“Seeing eye to eye”是一種和諧的表達(dá)，但是當(dāng)不同的人看到同樣的外部世界時(shí)，他們真的看到了同樣的事情嗎?“簡(jiǎn)單的答案是否定的，”Liron Gruber博士說?！凹词故峭粋€(gè)人，每次看同一件事情的時(shí)候，他們的看法也是不同的?！?/p>

魏茨曼科學(xué)研究所腦科學(xué)部門的Gruber和Ehud Ahissar在進(jìn)行了一項(xiàng)研究后得出了這些結(jié)論。在這項(xiàng)研究中，他們調(diào)查了魏茨曼數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)的人類視覺和計(jì)算機(jī)視覺之間的有趣差異。

由計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)系的Shimon Ullman教授領(lǐng)導(dǎo)的這些研究人員發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)算法無論多么聰明，在解釋被稱為最低識(shí)別配置(MIRCs )的圖像片段時(shí)都比人類差得多(上圖中中間一行)——也就是說，在判斷這些片段是從哪些對(duì)象(上面一行)中衍生出來的。此外，當(dāng)研究人員逐漸裁剪或模糊MIRCs 時(shí)，計(jì)算機(jī)的識(shí)別度以線性方式下降，而在人類參與者中，它在某個(gè)分界點(diǎn)突然下降(底部一行)。

Gruber意識(shí)到，涉及MIRCs 的實(shí)驗(yàn)可以提供關(guān)于人類視覺系統(tǒng)工作的豐富數(shù)據(jù)。在早些時(shí)候的一項(xiàng)研究中，她和她的博士導(dǎo)師Ahissar已經(jīng)證明，與廣泛接受的觀點(diǎn)相反，人眼的工作方式并不像相機(jī)那樣被動(dòng)拍攝快照。在后來發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一項(xiàng)研究中，她和Ahissar與計(jì)算機(jī)科學(xué)家Ullman合作，對(duì)人類視覺進(jìn)行了測(cè)試。

識(shí)別MIRCs 通常需要人們相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間——超過兩秒，這比識(shí)別整個(gè)物體所需的300毫秒多6倍多。研究人員記錄了人們?cè)噲D識(shí)別MIRCs 的眼球運(yùn)動(dòng)，并使用計(jì)算模型模擬了視網(wǎng)膜中神經(jīng)元的活動(dòng)。

這些活動(dòng)模式不僅隨著眼球運(yùn)動(dòng)的不同而不同，還取決于人們是否能識(shí)別出圖片中的物體。平均而言，識(shí)別需要用眼睛掃描圖片中的不同點(diǎn)四次;在每個(gè)點(diǎn)上，眼睛都向各個(gè)方向局部漂移幾百毫秒。

結(jié)果表明，眼球運(yùn)動(dòng)與物體之間的相互作用對(duì)識(shí)別至關(guān)重要。事實(shí)上，當(dāng)研究人員取消物體和眼球運(yùn)動(dòng)之間的相互作用時(shí)——例如，通過與眼睛同步移動(dòng)圖片——研究參與者無法識(shí)別物體。

“視網(wǎng)膜不會(huì)復(fù)制外部世界——不像相機(jī)，它會(huì)在膠片上或數(shù)字上復(fù)制外部模式。相反，人類的視覺是一個(gè)主動(dòng)的過程，包括外部物體和眼球運(yùn)動(dòng)之間的相互作用，”Ahissar說。“不同的人在看同一件事時(shí)，眼睛會(huì)沿著不同的路徑走，甚至同一個(gè)人的眼睛也不會(huì)復(fù)制相同的軌跡，所以在某種程度上，每次我們看某件事，都是一次性的體驗(yàn)。”

那么大腦是如何編碼視覺現(xiàn)實(shí)的呢?更準(zhǔn)確地說，這種編碼是如何從眼球運(yùn)動(dòng)和物體之間的相互作用中產(chǎn)生的?Gruber說:“當(dāng)我們看一個(gè)物體或場(chǎng)景時(shí)，視網(wǎng)膜上的每個(gè)受體接收到的光的強(qiáng)度隨著眼睛的每一次運(yùn)動(dòng)而變化。神經(jīng)元活動(dòng)的結(jié)果模式可以被大腦解釋，也許還可以被大腦存儲(chǔ)?！?/p>

這些發(fā)現(xiàn)代表了尋找神經(jīng)密碼的新方向，即信息是如何在大腦中編碼的。與無處不在的遺傳密碼不同，神經(jīng)密碼在不同的大腦區(qū)域可能是不同的。研究結(jié)果表明，視網(wǎng)膜編碼源于一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，在這個(gè)過程中，大腦通過感官與外部現(xiàn)實(shí)相互作用。他們解釋了為什么識(shí)別一個(gè)模糊的物體或弄清楚光學(xué)錯(cuò)覺需要時(shí)間——例如，在白色表面的黑色斑塊中發(fā)現(xiàn)一只“隱藏”的斑點(diǎn)狗:捕捉如此復(fù)雜的圖像需要用眼睛掃描。

一旦人類的視覺——從眼球運(yùn)動(dòng)到神經(jīng)編碼——得到更好的理解，就有可能為視力受損的人開發(fā)有效的人工輔助設(shè)備，并教會(huì)機(jī)器人在具有挑戰(zhàn)性的條件下識(shí)別物體時(shí)趕上人類。