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
Vědci nalezli v třetihorním baltském jantaru důkazy, že nejen vzhled hmyzu, ale také jeho chování je konzervováno desítky milionů let.   Přibližně před 40 miliony let se termití pár druhu Electrotermes affinis zrovna věnoval námluvám, když uvízl v lepkavé pryskyřici stromu a navždy zůstal uvězněn ve zkamenělém jantaru. Tato dosud jediná známá fosilie páru termitů poskytla […]
V mnohém připomíná Mléčnou dráhu s dostatkem materiálu pro vznik miliard hvězd. Jak se ale zdá, J0613+52 žádné hvězdy nemá. Je osamoceným chuchvalcem prachu a plynu unášeným vesmírem od počátku věků. Tak alespoň galaxie pojmenovaná J0613+52 na první pohled vypadá.   Tým vedený astrofyzičkou Karen O´Neilovou bizarní objekt vzdálený 270 milionů světelných let za pomocí […]
Pacienti s celiakií, pšeničnou alergií a intolerancí se konečně dočkají bezlepkového pečiva kvality konvenčního pečiva. Novou recepturu vyvinul tým výzkumníků společnosti Perník s.r.o., Mikrobiologického ústavu AV ČR, Výzkumného ústavu potravinářského Praha a firmy RADANAL s.r.o. Technologická agentura České republiky (TA ČR) podpořila tento projekt v rámci Programu EPSILON.   Bezlepková bageta je výsledkem čtyřletého výzkumného […]
Spasticita je stav zvýšeného napětí ve svalech, které vede k bolestem a křečím. Je jedním z projevů závažných onemocnění, jako jsou roztroušená skleróza, cévní mozková příhoda, nebo stavy po úrazech mozku a míchy. Základním lékem, který svalovou ztuhlost zmírňuje, je baklofen.   Podává se buď ve formě tablet, kde je jeho účinnost nižší, nebo v roztoku přímo […]
reklama
Historie
Inaugurace prvního prezidenta USA: Washington si musel půjčit na cestu
Atmosféra v New Yorku je ve čtvrtek 30. dubna 1789 mimořádně slavnostní. Už od rozbřesku se lidé shromažďují v ulicích města. Všichni v radostném napětí očekávají, co se bude dít. Prezidentskou přísahu ještě dosud nikdy neviděli…   Davy lemují newyorskou Cherry Street. Právě na této ulici na Manhattanu se v čísle 3 nachází nová rezidence […]
Diktátor rozpoutal petrželový masakr
Voják se sveřepou tváří ukáže spoutanému zajatci petržel. „Jak se to jmenuje?“ udeří na něj. Když ho jeho odpověď neuspokojí, pozvedá mačetu a nešťastníkovi se špatnou výslovností na místě setne hlavu.   Ostrov Hispaniola v karibském souostroví Velké Antily je velký přibližně jako Česká republika, ale o místo na něm se dělí dva státy. Napjaté vztahy […]
Zradil prokletý diamant Habsburky?
O luxusní šperky z aukční síně Christie´s je jako každoročně obrovský zájem. Tentokrát však doslova enormní. V katalogu se totiž vyjímá skutečný skvost – pod položkou číslo 710 je v něm zapsán „bezejmenný žlutý diamant o váze 81,56 karátu, zasazený mezi 15 malými brilianty“. Jeho vyvolávací cena činí 350 000 švýcarských franků.   Původ tohoto slavného diamantu […]
Bylo povinností královského lékaře kárat vládce?
Muž v taláru pospíchá ulicemi města. Lidé, které potkává, jej uctivě zdraví. Jako by je ani nevnímal, má práce nad hlavu. Teď ho čeká medicínská přednáška na lékařské fakultě, pak bude studenty seznamovat s taji astronomie a u dvora má naplánovanou audienci…   Vystudovat medicínu nebylo již ve středověku jen tak. Zájemce musel nejprve strávit […]
Zajímavosti
Fidel Pagés Miravé: Muž, kterému vděčíme za epidurální anestezii
Když mladý španělský válečný lékař během první světové války vidí utrpení raněných vojáků, hledá způsob, jak jim od bolesti rychle ulevit. Najde epidurální anestezii!   Španěl Fidel Pagés Miravé (1886–1923) vystuduje medicínu v Zaragoze na severovýchodě země. Promuje v roce 1908 a nastoupí k vojenskému zdravotnickému sboru, kde je přidělen vojenské nemocnici v madridské čtvrti […]
Nazar: Oko proti zlých pohledům
Modrá, bílá, světlemodrá, tmavomodrá. Co je to za podivnou duhu? Na mysli máme nazar neboli oko zla. Prý jednoduchý návod na to, jak přežít veškerou závist a zlobu okolního světa!   V modrých očích některé kultury vidí zlo. Například Turci, ale i Řekové. Když mezi ně, typicky hnědooké, přicházejí ze severní Evropy nositelé očí blankytných, […]
Skoky z mostu: Když se voda promění v beton!
Vedle skoku dalekého či vysokého existuje i skok hluboký, který je z nich kupodivu nejnáročnější a také nejriskantnější. Skáče se z vysokých budov, antén, útesů, dokonce i z hranice vesmíru, ale všechno to začne skoky z mostů.   Jejich tradice sahá minimálně do roku 1885 a koncem 19. století jsou nebezpečnou módou, se kterou úřady […]
Zápas století: Šachy, které rozhodují o politice
S trochou nadsázky jde o nejslavnější bitvu studené války. Proti sobě se postaví dva naprosto odlišní lidé, které spojují jen láska k šachům – ruský kliďas Boris Spasskij (*1937), muž, který si místo emocí zapálí cigaretu a jeho pravý opak, americká neřízená střela a bez přehánění tak trochu exot Bobby Fischer (1943–2008).   Šachová partie […]
Záhady a napětí
Upálení Agnes Sampson: Proč si mysleli, že je skutečnou čarodějnicí?
Čarodějnické procesy jsou temným obdobím evropských dějin. Během 16.–18. století probíhaly doslova pogromy na lidi, kteří měli být údajně ve spojení s pekelnými silami. Na tento fanatismus doplatila ve Skotsku i jedna žena, která sama o sobě tvrdila, že má zvláštní schopnosti. Mohla přece jen mluvit pravdu?   V roce 1590 vyrazili vojáci skotského krále Jakuba VI. […]
Aztécké píšťaly smrti: Šlo o předměty používané při obětech?
Má pouhých pět centimetrů. Přesto podle některých lidí dokáže vytvořit ten úplně nejstrašidelnější zvuk na světě. „Rozhodně vám nažene strach,“ uvádí popularizátor vědy James Orgill. Řeč je o aztécké píšťale smrti. K čemu před dávnými staletími sloužila? Používala se při mimořádně krvavých rituálech nebo ji nosili vojáci na bitevní pole?   Archeologům se naskýtá děsivý pohled. […]
Vrch Modla: Praktikovali zde Slované lidské oběti?
V národopisné oblasti Slovácka na jihovýchodě Moravy nalezneme zalesněný vrch Modla. Jedná se o jednu z dominant vrchoviny Chřiby a o místo, kde badatelé v minulosti objevili pozůstatky osídlení z doby železné a malé keltské sídlo z 2. století př. n. l. To je dnes historiky považované za bývalé kultovní místo. Co všechno se na něm odehrávalo?   […]
Bigfoot v Kazachstánu? Tamní farmáři tvrdí, že ho spatřili!
V odlehlé oblasti východního Kazachstánu si několik obyvatel všimlo něčeho neobvyklého. Farmáři řekli televiznímu kanálu 24.kz, že yetti krade jejich dobytek. Skutečně mají co dělat s legendárním kryptidem?   Jeden z místních farmářů na východě Kazachstánu je svědkem něčeho neskutečného. V noci ho vzbudí podivné zvuky a vyženou ven z postele. Dojde až ke své […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Časté užívání marihuany může zvyšovat riziko infarktu, naznačuje studie
21stoleti.cz
Časté užívání marihuany může zvyšovat riziko infarktu, naznačuje studie
Podle studie zveřejněné v časopise The Journal of the American Heart Association je u lidí, kteří často kouří marihuanu, vyšší riziko infarktu a mrtvice. Článek je analýzou každoročního průzkumu ameri
Zámek Kynžvart: Dřevomorka už dávno neřádí
epochanacestach.cz
Zámek Kynžvart: Dřevomorka už dávno neřádí
Zámek Kynžvart je vystavěn v kombinaci klasicismu a empíru a od roku 1828 v něm sídlilo muzeum, jedno z nejstarších v Čechách. Býval letním sídlem hraběte a diplomata poloviny 19. století Klemense Metternicha, a proto se v něm také odehrálo mnoho významných setkání evropských politiků. Navštívil ho ale například také básník Johann Wolfgang Goethe. Poté, co byl zestátněný zámek v roce
Elvis Presley: Legendární Král Rock’n’Rollu
epochaplus.cz
Elvis Presley: Legendární Král Rock’n’Rollu
Život krále rock’n’rollu, Elvise Presleyho, byl plný vzestupů a pádů, které ho katapultovaly na vrchol slávy, ale také ho stály život. Jeho nekonečná vášeň pro hudbu a osobitý styl se staly ikonickými pro celou éru. Od chudých začátků v Mississippi po oslnivé vystoupení ve slavném pořadu Comeback 1968, Elvis zanechal nezaměnitelnou stopu ve světě hudby.
Nenávist a intriky zkrotila růžová barva
nejsemsama.cz
Nenávist a intriky zkrotila růžová barva
Nikdy bych nevěřila, že se ta zlá holka někdy změní. Byla sobecká, povýšená, nikomu nepřála nic dobrého. Jednou změnila šatník a stal se snad zázrak. Už jako malá bývala Martina zlá a sobecká. Slyšela jsem o ní jen to nejhorší, a to nejen od spolužaček, ale i od její starší sestry Agáty. Byl to užalovaný, rozmazlený fracek. V dětství si vybrečela
V Dubaji plánují vysadit 100 milionů stromů. Pomůže to dostatečně v kompenzaci emisí uhlíku?
iluxus.cz
V Dubaji plánují vysadit 100 milionů stromů. Pomůže to dostatečně v kompenzaci emisí uhlíku?
Připravte se na novou podobu Dubaje. Město, které již teď září jako drahokam na Blízkém východě, nyní plánuje projekt, který ho nejen povznese, ale také obohatí jeho ekosystém. Dubaj Mangroves, ambici
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Zemřela herečka Simona Postlerová (†59)
nasehvezdy.cz
Zemřela herečka Simona Postlerová (†59)
V křehké tmavovlásce Simoně Postlerové (†59) byla vždy ohromná síla. Musela se rozloučit se životní láskou. Čelila i dalším vážným problémům, přesto se stále usmívala. Kdyby se vyplnil její dětský
7 zásadních momentů v dějinách Afroameričanů: Prezident poslal proti rasistickému guvernérovi vojáky
historyplus.cz
7 zásadních momentů v dějinách Afroameričanů: Prezident poslal proti rasistickému guvernérovi vojáky
V ulicích Birminghamu v americké Alabamě je opět rušno. Nejdřív je slyšet rána a pak jako domek z karet padá k zemi jeden příbytek afroamerické rodiny. Následně je zdemolován kostel, v němž se černoši setkávají. Obyvatelé tmavé pleti v „Bombinghamu“, jak se městu v 50. a 60. letech minulého století říká, nejsou před řáděním Ku-klux-klanu v bezpečí.  
Kamenné řady u Kounova: Vyzařují tajemnou energii?
enigmaplus.cz
Kamenné řady u Kounova: Vyzařují tajemnou energii?
Řady tvořené více než 2000 neopracovanými kameny s nejasným posláním jsou dnes největší megalitickou památkou Česka. A zřejmě také jednou z našich největších záhad. Jeden z nejzáhadnějších kamennýc
Asijské nudle s vepřovým masem
tisicereceptu.cz
Asijské nudle s vepřovým masem
Co nesmí chybět v žádném asijském pokrmu? Především chilli, které dodá pokrmu ten správný říz, čerstvé bylinky, křupavá zelenina a sezamová semínka. Suroviny 200 g vepřových nudliček (například
Měsíční kamínek splnil tajné přání?
skutecnepribehy.cz
Měsíční kamínek splnil tajné přání?
Byl to žertík, kterým jsem všechny zaskočila. Nakonec jsem ale byla zaskočena já. Splnil snad kamínek na mém krku moje slova? V  tom malém městečku na jihu Moravy jsme se ocitli s přítelem náhodou. Ten kámen na tržišti mě zaujal hned, jak jsem ho uviděla. Když jsem ho vzala do ruky, už jsem se ho nemohla vzdát.
Špenát: Na talíř, když šéfkuchař ho dává…
panidomu.cz
Špenát: Na talíř, když šéfkuchař ho dává…
… králem všech květin je špenát, zpíval kdysi slavný zpěvák. Špenát je ale vskutku populární listová zelenina, která se používá téměř ve všech světových kuchyních. Z dětství si jej určitě pamatujete jako poměrně neoblíbenou přílohu k masu a naopak milované jídlo Pepka námořníka, kterému plechovka špenátu vždycky spolehlivě pomohla dodat mimořádné síly. Vědci docela nedávno