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.

reklama
Související články
Země se rozechvěje. Ne z otřesů, ale z bilionů drobných nožek, které si prorazí cestu na povrch. Po sedmnácti letech ticha se do východní části Spojených států vrátí jedna z největších generací periodických cikád – Brood XIV. Tento přírodní fenomén přinese nezapomenutelný orchestr života, který nadchne vědce, fotografy i milovníky přírody.   Cikády Brood XIV […]
Každý den každý z nás vdechuje kyslík, který z velké části pochází z moří a oceánů. Ano, hlavním producentem tohoto plynu není deštný prales, ale drobné mikroskopické řasy a fytoplankton. A ten je teď v extrémním nebezpečí…    Nová vědecká studie přichází s alarmujícím zjištěním: mikroplasty narušují schopnost těchto organismů fotosyntetizovat, což může mít dalekosáhlé […]
Když v 19. století v pouštích středního Egypta objevili archeologové ruiny El-Amarny, nejprve se domnívali, že jde o obyčejné město. Postupem času ale jejich údiv rostl. Na starých nápisech se objevoval název města Achetaton a jméno faraona, který odtud vládl a které do té doby nikdo neznal…   To jméno bylo Achnaton (?–asi 1336 př. n. l.) […]
Sršni asijští se stali nechtěnou součástí evropské krajiny a snižují počty užitečných opylovačů. Tento invazní druh pochází z jihovýchodní Asie, ale od prvního výskytu ve Francii v roce 2004 se přes veškerou snahu o vymýcení postupně šíří dál. Zatím mu v tom podle odborníků nebrání ani žádný přirozený nepřítel.   V polovině dubna začínají ze […]
reklama
reklama
Historie
Cvrnkalo se do důlku už ve starověkém Egyptě?
Kuličky patří k oblíbené zábavě po celém světě. Jsou známé nejen z Egypta, ale také z aztéckých nalezišť a vyskytují se v pohřebištích původních obyvatel Severní Ameriky   Již na začátku 20. století archeologové v lokalitě u pákistánského Mohendžodara nalezli kamenné kuličky z doby kolem roku 2500 př. n. l. O kuličkách píše i básník Publius Ovidius Naso (43 př. n. […]
Jak vládla královna Hollywoodu?
Její nevinný výraz a plachý pohled ji skvěle pasují do rolí mladičkých dívenek. Mary Pickfordová v nich poblázní doslova celý svět.   Je jí sedm let, a už je polovičním sirotkem. Aby matka měla na obživu pro sebe a své tři děti, bere na byt nájemníky. Jeden z nich je divadelní manažer, který shání herce […]
Bitva u Fontenoy: Musel vévoda sníst své boty?
„Buď dojdu do Paříže, nebo sním své boty!“ prohlásí sebevědomě mladičký vévoda z Cumberlandu. Věří, že porazit Francouze nebude tak těžké. Pravda, armáda Ludvíka XV. čelí na frontě v Rakouském Nizozemí velké spojenecké přesile. V jejím čele však stojí skutečný mistr svého řemesla.   V Evropě se roku 1744 opět rozhořely války o rakouské dědictví. […]
Barokní perla Sicílie: Pomohlo Notu zemětřesení?
Tisíce lidí v hrůze prchají, když se jim v patách hroutí celé jejich mocné a pyšné město. Sotva zemětřesení skončí, všichni se ale vrátí, aby postavili sídlo ještě velkolepější, které bude obdivovat celý svět.   Starobylé město Noto na jihovýchodě Sicílie, sídlo původních obyvatel ostrova Sicelů, vzkvétá už na přelomu letopočtu. Postupem času se stává rodištěm mnoha […]
Zajímavosti
Klaun očkatý: Nejlepší kamarád mořské sasanky umí měnit pohlaví!
Málokterý živočich se natolik zapíše do lidských hlav jako právě oranžová ryba. Děti i dospělí ho znají především skrze animované dobrodružství o Nemovi. Podle jména to jsou sice šprýmaři, moc legrace ale s nimi není.   Klauna očkatého dorůstajícího až 11 centimetrů jako první přesně popíše francouzský vědec Georges Cuvier (1769–1832). Nemůže z ní spustit oči, a […]
Pouštní draci: Kamenné monumenty plné otazníků
Téměř 100 let si archeologové lámou hlavu nad pouštními draky, aby se nakonec ukázalo, že i když nemají zuby ani drápy, jsou smrtící hrozbou, která pravěkým lidem pomohla vyhubit celé zvířecí druhy.   Když ve 20. letech 20. století přelétají piloti britské RAF nad arabskými pouštěmi, spatří obří kamenné stavby. Některé jsou dlouhé sotva 100 […]
Delikvent a ochrnutý aristokrat: Setkání jim změní život!
Jeden řídí prosperující firmu, má rodinu, druhý žije z podpory a potlouká se životem bez cíle. Jeden sedí v invalidním vozíku, protože je ochrnutý, druhý seděl v base, protože krade jako straka. Nečekané setkání jim oběma změní život.   Philippe Pozzo di Borgo (1951–2023) pochází z francouzské aristokratické rodiny, řídí vinařský dům Champagne Pommery a […]
Vřes: Okrasa, ze které se vaří pivo
Nenápadná, ale houževnatá rostlina je zajímavá z mnoha různých důvodů. Své by vám o tom řekli hlavně ve Skotsku, kde je odnepaměti ikonickou rostlinou.   Tento nízko rostoucí trvalý keř se přirozeně vyskytuje v Asii, Severní Americe, v Grónsku a také v Evropě. Zde je dominantní rostlinou na mnoha planinách severu a západu kontinentu, které […]
Záhady a napětí
Indické město Ellora: Vzniklo s pomocí neznámé technologie?
V Indii leží kamenný zázrak, jeden z největších a nejzáhadnějších chrámových komplexů světa, jehož vznik je dodnes zahalen tajemstvím. Máme před sebou důkaz neobyčejné technologie, nebo jen mistrovskou ukázku lidské dovednosti? Jak staré jsou chrámy v Elloře – a kdo je vlastně vytvořil?   Představte si, že stojíte před horou, ve které vznikl precizně vyhloubený […]
Neznámé záhady Stonehenge: Jak je ve skutečnosti velké?
Stonehenge patří k nejznámějším a nejvíce fascinujícím megalitickým stavbám světa. Přestože je tento kamenný kruh už celá desetiletí předmětem intenzivního zkoumání, nové objevy ukazují, že jeho záhady ještě nejsou ani zdaleka vyčerpány. Je tento ve skutečnosti rozsáhlý komplex megalitickým pohřebištěm?   Nová odhalení na světoznámé lokalitě Stonehenge přinášejí zejména moderní technologie, jako je třeba radarové […]
HELP! Kdo vytvořil záhadné volání o pomoc objevené na satelitních snímcích?
Uživatelé služby Google Earth nedávno upozornili na mrazivé nápisy „HELP“ vyskládané z kusů dřeva a trubek na opuštěném pozemku v Los Angeles. Jsou jich tu celé desítky, což vzbuzuje obavy, že se tu kdosi ocitl v nebezpečí. Různé teorie dokonce spekulují, že nápisy mají co do činění s obchodováním s lidmi!   Od ledna letošního […]
Isle of Wight: ostrov, kam se jezdí lidé bát
Tento kus země o rozloze 380 km², byl v minulosti dobýván i adorován pro své umístění u jižních břehů Velké Británie…Ačkoli se sem turisté většinou vypravují za účelem letní dovolené, jsou tu i tací, které sem táhne nechvalně proslulá pověst ostrova. Někteří záhadologové tvrdí, že jsou zde uvězněny stovky mrtvých duší.  Stojí za nadměrným výskytem […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Babiččin koláč
tisicereceptu.cz
Babiččin koláč
Suroviny 175 g hladké mouky 1 lžíce krupicového cukru 120 g rostlinného tuku s máslovou příchutí 3 lžíce studené vody Švestky jsou u nás tradičním ovocem. Na náplň 10 větších šves
Už Nagyovou nebaví život ve zlaté kleci?
nasehvezdy.cz
Už Nagyovou nebaví život ve zlaté kleci?
Žije v bohatství, ale musí poslouchat. To má být život Jany Nagyové (66), která se po letech vrátila na obrazovky. Roky byla seriálová princezna Arabela doma se třemi dětmi, pečovala o domácnost a
Vyzkoušeli jsme: Tablety, nebo gel?
panidomu.cz
Vyzkoušeli jsme: Tablety, nebo gel?
Kdo nemá myčku, nepotřebuje ji. Kdo si ji jednou pořídí, už si život bez ní nedokáže představit. Patříte ke druhé skupině? Pak možná řešíte další dilema, jaký přípravek na mytí nádobí použít. Nabídka na trhu je bohatá, ale v zásadě nejčastěji volíme mezi práškem, tabletami a gelem. Pomiňme prášek, mnoho spotřebitelů ho odmítá s tím, že se
Sloni, surikaty a psi: Nečekané spánkové rituály suchozemských zvířat
epochaplus.cz
Sloni, surikaty a psi: Nečekané spánkové rituály suchozemských zvířat
Spí sloni jen dvě hodiny denně, a to většinou vestoje? Drží se mořské vydry za tlapky, aby se ve spánku neztratily? A víte, že kočky prospí skoro dvě třetiny dne, aby se připravily na lov? I když se nám to možná zdá zvláštní, spánek suchozemských zvířat je plný fascinujících rituálů a adaptací, které jsou výsledkem
Zoo v kelímku
nejsemsama.cz
Zoo v kelímku
S touhle dobrotou se malí i velcí dostanou do nebe. Ingredience: ● 250 g kvalitní hořké čokolády (ideálně 75%) ● 250 g másla ● 100 g hrubě nasekaných ořechů (vlašské, pekanové, lískové…) ● 100 g holandského kakaa ● 80 g polohrubé mouky ● 350 g pískového cukru ● 4 vejce ● 1 lžička prášku do pečiva ● barevný marcipán na vytvarování zvířecích obličejů, zmrzlina, šlehačka Postup: Máslo s čokoládou rozehřejte ve vodní lázni a přidejte nasekané ořechy. Mezitím
Objevte Prahu z nové perspektivy na Večeři v oblacích
iluxus.cz
Objevte Prahu z nové perspektivy na Večeři v oblacích
Zpříjemněte si začátek září nevšedním gastronomickým zážitkem. Celosvětově oblíbená Večeře v oblacích zakotví v Praze od 4. do 14. září v parku Mrázovka. Kreativní menu inspirované babím létem připrav
Pohádkové panství Heidi Klum
rezidenceonline.cz
Pohádkové panství Heidi Klum
Romantickou vilu v toskánském stylu si světoznámá modelka německého původu s rodinou pořídila v době, kdy tvořila manželský pár se zpěvákem Sealem. Žili v ní se čtyřmi dětmi. Elegantní rezidence s výhledem na Pacifik je součástí rozlehlého pozemku, ležícího v oblasti Brentwood Country Estates, vyhledávané celebritami a slavnými osobnostmi. Patří mezi ně například herci Jennifer
Milovaný i nenáviděný Josef II.: V čem vězela jeho komplikovaná povaha?
historyplus.cz
Milovaný i nenáviděný Josef II.: V čem vězela jeho komplikovaná povaha?
Už potřetí matce nabídl, že na spoluvládu abdikuje, jenže ona to i tentokrát odmítla. Ctižádostivý Josef sám odstoupit nedokáže, a tak se s Marií Terezií po tisící prvé navzájem pošlou ke všem čertům. O směřování habsburské monarchie se spolu nakonec budou hádat neuvěřitelných 15 let!   Manželovi zatím porodila „jen“ tři dcery. „Prosím, ať je
Podzemní říše divů: Kde obří jeskyně ukrývají vlastní světy
enigmaplus.cz
Podzemní říše divů: Kde obří jeskyně ukrývají vlastní světy
Jeskyně – slovo, které v nás evokuje tajemství, chlad a tmu. Ale pod povrchem naší planety se skrývá mnohem víc než jen kamenné chodby. Existují podzemní giganti, kteří ukrývají vlastní ekosystémy, ře
Housata se mi za moji péči nakonec odvděčila
skutecnepribehy.cz
Housata se mi za moji péči nakonec odvděčila
Byla jsem malá holčička, chodila s proutkem po zelené louce a žlutá housátka za mnou pochodovala jako za svou mámou husou. Naše rodina nebyla zámožná, když se mí rodiče vzali, museli několik let bydlet u babičky a dědečka. Byt v paneláku dostali až poté, co se narodil můj mladší bratr. To mi bylo pět. Do školky jsem nechodila, protože ta
Kostel Nanebevzetí Panny Marie: Barokní cíl poutníků
epochanacestach.cz
Kostel Nanebevzetí Panny Marie: Barokní cíl poutníků
Po staletí se lidé v určený čas vydávají na cesty, aby vyjádřili svou víru, modlili se či prosili Boha o odpuštění. Čekají na ně posvátná poutní místa, na nichž stojí slavné kaple, kláštery nebo kostely. Tak jako na Chlumu Svaté Maří na Sokolovsku. Bylo nebylo, kdysi dávno putoval krajem řeznický tovaryš. Únava ho zmohla tak, že
Všechno se vypařuje: Když i neutronové hvězdy mizí v čase
21stoleti.cz
Všechno se vypařuje: Když i neutronové hvězdy mizí v čase
Nová studie naznačuje, že nejen černé díry, ale i další husté objekty ve vesmíru, jako jsou neutronové hvězdy a bílí trpaslíci, mohou postupně mizet prostřednictvím záření podobného Hawkingovu. [ca
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