Могут ли CNN имитировать человеческое восприятие? Исследование принципа Замыкания в нейросетях

Могут ли CNN имитировать человеческое восприятие? Исследование принципа Замыкания в нейросетях

Интересное сегодня

Как трудности регуляции эмоций влияют на нецивилизованное об...

Введение и теоретическая основа Интернет революционизировал межличностное общение, но компьютерно-по...

Как стигма влияет на жизнь людей с кишечной стомой: исследов...

Введение Стигма — серьёзная проблема, негативно влияющая на жизнь людей. Она определяется как «дискр...

Биндж-этинг у детей и подростков: причины, развитие и роль с...

Теоретическая основа Биндж-этинг характеризуется потреблением большого количества пищи за ограниченн...

Как гуманоидные роботы могут снизить когнитивную нагрузку: о...

ВведениеКогнитивная нагрузка (или рабочая нагрузка) относится к состоянию истощения когнитивных ресу...

Искусство разговора: возвращение к полноценному общению

ВведениеНедавно я вышел из поезда, чувствуя себя выжатым и недовольным. Мое 30-минутное путешествие ...

Новая модель объединяет психологию и экономику, чтобы показа...

Новая модель, разработанная Стефанией Минарди из HEC Paris и Андреем Савочкиным из Университета Бокк...

figure 1
figure 1
figure 2
figure 2
figure 3
figure 3
figure 4
figure 4
figure 5
figure 5
figure 6
figure 6
figure 7
figure 7
figure 8
figure 8
figure 9
figure 9
Thumbnail 1
Thumbnail 2
Thumbnail 3
Thumbnail 4
Thumbnail 5
Thumbnail 6
Thumbnail 7
Thumbnail 8
Thumbnail 9
Оригинал исследования на сайте автора
Читать короткую версию
Кликните еще раз для перехода

Ограничения искусственного интеллекта в сравнении с человеческим восприятием

Задачи, которые люди выполняют интуитивно, остаются сложными для моделей искусственного интеллекта (ИИ), несмотря на их растущую интеграцию в различные области. Способность нейронных сетей ошибаться, например, при распознавании текстурированного изображения кошки как слона (Geirhos et al., 2018), подчеркивает их ограничения по сравнению с возможностями человеческого мозга. В то время как люди легко распознают лица, даже незначительные искажения в изображении могут обмануть нейронную сеть (Szegedy et al., 2013; Goodfellow et al., 2015), демонстрируя значительный разрыв в имитации человеческого зрительного восприятия.

Гештальт-принципы и роль Замыкания

Важным этапом в изучении зрительного восприятия стало развитие принципов перцептивной группировки, известных как «Законы Гештальта» (Wertheimer, 1938; Palmer, 2002; Wagemans et al., 2012a; Wagemans, 2018). Эти принципы объясняют, как наблюдатели склонны воспринимать определенные элементы как связанные, а другие — как отдельные. Среди них принцип Замыкания утверждает, что люди воспринимают незавершенные формы как цельные, формируя связное изображение. Это происходит благодаря завершению контура, которое может быть амодальным (когда объект воспринимается за перекрывающим элементом) или модальным (когда характеристики стимула создают иллюзорный контур).

Методология исследования

Наше исследование сосредоточено на CNN по двум основным причинам. Во-первых, это позволяет устранить пробелы, выявленные в предыдущих исследованиях, особенно противоречивые результаты относительно их способности выполнять Замыкание. Во-вторых, CNN работают иначе, чем другие нейронные сети, такие как Vision Transformers (ViTs), которые используют механизмы внимания. Учитывая сложную взаимосвязь между вниманием и перцептивной группировкой в человеческом мозге (Wu et al., 2023), ViTs требуют отдельного изучения.

Эксперимент 1: Метод, основанный на сходстве

Первый эксперимент основан на работе Kim et al. (2021), которые показали, что CNN, обученные классификации естественных изображений, действительно выполняют Замыкание. Мы воспроизводим их исследование, внося два изменения в набор данных и расширяя методологию на более широкий спектр CNN. Основное внимание уделяется завершению сегментов треугольника с использованием фрагментов краев.

  • Набор данных: Содержит 992 изображения, разделенных на три группы: полные треугольники, выровненные фрагменты и хаотичные фрагменты.
  • Измерение: Используется косинусное сходство для оценки эффекта Замыкания.

Обсуждение результатов и выводы

Результаты показывают, что CNN демонстрируют различную способность к выполнению Замыкания в зависимости от архитектуры и типа стимулов. VGG16 и DenseNet-121 последовательно используют принцип Замыкания, в то время как другие модели, такие как AlexNet и ResNet-50, показывают лучшие результаты при использовании метода, основанного на конфигурационных эффектах (CE).

«Если CNN могут имитировать человеческое восприятие без рекуррентных связей, это значительный шаг в понимании группировки информации в нейросетях»

Наши выводы подчеркивают, что CNN обладают более сильными способностями к амодальному завершению, чем к модальному. Это может объяснить, почему некоторые модели демонстрируют эффект Замыкания для сегментов линий, но не для фигур Канзи. Будущие исследования могут быть направлены на обучение CNN выполнению Замыкания для улучшения их производительности и устойчивости к атакам.

Короткие версии статей можно найти в телеграм-канале.

Посмотреть канал
Кликните еще раз для перехода

Мое Солнышко шампунь с ромашкой для малышей 0+

Шампунь «Мое Солнышко» с ромашкой (0+) нежно очищает волосы и кожу головы младенцев, сохраняя природ...

Урьяж О Термаль Крем Обогащенный для лица — глубокое увлажне...

Урьяж О Термаль Крем Для Лица Обогащенный — насыщенный увлажняющий уход для сухой и чувствительной к...

Голеностопная повязка Унга-Рус №3 - лечение травм и отёков

Унга-Рус Голеностоп-Повязка Труб.компр.№3 предназначена для профилактики и лечения травм голеностопа...

Антигриппин таблетки шипучие для детей с витамином С

Антигриппин шипучие таблетки для детей с витамином С — быстродействующее средство для облегчения сим...

Эдас-131 Капли Фл-Капел 25 мл – для дыхательной системы

Капли Эдас-131 Фл-Капел 25 мл предназначены для поддержания дыхательной системы при простуде и сезон...

Omron NE-C24 компрессорный ингалятор для всей семьи

Компрессорный ингалятор Omron NE-C24 — компактный и тихий небулайзер для эффективных ингаляций дома....