KI visualisiert jetzt Ihre Gedanken – Japanische Forscher erstellen gehirnbasierte Bildrekonstruktion

• Japanische Forscher haben eine KI entwickelt, die buchstäblich sehen kann, was Sie sich vorstellen.
• Das System nutzt eine Tiefenbildrekonstruktion aus der menschlichen Gehirnaktivität. 
• Nach dem ersten Training war das DNN in der Lage, Bilder zu rekonstruieren, die es noch nie zuvor gesehen hatte. 

Die in den letzten Jahren durchgeführte Forschung zur künstlichen Intelligenz hat uns alle in Erstaunen versetzt. Täglich interagieren wir mit Dutzenden von KI-Programmen, wie persönlichen Sprachassistenten, Websuchmaschinen, Social-Media-Plattformen, und kürzlich hat Samsung eine Technologie eingeführt, die maschinelles Lernen nutzt, um jedes Videoformat in 8K-Auflösung zu konvertieren. Die Möglichkeiten sind endlos.

Es scheint, als gäbe es jeden Monat eine erstaunliche Entwicklung in der KI, die viel dazu beiträgt, die Welt zum Besseren zu verändern. Ende 2017 stellte Nvidia ein neuronales Netzwerk vor, das in der Lage ist, sich Szenen oder Bilder vorzustellen, die es noch nie zuvor gesehen hat. Und jetzt hat ein Team japanischer Forscher am ATR Computational Neuroscience Labs eine KI entwickelt, die Ihre Gedanken buchstäblich sehen kann.

Denken Sie einfach an etwas, und ein Roboter versucht, es sich vorzustellen. Forscher haben dies durch eine Tiefenbildrekonstruktion aus der menschlichen Gehirnaktivität ermöglicht. Wenn eine Person beispielsweise ein Bild des Buchstabens „Z“ betrachtet, erzeugt die KI ein Bild, das einer unscharfen Version davon ähnelt. Es liest tatsächlich die Gedanken der Person – sozusagen. Lassen Sie uns im Detail herausfinden, wie dieses System funktioniert.

Neueste Fortschritte

Bisher hat uns die auf maschinellem Lernen basierende fMRT (funktionelle Magnetresonanztomographie) ermöglicht, den Wahrnehmungsinhalt zu sehen. Es war jedoch auf die Rekonstruktion von Bildbasen auf niedriger Ebene beschränkt.

Letztes Jahr ermöglichten uns die Fortschritte in der Neurowissenschaft, die visuelle kortikale Aktivität in hierarchische Ebenen des Deep Neural Network (DNN) zu entschlüsseln.

Die vorhergesagten Ebenen könnten verwendet werden, um imaginäre Objektkategorien aus einer Reihe berechneter Merkmale für verschiedene Objektbilder zu erkennen. Die Dekodierung imaginärer Objekte zeigt die fortschreitende Rekrutierung visueller Darstellungen von hoch nach niedrig. Dies bot uns eine Technik zur Nutzung von Daten aus hierarchischen visuellen Merkmalen.

Die neue Bildrekonstruktionstechnik

Jetzt haben japanische Wissenschaftler eine Bildrekonstruktionstechnik entwickelt, die die Pixelwerte des Bildes optimiert, um sie an seine DNN-Merkmale anzupassen, die als mehrere Schichten menschlicher Gehirnaktivität extrahiert wurden.

Referenz: bioRxiv | doi:10.1101/240317

Das System analysiert die vom fMRT-Scanner kommenden Signale in Echtzeit mithilfe eines DNN, wodurch das, was die Menschen sehen, weiter nachgebildet wird. Um das System zu trainieren, wurden die Bilder der natürlichen Welt sowohl der KI als auch den Teilnehmern gezeigt, sodass das Netzwerk das Muster des Blutflusses im Gehirn genau bestimmen konnte, während Menschen unterschiedliche Fotos wahrnehmen.

Nach der ersten Phase des Trainings (10 Wochen) war das DNN in der Lage, Bilder (in Echtzeit) zu rekonstruieren, die es noch nie zuvor gesehen hatte, wie Zahlen und Alphabete.

Rekonstruktionen alphabetischer Buchstaben

Rekonstruktionsqualität farbiger künstlicher Formen 

Sie lernen auf die gleiche Weise wie menschliche Hellseher – durch Raten. Es weiß, wie Ihre Gehirnströme aussehen, wenn Sie an eine bestimmte Zahl denken. Das System visualisiert Ihre Gedanken, indem es basierend auf Ihrer Gehirnaktivität die Ausgabe errät, die Sie sehen möchten.

Im Gegensatz zum Menschen kann es viel raten. Es nimmt alle Daten, die es hat (extrahiert aus Gehirnwellen in Form von DNN), und wandelt sie in ein Bild um. Das System führt dies immer wieder durch, bis das sinnvolle Bild wiederhergestellt ist.

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Was kommt als nächstes?

Von allen jüngsten Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz klingt diese wie eine Science-Fiction. Diese Technologie könnte für Menschen, die nicht sprechen können, wirklich hilfreich sein. Im Moment mangelt es ihr beim Gedankenlesen an Perfektion, daher bedarf die Studie weiterer Verbesserungen.

In der Zukunft könnten einige fortschrittlichere KI-Ansätze neue Kommunikationsarten eröffnen. Wie wir bereits gesagt haben, sind die Möglichkeiten grenzenlos.