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家中狗子都在想些啥,科學(xué)家們利用機(jī)器學(xué)習(xí)搞清楚了

人工智能 機(jī)器學(xué)習(xí)
人類更關(guān)注對(duì)象,但狗子卻不太關(guān)心看到的到底是誰(shuí)或什么物體,而更在意動(dòng)作本身。

鏟屎官們有沒(méi)有想過(guò),每天向你撒嬌、求投喂的狗狗,它腦海里究竟在想什么?

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為什么有時(shí)候投入大把精力養(yǎng)熟的狗子,轉(zhuǎn)頭就可以撲向別人的懷里?

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其實(shí),狗狗這么做并不故意是要?dú)饽恪?/p>

一項(xiàng)來(lái)自埃默里大學(xué)的實(shí)驗(yàn)表明:狗狗對(duì)世界的看法可能與我們截然不同。

人類更關(guān)注對(duì)象,但狗子卻不太關(guān)心看到的到底是誰(shuí)或什么物體,而更在意動(dòng)作本身。

所以按理來(lái)說(shuō),誰(shuí)對(duì)狗子好它就可以親近誰(shuí)。(當(dāng)然,別忘了狗子嗅覺(jué)靈敏,許多狗狗也很認(rèn)主)

此外,狗和人類的視覺(jué)系統(tǒng)也有很大差異,它們只能看到黃藍(lán)色調(diào),但有一個(gè)靈敏的視覺(jué)感受器,用來(lái)觀察運(yùn)動(dòng)。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)采用了機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)弄清楚狗子的大腦活動(dòng),相關(guān)論文已在The Journal of Visualized Experiments上發(fā)表。

研究者指出,這種方法有一個(gè)明顯的好處:就是無(wú)創(chuàng)。

而此方法之前只在靈長(zhǎng)動(dòng)物身上用過(guò),所以這次在狗狗身上的實(shí)驗(yàn)算是一個(gè)重大突破。

下面就來(lái)看看具體體驗(yàn)過(guò)程。

對(duì)比狗和人的大腦活動(dòng)

研究者通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和fMRI(功能磁共振成像),來(lái)探索狗狗看到不同類視頻時(shí)的大腦活動(dòng)。

至于為什么要選狗子而非其他動(dòng)物?

因?yàn)楣纷邮且环N比較好教的動(dòng)物,通過(guò)一定訓(xùn)練后可以乖乖配合MRI(核磁共振)掃描,而不需要注射鎮(zhèn)靜劑或使用其他約束方法。

不過(guò)盡管狗狗相對(duì)聽(tīng)話,但要在本研究中,它們除了要參與MRI掃描,還要長(zhǎng)時(shí)間觀看視頻。所以最終只有2只狗入選,一只是4歲的雄性拳師混血犬,另一只11歲的雌性波士頓?;煅?。

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△狗狗正在看視頻

每只狗狗看了三組不同的視頻,每組視頻時(shí)長(zhǎng)30分鐘,共計(jì)256個(gè)視頻片段。為了控制變量,這些視頻都沒(méi)有聲音。

其中一些視頻主要展示不同的物體(如:人、狗、汽車),另一些視頻則側(cè)重于展示不同的動(dòng)作(如:玩耍、吃東西、聞氣味)。

為了作比較,兩名人類志愿者也以同樣的程序觀看了這些視頻片段。

在志愿者和狗狗看視頻的同時(shí),研究人員用3T核磁共振掃掃描儀記錄了他們的大腦活動(dòng)圖像。

然后他們使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),訓(xùn)練并測(cè)試了3個(gè)分類器(classifier),以區(qū)分“物體”和“行動(dòng)”。

誒,為啥不是2個(gè)而是3個(gè)?

因?yàn)殛P(guān)于行為的分類器中,一個(gè)是在3種不同動(dòng)作上訓(xùn)練的,另一個(gè)則學(xué)習(xí)了5種動(dòng)作。

結(jié)果顯示,人腦對(duì)物體和動(dòng)作都有不錯(cuò)的反應(yīng),而狗狗的大腦只對(duì)動(dòng)作敏感,對(duì)于不同的人、物,它們似乎并不感冒。

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△左為人腦MRI圖,右為狗腦MRI圖

為了評(píng)估模型性能、讓數(shù)據(jù)更有說(shuō)服力,研究者還用了Ivis機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行量化。

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從人類志愿者的數(shù)據(jù)來(lái)看,這些模型在將其大腦活動(dòng)數(shù)據(jù)映射到不同分類器上時(shí),準(zhǔn)確性都超過(guò)99%。

而在對(duì)狗的大腦數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼時(shí),該模型對(duì)基于物體的分類器基本不起作用;不過(guò)對(duì)于基于行為的分類器來(lái)說(shuō),準(zhǔn)確率可達(dá)60%至88%。

由此可見(jiàn),狗狗的思維方式和我們還是有很大區(qū)別的!

研究者簡(jiǎn)介

研究者來(lái)自埃默里大學(xué)心理學(xué)系。

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論文一作Erin M. Phillips,現(xiàn)為普林斯頓大學(xué)生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)系的在讀博士研究生。

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她作為訪問(wèn)學(xué)者來(lái)到埃默里大學(xué),并參與了這項(xiàng)研究。

論文的共同作者Gregory S.Berns,現(xiàn)任埃默里大學(xué)教授,主要研究方向?yàn)槿祟悰Q策的神經(jīng)影像、狗的fMRI,以及比較神經(jīng)生物學(xué)。

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Berns教授本科畢業(yè)普林斯頓大學(xué)物理學(xué)系,并先后獲得2個(gè)博士學(xué)位:生物醫(yī)學(xué)工程博士以及醫(yī)學(xué)博士。

Berns認(rèn)為,狗狗更關(guān)注動(dòng)作其實(shí)是可以理解的,因?yàn)閯?dòng)物天生需要非常關(guān)注環(huán)境中的變化,以此來(lái)捕獵或者避免被吃掉。

雖然在本次研究中,最終只有2只狗參與,不過(guò)研究者未來(lái)還會(huì)對(duì)更多狗子以及其他動(dòng)物展開(kāi)實(shí)驗(yàn),探索動(dòng)物們是如何感知世界的。

論文地址:https://www.jove.com/t/64442/through-dog-s-eyes-fmri-decoding-naturalistic-videos-from-dog

參考鏈接:https://www.eurekalert.org/news-releases/964886

責(zé)任編輯:武曉燕 來(lái)源: 量子位
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