- Bier kjenner igjen ansikter

Metoden som honningbier bruker til å se forskjell på ansikter kan være nyttig for elektronisk ansiktsgjenkjenning.

Publisert
"Forskere har funnet ut at bier kan kjenne igjen både farger og menneskeansikt. (Foto: Ragnar Våga Pedersen) "
"Forskere har funnet ut at bier kan kjenne igjen både farger og menneskeansikt. (Foto: Ragnar Våga Pedersen) "

Fordi ansikter ser svært ulike ut fra forskjellige vinkler, er det å kjenne igjen et ansikt fra en ny vinkel en svært krevende prosess.

Forskere har funnet ut at bier tar utgangspunkt i to eller flere tidligere kjente vinkler og benytter en prosess kalt interpolering, for å kjenne igjen et ansikt fra en vinkel de ikke har sett før.

Professor Adrian Dyer er en av Australias fremste eksperter på bier, og mener hans siste forskningsprosjekt kan føre til bedre kunstig intelligens og dataprogrammer for ansiktsgjenkjenning.

Han sier til forskning.no at veien frem til den siste studien har vært lang, og at biehjernen, fordi den er så liten og bygd opp så enkelt, har effektivisert kompliserte prosesser.

Han forteller at han ved tidligere forsøk har oppdaget at bier kan gjøre svært nøyaktige bedømmelsesoppgaver og at de også kan se forskjell på farger.

Studien Insect Brains Use Image Interpolation Mechanisms to Recognise Rotated Objects var et samarbeid mellom universiteter i Tyskland, Australia og England og tok over to år å gjennomføre. Resultatene ble publisert i nettutgaven av journalen PLoS ONE.

Finansiert av US Air Force

I 2004 ble Dyer og kollegaene hans involvert i en debatt rundt det at menneskehjernen bruker ulike regioner for a kjenne igjen forskjellige ansikter.

De tenkte det ville være spennende å finne ut om bier kunne løse denne krevende oppgaven, så de designet et eksperiment for å forstå hva som er en hjernes minimumskrav for ansiktsgjenkjenning.

Resultatene viste at biene kunne kjenne igjen ansikter og studien ble publisert i Journal of Experimental Biology.

Deretter ble Dyer kontaktet av en representant fra det amerikanske luftforsvaret, som var villig til å inngå et finansieringssamarbeid.

- US Air Force var svært interesserte i arbeidet vårt siden en så liten hjerne som bier har kunne lære denne kompliserte prosessen, og de så for seg at studien kunne tilføre dem noe i deres arbeid med kunstig intelligens og sikkerhet, sier professor Dyer til forskning.no.

"Ansiktsgjenkjenning brukes i dag blant annet på flyplasser og som adgangskontroll, til tross for teknologiens mange utfordringer. Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no"
"Ansiktsgjenkjenning brukes i dag blant annet på flyplasser og som adgangskontroll, til tross for teknologiens mange utfordringer. Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no"

Roterte ansikter

Forskerne begynte med å undersøke hva som var de største problemene innen kunstig intelligens og ansiktsgjenkjenning, og fant ut at det å bearbeide roterte ansikter, fjes fra siden, var et av nøkkelproblemene med denne teknologien.

Dyer og kollegaene hans ved Monash University i Australia lærte opp forskjellige grupper med bier ved å gi sukkerpremier til biene som valgte riktig og en bitter blanding til de som valgte feil.

Bilder av ansikter ble plassert ved de forskjellige blandingene og biene lærte omsider å fly til de riktige ansiktene.

Etter en dag med forsøk lærte biene også en mer komplisert oppgave. Da de ble testet uten premier (for å ekskludere ledetråder som lukt) var de bare biene som hadde sett ansiktene fra flere vinkler som greide å kjenne igjen et ansikt fra en helt ny vinkel.

Disse biene ble vist et ansikt rett forfra og så fra 60 grader sidelengs, og greide så å kjenne igjen et ansikt fra en 30 graders vinkel.

- Biene som bare hadde sett ansiktet fra én vinkel greide ikke å kjenne dem igjen fra en ny vinkel, mens de som hadde sett de fra to ulike greide å interpolere og kjenne igjen et fjes fra en vinkel mellom de to de allerede hadde sett, sier Dyer.

- Besvarer grunnleggende spørsmål

- Det at vi nå forstår hva slags prosess biene bruker for å kjenne igjen ting, gir svar på et grunnleggende spørsmål om hvordan hjerner løser komplekse oppgaver, ved enten å tenke seg et gjennomsnitt mellom tidligere sette vinkler, eller ved å mentalt rotere bilder de har sett tidligere.

- Datamessig er det svært krevende å kjenne igjen et ansikt fra en vinkel du aldri har sett før. Hvis du tenker deg ansiktet til Sylvester Stallone, og et bilde av ham fra en vinkel du aldri har sett før, så har hjernen din aldri sett det før, men du vil sannsynligvis kjenne han igjen uansett, forklarer Dyer.

- Det å huske absolutt alle bilder du noensinne har sett av Sylvester Stallone er altfor krevende for hjernen din, og også altfor krevende for en datamaskin. Så spørsmålet er hvordan vi kan løse et slikt problem.

Vi mennesker bruker prosessen ekstrapolering til å kjenne igjen ansikter fra vinkler vi aldri har sett før, mens bienes metode er mye mindre krevende, men forutsetter altså at den nye vinkelen ligger mellom to vinkler de har sett før.

- Det å undersøke insekter, som har bitte små hjerner som vanligvis utvikler svært effektive løsninger på kompliserte prosesser, gir det oss et godt bilde av en rimelig og lite krevende måte å gjøre ansiktsgjenkjenning på, sier han.

Hvorfor honningbier?

En av grunnene til at det var honningbier som ble brukt i studien er deres livsstil. Når biene samler nektar i naturen så flyr de ofte mange ganger frem og tilbake mellom de samme stedene. Det er fordi de ikke bare samler mat til seg selv, men til hele kolonien.

- Mange andre dyr, som for eksempel mus eller rotter, vil bare komme til matkilden én gang, spise seg mette, og så gå hjem igjen, sier Dyer.

Bruken av bier gjorde derfor at forskerne kunne samle store mengder statistisk data over relativt kort tid.

"Bø sier at å kjenne igjen et ansikt rett forfra, med godt lys og uten for mange forstyrrende elementer, fungerer svært godt med dagens teknologi. Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no"
"Bø sier at å kjenne igjen et ansikt rett forfra, med godt lys og uten for mange forstyrrende elementer, fungerer svært godt med dagens teknologi. Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no"

- Veldig spennende studie

Ketil Bø er førsteamanuensis i informatikk ved NTNU, jobber med ansiktsgjenkjenning og kunstig intelligens og er administrerende direktør i Trollhetta.

Han synes studien av bienes evne til å kjenne igjen ansikter er veldig spennende, fordi poseringen er et av hovedproblemene med dagens teknologi.

- Det de påpeker i studien, er et av nøkkelproblemene ved ansiktsgjenkjenning i dag. Hvis man får en forandring i ansiktsretning så er det veldig vanskelig å kjenne det igjen, sier Bø til forskning.no.

- Fire hovedproblemer

Bø sier at selv om ansiktsgjenkjenning brukes i dag, så er det fire hovedproblemer som må takles før teknologien er helt sikker.

- For det første må man klare å finne ansiktet eller ansiktene på bildet, og så må man greie å normalisere dette ansiktet i forhold til størrelse, lysforhold og vinkel. Deretter må man trekke ut egenskaper, og så kan man prøve å kjenne igjen ansiktet.

Han sier at hvor langt frem i tid en sikker teknologi ligger, kommer an på hvordan man definerer sikkert.

Hvis du har et veldig kontrollert bilde rett forfra, uten noen spesielle uttrykk i ansiktet, med kontrollert lys, og uten briller eller skjegg, så kan man få det veldig bra, forteller Bø.

Men i ukontrollerte omgivelser hvor størrelsen på bildet er ukjent, stillingen, rotasjonen og uttrykkene er ukjente, så er det lang vei å gå.

- Jobbes voldsomt

- Til tross for alle problemene med teknologien, jobbes det voldsomt med å få  til sikre metoder, forteller Bø.

I såpass ukontrollerte omgivelser som på en fotballstadion eller en flyplass, så er ikke teknologien veldig god, sier han, og legger til at undersøkelser gjort i Tyskland viser at kun rundt 60 prosent av ansiktene som leses får gode resultater.

- Nå går forskningen på å løse problemene i de fire forskjellige fasene, og det som er hovedproblematikken er det å få ansiktene normaliserte og i tilstrekkelig god kvalitet.

Kilder:

A.G. Dyer et al., Honeybee (Apis mellifera) vision can discriminate between and recognise images of human faces, Journal of Experimental Biology, vol. 208, 2005

A.G. Dyer et al., Insect Brains Use Image Interpolation Mechanisms to Recognise Rotated Objects, PLoS ONE 3(12), Des. 2008