Итальянские нейробиологи из Миланского университета Бикокка провели эксперимент на основе данных электроэнцефалографии (ЭЭГ) и показали, что хотя люди почти не способны отличить лица, сгенерированные нейросетью, от настоящих фотографий, мозг реагирует на них по-разному, причем с точностью до долей секунды.
Нейросетевые лица вызывали более сильные отклики в зонах, связанных с ощущением знакомости и эстетической оценкой. Авторы объясняют это тем, что ИИ усредняет черты лиц, создавая «идеальный прототип», и мозг реагирует на эту избыточную типичность как на что-то знакомое и приятное. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
Современные нейросети умеют создавать фотографии несуществующих людей, неотличимые от настоящих снимков. Исследования последних лет показали, что когда людей просят определить, реальное ли перед ними лицо или искусственное, они справляются примерно на уровне случайного угадывания. Более того, в нескольких экспериментах искусственные лица оценивались как более привлекательные и даже более достоверные, чем настоящие. Это явление получило название «гиперреализм ИИ».
Тем не менее в проведенных исследованиях, где записывалась электрическая активность мозга, либо использовали заведомо нереалистичные лица (рисованные, роботизированные, кукольные), либо не выясняли, где именно в мозге возникает реакция. Остался без ответа и вопрос о том, отличается ли реакция на мужские и женские лица.
Двадцать шесть участников (поровну мужчин и женщин, средний возраст около 22 лет) надевали шапочку ЭЭГ со 128 электродами и смотрели на 440 лиц, поровну разделенных на настоящие фотографии и изображения, созданные нейросетью StyleGAN2. Реальные фотографии брали из открытой базы данных Flickr-Faces-HQ. Лица обоих типов тщательно уравновешивали по полу, симметрии, выражению, цвету и длине волос. Задача у участников была простой – нужно нажать кнопку, когда они видят лицо с голубоватым оттенком (таких было всего 4 из 440). Сами лица при этом совершенно не использовались в задании – участники не знали, что их реакция на разные типы лиц и есть главный предмет изучения. Параллельно другую группу испытуемых заранее попросили оценить те же лица по привлекательности и ощущению знакомости, а также попытаться определить, настоящие они или искусственные.
Участники, оценивавшие лица, сочли искусственные более привлекательными (3,12 против 2,31 по пятибалльной шкале) и более знакомыми, хотя никогда их не видели. Когда их просили угадать, реальное ли лицо перед ними, с искусственными они ошибались в 67% случаев, систематически принимали их за настоящие. С настоящими лицами справлялись немного лучше, но и здесь ошиблись в 38% случаев. Особенно плохо опознавались искусственные мужские лица, лишь 29% из них правильно идентифицированы как ненастоящие.
Первая реакция мозга на лицо возникает примерно через 170-200 миллисекунд после его появления на экране в виде волны электрической активности над теменно-затылочными областями. Эта волна связана с первичной обработкой лица как такового. У участников, искавших голубоватые лица, она оказалась чуть сильнее в ответ на настоящие портреты, чем на нейросетевые, и немного медленнее. Авторы объясняют это тем, что настоящие лица индивидуальны и неоднородны, а потому требуют чуть больше «вычислительных ресурсов» при первом опознании.
Однако уже начиная с 250 миллисекунд картина менялась на противоположную. На искусственные лица мозг реагировал более сильными волнами, связанными с узнаванием и эстетической оценкой. Волна P300 – маркер ощущения знакомости – и более поздняя волна были значимо выше в ответ на нейросетевые лица. Все эти различия существовали, хотя участники сознательно не пытались определить, реальное ли перед ними лицо.
Удалось обнаружить и интересную деталь. Когда человек смотрел на настоящие мужские лица, в мозге активировалась островковая кора (зона, связанная с реакцией на нечто нетипичное или некомфортное), тогда как для нейросетевых лиц и для настоящих женских лиц эта зона молчала. Но при этом настоящие женские лица стимулировали активность сетей, связанных с памятью и эмоциональным восприятием: область распознавания лиц, парагиппокампальную зону и поясную кору.
Авторы отмечают, что нейросеть обучена на миллионах фотографий и при генерации лица фактически усредняет их черты, создавая более симметричный и типичный облик, чем встречается у реальных людей. Мозг человека эволюционно настроен воспринимать типичные, часто встречающиеся лица как знакомые и привлекательные. Искусственное лицо – это «среднее лицо», которое мозг воспринимает как смутно знакомое и потому более красивое. Настоящее же лицо со всеми индивидуальными особенностями оказывается менее типичным и в каком-то смысле «труднее» для мозга.
Напрямую сопоставить нейронный ответ с индивидуальными поведенческими показателями не получится, потому что они собирались у разных групп людей, да и выборка всего 26 человек. Тем не менее исследование впервые показало, что мозг разграничивает настоящие и нейросетевые лица на всех стадиях обработки – от первичного восприятия до эмоциональной оценки – хотя сознательно человек этой разницы не замечает. Такое расхождение между тем, что регистрирует мозг, и тем, что осознает человек, может иметь практические последствия в эпоху, когда ИИ-лица все чаще появляются в социальных сетях, рекламе и дипфейках.
Текст: Анна Хоружая