Специальные тренировки подготовили собак к долгому спокойному лежанию в томографе. Это позволило собрать уникальные данные об активности их мозга в ответ на зрительные стимулы и научить ИИ распознавать ее.
Дейзи в аппарате МРТ / ©Emory Canine Cognitive Neuroscience Lab
За последние годы мы не раз слышали о том, как нейросети учатся «читать мысли» человека. Для этого используют снимки МРТ, которые отражают активность мозга в тот или иной момент времени. Если человеку показывать изображение дома, работают одни нейронные паттерны, если лица — другие. Разница в этих паттернах зачастую почти незаметна, но набрав достаточное количество таких данных, можно научить нейросеть замечать ее. Это и позволяет «читать мысли», восстанавливая исходный образ по его «отражению» в активности мозга.
Но одно дело люди, и совсем другое — животные, которых трудно заставить подолгу неподвижно лежать внутри аппарата МРТ. До сих пор для их томографии приходится использовать седативные и снотворные средства, что затрудняет сбор данных о бодрствующем мозге и его активности. Чтобы решить эту проблему, команда профессора Университета Эмори Грегори Бернса (Gregory Berns) уже много лет разрабатывает собственную методику тренировки собак, которая обучает тех спокойно ждать, находясь в томографе.
Благодаря этому еще несколько лет назад ученые впервые получили МРТ-изображения мозга не седированных и не ограниченных в движениях собак. А в своей новой работе ученые пошли еще дальше и впервые дополнили такую томографию нейросетями для «чтения мыслей». Эксперименты показали интересные различия в работе зрительной коры людей и собак. Об этом Бернс и его соавторы рассказывают в статье, опубликованной в The Journal of Visualized Experiments.
Опыты проводили с парой предварительно обученных собак Дейзи и Бубо. Пока те лежали в томографе, им несколько раз показывали 30-минутные ролики с соответствующими записями: собаки бегающие, играющие с людьми и гоняющие птиц, проезжающие автомобили, кошки и т.п. Ролики были размечены, что позволило связать активность мозга в разные моменты времени с теми объектами и действиями, которые показывались на видео. Кроме того, ученые получили данные МРТ для Дейзи и Бубо в разных бодрствующих состояниях без просмотра видео. В качестве контроля аналогичные опыты были проведены и на людях-добровольцах.
Собранные данные использовали для подготовки модели машинного обучения. В итоге она смогла по данным МРТ определять объекты и действия, которые видел человек, с точностью до 99 процентов. Но вот в случае собак результат оказался совсем иным: правильно распознавать действия по МРТ нейросеть научилась в 75-88 процентах случаев, а надежно идентифицировать объекты так и не смогла.
«Мы, люди, весьма объектно-ориентированы, — говорит профессор Бернс. — В английском языке существительных в десять раз больше, чем глаголов, поскольку мы несколько одержимы предметами и их названиями. Но собаки, похоже, куда меньше озабочены тем, кого и что они видят, а сконцентрированы на происходящем действии». Можно заметить, что такой вывод можно сделать и исходя из устройства зрения этих животных. В целом оно намного хуже человеческого, зато собаки лучше нас замечают движение.
