Reconnaître les visages est essentiel pour la façon dont nous interagissons dans des sociétés complexes et est souvent considéré comme une capacité qui nécessite la sophistication du grand cerveau humain.

Mais de nouvelles preuves que nous avons publiées dans Frontières en psychologie montre que des insectes tels que les abeilles (Apis mellifera) et la guêpe européenne (Vespula vulgaris) utilisent des mécanismes de traitement visuel similaires à ceux des humains, ce qui permet une reconnaissance fiable du visage.

C'est malgré la taille minuscule des cerveaux des insectes. Ils contiennent moins d'un million de cellules cérébrales, comparativement aux millions de 86,000 qui constituent un cerveau humain.

Comprendre quelle taille de cerveau peut permettre de résoudre efficacement des tâches complexes est certainement intéressant, mais a également des implications pratiques. Cela nous permet de comprendre comment les cerveaux ont pu évoluer et comment concevoir une intelligence artificielle (IA) qui pourrait refléter l'efficacité des cerveaux biologiques.

Sans effort mais complexe

Nous sommes vraiment bons pour reconnaître les visages familiers. Pensez à la situation de rencontrer un ami dans une gare où se trouvent des centaines de personnes qui se déplacent toutes dans des directions différentes. Soudain, un regard sur un visage familier signifie que nous avons trouvé la bonne personne.

Cela semble sans effort, mais les solutions d'IA ont souvent du mal à reconnaître les visages dans des situations complexes.

Notre savoir-faire en matière de reconnaissance des visages repose en grande partie sur le «traitement holistique» - le collage de différentes caractéristiques du visage pour une meilleure reconnaissance. On pense que c'est un processus cognitif sophistiqué qui se développe avec l'expérience de la visualisation des visages. Une fois que nous sommes familiarisés avec un visage, les différentes caractéristiques - comme les yeux, le nez, la bouche et les oreilles - sont traitées ensemble comme une "gestalt" (une unité qui intègre tous les éléments) pour nous permettre de reconnaître les individus.

Fait intéressant, alors que le traitement holistique est généralement utilisé pour reconnaître les visages, lorsque nous devenons experts dans d’autres tâches visuelles - comme être juge lors d’expositions de chiens ou de collection de voitures classiques -, notre cerveau utilise également un traitement holistique .

Le traitement holistique peut donc être un principe général pour reconnaître des objets importants. Ceci est utile plus largement, car cela signifie que le traitement holistique pourrait être utile pour développer des solutions d’IA améliorées, telles que l’identification rapide et précise des plantes envahissantes dans un environnement en croissance rapide. Industrie AgTech.

Nous étions intéressés de savoir à quel point le principe du traitement holistique pouvait être général chez différents animaux. Mes collègues et moi-même avons donc commencé à tester comment les insectes pourraient résoudre les tâches de reconnaissance faciale.

Amène les insectes

L'abeille est un animal très accessible pour comprendre le traitement visuel. Les abeilles individuelles peuvent être formées pour apprendre des problèmes complexes en échange d'une récompense sucrée. Récemment, nous avons développé des méthodes pour tester les guêpes de la même manière.

Nos recherches existantes montrent que abeilles et guêpes peut apprendre à reconnaître les visages humains.

D'autres preuves - d'un groupe de recherche américain - montrent que les guêpes de papier (Polistes fuscatus) peuvent apprendre de manière très fiable les visages d’autres guêpes de papier et semblent avoir développé des mécanismes cérébraux spécialisés traitement des guêpes.

Ce qui manquait, c'était une compréhension du fait que cela se produisait chez les insectes en raison de la simple interprétation de traits faciaux individuels, ou en utilisant une interprétation plus complexe «image globale» - traitement holistique du visage - comme chez les humains.

Nous avons décidé de tester la possibilité d’un traitement holistique du visage chez les abeilles et les guêpes européennes, en utilisant des personnes formées pour effectuer des tests avec des visages manipulés.

Tester le traitement du visage

Deux tests très utiles existent déjà pour établir que les sujets humains utilisent un traitement facial holistique: ce sont les effet partiel, et le effet visage composite.

La effet partiel révèle que lorsque les traits du visage, tels que les yeux, le nez ou la bouche, sont perçus de manière isolée, il est plus difficile de reconnaître un visage que lorsque ces caractéristiques sont vues dans le contexte du visage.

La effet visage composite se réfère à la baisse importante de la précision des performances lorsque les caractéristiques correctes du visage interne - comme les yeux, le nez et la bouche - sont visualisées dans le contexte de caractéristiques externes incorrectes.

Dans le traitement humain de visages familiers, les différentes caractéristiques élémentaires sont collées ensemble dans une gestalt pour permettre une meilleure précision de la reconnaissance du visage.

Je connais ce visage

Lorsque nous avons utilisé ces principes pour tester les insectes, les abeilles et les guêpes ont pu apprendre des images achromatiques (en noir et blanc) de visages humains.

Les abeilles et les guêpes ont été soumises à quatre tests distincts supplémentaires. Les résultats ont montré que malgré le fait que ces insectes respectifs n’avaient aucune raison d’évoluer pour traiter les visages humains, leur cerveau apprend à les reconnaître de manière fiable en créant des représentations holistiques des images complexes. Ils mettent en place des fonctionnalités pour reconnaître un visage humain spécifique.

Nous savons maintenant que le petit cerveau des insectes peut reconnaître de manière fiable au moins un nombre limité de visages. Cela suggère que chez les humains, l’avantage de notre gros cerveau pourrait être le très grand nombre de personnes dont nous pouvons nous souvenir.

Cette nouvelle information nous aide à comprendre comment une expertise très sophistiquée en matière de traitement du visage peut avoir évolué chez l'homme et d'autres primates.

La preuve que le traitement holistique est utilisé par différents animaux pour une variété de problèmes visuels complexes suggère que cette approche pourrait être utile pour développer des solutions IA pour une reconnaissance fiable.

A propos de l'auteur

Adrian Dyer, professeur associé, Université RMIT

Cet article a été publié initialement le The Conversation. Lis le article original.

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