माकडांच्या संज्ञानात्मक अभ्यासात एआयमुळे नवे पर्व?

‘कॅपुचिनएआय’ काय आहे?

एमोरी युनिव्हर्सिटी आणि जॉर्जिया इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी येथील संशोधकांनी ‘कॅपुचिनएआय’ (CapuchinAI) नावाची नवी प्रणाली तयार केली आहे. ‘कॅपुचिनएआय’ हे एका क्षेत्रीय संशोधनाच्या ठिकाणी एक लहान, बॅटरीवर चालणारी संगणकीय प्रणाली आहे. ही प्रणाली जवळ येणाऱ्या माकडाला ओळखते, टचस्क्रीनवर त्या माकडासाठी तयार केलेले शिकण्याचे कार्य सादर करते आणि जर माकडाने ते कार्य अचूकपणे केले, तर त्याला आपोआप बक्षीस म्हणून काहीतरी खायला देते.

या संकल्पनेची माहिती ‘अमेरिकन जर्नल ऑफ प्रायमॅटोलॉजी’ने प्रकाशित केली आहे. या लेखात माकडांच्या संज्ञानात्मक क्षमतांचे मूल्यांकन आणि निरीक्षण करण्याच्या पहिल्या विस्तारक्षम, पद्धतशीर मार्गाचा आराखडा सादर करण्यात आला आहे. एमोरी विद्यापीठातील मानववंशशास्त्राच्या सहायक प्राध्यापिका आणि शोधनिबंधाच्या वरिष्ठ लेखिका मार्सेला बेनितेझ यांनी सांगितले की, माकडांचा मेंदू हा प्रयोगशाळेत विकसित झालेला नाही, तर तो गुंतागुंतीच्या, स्पर्धात्मक वातावरणात विकसित झाला आहे. तरीही, त्यांच्या बोधशक्तीचा नैसर्गिक अधिवासात क्वचितच अभ्यास केला जातो, कारण बोधशक्ती मोजण्यासाठी आवश्यक असलेले प्रायोगिक नियंत्रण अनिश्चित वातावरणात साधणे कठीण असते.

‘कॅपुचिनएआय’ने काय सिद्ध केले?

कोस्टा रिकाच्या ताबोगा या क्षेत्रात प्राथमिक स्तरावर ‘कॅपुचिनएआय’च्या चाचण्या करण्यात आल्या. यामध्ये स्थिर प्रतिमा आणि चित्रफितींमुळे ‘कॅपुचिनएआय’ प्रत्येक कॅपुचिन माकडाला ९७ टक्के अचूकतेने ओळखायला लागले. विशेष म्हणजे कॅपुचिन माकडांना या प्रणालीची पटकन सवय झाली. हा प्रकल्प फ्रान्स डी वाल यांनी केलेल्या अभ्यासावर आधारित आहे, असे या शोधनिबंधाचे पहिले लेखक आणि एमोरी विद्यापीठातील मानववंशशास्त्राचे विद्यार्थी फेडेरिको सांचेझ व्हार्गास यांनी सांगितले.

या शोधनिबंधाच्या सह-लेखकांमध्ये जॉर्जिया टेकचे संगणक विज्ञानाचे सहयोगी प्राध्यापक जेकब अबरनेथी आणि जॉर्जिया टेकचे माजी पदवीधर संशोधन सहाय्यक व आता सिएटलमधील एक्स्ट्रा हॉप येथे सॉफ्टवेअर अभियंता असलेले साई रक्षित पोटलुरी यांचा समावेश आहे. या शोधनिबंधात, प्रणालीसाठी विकसित केलेल्या संगणकीय कोडिंगची मार्गदर्शिका, तसेच कमी-तंत्रज्ञान आणि कमी-खर्चाचे क्षेत्रीय संशोधन व्यासपीठ तयार करण्याची एक ब्लूप्रिंट समाविष्ट आहे. लेखकांना आशा आहे की, इतर शास्त्रज्ञ विविध प्रकारच्या वातावरणात राहणाऱ्या वानरांच्या वेगवेगळ्या प्रजातींचा संज्ञानात्मक डेटा तयार करण्यासाठी त्यांच्या एआय पद्धतीचा अवलंब करतील.

प्रयोगशाळा आणि क्षेत्र यांना कसे जोडले?

एमोरी विद्यापीठातील मानववंशशास्त्राच्या सहायक प्राध्यापिका मार्सेला बेनितेझ यांनी माकडांमधील सहकार्य आणि इतर सामाजिक वर्तनांचा अभ्यास केला. यामध्ये प्रयोगशाळेतील बंदिस्त टफ्टेड कॅपुचिन माकडांचा समूह आणि ईशान्य कोस्टा रिकाच्या ताबोगा क्षेत्रातील जंगली व्हाइट-फेस्ड कॅपुचिन माकडांचा समावेश आहे. त्या ‘कॅपुचिनोस दे ताबोगा’ या संशोधन प्रकल्पाच्या सह-संचालिका आहेत. हा प्रकल्प २०१७मध्ये कोस्टा रिकाच्या ‘युनिव्हर्सिदाद नॅशनल टेक्निका’च्या सहकार्याने सुरू करण्यात आला.

बेनितेझ यांच्या मते प्रयोगशाळेतील प्राण्यांवरील प्रयोग काटेकोरपणे नियंत्रित केले जाऊ शकतात. तथापि, त्याचे परिणाम पक्षपाती असू शकतात, कारण प्राणी त्याच्या नैसर्गिक वातावरणात वावरत नसतो. नैसर्गिक अधिवासातील प्राण्यांच्या वर्तणुकीचे प्रयोग योग्य सामाजिक आणि पर्यावरणीय संदर्भ प्रदान करतात, परंतु त्यांची रचना करणे आणि त्यांना नियंत्रित करणे आव्हानात्मक असते. ही दरी सांधण्याचा प्रयत्न बेनितेझ करत आहेत. यासाठी त्यांनी एआयच्या क्षमतेचा शोध घेण्याचे ठरवले. एमोरीच्या एआय ह्युमॅनिटीज कार्यक्रमातून मिळालेल्या अनुदानामुळे, कॅपुचिन माकडांच्या चेहऱ्यांची ओळख पटवण्यासाठी एक एआय प्रणाली तयार करण्याकरिता बेनितेझ आणि अबरनेथी यांच्यात सहकार्य सुरू झाले. अबरनेथी आणि पोटलुरी यांनी लॅपटॉपवर चालणारी प्रणाली विकसित करण्यासाठी ‘योलो’ (You Only Look Once) नावाच्या सॉफ्टवेअरचा वापर केला. संशोधकांनी ताबोगा येथील सहा कॅपुचिन माकडांच्या उच्च-गुणवत्तेच्या प्रतिमांद्वारे ही प्रणाली विकसित केली.

‘कॅपुचिनएआय’ कसे तयार झाले?

एमोरीमध्ये २०२३मध्ये पदव्युत्तर विद्यार्थी म्हणून दाखल झालेल्या सांचेझ व्हार्गास यांनी एआय प्रकल्पाचा पुढील टप्पा हाती घेतला. त्यांच्यासमोर चेहरा ओळखण्याच्या प्रणालीला एका क्षेत्रीय-अनुकूल, विस्तारक्षम संगणकामध्ये जोडायचे आव्हान होते. तसेच परस्परसंवाद साधणाऱ्या कॅपुचिन माकडांना कार्ये देऊ शकेल आणि अन्नाचे बक्षीस देऊ शकेल अशा प्रकारे ते विकसित करायचे होते. सांचेझ व्हार्गास यांनी उत्क्रांती जीवशास्त्र आणि मानसशास्त्र या विषयांमध्ये पदवी मिळवली आहे. ते संगणकतज्ज्ञ नाहीत, परंतु त्यांनी पायथॉन प्रोग्रामिंग भाषेचा वापर करून मूळ चेहरा-ओळख प्रणाली सोपी करण्यासाठी हे आव्हान स्वीकारले. त्यांनी प्रत्येक कॅपुचिन माकडाच्या चेहऱ्याचे वर्गीकरण करण्याऐवजी, ती प्रणाली कोणत्याही कॅपुचिन माकडाला ओळखेल अशी बनवली.

एखादे कॅपुचिन माकड संगणकाच्या टचस्क्रीनजवळ येईल, तेव्हा वेबकॅमद्वारे व्हिडिओ रेकॉर्ड करण्यासाठी ही प्रणाली कार्यान्वित व्हावी, जेणेकरून संवाद साधणाऱ्या माकडांकडून चेहऱ्यांचा एक मोठा आणि अधिक अद्ययावत डेटासेट वेगाने तयार होईल. यातून तयार झालेले व्हिडिओनंतर चेहरा ओळखण्याच्या प्रणालीला सतत प्रशिक्षित करण्यासाठी आणि त्याच्या चेहरा ओळखण्याच्या क्षमतेचा विस्तार करण्यासाठी वापरले जाऊ शकतील, असा या प्रणालीचा हेतू होता. व्हार्गास यांनी त्यानंतर पायथॉन स्क्रिप्ट विकसित केली. यासाठी त्यांनी ‘पायगेम’ (pygame) नावाच्या प्रोग्रामचा वापर करण्यात आला. रास्पबेरी पाय नावाच्या एका लहान संगणकावर दोन पायथॉन स्क्रिप्ट्स एकाच वेळी चालवण्यासाठी एकत्रित केल्या. संगणकाला टचस्क्रीन बसवण्यात आली. यामुळे कॅपुचिन माकडाने त्याला स्पर्श केल्यावर त्याची नोंद ठेवणे शक्य झाले. तसेच पायथॉन स्क्रिप्ट फूड डिस्पेंसरच्या मोटर सर्किटला अन्नाचे बक्षीस देण्यासाठी संकेत देऊ शकली. ही संपूर्ण प्रणाली किमान आठ तास चालेल या हेतूने हलक्या वजनाच्या बॅटरी लावण्यात आल्या.

‘कॅपुचिनएआय’ प्रणाली जंगलात कशी बसवली?

प्रणालीचे सर्व घटक सामावून घेण्यासाठी वन्यजीव-रोधक आणि हवामान-रोधक व्यवस्था उभारण्याचे आव्हान संशोधकांसमोर होते. बेनितेझ आणि सांचेझ व्हार्गास यांनी संपूर्ण प्रणालीचे घटक ठेवण्यासाठी सुमारे २० इंच उंचीची एक लाकडी पेटी तयार केली. कोस्टा रिकामधील कॅपुचिनोस दे ताबोगा संशोधन केंद्रात पोहोचल्यावर, ही प्रणाली योग्यप्रकारे काम करेल का, या विषयी शेवटच्या क्षणी थोडी धाकधूक वाटली होती, असे सांचेझ व्हार्गास यांनी सांगितले. संशोधकांनी पहाटे चार वाजता कॅपुचिनाएआयची पेटी एका ठिकाणी सुरक्षितपणे बसवली, तसेच फूड डिस्पेंसरमध्ये जंगली केळ्याच्या वाळलेल्या चकत्या भरल्या.

माकडांचा प्रतिसाद कसा होता?

सांचेझ व्हार्गास यांनी सांगितले की, ‘कॅपुचिनएआय’ प्रणाली जंगलात बसविण्यात आल्यानंतर दोन दिवस एकही कॅपुचिन माकड आले नाही. तिसऱ्या दिवशी ट्रॉम्पुडो, अर्थात मोठे तोंड असलेला कॅपुचिन माकड तेथे आला. त्याने त्या पेटीवर उडी मारली. त्याचा टचस्क्रीनला स्पर्श होताच केळ्याची एक फोड बाहेर आली. त्याने पुन्हा तेथे स्पर्श केला केळ्याची आणखी एक फोड बाहेर आली. त्याच्या कृत्यातून केळे मिळवण्यासाठी त्याला कोठे स्पर्श करायचा आहे, हे कळत असल्याचे स्पष्ट दिसत होते, असं सांचेझ व्हार्गास यांनी नमूद केले.

या माकडानंतर अनेक माकडे तेथे येऊ लागली. प्रायोगिक टप्प्यात ‘कॅपुचिनएआय’शी संलग्न झालेल्या १६ माकडांमध्ये संशोधकांना फरक आढळून आला. काही माकडे केळ मिळवण्यासाठी स्पर्श कोठे करायचा हे लवकर शिकली तर काहींना वेळ लागत होता. दरम्यान केळ्यांचे काप ठेवलेली पेटी फोडण्यासाठी कॅपुचिन माकडांनी अधूनमधून आक्रमक हालचाली केल्या. मात्र ती पेटी टिकून राहिली. यावेळी काही अन्य प्राण्यांनीही तेथे हजेरी लावली मात्र प्रणाली केवळ कॅपुचिन माकडांनाच प्रतिसाद देत होती. संशोधन पथक आता प्रायोगिक टप्प्यातील १६ कॅपुचिन माकडांच्या रेकॉर्ड केलेल्या व्हिडिओंवर आपल्या प्रणालीला अद्ययावत करत आहेत. यातील पुढच्या टप्प्यात कॅपुचिन माकडाची शिकण्याची क्षमता, त्यांच्या आवेग नियंत्रणाची पातळी, त्यांची संज्ञानात्मक लवचीकता आणि त्यांची अल्पकालीन व दीर्घकालीन स्मृती कौशल्ये यांच्या चाचण्या घेण्यात येणार आहेत.

dharmesh.shinde@expressindia.com