ИИ помог разгадать 200-летнюю тайну «цветного» черно-белого волчка
Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, приблизило ученых к разгадке одной из старейших загадок восприятия — почему вращающийся черно-белый узор иногда заставляет нас видеть цвета, которых на самом деле нет. Первый автор работы — Кёхэй Уэда, аспирант лаборатории нейрофизиологии Национального института фундаментальной биологии и университета SOKENDAI в Японии.
Волчок Бенхэма и загадка «субъективного цвета»
Когда черно-белый узор начинает вращаться, у некоторых людей возникает ощущение, что на нем появляются цвета — хотя физически их там нет. Это явление, известное как «субъективный цвет», изучают уже около 200 лет. Один из самых известных примеров — волчок Бенхэма: если раскрутить простой черно-белый диск с определенным узором, многие наблюдатели начинают видеть на нем оттенки красного, зеленого или синего.
До сих пор было неясно, что именно порождает эти иллюзорные цвета — процессы в самой сетчатке глаза или что-то происходящее уже в мозге.
Что показал искусственный интеллект
Чтобы разобраться в механизме иллюзии, японские исследователи обратились к нейросети, обученной методом предсказательного обучения — то есть модель училась предугадывать, какой кадр появится следующим после просмотра обычных видео из реального мира.
Ученые показали такой нейросети черно-белую версию волчка Бенхэма. Хотя на входе не было никакой цветовой информации, в изображениях, которые модель предсказывала как следующие, начали появляться слабые оттенки цвета.
Причем эти «придуманные» ИИ цвета менялись в зависимости от того, на каких видео обучали модель — если нейросеть до этого чаще видела движущиеся объекты определенного цвета, то и в ее предсказаниях для черно-белого волчка проявлялись похожие оттенки.
При чем тут связь движения и цвета
Дальнейший анализ — с использованием обычных видеозаписей, трехмерной компьютерной графики и простых двумерных роликов с движущимися красными, зелеными и синими квадратами — показал: одним из факторов, запускающих появление цвета в черно-белом изображении, может быть то, что мозг (или, в данном случае, нейросеть) в процессе обучения улавливает устойчивую связь между движением объекта и его цветом.
Иными словами, если определенный тип движения в прошлом опыте почти всегда сопровождался определенным цветом, система начинает «достраивать» этот цвет даже там, где его физически нет — просто предсказывая наиболее вероятное продолжение картинки.
Не только сетчатка, но и мозг
Результаты исследования говорят о том, что субъективный цвет — это, вероятно, не эффект, который целиком возникает в сетчатке глаза. Скорее всего, здесь задействована функция мозга, отвечающая за предсказание будущего зрительного сигнала на основе прошлого опыта.
Используя искусственный интеллект как модель для изучения человеческого восприятия, ученые получили новую зацепку к разгадке классической тайны — того самого вопроса, который занимал исследователей на протяжении двух столетий: почему вращающийся черно-белый волчок вообще заставляет нас видеть цвет.
