人工大脑揭示了为什么我们不能总是相信自己的眼睛

一个以部分人脑为模型的计算机网络正在为我们的大脑处理运动图像的方式提供新的见解——并解释了一些令人困惑的视错觉。通过使用来自人类运动感知研究的数十年的数据，研究人员已经训练了一个人工神经网络来估计图像序列的速度和方向。

这个名为MotionNet的新系统旨在与人脑内部的运动处理结构紧密匹配。这使研究人员能够探索无法在大脑中直接测量的人类视觉处理特征。

他们的研究发表在《视觉杂志》上，使用人工系统来描述空间和时间信息如何在我们的大脑中结合以产生我们对运动图像的感知或错误感知。

大脑很容易被愚弄。例如，如果屏幕左侧有一个黑点，当一个黑点出现在右侧时，黑点逐渐消失，我们将“看到”该点从左向右移动——这称为“phi”运动。但是，如果出现在右侧的斑点在深色背景上是白色的，我们就会‘看到’该斑点从右向左移动，这就是所谓的‘反向phi’运动。”

研究人员在MotionNet系统中重现了反向phi运动，并发现它在感知方面犯了与人脑相同的错误——但与人脑不同的是，他们可以仔细观察人工系统以了解为什么会发生这种情况。他们发现神经元被“调整”到运动方向，而在MotionNet中，“reverse-phi”正在触发调整到与实际运动相反方向的神经元。

人工系统还揭示了关于这种常见错觉的新信息：反向phi运动的速度受点相距多远的影响，与预期相反。以恒定速度“移动”的点如果间隔较短，则看起来移动得更快，如果间隔较长，则移动得更慢。

“我们早就知道反向phi运动，但新模型对我们如何体验它产生了一个全新的预测，以前没有人看过或测试过，”研究员ReubenRideaux博士说在剑桥大学心理学系和该研究的第一作者。

人类很擅长通过观察来计算移动物体的速度和方向。这是我们如何接球、估计深度或决定过马路是否安全的方式。我们通过将不断变化的光模式处理成对运动的感知来做到这一点——但这种情况如何发生的许多方面仍不清楚。

“当我们感知运动时，很难直接测量人脑内部发生的事情——即使是我们最好的医疗技术也无法向我们展示整个系统的工作情况。通过MotionNet，我们可以完全访问，”Rideaux说。

认为事物以与实际速度不同的速度移动有时会产生灾难性的后果。例如，人们往往会低估他们在雾天行驶的速度，因为较暗的风景似乎比实际移动得更慢。研究人员在之前的一项研究中表明，我们大脑中的神经元倾向于低速，因此当能见度低时，他们倾向于猜测物体的移动速度比实际速度慢。

揭示更多关于反向phi错觉只是MotionNet为我们如何感知运动提供新见解的方式的一个例子。相信人工系统正在以与人类大脑非常相似的方式解决视觉问题，研究人员希望填补目前对我们大脑这部分工作方式的理解中的许多空白。

MotionNet的预测需要在生物实验中进行验证，但研究人员表示，知道要关注大脑的哪个部分将节省大量时间。

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