Reconocer rostros es esencial para la forma en que interactuamos en sociedades complejas, y a menudo se piensa que es una habilidad que requiere la sofisticación del cerebro humano grande.

Pero nueva evidencia que publicamos en Frontiers in Psychology muestra que insectos como la abeja (Apis mellifera) y la avispa europea (Vespula vulgaris) usan mecanismos de procesamiento visual que son similares a los humanos, lo que permite un reconocimiento facial confiable.

Esto a pesar del pequeño tamaño de los cerebros de los insectos. Contienen menos de un millón de células cerebrales, en comparación con el millón de 86,000 que componen un cerebro humano.

Comprender qué tamaño de cerebro puede permitir que las tareas complejas se resuelvan de manera eficiente es ciertamente interesante, pero también tiene implicaciones prácticas. Nos permite comprender cómo pueden haber evolucionado los cerebros grandes y cómo pensar sobre el diseño de la inteligencia artificial (IA) que podría reflejar la eficiencia de los cerebros biológicos.

Sin esfuerzo pero complejo

Somos realmente buenos para reconocer caras conocidas. Piense en la situación de encontrarse con un amigo en una estación de tren donde pasan cientos de personas, todas moviéndose en diferentes direcciones. De repente, un vistazo a un rostro familiar a la distancia significa que hemos encontrado a la persona adecuada.

Esto parece fácil, pero las soluciones de IA a menudo tienen dificultades para reconocer rostros en situaciones complejas.

Nuestra experiencia en el reconocimiento de rostros se basa principalmente en el "procesamiento holístico": el pegado de diferentes características faciales para proporcionar un reconocimiento superior. Se cree que este es un proceso cognitivo sofisticado que se desarrolla con la experiencia de ver rostros. Una vez que estamos familiarizados con una cara, las diferentes características, como los ojos, la nariz, la boca y las orejas, se procesan juntas como una "gestalt" (una unidad que incorpora todos los elementos) para permitirnos reconocer a las personas de manera confiable.

Curiosamente, aunque el procesamiento holístico se usa principalmente para reconocer rostros, cuando nos volvemos expertos en otras tareas visuales, como ser juez en exposiciones caninas o coleccionar autos clásicos, nuestro cerebro también emplea el procesamiento holístico para habilitar habilidades de reconocimiento superiores en esas áreas también. .

El procesamiento holístico puede, por lo tanto, ser un principio general para reconocer objetos importantes. Esto es más útil, porque significa que el procesamiento holístico podría ser valioso para desarrollar soluciones mejoradas de IA, como para la identificación rápida y precisa de plantas invasoras en el rápido crecimiento Industria AgTech.

Estábamos interesados ​​en saber qué tan general podría ser el principio del procesamiento integral en diferentes animales, por lo que mis colegas y yo nos pusimos a probar cómo los insectos podrían resolver las tareas de reconocimiento facial.

Trae a los insectos

La abeja es un animal muy accesible para entender el procesamiento visual. Las abejas individuales pueden ser entrenadas para aprender problemas complejos a cambio de recolectar una dulce recompensa azucarada. Recientemente desarrollamos métodos para probar avispas de la misma manera.

Nuestra investigación existente muestra que las abejas y las avispas puede aprender a reconocer rostros humanos

Otra evidencia, de un grupo de investigación estadounidense, muestra que las avispas de papel (Polistes fuscatus) pueden aprender de manera muy confiable las caras de otras avispas de papel, y parecen haber desarrollado mecanismos cerebrales especializados para procesamiento de cara de avispa.

Lo que faltaba era una comprensión de si esto se llevaba a cabo en insectos debido a la simple interpretación de las características faciales individuales, o al uso de una interpretación más compleja de "imágenes completas" -tratamiento holístico de la cara- como sucede en los humanos.

Decidimos probar la posibilidad del procesamiento holístico de la cara tanto en la abeja como en la avispa europea, utilizando individuos entrenados para completar las pruebas con caras manipuladas.

Prueba del procesamiento facial

Ya existen dos pruebas muy útiles para establecer que los sujetos humanos usan el procesamiento integral de la cara: estos son los efecto de parte-todo, y la efecto de cara compuesta.

El efecto de parte-todo revela que cuando las características faciales como los ojos, la nariz o la boca se perciben de forma aislada, es más difícil reconocer un rostro en comparación con cuando se ven estas características en el contexto de una cara completa.

El efecto de cara compuesta se refiere a la gran caída en la precisión del rendimiento cuando las características correctas de la cara interna, como los ojos, la nariz y la boca, se ven en el contexto de las características externas incorrectas.

En el procesamiento humano de caras conocidas, las diferentes características elementales se unen en una gestalt para permitir una mayor precisión en el reconocimiento facial.

Conozco esa cara

Cuando utilizamos estos principios para probar los insectos, tanto las abejas como las avispas pudieron aprender imágenes acromáticas (blanco y negro) de rostros humanos.

Tanto a las abejas como a las avispas se les dieron cuatro pruebas adicionales adicionales. Los resultados mostraron que a pesar de que estos insectos no tienen una razón evolutiva para procesar rostros humanos, sus cerebros aprenden a reconocerlos de manera confiable al crear representaciones holísticas de las imágenes complejas. Ponen características juntas para reconocer un rostro humano específico.

Ahora sabemos que los cerebros pequeños de insectos pueden reconocer confiablemente al menos un número limitado de caras. Esto sugiere que en los humanos, la ventaja de nuestro gran cerebro puede ser la gran cantidad de individuos que podemos recordar.

Esta nueva información nos ayuda a entender cómo la habilidad de procesamiento facial muy sofisticada pudo haber sido posible para evolucionar en humanos y otros primates.

La evidencia de que el procesamiento holístico es utilizado por diferentes animales para una variedad de problemas visuales complejos sugiere que este puede ser un enfoque útil para explorar y desarrollar soluciones de IA para un reconocimiento confiable.

Sobre el Autor

Adrian Dyer, profesor asociado, Universidad RMIT

Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.

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