«Навчитися запам’ятовувати обличчя складніше, ніж навчитися розбиратися у винах»

Навчання 02 серпня 2022 Перегляди: 64

Приклади фотографій, які використовувалися в дослідженні. У двох верхніх рядах — набори фотографій для «попереднього знайомства». У першому ряду — набір з фотографії шуканої людини (C) і чотирьох фотографій людей тієї ж статі (C1-C4). У другому ряду — фотографія іншої шуканої людини (D) порівнюється з фотографіями людей протилежної статі. У третьому ряду — результати морфінгу шуканої фотографії С і випадкових фотографій з бази (C5-C8). У четвертому рядку — набір фотографій реальних людей (не морфінгу) з третього ряду, але тільки усміхнених, серед яких в експерименті потрібно було знайти фотографію шуканої людини (CH). Малюнок з обговорюваної статті в PLOS ONE

Команда вчених з Великобританії виявила, що порівняння обличчя людини з особами інших людей не допомагає навчитися краще пізнавати його. Очевидно, механізми для розпізнавання облич складніші, ніж для більшості інших об’єктів.

Здатність пізнавати незнайомих людей по фотографії дуже важлива в повсякденному житті — наприклад, коли потрібно зустрітися з людиною, яку знаєш тільки заочно, або визначити, чи свої документи пред’являє людина. Менш звичайна, але більш важлива ситуація — впізнання злочинця, який перебуває в розшуку. Дослідження показують, що люди на диво погано впізнають інших людей за фотографіями.

Наприклад, англійські вчені 1997 року дослідили, чи допомагають фотографії на кредитних картках викривати тих, хто користується чужими картками. Тоді ще обговорювалася ідея про те, чи слід постачати кредитні картки фотографіями власників, щоб ускладнити життя шахраям. Виявилося, що працівники супермаркету навіть в оптимальних умовах (коли вони знали, що беруть участь у дослідженні і що їм потрібно намагатися розпізнавати фотографії якнайкраще) все одно помилялися приблизно в 50% випадків при пред’явленні відвідувачами чужих карток (R. Kemp, N. Towell, G. Pike, 1997. When Seeing should not be Believing: Photographs, Credit Cards and Fraud). У 2003 році під час вторгнення в Ірак солдатам роздавали набори гральних карт із зображеннями членів уряду Саддама Хусейна. Чи було солдатам, які грали в такі карти, легше дізнатися розшукуваних людей? Згідно з останніми дослідженнями, солдати навчилися б краще розрізняти двох представлених на картах людей між собою, але їм не було б легше пізнати розшукувану людину серед інших незнайомих людей.

Ми краще розрізняємо знайомі фотографії, ніж незнайомі (H. Buttle, J. E. Raymond, 2003. High familiarity enhances visual change detection for face stimuli). Крім того, якщо нас спонукають уважно або довго розглядати зображення, ми потім краще розпізнаємо людину і на інших фотографіях (L. Bonner, A. M. Burton, V. Bruce, 2003. Getting to know you: How we learn new faces). У 2007 році було досліджено розпізнавання фотографій, отриманих за допомогою морфінгу — методу створення проміжних форм між двома зображеннями. Така технологія використовується, наприклад, в кіно — для створення ефекту перетворення одного об’єкта в інший. Пару таких штучно зроблених схожими фотографій випробовуваним було легше розрізняти, якщо під час ознайомлення вони демонструвалися одночасно, а не по черзі (M. E. Mundy et al., 2007. Simultaneous presentation of similar stimuli produces perceptual learning in human picture processing). Випробовуваним, мабуть, допомагала можливість порівнювати фотографії між собою, щоб краще розрізняти їх згодом.

Дійсно, відомо багато прикладів, коли порівняння об’єкта з іншими схожими об’єктами допомагає людині потім краще навчитися відрізняти цей об’єкт. Такий ефект продемонстрований у безлічі робіт, серед яких є такі кумедні приклади, як дегустація вин (G. E. A. Solomon, 1997. Conceptual Change and Wine Expertise), вміння розбиратися в рентгенівських знімках (P. T. Snowden et al., 2000. Perceptual learning of the detection of features in X-ray images: A functional role for improvements in adults’visual sensitivity?), а також визначення статі курчат (I. Biederman, M. M. Shiffrar, 1987. Sexing day-old chicks: A case study and expert systems analysis of a difficult perceptual-learning task).

Але чи легше пізнати людину, якщо на етапі «попереднього знайомства» її фотографію можна порівняти з іншими? Якщо так, то нарешті був би відкритий відповідний для всіх спосіб поліпшити пам’ять на обличчя. При цьому найбільш цікаво вміння розпізнавати саме людину, а не дану конкретну фотографію, яку надали для ознайомлення. Адже одну і ту ж людину можна зняти з різних ракурсів або, наприклад, з різними виразами обличчя. Це означає, що потрібно знайти спосіб поліпшити не запам’ятовування повороту голови людини, або його посмішки, або колірної гами знімка, а саме самого його обличчя, щоб його можна було впізнавати в різних умовах. І, звичайно, найбільший інтерес становить розпізнавання фотографій реальних людей, а не результатів морфінгу.

Саме цього хотіли домогтися в новому дослідженні вчені з Університету Східної Англії імені Джона Раскіна в Кембриджі і Кардіффського університету. Вони зібрали базу фотографій, на яких кожна людина була зображена в двох варіантах — усміхнений або з нейтральним виразом обличчя. Всі фотографії вирівняли за розміром і контрастом, а також обрізали у формі овалу, щоб на розпізнавання впливало тільки обличчя, але не інші ознаки, наприклад зачіска. Такі відмінні ознаки, як окуляри або прикраси, звичайно, теж були відсутні. Приклади фотографій представлені на малюнку.

Випробовуваним давали ознайомитися або тільки з фотографією людини, яку потрібно було впізнати, або з комплектом з п’яти фотографій — знімка шуканої людини і 4 фотографій, з якими його можна було порівнювати. Для порівняння використовувалися фотографії людей тієї ж або протилежної статі, а також результати морфінгу фотографії шуканої людини і випадкової фотографії з бази. Для «попереднього знайомства» використовувалися фотографії людей з нейтральним виразом обличчя. В експериментах потрібно було знайти конкретну людину в наборі з п’яти фотографій усміхнених людей. Таким чином вчені намагалися виключити можливість запам’ятовування певної фотографії замість самої людини.

Виявилося, що можливість попередньо порівняти фотографію шуканої людини з фотографіями інших людей або з результатами морфінгу цієї фотографії не дає переваг порівняно з демонстрацією однієї тільки фотографії. І хоча у вже згадуваному дослідженні випробовуваним вдавалося навчитися запам’ятовувати і добре розрізняти отримані в результаті морфінгу зображення між собою, схоже, що впізнання справжніх фотографій людей, до того ж з різними виразами обличчя, — це більш складне завдання. Автори припустили, що штучно згенеровані за допомогою морфінгу зображення людей відрізняються один від одного за меншою кількістю параметрів, ніж справжні фотографії людей. Тому людям легше навчитися дізнаватися результати морфінгу, ніж справжні обличчя.

За різними даними, під час аналізу зображення обличчя ми використовуємо від 15 до 22 різних параметрів (M. Lewis, 2004. Face‐space‐R: Towards a unified account of face recognition). Можливо, порівняння тільки з чотирма фотографіями на стадії «попереднього знайомства» давало недостатньо інформації? Автори спробували забезпечити випробовуваних великою кількістю матеріалу для порівняння, додаючи до шуканої фотографії до 16 інших знімків. Однак це не позначилося на ефективності розпізнавання.

Як і в більш ранніх роботах, у цьому дослідженні теж мало значення час, протягом якого можна було розглядати фотографії. Збільшення часу на ознайомлення з фотографіями в 16 разів (з 2 секунд до 32) дозволило збільшити точність розпізнавання з 70 до 85%. Виходить, що збільшення часу на ознайомлення з фотографією — це все, що ми поки можемо запропонувати для поліпшення якості розпізнавання людей за фотографіями.

До того ж, розпізнавання реальних людей, мабуть, ще складніше, ніж вміння впізнавати одну людину на різних знімках. Приклад з касирами, яким потрібно було визначити, чи не дають їм чужу кредитну картку, це підтверджує. Але раз проблема запам’ятовування і впізнавання осіб виявилася складнішою, ніж можна було припустити, нові дослідження напевно не змусять себе чекати. Вони можуть принести цікаві дані про механізми обробки даних у нашому мозку, який не перестає дивувати своєю складністю.

Джерело: S. P. Jones, D. M. Dwyer & M. B. Lewis. Learning Faces : Similar Comparator Faces Do Not Improve Performance // PLOS ONE. 2015. DOI:10.1371/journal.pone.0116707.

Юлія Кондратенко