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
V každém krajském městě sbírali vědci klíšťata v parcích a zjišťovali, nakolik jsou pro člověka nebezpečná. Nyní vyhodnotili výsledky za loňskou sezonu a vyplynulo z nich, že klíšťata v městských parcích jsou infikovaná víc než ta v přírodě.   U každého čtvrtého klíštěte byly nalezeny bakterie způsobující lymeskou borreliózu. V řadě parků pak bylo borrelií infikováno i více než […]
Kouření škodí zdraví, to je fakt. Jenže zbavit se závislosti není snadné. Když se to ale někomu přeci jen podaří, jeho tělo se mu za to odvděčí. Některé zdravotní benefity se projeví téměř okamžitě, jiné až po letech, ale rozhodně stojí za to. „První změnou, ke které může dojít už během několika hodin od vykouření […]
V dnešním městě Tello v jihovýchodním Iráku, kdysi starověké metropoli Girsu, objevili archeologové pozůstatky dvou chrámů, postavených na sobě. Na ruinách sumerského chrámu vyrostl druhý, spojený s mocným makedonským králem Alexandrem Velikým i bájným antickým hrdinou a silákem Herkulem.   Sumerské město Girsu bylo pravděpodobně osídleno už v době 5300 až 4800 let př. n. l., kdy […]
Na první pohled se mohou jevit jako přežitek, který už dávno překonal svou dobu. Opak je pravdou. Přechodové rituály tvoří nedílnou součást našeho života. Znamenají totiž nejen změnu naší společenské definice, ale zejména individuálního chápání sebe sama.   Podrobně se na tento fenomén životních změn zaměřil antropolog a religionista s francouzskými kořeny Arnold Van Gennep […]
reklama
Historie
Musely letušky na svatbu zapomenout?
Chce létat. Pilotní licenci má, ale že by se usadila v kokpitu letadla, o tom si může nechat jen zdát. Americká společnost je ještě příliš konzervativní na to, aby tolerovala ženy-pilotky. Ellen Churchová se tak do letadla musí dostat jinak…   Vystudovala zdravotní školu. Ellen Churchová (1904–1965) nabízí své služby letecké společnosti Boeing Air Transport. […]
Pevnost Stříbrná Hora: Rakušané si na chloubu Fridricha Velikého netroufli
Věčně hladoví vojáci mu za jídlo občas „zaplatí“ knoflíkem z uniformy. Hostinskému ze Stříbrné Hory ve Slezsku to ale nevadí. Ví, že jeho zákazníci svůj dluh hned zítra vyrovnají. Ve zdejší pevnosti totiž vládne tuhá kázeň a vojáky by za neupravenost čekal tvrdý trest!   Pruský král Fridrich Veliký (1712–1786) ve 40. letech 18. století […]
Obětí stalinských čistek byla i křehká baletka
Venku je minus 43 stupňů, ale baletka slavného Kirovova souboru musí tančit. Porce jídla navíc, kterou dostane za představení pro dozorce krutého nápravného lágru, pro ni může znamenat rozdíl mezi životem a smrtí.   V roce 1926 si leningradská umělecká veřejnost vypráví jen o 17leté sólistce věhlasného Kirovova baletního souboru. Nina Alexandrovna Anisimovová (1909–1979) se v průběhu […]
Holubího reka nechali vycpat
Obránci francouzské pevnosti Vaux, střežící přístup k Verdunu, se už dlouho neudrží. „Tohle je naše jediná šance,“ říká velitel a vysílá jejich posledního poštovního holuba s žádostí o pomoc…   Nezbývá než doufat, že holub Vaillant poselství doručí. Od 2. června 1916 Němci útočí na opevnění Vaux, střežící severovýchodní přístup k městu Verdunu. Major Sylvain Eugène Raynal (1867–1939) […]
Zajímavosti
Osówka: Hitlerovo tajné město
Jen pár kilometrů od česko-polských hranic se poblíž polské obce Hlušice v Sovích horách nacházejí fragmenty tajemného podzemního města Osówka. Pokud by bylo dokončeno, bylo by jedním z největších stavebních projektů nacistického Německa.   Účel projektu nazvaného Reise (Obr) je tak tajný, že o něm neexistují žádné záznamy. Není znám ani zamýšlený rozsah podzemního města, […]
Žraloci na kokainu postrachem Floridy
Kauzu drogově závislých žraloků řeší tým odborníků z Floridy. Americký stát totiž funguje jako důležitý uzel pro obchodníky s drogami, zejména kokainem, putujícím do USA z Jižní a Střední Ameriky. A protože ne vždycky probíhá cesta podle plánu, je občas pro pašeráky bezpečnější se nákladu prostě zbavit. Hodit ho do moře.   A spolu s […]
Odkud vzala Evropa své jméno?
Evropa je něco víc než jen geografický útvar. Tento pojem přitom vznikne dříve, než lidé začnou rozlišovat různé části světa na kontinenty.   Starověcí Řekové rozdělují svět do tří hlavních celků: Evropy, Asie a Libye, tedy tehdy známé severní části Afriky. Tyto rozdíly použije antický učenec a „otec kartografie“ Klaudios Ptolemaios (asi 85–168) pro mapu […]
Měsíc: Ráj pro těžaře!
Dlouhou dobu byl Měsíc pro lidstvo jen na míle vzdálenou stříbrnou koulí na obloze. Jenže pak Neil Armstrong 21. července 1969 udělá „malý krok pro člověka, ale velký skok pro lidstvo“ a od té chvíle začne být tato jediná známá přirozená družice Země vcelku lákavou destinací.   K tomu, aby se na Měsíc přestěhoval člověk natrvalo, […]
Záhady a napětí
Evropští šamani současnosti: Kde se s nimi můžete potkat?
Šaman jako prostředník mezi světem nadpřirozena a lidmi nás spojuje s nejstaršími obdobími prehistorie. Z hlediska geografie byl šamanismus původním náboženstvím sibiřských národů. Brzy se však dostává i do našich končin, třeba do Uher, kde se i v pozdním středověku nacházeli šamani-táltosové. Existují a působí na našem kontinentu dodnes?   Muž oslovovaný jako táltos právě odložil malý bubínek, […]
Tajný tunel pod brooklynskou synagogou: Kdo ho vybudoval a proč?
Bizarní skandál na začátku tohoto roku otřásá židovskou komunitou v New Yorku. Pod historickou synagogou je objeven tajný podzemní tunel vedoucí do suterénu prázdného obytného domu. O jeho původu a účelu se hned po odhalení rozhoří divoké spekulace. Sloužil k obchodování s dětmi nebo k jiným nezákonným činnostem, jak tvrdí konspirační teoretikové?   V polovině […]
Albrecht z Valdštejna: Zachránce, nebo zrádce?
Albrecht Václav Eusebius z Valdštejna (1583–1634) patří mezi nejkontroverznější postavy českých dějin. Tento cílevědomý muž celý život dychtí po moci a úspěšně vede války, přestože trpí dnou a pravděpodobně i syfilidou. Skutečně jeho kroky řídila zásadním způsobem astrologie?   Valdštejn pochází sice ze starého, avšak nepříliš majetného rodu. Jeho rodina žije na tvrzi v Heřmanicích, […]
Obraz plačící chlapec: Proč nikdy neshoří?
Jako nejprokletější obraz na světě bývá označován Plačící chlapec. Údajně je na něm dítě, jehož rodiče zemřeli při požáru a ono pak proklelo každé místo, kde se nacházelo. Jakékoliv jeho zpodobnění má nosit smůlu a domy, v nichž se obraz objeví údajně často shoří na popel. Podle zpráv hasičů ale samotný obraz neshoří nikdy. Má […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Čerstvá manDarinka je prý téměř k nepoznání
nasehvezdy.cz
Čerstvá manDarinka je prý téměř k nepoznání
Své ctitele šokovala  zpěvačka Dara Rolins (51), když se nazvala čerstvou mandarinkou. Ačkoli patří k těm nejudržovanějším ženám v českém a slovenském rybníčku, s vráskami se nehodlala smířit a došl
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
Svět ohrožuje nedostatek vody, čeká lidstvo boj o tento symbol života?
21stoleti.cz
Svět ohrožuje nedostatek vody, čeká lidstvo boj o tento symbol života?
Světu začíná docházet pitná voda. Jejím nedostatkem trpí asi čtvrtina lidí na planetě, do konce roku 2050 jich přibude další miliarda. V průběhu 20. století přitom množství vody využívané lidmi rostlo
Bábovka se zakysanou smetanou
tisicereceptu.cz
Bábovka se zakysanou smetanou
Vláčná bábovka se hodí jako zákusek po nedělním obědě nebo jako sváteční snídaně. Potřebujete 4 vejce 1 hrnek cukru krupice 2 hrnky polohrubé mouky 1 prášek do pečiva 1 kelímek (200 g) zakys
Klášter Porta coeli: Brána do nebes leží na Moravě
epochanacestach.cz
Klášter Porta coeli: Brána do nebes leží na Moravě
Ojedinělý gotický portál není jedinou chloubou kláštera Porta coeli. Klášterní komplex s bohatou a slavnou historií nás při prohlídce přesvědčí, že tato stavba si své výjimečné místo v našich dějinách opravdu zaslouží. Založit klášter cisterciaček se rozhodl na počátku 13. století už král Přemysl Otakar I., za svého života však už nestačil učinit rozhodující krok. Postarala se
Odkud pocházeli Hunové a proč se vydali na západ?
epochaplus.cz
Odkud pocházeli Hunové a proč se vydali na západ?
V roce 375 našeho letopočtu se před Evropou objevila hrozivá síla – Hunové, kteří svou zuřivostí a brutálností otřásli civilizací a vyvolali strach v srdcích lidí mnoha národů. Vpád Hunů byl jedním z nejvýznamnějších a nejpozoruhodnějších vojenských událostí v historii starověkého světa. Útok Hunů na Evropu je jednou z velkých hádanek v historii západní civilizace.
Za mořem do země faraonů a skvělých zážitků
nejsemsama.cz
Za mořem do země faraonů a skvělých zážitků
Chcete zažít dokonalou exotiku jen za cca 4 hodiny letu z Česka? Vydejte se do Egypta! Je magickou kolébkou starověké historie, protéká tu životodárný Nil, a navíc se na břehy Rudého moře dostanete jen za několik tisíc. Egypt je díky poloze na severu Afriky vyhlášený mírnou zimou a horkým létem. Mezi dnem a nocí sice mohou
Letní comeback nadčasových perel
iluxus.cz
Letní comeback nadčasových perel
Příběh české značky Olivie začal v roce 2017, kdy Martina Sluková a její syn Lukáš Sluka, založili společnými silami internetové klenotnictví OLIVIE.cz, které prodává velmi kvalitní a prověřené stříbr
Jak Vikingové vařili nápoj bohů?
historyplus.cz
Jak Vikingové vařili nápoj bohů?
„Je mi zima, “ drkotá zuby mladý Viking Erik. „Napij se, nápoj bohů tě zahřeje,“ podává mu otec pohár s horkou vonící tekutinou. Mladík si přihne. Za chvíli se mu po celém těle rozlije příjemné teplo.   Brzy je pohár prázdný. Erik sáhne po dalším a také ho vyprázdní. Opilý už sotva mluví a jeho
Děsivá univerzita v Ohiu: Jaké síly ovládají pokoj číslo 428?
enigmaplus.cz
Děsivá univerzita v Ohiu: Jaké síly ovládají pokoj číslo 428?
Noční klid na univerzitní koleji ve městě Athens v americkém státě Ohio náhle protrhne pronikavý dívčí křik! Mladá studentka s hrůzou v očích vybíhá jen ve spodním prádle z budovy a hystericky volá o
Kimchi: Salát plný vitaminů
panidomu.cz
Kimchi: Salát plný vitaminů
Všichni jsme o něm už slyšeli, ovšem málokdo z nás může říct, že ho ochutnal, nebo je dokonce jeho pravidelným jedlíkem. Škoda. Kimchi totiž patří mezi pět nejzdravějších pokrmů světa. V korejských restauracích se miska kimchi automaticky podává ke každému jídlu zdarma. Přitom by se mohlo vyvažovat zlatem: výrazně snižuje špatný cholesterol, bojuje proti volným
Nikdy se už nevzpamatuju…
skutecnepribehy.cz
Nikdy se už nevzpamatuju…
Nedávno jsme oslavili pětadvacáté výročí svatby. V té chvíli by mě ani nenapadlo, že budu podávat žádost o rozvod a láska se promění v prach. Bylo to fantastické. Uspořádali jsme večírek pro naše blízké přátele. A protože bylo pěkné počasí, konal se na zahradě. Nechyběly květiny a nádherné dárky, úžasný dort, momenty plné emocí, úsměvů a přání. Láska na první pohled Potkali