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
Téměř dva tisíce let staré svitky, pohřbené pod nánosy sopečného popela v Herkulaneu, se dlouho zdály být navždy ztracené. Extrémní teplo při erupci Vesuvu v roce 79 n. l. je proměnilo v křehké, spálené „nic“, co se zdálo být nerozluštitelné.   Díky moderním zobrazovacím technikám a umělé inteligenci však nyní vědci dokázali virtuálně rozvinout a […]
Oteplování a sucho způsobují rapidní úbytek stromového patra v jižní oblasti boreálních lesů (tajgy).  Druhy mírného pásma zároveň nejsou schopny dostatečně rychle migrovat na sever a obsadit uvolněný prostor. Výsledkem je degradace a zánik těchto ekosystémů. Vědci z Botanického ústavu AV ČR zjistili, že pozitivní vliv na zasažené oblasti mohou mít překvapivě tropické cyklóny.   […]
Před sto lety v březnu 1925 šéfpilot společnosti Aero Josef Novák dosáhl výškového rekordu 8 651 metrů na stíhacím letounu Aero A-18. Tento výkon o dva měsíce později ještě překonal, když se stejným strojem a upraveným motorem vystoupal do rekordní výšky 9 140 metrů. Úspěch potvrdil nejen výjimečné vlastnosti první sériově vyráběné československé stíhačky, ale také významnou […]
Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT se rozhodla od příštího akademického roku navýšit počet přijímaných studentů do magisterského studijního programu Space Applications ze současných 20 na dvojnásobek. Reaguje tak na kritický nedostatek kvalifikovaných pracovníků klíčových pro rozvoj místních firem působících ve vesmírném průmyslu. Vesmírný průmysl se na jižní Moravě v posledních letech rychle rozvíjí a […]
reklama
reklama
Historie
Vlastenec Kinský s Marií Terezií nepohnul
Moderně uvažující politik, který předběhl svou dobu, český vlastenec, zároveň ale temperamentní až prchlivý muž. Takový je Filip Josef Kinský, jeden z nejbližších poradců Marie Terezie.   Pokud jsou k úspěšnému výkonu politické funkce třeba patřičné geny, má Filip Josef Kinský z Vchynic a Tetova (1700–1749) o budoucnost postaráno. Jeho otcem totiž není nikdo jiný než Václav Norbert […]
Hvězda fotoreportéra se zrodila z podvodu
Kulky mu sviští kolem hlavy a i on mačká spoušť. Nikoli však na zbrani, ale u svého fotoaparátu. Válečný fotograf Robert Capa je vždy tam, kde se něco děje…   Jeho rodným městem je Budapešť. Kdyby měl pokračovat v rodinných tradicích, nejspíš by pracoval v oděvním obchodě své matky. Doba však mladému, svobodomyslnému člověku nepřeje. […]
Byla Trajánova tržnice prvním obchodním centrem světa?
V centru Říma na dohled od Kolosea se tyčí podivuhodná stavba. Jde o Trajánovu tržnici, jež je součástí stejnojmenného fóra.   Mezi římskými vrcholky Kvirinálem a Kapitolem panuje čilý ruch. Skupiny dělníků zde postupně odstraňují velké množství zeminy. Píše se rok 107, když na místě vzniká „poslední a nejnádhernější ze všech císařských fór“, jak píše německá […]
Bismarck z krále udělal císaře
Od mládí si mladík z nevýznamného pruského šlechtického rodu vytkl za cíl prosadit se ve velké politice. Jen málokdo o sobě může říct, že se mu to s takovým úspěchem podařilo.   Narodil se na apríla, tedy 1. dubna 1815, do aristokratické rodiny. O láskyplném prostředí si ale Otto Eduard Leopold von Bismarck-Schönhausen (†1898) mohl nechat jen […]
Zajímavosti
Potpourri: Květinový záhon v misce
Krásu a vůni květin si už naši předkové chtějí přenést do svých domovů a zachovat ji co nejdéle. A tak vymyslí proceduru, která jim v tom má pomoci.   Na lenošce se rozkošnicky usmívá krásná Madame de Pompadour (1721–1764). Francouzský král Ludvík XV. (1710–1774) rozepne masivní knoflíky kabátce a zhluboka se nadechne. Místností se line […]
Seymour Hersh: Hlídací pes demokracie
Rok 1968. Válka ve Vietnamu eskaluje a Američané mají těžké ztráty. Vietkong je všude, situace je napjatá. Americké velení se všemi silami snaží situaci zvrátit. A s neúspěchy přichází frustrace a s frustrací násilí.   Ale skutečnou podstatu násilí v Americe tuší málokdo. Armáda si informace hlídá. Když novinář Seymour Hersh (*1937) dostane od svého známého zajímavý tip, […]
Řeka Eufrat: Je kolébka civilizace na pokraji zániku?
Před tisíci lety pomůže k rozvoji prvních zemědělských společností na světě a v Bibli je dokonce zmíněn jako jedna ze čtyř řek, které zavlažují zahradu Eden. I dnes jsou na něm závislé miliony lidí. Ale zdá se, že nemusí trvat dlouho a řeka Eufrat zcela vyschne…   Může se to zdát jako ironie osudu i […]
Burning Man: Festival plný divočiny odstartuje rozchod!
Za vším hledej ženu, podobně je na tom i týdenní americký festival Burning Man (Hořící muž). Hosté se sjíždějí do nevadské pouště na přelomu srpna a září, kdy se v USA slaví Svátek práce.   Larry Harvey (1948–2018) přemítá, jak se dostat z porozchodového splínu. Společně s pár kamarády postaví na Baker Beach v San Francisku dvoumetrovou sochu muže […]
Záhady a napětí
Od Bornea po Čínu: Existují bájné krokodýlí žáby?
Hluboko v džunglích Bornea a bažinách Číny se podle svědků ukrývá tvor, který odporuje veškeré logice. Obří žába s krokodýlí hlavou prý zvládne sežrat člověka. Pro domorodce je to pohroma, vědci zůstávají klidní: jsou to tvorové z legend, míní. Jenže svědectví přibývá a kryptozoologové hovoří o možném přežití pravěkého mastodonsaura!   Na severu Bornea, třetího […]
Děsivé pozadí filmu Nosferatu: Ožívá v něm mrtvý jazyk!
Horor Nosferatu amerického režiséra Roberta Eggerse přináší nejen návrat jednoho klasického filmového upíra, ale i něco mnohem tajemnějšího. Upírský hrabě Orlok v něm totiž hovoří jazykem, který zmizel ze zemského povrchu před více než 1500 lety! Jak se tvůrcům filmu podařilo znovu vdechnout život něčemu, co bylo již dávno mrtvé? A mělo to nějaký dopad na […]
Fascinující záhada hadí bohyně: Koho zobrazuje tajemná minojská soška?
Nedaleko krétského hlavního města Heráklion se nachází palác Knóssos, údajné útočiště bájného Minotaura, kterého zde nechal uvěznit krétský král Minos. Právě po něm byla pojmenována civilizace, která rozsáhlý komplex vybudovala. Ve 20. století byly v paláci nalezeny dvě sošky žen, světu známé jako hadí bohyně. O žádném hadím kultu v době Minojské civilizace se ale dodnes […]
Jakubovo osuárium: Jde o důkaz, že měl Ježíš rodinu?
V roce 2002 se na veřejnost dostává předmět, který by mohl být jedním z nejvýznamnějších archeologických objevů souvisejících s křesťanstvím. Kamenná schránka na kosti, tzv. osuárium, nese nápis: „Jakub, syn Josefův, bratr Ježíšův“. Opravdu jde o důkaz existence Ježíšovy rodiny, nebo je to podvrh, který měl zvýšit cenu artefaktu?   Osuárium, které údajně pochází z […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Panské sídlo s hi-tech interiérem
rezidenceonline.cz
Panské sídlo s hi-tech interiérem
Představujeme vám architektonické dílo, které klame oči a zdá se být něčím, čím není. Zcela nový hypermoderní interiér se všemi hi-tech vymoženostmi se skrývá v přepychové mnichovské budově z konce 19. století. Vítáme vás mezi moderními vymoženostmi hi-tech vesmíru, kde každý detail představuje rafinované schopnosti svých tvůrců. Pro Michaela Neumayra, který pochází z Mnichova a momentálně má základnu
Laheq Island přivítá své nové rezidenty v roce 2028
iluxus.cz
Laheq Island přivítá své nové rezidenty v roce 2028
Rok 2028 přinese slavnostní otevření Laheq Island – zcela nového rezidenčního ostrova v Saúdské Arábii, který slibuje harmonii mezi luxusem a přírodou. Tento výjimečný projekt o rozloze 400 hektarů vz
Zámek Litomyšl: Skvost Pardubického kraje
epochanacestach.cz
Zámek Litomyšl: Skvost Pardubického kraje
Zámek Litomyšl je dokonce zapsán do Seznamu světového kulturního a přírodního dědictví UNESCO. Postavil si ho ve druhé polovině 16. století jako své reprezentační sídlo nejvyšší kancléř Království českého Vratislav z Pernštejna a dnes je považován za jednu z nejkrásnějších renesančních staveb ve střední Evropě. Stavba se důsledně držela italských vzorů, takže vnitřní nádvoří je
Mýtus o Erovi: První pohled na onen svět
epochaplus.cz
Mýtus o Erovi: První pohled na onen svět
Co se děje po smrti? Tato otázka trápí lidstvo od počátku věků, a jedním z prvních, kdo se ji pokusil zodpovědět, byl antický filozof Platon. Jeho mýtus o pamfýlském vojákovi Erovi, který se vrátil z posmrtné cesty, nabízí fascinující pohled na nebe, podsvětí a koloběh duší. Ponořte se do starověké představy o životě po životě
Játra na roštu s omáčkou
tisicereceptu.cz
Játra na roštu s omáčkou
Játra jsou u nás velmi oblíbená, připravte si je tentokrát podle tohoto vynikajícího receptu. Postup 500 g telecích jater 100–150 ml červeného kvalitního vína 2–3 lžíce olivového oleje, 5 lžic
Svoji sokyni v lásce jsem musela denně potkávat
nejsemsama.cz
Svoji sokyni v lásce jsem musela denně potkávat
O mého manžela mě připravila mladší kolegyně z práce. Z nevěry jsem Lukáše, svého muže, podezírala delší dobu. Náš vztah se dostal do určitého stereotypu. Přesto jsem zůstala v šoku, když jsem jednoho dne po návratu z lázní místo manžela našla doma pouze dopis na rozloučenou. Lukáš byl se všemi věcmi pryč, vybral si místo
Jsou štramberské uši památkou na Mongoly?
historyplus.cz
Jsou štramberské uši památkou na Mongoly?
Uprostřed temné noci a za průtrže mračen obyvatelé obléhaného města neúnavně prokopávají hráz přeplněného rybníka. Voda zanedlouho vyplaví tábor mongolských dobyvatelů, na vítěze v něm ale čeká hrůzné překvapení. Invazní armáda se na počátku 13. století hrne do srdce Evropy. V roce 1241 se mongolská vojska valí na Moravu jak ze severu z Polska, tak od jihu z Uher.
Těžba na Měsíci: Revoluční příležitost, nebo nebezpečný precedens?
21stoleti.cz
Těžba na Měsíci: Revoluční příležitost, nebo nebezpečný precedens?
Těžba na Měsíci se z oblasti science fiction pomalu, ale jistě přesouvá do reality. NASA, ESA i soukromé společnosti jako SpaceX, Blue Origin nebo i menší startupy se předhánějí ve vývoji technologií,
Rozvod na krku. Manželka Kratinovi byla nevěrná!
nasehvezdy.cz
Rozvod na krku. Manželka Kratinovi byla nevěrná!
Byli spolu dvaatřicet let a mysleli si, že je už nic nerozdělí. Přesto se oblíbený herec ze seriálu ZOO Vladimír Kratina (73) před pár dny v tichosti rozvedl se svou druhou ženou Jitkou. Důvodem rozp
Tajemství obrazu Mona Lisa: Stál Leonardovi modelem jeho milenec?
enigmaplus.cz
Tajemství obrazu Mona Lisa: Stál Leonardovi modelem jeho milenec?
Koho slavný renesanční umělec Leonardo da Vinci vyobrazil na tajuplném obraze Mona Lisa? To je otázka, na kterou se stále hledá odpověď. Se zcela novou teorií přichází italský umělecký historik Silvan
Energetický nápoj z jogurtu
panidomu.cz
Energetický nápoj z jogurtu
Palivo pro sportovce a milovníky zdravé výživy! Potřebujete půl hrnku bílého jogurtu banán 2 vejce 2 lžíce kokosového oleje 2 lžíce rozemletých lněných semínek led Postup Všechny ingredience rozmixujete, na závěr přidáte kostky ledu a znovu rozmixujete. Lněné semínko můžete nahradit mandlemi, semínky slunečnicovými nebo sezamovými, či také ořechy. Nápoj je možné zmrazit a podávat
Stará televize v noci ožívala
skutecnepribehy.cz
Stará televize v noci ožívala
Chtěla jsem si tu televizi nechat, jako památku na tetičku. Jenže na první pohled obyčejná věc nám s manželem záhy nedala spát. Se starou televizí na chalupě jsme zažili děsivé chvíle! Myslela jsem si, že ten přístroj zděděný po mé příbuzné poslouží alespoň jako ozdoba. Přinesl ale jenom hrůzu. Uprostřed noci mě budily tajemné zvuky. Nebyli to však
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