Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Neuvěřitelná software v praxi: Jak mozek rozpoznává objekty?

Sedíte, pijete kávu a držíte v ruce časopis (nebo mobil) s tímhle textem. A ani jste se nepodivili nad tím, jak je možné, že jste časopis/mobil ihned vnímali jako časopis/mobil, křeslo si nespletli se stoličkou a bezpečně rozpoznali svůj hrnek. Co na to říká mozek?

Identifikace objektů se nám zdá jako ta nejvíc samozřejmá věc pod sluncem. Když se nad ní však zamyslíme, na dveře potichu začne klepat úžas.

Vezmeme-li v úvahu rozmanité tvary jezevčíků, vlkodavů a rotvajlerů, jak vždycky poznáme, že na nás cení zuby právě pes?

Britský neurovědec David Marr (1945–1980), který navzdory svému krátkému životu dokázal významně ovlivnit svůj obor, přišel s komputační teorií rozpoznávání objektů. V ní rozčleňuje rozpoznávání do několika stádií.

V těch se postupně zpřesňuje reprezentace objektu, v mysli se vytváří jakýsi model reality. Začíná se od naprosto hrubé a přibližné informace až po plné zpodobení a mentální uchopení objektu.

Metaforicky si můžete představit malíře, který nejprve jen hrubě načrtne rysy Mony Lisy, až později přidá barvy a celému obrazu dodá živost.

Z 2D náčrtu na 3D

Prvním ze stádií Marrovy komputační teorie je primární náčrt. Tento náčrt použije informace z optického vizuálního toku tak, aby zkonstruoval informace o hranách a konturách daného objektu. Z těchto hran a kontur dojde k určení základních tvarů objektů.

Je ale důležité si říci, že se stále pohybujeme ve dvojdimenzionálním zobrazení, nemáme tedy informace o hloubce objektu.

To se začíná měnit ve dvou a půl dimenzionálním náčrtku. Zde se pomocí různých nápovědí přidá do modelu informace o hloubce. Ptáte se, proč se tomuto náčrtu neříká trojdimenzionální náčrt, když de facto obsahuje všechny tři dimenze?

To proto, aby bylo možné odlišit, kdy je reprezentace objektu závislá a nezávislá na úhlu pozorovatele. Ve dvoj a půl dimenzionálním náčrtu totiž pozorovatel vnímá objekt z toho místa, kde je postaven.

Fungování mozku stále nedokážeme pochopit, rozpoznávání objektů jakbysmet. foto: Pixabay
Fungování mozku stále nedokážeme pochopit, rozpoznávání objektů jakbysmet. foto: Pixabay

Vytvoření modelu a pak porovnání s pamětí

V posledním stádiu – ve trojdimenzionálním náčrtu – naproti tomu člověk vnímá objekt již jako reprezentaci, ke které má přístup ze všech úhlů pohledu.

Představte si to tak, že ve specializovaném projektu vytvoříte model nějakého objektu a pak ho můžete svobodně otáčet ve všech směrech. Takhle nějak vypadá reprezentace objektu v posledním stádiu.

Toto odpoutání od úhlu pohledu umožňuje pozorovateli objekt lépe rozpoznat. Kdyby totiž reprezentace objektu zůstala vázána na úhel pohledu pozorovatele, byla by značně variabilní což by znesnadňovalo rozpoznávání.

Když je 3D model vytvořen, stačí jej podle Davida Mara porovnat s 3D reprezentací uloženou v paměti a objekt je rozpoznán.

Jak to, že mozek hned pozná zvířata, i když si nejsou moc podobná se skutečnými? foto: Pixabay
Jak to, že mozek hned pozná zvířata, i když si nejsou moc podobná se skutečnými? foto: Pixabay

36 geonů

Zcela jiný přístup představuje teorie rozpoznávání pomocí komponent od amerického vědce Irvinga Biedermana (1939 – 2022). Ten uvažoval následovně:

Každý objekt se dá rozložit na několik málo tvarů, ze kterých je složen. Například hrnek se dá rozložit na válec a oblouk (ouško hrnku), který je k němu připojen. Těmto tvarům dal Biederman název geony a vymyslel jich celkem 36.

Podle Biedermana probíhá proces rozpoznávání objektu následovně: Nejprve dojde k určení hran objektu a rozhodnutí, jak by se objekt měl rozložit na jednotlivé geony. Poté jsou určeny vztahy mezi jednotlivými geony.

Tedy například to, na jakém místě je k válci hrnku připojen oblouk jeho ouška. Poté se tato reprezentace porovná s reprezentacemi uloženými v paměti.

Zatímco Marrova teorie předpokládá, že rozpoznávání závisí na úhlu pohledu, klíčovou predikcí teorie geonů je, že rozpoznávání je nezávislé na úhlu pohledu, a je ztížené jen tehdy, pokud je nějaký geon zakryt.

To znamená, že byste například jízdní kolo měli rozpoznat stejně snadno a rychle ať už byste se na něj dívali z boku, zepředu nebo zespoda.

Mozek nějak rozpoznává objekty a jinak umělá inteligence. foto: Pixabay
Mozek nějak rozpoznává objekty a jinak umělá inteligence. foto: Pixabay

Teorie a platnost

Jak jsou na tom vědecká zjištění ohledně těchto předpokladů? Obecně se dá říci, že spíše než abychom jasně stanovili, zda je rozpoznávání závislé na úhlu pohledu, můžeme mluvit o tom kdy takové je a kdy nikoliv.

Ukazuje se, že orientace objektu, tedy změna úhlu pohledu pro pozorovatele, změní aktivitu mozku brzy po prezentaci objektu.

To napovídá tomu, že by vnímání mohlo být závislé na úhlu pohledu pouze v prvních chvílích, což nápadně připomíná rozčlenění rozpoznávání objektu na stádia podle Marrovy teorie.

Také se ukazuje, že rozpoznávání je nezávislé na úhlu pohledu, když jde o známé objekty…A také když určujeme kategorii objektů, tedy rozlišujeme psy od koček, spíše než když provádíme identifikaci v rámci jedné kategorie, tedy určujeme, zda jde o pudla, nebo ratlíka.

Uvedené teorie jsou zkrátka jen… teorie. To znamená, že si nemůžeme být jisti jejich platností a na jejich prověření ještě budeme čekat. Spíše tak můžete vzít teorie jako jakýsi nástroj, jakým uchopit realitu.

Související články
Mezinárodní tým vedený antropology z Univerzity Karlovy provedl výzkum, který přináší první přímá fyziologická měření během tzv. vytrvalostního lovu, prastaré lovecké strategie, při níž člověk uštve kořist pěším pronásledováním. Výsledky, publikované v časopise Journal of Human Evolution, ukazují, že tato forma lovu je energeticky výhodná a zvládnutelná i pro moderního, neaklimatizovaného člověka. Vytrvalostní lov je […]
V pátek držíte v ruce lamí ohlávku, a přemýšlíte, kdo tu vlastně vede koho. V sobotu vás vyplaší čerti-krampusáci, rakouská specialita na profesionální strašení dětí i dospělých. A v neděli cestou do Česka žasnete nad nejdelším železničním tunelem Rakouska. Mezitím přemýšlíte, jak se rodí dokonalý lyžařský oblouk a jak úžasná je vlastně fyzika v pohybu.   Cesta […]
Věděli jste, že při tetování nezanecháváte stopu jen na kůži, ale také na imunitním systému? Průlomová mezinárodní studie, na níž se podíleli i vědci z Biologického centra Akademie věd ČR, ukazuje, že běžně používané tetovací pigmenty mají vliv na imunitu, vyvolávají zánět a mohou snižovat účinnost některých vakcín. Hned po aplikaci se barviva rychle šíří […]
Mykologové z Botanického ústavu Akademie věd ČR a spolupracujících institucí popsali pozoruhodný případ, který dokládá, že i dobře spravované veřejné sbírky mikroorganismů mohou ukrývat systematické omyly. Studie, publikovaná v prestižním mezinárodním časopise IMA Fungus, odhalila, že sedm kmenů uložených v mezinárodní sbírce pod stejným druhovým názvem představuje ve skutečnosti sedm geneticky i morfologicky odlišných druhů […]
reklama
Historie
Vytvořil Pisano po skandálu své vrcholné dílo?
Farář Arnold svůj chrám Sant´Andrea v toskánském městě Pistoia průběžně zvelebuje. Po výměně hlavního oltáře a stavebních úpravách kněžiště zatouží po nové kazatelně. Shodou náhod pro tuto zakázku získá mistra Giovanniho Pisana. Fakt, že věhlasný gotický sochař a architekt nedávno neodvedl zrovna nejlepší práci v Sieně, mu nevadí…   Řemeslu se vyučil v dílně svého […]
Architektovi cestu ke králi otevřela metresa
Francouzský král Ludvík XIV. už ztrácí trpělivost. Stavba Invalidovny pro válečné veterány se vleče a návrhy na zdejší kapli se mu pranic nelíbí. Naštěstí má ministr války markýz de Louvois v rukávu ještě eso – architekta Julese Hardouina-Mansarta.   Jeho prastrýcem je slavný francouzský architekt Francois Mansart (1598–1666), který Julese Hardouina (1646–1708) zasvěcuje do tajů […]
Unikátní minaret: Vystoupat na jeho vrchol chce odvahu
Za vlády Abbásovců zažívá islámský svět svůj zlatý věk. Chalífa al-Mutawakkil je nejen zbožný a tolerantní vůči jiným náboženstvím, ale podporuje také umění, vzdělanost, a hlavně architekturu.   Ačkoli se hlavní metropolí dynastie Abbásovců, odvozující svůj původ od Mohamedova strýce al-Abbáse (566–653), stává Bagdád (dnes v Iráku), chalífa al-Mutawakkil (822–861) věnuje svou pozornost městu Sámarrá, […]
Havlíček pokládal Brixen za hnízdo hlupáků
Je to nepříjemné probuzení. Havlíček otevře oči, ale u jeho postele nestojí ani manželka Julie, ani bratr František, nýbrž pražský vrchní komisař Franz Dedera, okresní hejtman Ferdinand Voith a četník s ručnicí.   Karel Havlíček Borovský (1821–1856) je rozespalý, dlouho do noci psal, teprve před chvílí si šel lehnout. Přesto vstane, oblékne si župan a se […]
Zajímavosti
Cullinan: Největší diamant světa poslali poštou!
Vznikl pravděpodobně v hloubce kolem 500 km, k povrchu se dostal před 1,18 miliardy let a člověk ho poprvé spatří 26. ledna 1905. Má namodralý odstín a k tomu malou vzduchovou kapsu, která při správném natočení „hází“ duhová prasátka.   Toho dne, 6 metrů pod zemí, zahlédne při běžné inspekci v šachtě jihoafrického dolu Premier […]
Kolos Vasa vydrží na hladině jen pár hodin
Z přístavu vyplouvá majestátní loď jménem Vasa. Její stěžně jsou vyšší než kostelní věž. Den je klidný, svítí slunce, vane mírný vítr. Ze dvou dělových palub zazní slavnostní salva a dav na břehu jásá. Tak nádhernou a velikou loď svět ještě neviděl!   Švédský král Gustav II. Adolf (1594–1632) se připravuje na třicetiletou válku, ale už […]
Bavlna: Jak si bílé chmýří podmanilo svět
Bavlna je v našich životech doslova všudypřítomná. Najdeme ji v oděvech, ručnících i bytovém textilu. A dokonce také v produktech určených pro zdravotnictví nebo osobní hygienu! Zmínky o ní jsou zapsány už v dávných historických kronikách.   Pokud se ptáme, jak to bylo s její domestikací, pak nezačíná na jednom místě. Nezávisle na sobě lidé […]
Řasokoule: Šneci rostlinné říše
Někdo v nich vidí podivuhodné živočichy, další je pro změnu označuje za podvodní mech. Řasokoule jsou však řasy, které do kulovitého tvaru češe sama voda!   Po dně se povalují celá staletí, vědci si jich všimnou začátkem 19. století. Rakouský botanik Anton E. Sauter (1800–1881) zahlédne a popíše zvláštní rostlinu, kterou spatří v jezeře Zell. […]
Záhady a napětí
Strašidelný dům Woolton Hall: Sídlo duchů zachvátil požár, zastaví to paranormální jevy?
Parapsychologové a průzkumníci opuštěných objektů po návštěvě chátrajícího sídla Woolton Hall často prohlašují, že je to jedno z nejstrašidelnějších míst, jaká kdy spatřili. V posledních letech dům navíc dvakrát vyhořel, čímž se stává také velmi nebezpečným pro případné další návštěvníky. Mohl by požár ovlivnit i zdejší duchy?   Sídlo Woolton Hall v anglickém Liverpoolu z […]
Podivné zmizení Williama Roache: Stojí za ním kletba?
Na Nový rok 1993 se v australském městě Armidale v Novém Jižním Walesu beze stopy ztrácí pětadvacetiletý student William „Bill“ Roach. Nikdy se nenajde ani jeho tělo, ani věci, které měl u sebe. Zatímco policie uvažuje o sebevraždě, blízcí mají jasno: může za to kletba čarodějnic! Co se se studentem stalo? A proč to nevíme […]
Asteroid, který měl šanci zasáhnout Zemi, by mohl narazit do Měsíce
V roce 2025 svět obletěla zpráva o nebezpečném asteroidu, který by se již za pár let mohl srazit se Zemí. Později jsou sice výpočty upřesněny a riziko katastrofické srážky se snižuje na zcela nepodstatnou hodnotu, jenže zároveň vyvstává nový problém. Asteroid 2024 YR4 by při průletu v roce 2032 údajně mohl narazit do Měsíce. Máme […]
Poklad templářů na Slovensku? Poznejte tajemství kostela v Ludrové!
Na víko dopadá drobný déšť. Šest mužů nesoucích rakev a oblečených do kroužkové zbroje kráčí pochodovým krokem v čele smutečního průvodu. Bojová vlajka a okraje plášťů zdobených křížem vanou ve větru. Cílem jejich cesty je blízký kamenný kostelík obklopený zdí…   V kostele čeká na rytíře kněz mávající kadidelnicí a otevírající vstup do krypty v blízkosti […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Malé poklady pro velké začátky: Carousel
iluxus.cz
Malé poklady pro velké začátky: Carousel
Nový rok, nová kapitola, nové příběhy. Roberto Coin představuje Carousel – koncept šperků, které nejsou jen ozdobou, ale osobním talismanem a společníkem každodenních začátků. Carousel není kolekce
Kdo je ještě normální, a kdo už ne?
21stoleti.cz
Kdo je ještě normální, a kdo už ne?
Podle dlouhodobých epidemiologických studií splní během života diagnostická kritéria některé duševní poruchy zhruba polovina obyvatel Spojených států. Neznamená to, že by polovina Ameriky běhala po ul
Tajemství na komunistický způsob. Tři tajné akce Státní bezpečnosti
epochaplus.cz
Tajemství na komunistický způsob. Tři tajné akce Státní bezpečnosti
„Jste volný, můžete jít,“ zazní od vyšetřovatelů. Posbírá si své věci a vydá se nekonečnou chodbou na svobodu. Jen co otevře dveře, je mu jasné, že domů se nepodívá. Už na něj čekají, a tak znovu putuje k výslechu. A takhle pořád dokola. Všemocná Státní bezpečnost (StB) se nezastaví před ničím, a tak naplánuje operace, kterými
Sklo jako působivý architektonický materiál
rezidenceonline.cz
Sklo jako působivý architektonický materiál
Velkoplošné prvky ze živého transparentního materiálu stavbu osvěžují, propouštějí do jejího nitra spoustu světla, a tím zlepšují kvalitu vnitřního prostředí. Navíc významně ovlivňují vzhled budovy. Tak jako dřevo a kámen v konstrukčních řešeních zdařile zastupuje ocel, výplně z cihelného či jiného zdiva zase velmi působivě nahrazuje sklo. Jeho vizuálního benefitu v podobě zrcadlení oblohy i
3 chybné mapy: Dostala Amerika jméno omylem?
historyplus.cz
3 chybné mapy: Dostala Amerika jméno omylem?
Ve tváři Kryštofa Kolumba je patrné nadšení. Má za to, že přistál v Japonsku a je na dobré cestě dostat se západní cestou do Indie. Ve skutečnosti ovšem se svými námořníky doplul na dnešní Bahamy. Při plánování výpravy totiž spoléhal na špatnou mapu. Ta navíc ovlivnila řadu dalších děl, včetně mapy, díky níž je Amerika Amerikou…
Utajená svatba Renée Zellweger s moderátorem?
nasehvezdy.cz
Utajená svatba Renée Zellweger s moderátorem?
Podařilo se snad herečce Renée Zellweger (56) utajit radostou událost? S britským televizním moderátorem, specialistou na motory a výrobcem automobilů Antem Ansteadem (46), se filmová Bridget Jones s
Cuketové nudle s tvarohovým pestem
nejsemsama.cz
Cuketové nudle s tvarohovým pestem
Rychlé, nízkokalorické jídlo, které zasytí a neobsahuje žádnou mouku. Ingredience: 1 menší cuketa 100 g polotučného tvarohu 1 stroužek česneku 1 lžička olivového oleje hrst bazalky žampion sůl pepř Postup: Cuketu nastrouhejte na tenké nudle nebo použijte spiralizér. Z tvarohu, oleje, česneku, krájeného žampionu a bazalky vytvořte hladké pesto. Nudle krátce povařte nebo prohřejte na pánvi, promíchejte s pestem a podle chuti dochuťte.
Co si dáme v kavárně?
panidomu.cz
Co si dáme v kavárně?
Ať už chodíte do kavárny často, nebo občas, možná i vám se stane, že nevíte tak jistě, co se pod názvy různých káv přesně skrývá a jak to má chutnat. Zkusíme vám trochu poradit.   Ale než tak učiníme, podívejme se letmo do historie. Posuneme se o několik století zpátky, abychom zjistili, že když na
Konstantinovy Lázně nabízejí úlevu i odpočinek
epochanacestach.cz
Konstantinovy Lázně nabízejí úlevu i odpočinek
Konstantinovy Lázně uprostřed západočeských lesů jsou možná nenápadné, ale také výjimečné především svou rodinnou atmosférou. Srdce vám zde pookřeje. Patří mezi nejmenší české lázně a rozhodně na tom nechtějí nic měnit. Právě proto tady totiž nikdy nenarazíte na davy lidí a i čas tady ubíhá tak nějak pomaleji a beze stresu. Právě proto jsou Konstantinovy Lázně ideálním místem pro
Strašidlo Perchta z Rožmberka: Zjevuje se kvůli nešťastnému manželství?
enigmaplus.cz
Strašidlo Perchta z Rožmberka: Zjevuje se kvůli nešťastnému manželství?
Bílá paní Perchta z Rožmberka je jedním z nejznámějších českých strašidelných zjevení. Její příběh spojuje historická fakta s legendami o duši, která se po smrti vrací mezi živé. Vídána je v prost
Lívance s ovocem
tisicereceptu.cz
Lívance s ovocem
Rodino, na stole jsou lívance! Suroviny na 1 porci ½ banánu (50 g) 30 g borůvek špetka soli 50 g pohankové mouky 90 g řeckého bílého jogurtu (0 % tuku) 10 g proteinové syrovátky kypřicí pr
Jak mého syna vyškolila první žena
skutecnepribehy.cz
Jak mého syna vyškolila první žena
Markéta byla labilní ženská, se kterou se nedalo vyjít. Taková snacha za trest. Díky ní si ale nyní náš syn upřímně váží své druhé manželky. Když k nám náš Vojta přivedl Markétku, moc se mi líbila. Zdála se mi jako milá, tichá a hodná holka. Radovala jsem se, že si vybral dobře. Jak ale čas plynul, začala
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz