Iluziile optice au fost de multă vreme fascinante, deoarece ne păcălesc ochii și creierul, determinându-ne să interpretăm o imagine în multe moduri diferite. Astăzi, cercetătorii au reușit să proiecteze o inteligență artificială (artificial intelligence, AI) capabilă să reproducă această caracteristică umană prin interpretarea iluziilor optice precum cubul lui Necker sau vaza lui Rubin. Această descoperire ar putea deschide calea pentru aplicații inovatoare în securitatea aviației, explorarea spațiului și chiar în medicină.
Iluziile optice apar în cazul unor imagini ambigue care par să se transforme pe măsură ce le observăm. De exemplu, vaza lui Rubin poate fi percepută fie ca o vază, fie ca două fețe față în față. Creierul nostru comută apoi între aceste interpretări, o abilitate care este un proces mental complex. Această interpretare vizuală rămâne o provocare pentru mașini. Majoritatea sistemelor de viziune computerizată nu sunt de fapt concepute pentru a recunoaște astfel de ambiguități, deoarece funcționează prin recunoașterea modelelor fixe. Ei analizează imaginea concentrându-se pe detalii vizuale bine definite, dar nu au flexibilitatea cognitivă pentru a comuta între mai multe interpretări posibile, cum ar fi creierul uman. Această limitare i-a motivat pe cercetători să proiecteze o AI care nu numai că ar putea observa aceste imagini, ci și să le interpreteze într-un mod mai aproape de creierul nostru. Rezultatele au fost prezentate într-un articol publicat în APL Machine Learning.
Pentru ca inteligența artificială să interpreteze iluziile optice, cercetătorii au apelat la principiile mecanicii cuantice, o știință care descrie comportamentul particulelor la nivel subatomic. În fizica cuantică, există un fenomen numit tunel cuantic: permite particulelor precum electronii să traverseze o barieră imposibilă pentru ei în teoria clasică datorită naturii lor ondulatorii. Acest fenomen i-a inspirat pe oamenii de știință să simuleze un proces flexibil de percepție în AI. Sistemul, denumit rețea neuronală profundă prin tunel cuantic (Quantum-tunneling deep neural network), este un tip de algoritm de învățare automată. Practic, avem de-a face cu o rețea neuronală profundă, o structură de calcul care imită modul în care sunt organizați neuronii umani. Este compus din mai multe straturi de noduri, fiecare strat efectuând o prelucrare specifică. Cu toate acestea, inovația se bazează pe stadiul de tunel cuantic în care AI introduce mici perturbări în imagine: cu fiecare trecere, imaginea este ușor modificată ca și cum ar trece o barieră. Acest lucru oferă rețelei o serie de versiuni diferite ale imaginii originale, permițându-i să facă interpretări variate. Folosind această metodă, AI poate „vedea” imaginea din diferite perspective și poate comuta între posibile interpretări, mimând astfel propriul nostru mod de a percepe iluziile optice.
Capacitatea acestei AI de a interpreta iluziile optice ar putea marca un pas important în căutarea unei inteligențe artificiale mai „umane”. Într-adevăr, sistemele actuale sunt adesea limitate la sarcini liniare și predefinite, în timp ce această nouă AI se aventurează în domeniul percepției ambivalente, o abilitate asociată în general cu cogniția umană. Cercetătorii speră că această inovație va face în cele din urmă posibilă luarea de noi pași către proiectarea unor sisteme capabile să înțeleagă nu numai imaginile, ci și mediile ambigue. Această tehnologie ar putea juca un rol important în dezvoltarea unor roboți sau asistenți virtuali mai eficienți, capabili să ia decizii în situații complexe și să interacționeze mai bine cu mediul lor.
În ceea ce privește siguranța aviației, iluziile optice pot provoca, de exemplu, erori de interpretare care sunt potențial periculoase pentru piloți, mai ales în condiții de stres sau oboseală. Prin furnizarea unui sistem care poate interpreta mai bine mediile vizuale complexe, această tehnologie i-ar putea ajuta să ia decizii mai sigure. Această AI s-ar putea dovedi valoroasă și pentru astronauți. În timpul misiunilor lungi și istovitoare, iluzii optice sau erorile de percepție pot duce într-adevăr la interpretări eronate ale instrumentelor de bord. Un sistem de asistență bazat pe această tehnologie ar putea, totuși, să sporească precizia și siguranța în aceste condiții extreme. În medicină, această inteligență artificială ar putea fi utilizată pentru a detecta semnele precoce ale tulburărilor cognitive. Persoanele cu demență sau alte tulburări cognitive au adesea dificultăți în a interpreta iluziile optice sau a comuta între diferite percepții. O AI instruită să recunoască răspunsurile atipice la aceste iluzii ar putea deveni astfel un instrument valoros de diagnostic.
