ردیابی نگاه (چشم) با یادگیری عمیق

فناوری ردگیری چشم چیست؟

فناوری ردگیری چشم هرروزه بیشتر و بیشتر در حال مطرح شدن است. این فناوری از مکانی که نگاه می‌کنیم و واکنش مردمک و عنبیه، برای اهداف مختلف استفاده می‌کند و به ابزار پیچیده‌ای نیاز ندارد. تنها یک دوربین اچ‌دی (HD) کافیست تا صورت شخص مورد نظر را تحت نظر بگیرد. با پیشرفت دانش و ارتقا کیفیت و دقت ردگیری چشم، سیستم های ردیابی چشم (Eye tracker) به یکی از مهمترین و کارآمدترین ابزارها در حوزه مطالعه رفتار و توجه انسانی تبدیل شده اند. ردیابی چشمی روشی برای مطالعه و تحقیق برروی این است که شخص به کجا نگاه می کند. مغز انسان به صورت خودکار، چشم ها را به سمتی می دوزد که توجه را جلب کرده و حاوی اطلاعات ارزشمندی است. بنابراین با ردیابی مسیر چشم فرد، می توان اطلاعاتی را دریافت کرد که مغز در آن لحظه پردازش می کند. ردیابی چشم (eye tracking) فرآیند اندازه گیری  نقطه ای که فرد به دنبال آن است،  یا حرکت چشم نسبت به سر است. دستگاه ردیاب چشم، وسیله ای برای اندازه گیری موقعیت های چشم، حرکات چشم و گشاد شدن مردمک است. ردیابی چشم در بسیاری از زمینه ها از جمله روانشناسی، بازی، روانشناسی شناختی، عوامل انسانی، عصب شناسی، روانپزشکی، علوم ورزشی، روانشناسی بالینی، قابلیت استفاده در ارگونومی، تعامل رایانه و انسان، اوتیسم، اختلالات عصبی، علوم اعصاب، استفاده می شود. در این فناوری دقیقا چه چیزی نظارت می‌شود؟ در سیستم‌های ردیابی چشم، جهت نگاه چشم‌ها رصد می‌شود تا دریابند چشم‌ها به چه‌چیزی نگاه می‌کنند. این سیستم‌ها همچنین طول مدت خیره شدن، حرکات سریع چشم در خلال خیره‌شدن‌، تعقیب اشیا و مواردی مثل افزایش، کاهش و حداکثر سرعت حرکت چشم‌ها را نیز دنبال می‌کنند.

مزایای چنین تکنولوژی‌ای کاملا واضح است، خصوصا وقتی هم‌راستا با تکنولوژی واقعیت مجازی یا واقعیت افزوده مورد استفاده قرار گیرد: دیوایس‌ها و اپلیکیشن‌ها می‌توانند شدیدا شخصی‌سازی شوند و به وضعیت و تمایلات شما در هر لحظه پاسخ دهند. پایش چشم می‌تواند فرصت‌هایی معرکه هم در اختیار تبلیغ‌دهندگان بگذارد تا شما را هدف قرار دهند، نه فقط با محصولات درست، بلکه با رویکردها، پیام‌ها و زمان‌بندی‌هایی که باعث می‌شوند شما واکنشی بهتر از هر زمان دیگر داشته باشید. البته با انبوهی از بازخوردهایی که به صورت بلادرنگ از راه می‌رسند، احتمال نظارت همگانی و دست یازیدن به حریم شخصی بیشتری از همیشه خواهد بود. تاثیرات بالقوه بر حریم شخصی به مراتب برجسته‌تر از این خواهد بود که تاریخچه فعالیت‌های اینترنتی شما مقابل چشم کارفرما یا حتی تمام جهان قرار بگیرد. چشم ها دریچه‌های روح هستند و می‌توانند اطلاعات فراوانی درمورد ما فاش کنند، مخصوصا وقتی که یک الگوریتم یادگیری‌ماشینی ما را زیرنظر دارد. در سیستم ردیابی چشم حالت‌های چهره، حرکات ابرو، تعداد و عمق چین‌وچروک‌های اطراف چشم‌ها، حالت چشم‌ها و رنگ پوست نیز ثبت می‌شوند. به همین دلیل به چشم‌ها «دریچه‌های روح» گفته می‌شود. از طریق چشم‌ها اطلاعات زیادی درمورد شخص بدست می‌آوریم و طی فرآیند تکامل و تشخیص الگو، هرکدام از ما یاد می‌گیریم که از طریق چشم‌ها اطلاعات فراوانی درمورد بقیه جمع‌آوری کنیم. نقطه و جهت تثبیت چشم و مسیر حرکت میان این نقاط، توجه و جهت آن ، وضعیت چشم و قرار گرفتن مردمک ، شناسایی کاربر ، پلک زدن ها ، ردگیری حرکت چشم برروی صفحه مانیتور و یا در دنیای واقعی ، تغییرات اندازه مردمک و ساکادها دامنه. هویت بیومتریک با استفاده از ترکیب چند عامل بوجود می‌آید. اول از همه، رنگ و الگوی عنبیه‌ها می‌توانند همانند اثر انگشت مورد استفاده قرار گیرند. و البته واکنش مردمک، سرعت نگاه کردن و مسیرهای نگاه در زمان دنبال کردن یک شئ هم می‌توانند هویت شما را مشخص کنند. تفاوت‌های مرتبط با فیزیک و عملکرد مغزی این ویژگی‌ها را منحصر به فرد می‌کنند.

کاربردهای اصلی ردیابی چشم چیست؟

• تحقیقات بازاری – ردیابی چشم اطلاعات کاملی و بی طرفانه ای راجع به رفتارهای مصرف کننده و فرایندهای تصمیم گیری ارائه می دهد. این اجازه می دهد تا محققان بازار و صاحبان برند بتوانند فرایندی را که مصرف کنندگان هنگام مشاهده و انتخاب یک محصول انجام می دهند، مطالعه کنند. این به آنها نشان می دهد که چه عناصری به طور طبیعی بیشترین توجه را به خود جلب می کنند و چه نواحی نادیده گرفته می شوند. برخلاف نظرسنجی ها یا پرسشنامه ها، ردیابی چشم رفتار دقیق و واقعی افراد را که  درباره ی طراحی تبلیغات، مارک تجاری، بسته بندی ومکان قرار دادن محصول مفید است،ارائه میدهد.
• تجربه کاربران – هیچ روشی بهتر از به دست آوردن اطلاعات از تجربه ی یک کاربر از طریق چشمان خود کاربر وجود ندارد. از ردیابی چشم می توان برای مطالعه ی نحوه استفاده از سیستم عامل ها و خدمات و چگونگی دستیابی به اهداف خود استفاده کرد. ردیابی چشم می تواند نقایص طراحی و حتی روش های استفاده را نشان دهد که ممکن است در روند خلاق مشهود نبوده باشد.
• تحقیقات دانشگاهی – با مطالعه رفتار بصری می توان بینش ارزشمندی از پیشرفت، الگوهای یادگیری و علائم اختلال عملکرد شناختی یا بیماری مانند مواردی که در بیماران مبتلا به آلزایمر، پارکینسون، اسکیزوفرنی، اوتیسم، افسردگی، آسیب مغزی و موارد دیگر دیده می شود، کسب کرد. به همین ترتیب ، dyslexia و سایر مشکلات خواندن یا یادگیری با استفاده از ردیابی چشم قابل شناسایی و مطالعه هستند.
  عملکرد حرفه ای – ردیابی چشم می تواند به روشها در انجام وظایف و فرآیندهای انجام شده، بینشی ارزشمند می بخشد. ردیابی چشم توسط مشاغل برای شناسایی خطرات ایمنی، ناکارآمدی عملیاتی و ساده سازی آموزش استفاده می شود.
• صرفه جویی در مقدار قابل توجهی از زمان و بهبود بهره وری: متخصصان و مربیان ورزشی می توانند از روش ردیابی چشم برای شناسایی مهارت ها و استراتژی ها در بهبود عملکرد استفاده کنند. ردیابی چشم یک اسکن فوری منحصر به فرد از کارهایی می دهد که به سرعت و اغلب به صورت ناخودآگاه انجام می شوند. با پخش ویدیو و نقشه برداری از نگاه شخص، می توان فرآیندهای پیچیده و سریع را به اطلاعات قابل هضم تبدیل کرد که می توانند مورد مطالعه و به صورت مواد آموزشی، قرار گیرند.
•  تشخیص سریع و دقیقی اختلالات: مانند اوتیسم، اسکیزوفرنی یا نقص توجه بیش فعالی داشته باشند.

هوش مصنوعی چیست؟

هوش مصنوعی یا artificial intelligence شاخه ای از علوم رایانه است که هدف اصلی آن تولید ماشین‌های هوشمندی است که توانایی انجام وظایفی که نیازمند به هوش انسانی است را داشته باشد. هوش مصنوعی در حقیقت نوعی شبیه سازی هوش انسانی برای کامپیوتر است و منظور از هوش مصنوعی در واقع ماشینی است که به گونه ای برنامه نویسی شده که همانند انسان فکر کند و توانایی تقلید از رفتار انسان را داشته باشد. این تعریف می تواند به تمامی ماشین هایی اطلاق شود که بگونه‌ای همانند ذهن انسان عمل می‌کنند و می‌توانند کارهایی مانند حل مسئله و یادگیری داشته باشند. هوش مصنوعی(Artificial Intelligence) از دو کلمه متفاوت ساخته شده است. منظور از مصنوعی(Artificial) یعنی ساخته شده به دست بشر است و از طرفی دیگر هوش(Intelligence) به معنای توانایی ذهن برای درک اصول، حقیقت، حقایق یا معانی، کسب دانش و تبدیل علم به عمل بر پایه توانایی یادگیری و درک کردن است. بنابراین هوش مصنوعی ماشینی است که توسط انسان ها ایجاد می‌شود تا زندگی را آسان و راحت کند که به صورت برنامه‌های رایانه‌ای یا ماشین‌هایی بوده که به فکر کردن و یادگیری کمک می‌کنند.خیلی از افراد هنوز هم با شنیدن واژه هوش مصنوعی به ربات ها فکر می کنند و تصور می کنند که منظور از هوش مصنوعی همان ربات های بی احساسی هستند که برای انجام راحت تر کارها طراحی شده‌اند و قرار است در آینده جای انسان ها را بگیرند. مسئول این نوع تفکر به احتمال زیاد فیلم های علمی و تخیلی است اما واقعیت با آنچه که تصور می شود تفاوت دارد. هوش مصنوعی که امروزه از آن یاد می‌شود در واقع تکنولوژی است که به نحوی قابلیت تفکر دارد. البته این قابلیت تفکر با چیزی که ما به عنوان تفکر انسانی می‌شناسیم تا حد زیادی تفاوت دارد.

هدف از این دوره آموزشی:

محتویات دوره:

1. بخش های اول: مرور کامل روی پایتون
2. بخش های دوم: مرور یادگیری ماشین و یادگیری عمیق
3. بخش سوم: تاریخچه ردیابی نگاه
4. بخش چهارم: یک مثال از ردیابی نگاه در پایتون