Visi Afrika Evolusi Mata Berbentuk

 

Pada savana Afrika 10 juta tahun yang lalu, nenek moyang kita terbangun matahari terbit di atas kering, padang rumput bergulir, langit luas, dan satwa liar berpola. Ini pemandangan kompleks yang dipengaruhi evolusi mata kita, menurut sebuah studi baru, membimbing pengaturan sel kerucut yang sensitif terhadap cahaya. Temuan mungkin mengizinkan para peneliti untuk mengembangkan mesin dengan visi yang lebih mirip manusia: efisien, akurat, dan selaras dengan alam.

Retina manusia mengandung tiga jenis kerucut peka cahaya sel-menanggapi merah, lampu hijau, atau biru-yang disusun dalam pola mosaik. Pola ini tidak acak. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa retina beradaptasi dengan lingkungan hewan, berkembang untuk mengekstrak informasi yang paling. Misalnya, retina ikan hidup pada kedalaman yang berbeda dari danau memiliki pola yang berbeda karena mereka selaras dengan mendeteksi panjang gelombang cahaya disaring dan terdistorsi ke tingkat yang berbeda oleh air. Fisikawan dan penulis utama Gasper Tkačik dari University of Pennsylvania (Penn) menyebutnya "hipotesis pengkodean efisien." tersebut

Apakah mata manusia juga efisien kode? Mereka tidak tampaknya. Langit dan laut membuat banyak pemandangan alam kita, namun hanya 6% dari sel kerucut kami mendeteksi biru, dan mereka sebagian besar berada di sekitar tepi retina kami. Dari kerucut yang tersisa, rasio merah kerucut hijau liar bervariasi antara individu.

Untuk mengetahui mengapa hal ini, Tkačik, bersama dengan neurobiologi Vijay Balasubramanian dari Penn dan rekan, menciptakan database lebih dari 5000 foto resolusi tinggi diambil di berbagai lokasi di Botswana, sebuah tempat di dekat mana mungkin manusia berevolusi dan primata lain masih hidup. Adegan yang sama ditembak pada waktu yang berbeda hari, dengan panjang eksposur yang berbeda, diafragma, dan jarak dari kamera. Menggunakan algoritma mereka dikembangkan dari penelitian sebelumnya tentang bagaimana kerucut manusia mendeteksi cahaya, para peneliti menghitung foton berapa banyak dari panjang gelombang yang berbeda kamera telah menangkap dan apa pengaturan kerucut akan mengambil jumlah terbesar dari mereka.

Pola sebenarnya kerucut dalam retina manusia prediksi pertandingan algoritma itu, para peneliti mengungkapkan dalam kertas upload ke database arXiv bulan ini dan lain dipublikasikan di PLoS Computational Biology. Merah dan kerucut hijau akan mengambil foton lebih banyak dari gambar daripada bisa kerucut biru. Itu menjelaskan mengapa mata membuat kerucut biru begitu sedikit dan menempatkan mereka di sekitar pinggiran retina daripada di pusat, di mana cahaya fokus, Balasubramanian kata. Merah dan hijau kerucut, bagaimanapun, angkat tentang jumlah informasi yang sama, jadi tidak ada manfaat evolusi dalam menjaga rasio yang diatur secara ketat.

Selain evolusi menerangi mata manusia, hipotesis coding yang efisien bisa membantu para peneliti mengembangkan robot yang "melihat" dan juga seperti yang kita lakukan, penulis mengatakan. Saat ini, visi mesin mengacu pada gudang gambar daripada benar-benar menerjemahkan warna dan pola seperti penglihatan manusia tidak. Yang menciptakan masalah ketika telah untuk mengenali obyek dalam konteks asing. "Kami sangat jauh dari visi mesin benar-benar serbaguna," kata Tkačik.