На африканской саванне 10 миллионов лет назад, наши предки проснулись к солнцу, повышающемуся по сухим, катящимся полям, обширным небесам, и скопировали заповедник. Этот сложный пейзаж влиял на развитие наших глаз, согласно новому исследованию, ведя расположение светочувствительных клеток конуса. Результаты могли бы позволить исследователям разрабатывать машины с большим количеством подобного человеку видения: эффективный, точный, и настроенный к миру природы.Человеческая сетчатка содержит три типа светочувствительных клеток конуса — отвечающий на красный, зеленый, или синий свет — которые устроены в мозаичном образце.
Этот образец не случаен. Предыдущие исследования предполагают, что сетчатка адаптируется к окружающей среде животного, развиваясь для извлечения большей части информации. Например, сетчатки рыбы, живущей на различных глубинах озера, имеют отличные образцы, потому что они настраиваются к обнаружению длин волны света, отфильтрованного и искаженного в различных степенях водой.
Физик и ведущий автор Гэспер Ткэкик из Университета Пенсильвании (Пенсильвания) называют это «эффективной кодирующей гипотезой».Человеческие глаза также эффективно закодированы?
Они, кажется, не. Небо и море составляют большую часть наших естественных сцен, все же только 6% наших камер конуса обнаруживают синий, и они главным образом расположены вокруг края нашей сетчатки. Из остающихся конусов отношение красного цвета к зеленым конусам варьируется дико между людьми.
Для обнаружения, почему это Tkacik, вместе с нейробиологом Виджаем Бэлэсабраманиэном Пенна и коллег, создал базу данных больше чем 5 000 фотографий с высокой разрешающей способностью, взятых в различных местах в Ботсване, месте рядом, где люди, вероятно, развитые и другие приматы все еще живут. Те же сцены были сняты в различном времени суток, с различными продолжительностями выставки, апертурами и расстояниями от камеры.
Используя алгоритм они развились от предыдущих исследований того, как человеческие конусы обнаруживают свет, исследователи, рассчитанные, сколько фотонов различных длин волны камера отловила и какая договоренность конуса возьмет наибольшее число их.Фактический образец конусов в человеческой сетчатке соответствует предсказаниям алгоритма, исследователи показывают в газете, загруженной на arXiv базу данных в этом месяце и другой изданный в PLoS Вычислительная Биология. Красные и зеленые конусы подняли бы больше фотонов с изображений, чем мог синие конусы.
Это объясняет, почему глаз делает так мало синих конусов и размещает их вокруг периферии сетчатки, а не в центре, где свет сосредотачивается, говорит Бэлэсабраманиэн. Красные и зеленые конусы, однако, погрузка о той же сумме информации, таким образом, нет никакого эволюционного преимущества в хранении их жестко регулируемого отношения.В дополнение к осветительному человеческому развитию глаза эффективная кодирующая гипотеза могла помочь исследователям разработать роботы, «видящие», а также мы делаем, говорят авторы. В настоящее время машинное видение привлекает склад изображений вместо того, чтобы фактически перевести цвет, и образцы как человеческое видение делает.
Это создает проблемы, когда это должно признать объект в незнакомом контексте. «Мы очень далеки от действительно универсального машинного видения», говорит Ткэкик.База данных Ботсваны будет полезна как стандарт для многих исследователей, изучающих визуальное восприятие, кто интересно по контрасту и формирует признание, не только цвет, говорит нейробиолог Мэттиас Бетдж из Центра Вернера Райхардта Интегральной Нейробиологии в Тюбингене, Германия.
Дали ли бы изображения из Африки совсем другие результаты изображений в другой части мира, не является бесспорным; он указывает, что человеческое видение работает точно также даже в открытом космосе. Бэлэсабраманиэн говорит, что будущее исследование может обратиться к этому вопросу того, адаптировались ли человеческие глаза в различных окружающих средах по-другому.