מאת: מאיה גבעון
סייע בתרגום: ליאב גבעון
מודל חישובי, המתבסס על האופן בו מזהה המוח האנושי מידע ומעבד אותו, הוכיח יעילות רבה יותר בזיהוי עצמים מאשר מודלים אחרים.
היכולת האנושית לזיהוי תמונה ידועה במהירותה ובמורכבותה. חשבו למשל, שמישהו מציג בפניכם תמונה של תפוח. כמה זמן ייקח לכם לזהות שמדובר בתפוח? למוח האנושי נדרשות לא יותר מאלפיות שנייה בודדות כדי לקלוט את הצורה הכללית של העצם המוצג בפניו (ה"קונטור"), לזהות בו פרטים, כולל צבע, גוון, זוויות, המנח (אוריינטציה) ופרטים נוספים, וליידע אתכם שמדובר בפרי בשם תפוח, או ליתר דיוק: בתמונה המייצגת את הפרי, ולא בתפוח אמיתי. אם תוצג בפניכם תמונה של אדם, המוח שלכם ידע לסרוק את תווי פניו, לבדל אותו מהרקע ומהעצמים סביבו, ואם ראיתם אותו בעבר, המוח שלכם גם יביא לידיעתכם שהאיש הזה מוכר לכם, בתוספת שמו ומידע נוסף אודותיו. כל זאת תוך פרק זמן קצר כל כך, שלא תהיו מודעים כלל לעצם קיום התהליך.
אלגוריתמים המאפשרים למחשבים "לראות" ולזהות עצמים, נופלים בהרבה מהיכולות האנושיות. לתכנת מחשב לקלוט תמונה זה דבר אחד. ללמד אותו לזהות מה נקלט, זה כבר משהו אחר, המצריך יכולות חישוביות מתקדמות.
במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת Computational Biology, מתאר צוות חוקרים כיצד סייעו להם ניסויים שערכו בנושא בדיקה, עיבוד וזיהוי תמונות בקרב בני אדם, ליצור מודל ממוחשב משופר, המתבסס על האופן בו מעבד מוח אנושי את המידע המתקבל מהעיניים. בבדיקות שערכו, יצרו החוקרים תמונות דיגיטליות שונות, תוך שליטה מלאה בצורתן, במנח ובקווי המתאר שלהן, וחשפו אותן לפרקי זמן שונים לעיני הנבדקים. התמונות תוכננו כך, שזיהוין לא יתאפשר על ידי רמת עיבוד יחידה במוח, אלא ידרוש אינטראקציה בין אזורים שונים. מעקב אחרי הפעילות המוחית של הנבדקים חשפה את האופן בו מתבצע תהליך הזיהוי המהיר בראשם. בניסויים רבים שנערכו התגלה, כצפוי, כי משך הזמן הנדרש לזיהוי תמונה מתארך ככל שהתמונה מורכבת יותר, וככל שהחשיפה אליה קצרה יותר.
חוקרי מוח שמיפו את תהליך זיהוי התמונה באזורי הראייה במוח, מתארים את התהליך באופן הבא: בשלב העיבוד הראשון המתרחש בקורטקס, שנקרא הקורטקס הוויזואלי הראשוני, מאובחנות תכונות ברורות וגסות בעצם הנראה. בשלבי העיבוד הקורטיקליים הבאים מבחינים בתכונות מורכבות יותר, ונוסף מידע לתמונה המתהווה, עד להשלמת התהליך בקורטקס האינפורטמפוראלי (inferotemporal cortex), שם מתקבל, ככל הנראה, הזיהוי הסופי של העצם הנראה. אולם, רוב הקשרים בין הנוירונים אינם פועלים במעלה ההיררכיה הקורטיקלית כפי שצופים חלק מהמודלים הנוירו-אנטומיים, אלא מפעילים נוירונים באותה רמת עיבוד באופן לטרלי (עיבוד צידי), ואף שולחים מידע לרמות עיבוד נמוכות יותר. על פי ההשערה, נוירונים הפעילים באותה רמת עיבוד יוצרים יחד קבוצות הפועלות יחד, והמכונות cortical association fields. קבוצות אלה מסייעות להאיץ את עיבוד המידע ואת זיהוי התמונה, על ידי כך שהן מזהות במהירות סט תכונות גלובליות וחוזרות של עצמים, שלא ייקלטו על ידי תאי עצב בודדים.
מודל חישובי, שפותח בהשראת מודל זה של פעולת המוח האנושי, הוכיח יעילות רבה יותר בזיהוי עצמים מאשר מודלים אחרים.
למקור הידיעה
למידע נוסף
