение эффективности, однако в реальности 6% — это значительное улучшение. Даже опытные специалисты по идентификации лиц могут ошибаться в каждой второй (!) ситуации, когда дело доходит до сравнения фотографий с незнакомыми лицами.

В своём новом исследовании учёные описывают, как разработанный ими короткий онлайн-курс обучения научил людей делать совсем не то, чему учат большинство курсов распознавания лиц.

Вместо того, чтобы сосредотачиваться на лице в целом — а это то, как человеческий мозг в действительности распознаёт лица — участникам было предложено взглянуть на две конкретные области лица, которые оказались наилучшими «идентификаторами» личности.

«Оказывается, «разбиение» лица на части – как паззл – полезная стратегия при сопоставлении незнакомых лиц. Это то, чему обучено лишь небольшое число профессионалов в области распознавания лиц», – сообщила ведущий автор работы доктор Элис Таулер (Alice Towler) из UNSW.

Доктор Таулер и её коллеги из Школы психологии UNSW ещё в 2017 году изучили методы, которые используют профессиональные эксперты по распознаванию лиц.Это небольшая группа специалистов, которые готовят доказательства для идентификации лиц в суде.

Исследователи обнаружили, что уши и отметины на лице были наиболее полезными признаками, по которым можно было успешно распознать человека.

Специалисты по исследованиям лиц достигают высокого уровня точности, проводя медленный и тщательный анализ сходств и различий в индивидуальных чертах лица. Они изучают эту стратегию во время обучения, которое длится в течение нескольких месяцев или даже лет.

Но большинство людей, которые используют идентификацию лиц в своей работе, проходят гораздо более короткие учебные курсы, которые длятся от одного часа до пяти дней. И другое исследование доктора Таулер и её коллег показывает, что эти курсы не очень эффективны.

1. Чтобы проверить эту гипотезу, учёные разработали эксперимент, в котором две группы людей, учащихся распознавать лица, проходили разную подготовку: одной было сказано сосредоточиться на ушах и отметках на лице, а другой — на форме лица и рта.
2. К концу тренинга участники первой группы продемонстрировали улучшение способностей по сопоставлению незнакомых лиц на 6%, тогда как те, кто уделял внимание форме лица и рта, не улучшили свои навыки.
3. Интересно, что большинство участников считали, что в ходе обучения они стали лучше справляться с сопоставлением лиц на фото, хотя в реальности это могло быть совсем не так.
4. 70% группы «уши и отметины на лице» думали, что их навыки улучшились, в то время как 65% из группы «форма лица и рта» также сочли, что они стали лучше распознавать лица.

«Некоторые из наших прошлых исследований уже показали, что люди часто переоценивают эффективность их обучения распознаванию лиц», – отметила доктор Таулер.

• Вот почему очень важно, чтобы курсы, направленные на развитие навыков распознавания лиц, были основаны на фактических данных и не преувеличивали свою эффективность, полагаясь на отзывы их участников.
• Несколько австралийских и международных организаций сейчас работают над внедрением метода обучения, разработанного австралийскими специалистами.
• Тем временем исследовательская группа продолжает изучать новые способы повышения точности идентификации лиц, чтобы предоставить организациям набор разных вариантов обучения, соответствующих потребностям конкретных специалистов.
• Исследование учёных из Австралии было опубликовано в издании Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition.

Ранее мы рассказывали о том, что новые наушники позволяют распознавать выражение лица даже под маской, а также о том, что искусственный интеллект научился распознавать эмоции мышей по их мимике. Кроме того, мы писали о создании нейросети, которая определяет характер человека по его лицу лучше, чем эксперты.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».