Новая компьютерная программа учится распознавать поведение живых существ. Пока она тренируется на мушках, но скоро дойдет и до человека.
Ученые из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology, Caltech) решили научить компьютер автоматически определять типы поведения у плодовых мушек.
Над проектом совместно работали электротехники, биологи и медики. «Исследователи хотят знать, как гены управляют поведением, -- отмечает один из разработчиков Дэвид Андерсон (David J. Anderson), -- но чтобы исследовать генетику такого сложного социального поведения, как агрессия или ухаживание, ученый нуждается в точных способах его измерения».
Тысяча часов перед экраном
Как говорят исследователи, чтобы систематизировать поведение животных, раньше приходилось привлекать, как правило, студентов. Практиканты часами проводили перед экраном и изводили километры видеопленки, чтобы сделать запись специфического типа поведения.
Даже у дрозофилы типов поведения много: броски, борьба, преследование, танец, совокупление. И для каждого поведения у мухи есть своя пантомимика -- ориентация тела в пространстве или положение крыльев. «Например, чтобы точно определить мутацию, ответственную за агрессивное поведение, запись одной пары мух приходилось просматривать тысячу раз», -- рассказывает Андерсон. Поэтому ученые решили использовать методы электронного наблюдения, которые они объединили с другими техническими приспособлениями. В результате получилось два компьютера-прототипа для фиксации и интерпретации поведения.
Как учили компьютер
Разработчики внесли в специальную базу короткие отрезки видео с характерными признаками того или иного поведения. Например, перед броском муха приходит в ярость, а ее тело специфически сокращается. И только потом она делает стремительное движение, останавливаясь в нескольких сантиметрах от противника.
Чтобы проверить, насколько адекватно работает система, ученые сравнили результаты компьютерной интерпретации и анализ, проведенный человеком. А затем посчитали, сколько и каких ошибок допустил компьютер. На основании этого исследователи несколько раз уточнили описания поведения. Всего для настройки системы использовали около 100 тыс. фрагментов видеозаписи.
В итоге, по словам авторов разработки, у них получилась программа, которая распознает виды поведения точнее, чем человек.
Пока новинку с удовольствием используют генетики, поскольку всего за полчаса можно проверить все виды поведения у пары мух. Тогда как характеристика новой генетической линии дрозофил «вручную» обычно занимает более 100 часов.
На следующем этапе работы ученые собираются «натаскивать» свою систему на мышах. Конечно, поведение млекопитающих намного сложнее, чем у мух, но конечная цель авторов разработки еще грандиознее. Они хотят научить программу автоматически распознавать все аспекты поведения человека.
Отчет о новой разработке можно найти в журнале Nature Methods.
