Ученые создали компьютерную сеть, которая имитирует человеческий мозг. Благодаря ей удалось выяснить, как человек обрабатывает движущиеся изображения, и понять, как появляются оптические иллюзии.
Кадр из фильма «Престиж»
Мозг можно легко обмануть. Например, если слева на экране есть черное пятно, которое исчезает, а справа такое же пятно появляется, мы «увидим», как оно движется слева направо — это называется фи-феноменом. Но если пятно, которое появляется справа, белое на темном фоне, то мы «видим» его движущимся справа налево — это так называемый обратный фи-феномен.
Представление, что объекты движутся с большей или меньшей скоростью, может иметь катастрофические последствия. Например, люди, как правило, недооценивают, насколько быстро они едут в тумане. Им кажется, что тусклый пейзаж проносится мимо слишком медленно.
Исследователи из Кембриджского университета выяснили, как работает система таких оптических иллюзий. Они обучили нейронную сеть оценивать скорость и направление последовательностей изображений. Таким образом им удалось воспроизвести обратный фи-феномен на компьютере. Подробности работы команда опубликовала в журнале Vision.
Команда создала систему MotionNet, предназначенную для обработки движения внутри человеческого мозга. Она описывает, как пространственная и временная информация объединяются в нашей голове, чтобы сформировать восприятие движущихся изображений — верное или неверное.
Ученые провели серию опытов с MotionNet. Они обнаружили, что система совершает те же ошибки в восприятии, что и человеческий мозг. Это позволило изучить особенности зрительной обработки, которые нельзя измерить непосредственно в головном мозге. Оказалось, обратный фи-феномен запускает нейроны, настроенные на направление, противоположное фактическому движению. Кроме того, скорость движения зависит от того, насколько далеко друг от друга находятся начальная и конечная точки. Элементы, «движущиеся» с постоянной скоростью, кажутся более быстрыми, если они расположены на небольшом расстоянии друг от друга, и более медленными, когда удалены.
«Мы уже давно знаем об обратном фи-феномене, но новая модель породила совершенно новое представление о том, как мы его переживаем», — рассказал доктор Рубен Ридо, исследователь с кафедры психологии Кембриджского университета и автор работы.
Это лишь один из примеров того, как MotionNet может раскрыть наше восприятие движения и оптических иллюзий. С ее помощью исследователи надеются восполнить многие пробелы в современном понимании того, как работает человеческий мозг. Предсказания от MotionNet должны подтвердить в биологических экспериментах, но исследователи говорят, что знание того, на какой части мозга сосредоточиться, сэкономит много времени.
