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
Staré stromy, zejména duby, jsou klíčem k zachování přírodní rozmanitosti našich lesů. Poskytují totiž útočiště tisícům vzácných a ohrožených druhů. Právě na jednom z takových stromů se po více než 100 letech podařilo vědcům objevit lesknáčka dubového, jednoho z nejvzácnějších evropských brouků.   Dosud byl  znám z několika ojedinělých, převážně historických nálezů z jižní a […]
Až se v březnu 2026 (snad) od startovací rampy Kennedyho kosmického střediska na Floridě odlepí obří raketa SLS se čtyřmi astronauty na palubě, zamíří spolu s nimi k Měsíci i 6 čipů pro měření kosmické radiace dodaných pražskou firmou ADVACAM. České komponenty jsou srdcem systému HERA (Hybrid Electronic Radiation Assessor).   Přístroj vyvinutý NASA má za […]
Český vědecký tým zaujal mimořádný buk albín z Moravského krasu. Metr vysoký strom postrádá chlorofyl a přestože nefotosyntetizuje, roste zhruba 30 let. Odborníci se zaměřili na zdroje, ze kterých strom získává cukry, aby přežil. Výsledky publikovali v časopise Tree Physiology.   Buk na Blanensku nemá jediný zelený list, přitom zelené barvivo v listech je nezbytné […]
Svět módního průmyslu se znovu posouvá směrem k udržitelnosti a inovacím…Americký start-up Galy pracuje na laboratorně pěstované bavlně. Tento krok by podle odborníků mohl představovat jednu z nejzásadnějších změn v produkci textilních materiálů za poslední desetiletí.   „Šetrné hospodaření s přírodními zdroji je v módním průmyslu možné – a platí to i napříč dalšími segmenty. […]
reklama
Historie
Dlouhá jízda: Barokní unikát lemují 7,5 metru vysoké zdi
Zámek v Děčíně jim patřil přes 300 let. Thun-Hohensteinové původem z jižního Tyrolska mu vtiskli současnou podobu, a to dvěma zásadními přestavbami. Při té první k zámeckému areálu vybudovali novou přístupovou cestu, která je zcela ojedinělou barokní stavbou svého druhu v Čechách.   Na dvoře císaře Leopolda I. (1640–1705) si v průběhu let vydobyl pevné […]
Vyvíjel Bell telefon s uchem mrtvoly?
„Pane Watsone, přijďte sem, prosím,“ telefonuje šéf svému asistentovi do vedlejší místnosti. Na první pohled na tomto hovoru není nic výjimečného. Až na to, že je to úplně první telefonní hovor historie.   Rodák ze skotského Edinburghu Alexander Graham Bell (1847–1922) má mnoho zájmů. Hraje na klavír, studuje jazyky, ale především ho fascinuje věda. Okouzlí […]
Výletní místo se změnilo v tábor smrti
Bělehrad prochází ve 30. letech minulého století výraznou architektonickou proměnou. Jedním ze symbolů modernizace hlavního města tehdejšího Království Jugoslávie má být průmyslové výstaviště Staro Sajmište.   Rozlehlý areál u řeky Sávy je otevřen v září 1937. Podívat se do něj přijdou davy lidí, které mohou obdivovat nazdobené výstavní pavilony či centrální věž s televizním vysílačem. […]
Král Gustav válel na tenisovém kurtu
„Je tak slaboučký. I vítr by ho odfouknul,“ šuškají si o švédském princi Gustavovi dvořané. Nejstarší syn švédského a norského krále Oskara II. a jeho manželky Žofie Nassavské  síly opravdu moc nepobral.   Jako dítě je hubený a neduživý a musí ho léčit dokonce elektrošoky. O to víc touží být Oskar (1858–1950) zdravý, a proto […]
Zajímavosti
Černá skříňka: Co se nahrává v kokpitu?
Je to nenápadná, ale důležitá součást letadla. I když se jí říká černá, ve skutečnosti má tato „skříňka“ úplně jinou barvu. Proč?   Pokud bychom chtěli zjistit, proč se letovému záznamníku říká „černá skříňka“, musíme se vrátit do 30. let minulého století. Tehdy totiž francouzský inženýr François Hussenot (1912–1951) navrhne záznamník vybavený senzory, který zapisuje […]
Tisíciletý smích: Antika plná vtipů
Dávní Řekové sice milují filozofii a hluboké myšlenky, ale také se rádi zasmějí. Dobře dochovaná (a známá) sbírka vtipů totiž pochází z Řecka ze 4. nebo 5. století, tedy z konce starověku, a nese název Filogelos (Milovník smíchu).   Najdeme v ní 265 vtipů různého zaměření a námětů, kde často vystupuje postava scholastika. Někteří badatelé […]
Ponorka Titan: Co vedlo k její tragédii?
V hloubce 3800 metrů v Atlantickém oceánu hodují bakterie Halomonas titanicae na vraku nejslavnější lodi historie – parníku Titanic, který klesl do svého ledově temného hrobu 15. dubna 1912. Dne 18. června 2023 se k vraku vydává ponorka Titan…   Stockton Rush (1962–2023) pokrčí rameny: „Jestli chcete jen být v bezpečí, nevylézejte z postele.“ Rush je ředitel americké […]
Příběh švihadla: Proč je nejdřív jenom pro kluky?
Postavy na kresbách v egyptských hrobkách pletou zvláštní provaz z dlouhých stonků. Co to asi bude? Mnozí archeologové jsou přesvědčeni o tom, že švihadlo!   Příběhů o vniku švihadla existuje hned několik. Egypťané mohli pomůcku z bambusu či vinné révy používat už okolo roku 1600 př. n. l. jen tak pro zábavu nebo ke zlepšení […]
Záhady a napětí
Záhada prokletého automobilu Phaeton: Proč svým majitelům přinášel smrt?
Automobil Phaeton, do kterého 28. června 1914 usedli následník trůnu František Ferdinand d’Este a jeho manželka Žofie, se stal svědkem jedné z nejtragičtějších událostí 20. století. Kulky, které zasáhly jeho karoserii, změnily historii světa – vedly k první světové válce. A kolem vozu se od té doby šíří temné příběhy o záhadných nehodách a úmrtích jeho […]
Mystický pelyněk chrání, věští a odemyká tajemství
Hořká vůně, stříbrné listy a pověst byliny, která stojí na hranici mezi světy. Pelyněk provází lidstvo od antiky. Slouží jako ochranný talisman, nástroj věštců i brána do neviditelných rovin reality. Je zasvěcen bohyni Artemis, spojován s Lunou a používá se při rituálech očisty, vyvolávání vizí i k posilování intuice.   Co mají společného nizozemský malíř […]
Případ Brunovce: Útočila v obci neviditelná síla?
V tichém domě se ozvalo krátké klepání, jako by někdo neviditelný zkoušel pevnost stěn. Lampa na stole se zachvěla a židle v sousedním pokoji se bez varování převrátila. Domácí pán si právě s úlekem uvědomil, že ve svém bytě není sám – a že to, co se právě probudilo, nepatří do jeho každodenního světa. V […]
Zázračná řeka Ganga: Dokáže odplavit lidské hříchy?
Pro více než miliardu hinduistů představuje řeka Ganga posvátnou vodní tepnu, která má moc očistit duši od hříchů a osvobodit od nekonečného koloběhu znovuzrození. Přestože patří mezi nejznečištěnější řeky světa, věřící se v ní koupají, pijí její vodu a tvrdí, že je léčí. Je to pouhá víra, nebo Ganga skutečně skrývá záhadné vlastnosti?   Každoročně […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Jak si zachovat styl i když vyměníte běžné boty za holínky?
iluxus.cz
Jak si zachovat styl i když vyměníte běžné boty za holínky?
Podzimní dny s sebou často přinášejí vytrvalý déšť, bláto a nepříjemný chlad, což značně komplikuje každodenní výběr vhodné obuvi. Mnoho žen se zcela zbytečně obává, že funkční gumové boty nenávra
Africký samuraj ohromil Japonsko
historyplus.cz
Africký samuraj ohromil Japonsko
Nobunaga Oda je moudrý vládce, nenechá se jen tak oblafnout. Přikáže, aby toho svalnatého „obra“ svlékli donaha a vydrhli horkou vodou. Mezitím v duchu přemýšlí, jak toho podvodníka potrestá. Jenže co to?! Cizincova kůže i po tak důkladné koupeli zůstala černá! „Stojí tu snad přede mnou nějaký bůh?“ nestačí se divit Nobunaga…   Narodil se kdesi
Ve hvězdách moje dcera přečetla náš osud
nejsemsama.cz
Ve hvězdách moje dcera přečetla náš osud
Nemohla jsem uvěřit, že horoskopy opravdu fungují, předpovědi mé dcery mě ale přesvědčily. Dnes už naslouchám jejím radám s daleko větším respektem. Stala jsem se pokusným králíčkem své dcery Marty, která se začala věnovat astrologii. Nevím, co ji to tehdy posedlo. Bylo jí necelých třicet, měla roční dcerku a doma se nejspíš na mateřské nudila. Zeť
Zjevení v Medžugorii nám zanechá jasný vzkaz: Uchovejte mír!
enigmaplus.cz
Zjevení v Medžugorii nám zanechá jasný vzkaz: Uchovejte mír!
V 80. letech minulého století světem prolétnou zprávy o zjevení Panny Marie v tehdejší Jugoslávii… [gallery ids="165241,165242,165243"] V 80. letech minulého století světem prolétnou zprávy o zj
Proč máme husí kůži: Evoluční pozůstatek z dob chlupatějších předků
epochaplus.cz
Proč máme husí kůži: Evoluční pozůstatek z dob chlupatějších předků
Husí kůži zná asi každý. Stačí pocit chladu, mráz, strach nebo třeba dojemná hudba a z ničeho nic se vám kůže stáhne a na jejím povrchu se vytvoří malé hrbolky. Vědecky se tomu říká piloerekce nebo pilomotorový reflex, je to automatická reakce našeho těla, kterou neřídíme vědomě. Reflex piloerekce vzniká díky nejmenším svalům na těle,
Až teď ve stáří zní náš dům smíchem
skutecnepribehy.cz
Až teď ve stáří zní náš dům smíchem
Já i manžel jsme vyrůstali jako jedináčci, naše dětství bylo smutné, i když jsme měli kamarády. A proto jsme si přáli mít dětí jako smetí. Dalo by se říct, že moje dětství bylo šťastné. Vlastně i manželovo. Neměli jsme si nač stěžovat. Jako jedináčci jsme měli všechno, co si jen mohly děti v naší době přát. Jen jediné nám osud
Malý Bělohrad – místo, kde se budete cítit jako doma
epochanacestach.cz
Malý Bělohrad – místo, kde se budete cítit jako doma
Nejsou okázalé ani velké. Lázně Bělohrad si ale zakládají na tom, že klientům navodí pocit domova. A i kvůli tomu se sem lidé už zhruba 130 let rádi vracejí. Nejsou tu obří lázeňské koncerty ani velkolepé akce. Dokonce tu nenajdete ani pravou kolonádu. Ne že by tu nebyla. Ale mnoho lidí si jí nevšimne, ani se jí
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
Výroba domácího listového těsta
tisicereceptu.cz
Výroba domácího listového těsta
Těsto vyrobené doma vyjde daleko levněji. Skvěle poslouží při přípravě moučníků, ale lze ho naplnit i slanými směsmi. Výsledná chuť a vůně čistě máslového těsta vás oslní. Suroviny Vodové těsto
Chronická bolest v ramenou udělá ze života peklo
panidomu.cz
Chronická bolest v ramenou udělá ze života peklo
Důvodem bolestí v ramenním pletenci mohou být různé úrazy, či zánětlivé pochody a degenerativní změny.   Vykloubení Náchylnost k poškození spočívá už v samotné konstrukci ramenního kloubu. Ten je ve srovnání s kyčlemi nebo kolenem nápadně mělký, proto právě rameno má největší sklon k vykloubení. Mikroporanění šlach Ramenní kloub obepíná rotátorová manžeta, která udržuje stabilitu
Gigantická mozaika z ALMA odhaluje chemické labyrinty v srdci Galaxie
21stoleti.cz
Gigantická mozaika z ALMA odhaluje chemické labyrinty v srdci Galaxie
Astronomové zveřejnili mimořádně rozsáhlý snímek centrální části Mléčné dráhy, který v bezprecedentním rozlišení ukazuje propletenou síť vláken kosmického plynu. Datový poklad vznikl díky radiotelesko
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