22 de janeiro de 2013

Como interpretamos aquilo que vemos?



            Conforme o ser humano vem se dedicando à pesquisas sobre a inteligência artificial, as pesquisas acabaram revelando muito sobre a nossa própria inteligência. Alguns aspectos da percepção e do pensamento humano podem ser imitado facilmente, o que já foi reproduzido por máquinas, enquanto outros são extremamente difíceis de se espelhar. Levamos em conta o processamento visual. Podemos dar a um satélite um olho artificial que possa fotografar seu quintal a partir do espaço, mas conseguir com que essas máquinas possam interpretar o que estão “vendo”, ainda é muito desafiador.
            Essa percepção única aos animais deveria nos fazer apreciar essa capacidade de compreender quase que instantaneamente o mundo que nos cerca. Inclusive algumas cenas tão complexas como bosques ou florestas cheias de árvores, algumas sobreposições, objetos em ângulos estranhos ou em pouca luz. Esta capacidade de desconstruir a imensa complexidade visual é geralmente considerado como um refinamento requintado do circuito neural do cérebro humano: em outras palavras, está tudo na cabeça. Mas, Que padrões ocultos existem no estímulo visual?
            Essa resposta foi respondida por um artigo publicado na revista Physical Review Letters. Essa questão envolve um agrupamento notável de conceitos científicos. Há uma consciência crescente de que a forma como os dados são codificados, inter convertidos e transportados - seja em computadores, por genes ou estados quantum de átomos - está estreitamente relacionado com o campo da termodinâmica, que foi originalmente concebido para compreender como o calor flui em motores e outras máquinas.
            Uma equipe da Universidade de Princeton liderada por William Bialek agora integra essas ideias com os conceitos de processamento de imagem e neurociência. As consequências são impressionantes. Bialek e outros colegas, como Greg Stephens, Thierry Mora e Gasper Tkacik, descobriram que, em uma imagem monocromática ‘pixeurizada’ de madeiras em um parque da Nova Jersey (EUA), alguns grupos de pixels em preto e branco são mais comuns do que outros. Eles argumentam que tais imagens podem ser atribuídas a um tipo de "temperatura", o que reflete a forma como os pixels pretos e brancos são distribuídos por todo o campo visual (BBC)
            A utilização de temperatura para caracterizar a distribuição de manchas claras e escuras dentro de uma imagem é mais do que uma metáfora vaga - este padrão é equivalente ao que é encontrado em um sistema físico chamado crítico, em que dois diferentes estados de temperatura do sistema fundem-se em um. Um fluido (tal como água) tem uma temperatura crítica na qual o seu líquido e seu estado de gás tornam-se indistinguíveis. E um íman, tal como o ferro, tem uma temperatura crítica em que perde os seus polos magnéticos norte e sul - os polos magnéticos de seus átomos constituintes não estão mais alinhados mas ficam mexidos ao acaso pelo calor. Para uma seleção de imagens da floresta, os pesquisadores mostram que as distribuições de manchas claras e escuras tem apenas os mesmos tipos de comportamentos estatísticos como um modelo teórico de um ímã bidimensional perto de sua temperatura crítica.
            Então, quais são os padrões fundamentais de que essas imagens são compostas? Quando os pesquisadores analisaram os tipos mais comuns de remendos de pixels - por exemplo, grupos de 4x4 pixels - eles descobriram algo surpreendente. Não somente manchas pretas ou brancas são muito comuns, mas conforme as manchas se vão se dividido em divisões cada vez mais complexas de pixels brancos e pretos, nem todos são igualmente prováveis: há certas formas que são significativamente mais propensos do que os outros. Em outras palavras, imagens naturais parecem ter alguns "blocos de construção" de que são feitas.
            Se é assim, Bialek acredita que o cérebro pode explorar esse fato para auxiliar a percepção visual através da filtragem de "ruído" que ocorre naturalmente na retina. Se o cérebro fosse sintonizar os grupos de neurônios a estes privilegiados "patches", então seria mais fácil de distinguir duas imagens realmente diferentes. Em outras palavras, as imagens naturais podem oferecer um esquema de correção automático de erros que nos ajuda a interpretar o que vemos.

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