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
Pořád je to opomíjená záležitost, třebaže lékaři upozorňují na evidentní přínos…Význam pupečníkové krve pro lékařské zákroky byl potvrzen před 30 lety, kdy byla v pražské nemocnici v Motole provedena první transplantace pupečníkové krve v České republice. Dětský pacient, trpící závažnou nemocí, dostal díky krvetvorným kmenovým buňkám z pupečníkové krve od sourozence šanci na uzdravení.   […]
Jen v Česku si míchu poraní až tři stovky lidí ročně. Následky narušení tohoto křehkého spletence nervových vláken jsou zpravidla nevratné. Anebo ne? Kristýna Kárová z Ústavu experimentální medicíny AV ČR se možnostmi regenerace axonů po míšním poranění intenzivně zabývá.   Potřebuju podrbat na nose, vyhodnotí mozek a vyšle motorickou drahou míchy signál do svalů […]
Jeden rok večerního sledování televize, jedna cesta letadlem z východního na západní pobřeží USA nebo 3 dny strávené v Atlantě. Všemi těmito činnosti do sebe průměrný Severoameričan dostane dávku 0,1 miliSievertu (mSv) ionizujícího záření.   Dalších přibližně 6,1 mSv za rok načerpá tím, že chodí k lékaři, jí, pije, dýchá a funguje ve světě, ve […]
Před více než 100 lety dal Jaroslav Heyrovský světu revoluční analytickou metodu – polarografii. Před téměř 70 lety vyrobili Češi plastickou trhavinu Semtex a ve stejné době Otto Wichterle dokončoval první hydrogelovou kontaktní čočku pro korekci optických vad zraku.   V nedávnější době profesor Holý vyvinul nové skupiny léčiv, antivirotik, proti HIV/AIDS, virovou hepatitidu typu B […]
reklama
Historie
Milovaná dcera císařovny Sisi se mohla provdat za kominíka!
Sisi se v návalu zoufalství svíjí po zemi. Stačí však jeden pohled na vyděšenou dceru a další ze záchvatů císařovnu rychle opouští. Život s labilní matkou není pro Marii Valerii žádný med.   „Dítě se narodí v Uhrách, a když to bude chlapec, bude se jmenovat Štěpán,“ prosazuje si císařovna Alžběta Bavorská (1837–1898), zvaná Sisi, […]
Popoháněl Sforza Leonarda kvůli Poslední večeři?
Když Leonardo maluje fresku Poslední večeře, chodí za ním hosté, tiše sedí za jeho zády a sledují ho při práci. Mistr prý přichází brzy ráno, vyleze na lešení a zůstává tam se štětcem v ruce až do soumraku.   Jsou však dny, kdy Leonardo da Vinci (1452–1519) nenamaluje ani čárku. Nastanou i dramatické dny, kdy střídá […]
Ohrnovali vojáci Afrikakorps nos nad Mussoliniho řití?
O tom, že by bojoval v Africe, Adolf Hitler zprvu vůbec neuvažuje. Bídná situace jeho italského spojence ho však přiměje změnit názor. V červnu 1941 už v poušti válčí 33 500 Němců v rámci několika divizí Afrikakorps.   Většina německých vojáků, kteří do Afriky pod velení Erwina Rommela (1891–1944) zamíří, jsou ostřílení váleční harcovníci. Účastnili […]
Srpnová invaze: Vetřelci narazili na minimální odpor
Velel operaci Dunaj a svůj úkol splnil na výbornou. Za úspěšnou invazi vojsk Varšavské smlouvy do Československa je ostřílený generál Ivan Pavlovskij odměněn titulem Hrdiny Sovětského svazu. V oficiálním zdůvodnění však o dobře zorganizované okupaci nebude ani slovo. Nejvyšší státní vyznamenání dostane „za statečnost a odvahu, projevené v obraně Sovětského svazu“.   V Československu dochází […]
Zajímavosti
Damašská růže: Opojná starověká kráska
I když existuje mnoho krásnějších a impozantnějších růží, ve vůni se jí žádná nevyrovná. Je tak silná a okouzlující, že si získala svět už v hlubokém starověku a ani dnes její popularita neklesá. Seznamte se s neobyčejným příběhem damašské růže.   Nejstarší záznamy o damašské růži pocházejí z Mezopotámie ze 7. století před naším letopočtem. […]
Záhadná Sfinga: Opravdu ji vytvořili lidé?
Je přes dvacet metrů vysoká, ale výška není to hlavní, co na ní lidi dodnes fascinuje. Mnohem více je přitahuje záhadný vzhled Sfingy a její původ, opředený tajemstvím.   I když jsou pyramidy v Gíze pravděpodobně nejpůsobivějším dokladem neobyčejných schopností starověkých Egypťanů, sousedící Sfinga má o něco tajemnější původ. Podle nové studie ji totiž možná […]
Největší zlatý nuget: Má téměř 80 kg!
Dnes je Moliagul, městečko v australském státě Victoria, z velké části tvořeno farmáři, kteří obývají hrstku domů. V 50. a 60. letech 19. století to tu ale žije víc než v kdejaké světové metropoli. A to díky zlaté horečce.   Tisíce lidí tehdy vyráží do Moliagulu, ale i dalších míst v Austrálii, aby hledali své, […]
Všestranný zázvor: Dobrý sluha, ale zlý pán
Na první pohled nejde o nijak vizuálně atraktivní rostlinku. To, že by v soutěži krásy propadla, je ale těm, kterým její oddenky pomohly při nevolnostech, nachlazení či zažívacích potížích, celkem fuk. Zázvor je skvělou přírodní medicínou, jen se to s ním nesmí přehnat.   Do zbytku světa se rozšíří z Asie, konkrétně z té jihovýchodní. […]
Záhady a napětí
Fenomén zvaný glosolálie: Kdo vlastně promlouvá?
Glosolálie (z řeckého „glossa“ – jazyk a „lalein“ – mluvit) je fascinujícím jevem, při němž lidé hovoří nebo zpívají v jazycích, které jim samým nejsou srozumitelné. Tento stav velmi často najdeme v náboženských kontextech, ale může se objevit i mimo ně. Kde se tato tajuplná schopnost bere?   Glosolálie se objevuje v historii lidstva odedávna. […]
Havajská technika Ho´oponopono: Klíč k dosažení všeho?
Nejrůznější alternativní metody určené k osobnímu rozvoji obvykle vychází z východních hinduistických či buddhistických tradic. Ovšem i v jiných koutech světa najdeme postupy, které mají do našeho života přitáhnout pozitivitu a štěstí. Havajská metoda s trochu zvláštním názvem Ho´oponopono je jednou z nich. Skutečně má až zázračné výsledky?   Na terase typického havajského domku sedí muž v bílé košili. Má zavřené […]
Tajemná brána Aramu Muru: Je vchodem do tajné říše?
O původu a účelu takzvané Brány bohů vytesané do skály u horského jezera Titicaca v Peru existuje řada teorií, ale její skutečná funkce a význam zůstávají záhadou. Podle pověsti branou kdysi dávno za pomoci zlatého klíče prošel incký kněz a následně zmizel ve světlem zalitých tunelech uvnitř. Může se tento příběh zakládat na pravdě?   […]
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
Nad vodou se převalují chuchvalce mlhy, ze kterých se náhle vynoří siluety několika člunů. Mají velmi podivnou posádku. Dobře živení, po zuby ozbrojení muži v černých uniformách a na straně druhé: zubožená těla oblečená v chatrných vězeňských hadrech. Co tato přízračná scéna znamená?   Je jaro roku 1945, druhá světová válka se chýlí ke konci. Jezero Stolpsee […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Otevřený minimalismus Diablo House
rezidenceonline.cz
Otevřený minimalismus Diablo House
Kancelář Terry & Terry Architecture představila zdařilý projekt v podobě přístavby obytného křídla ke stávajícímu jednopodlažnímu domu. Nový dvoupatrový objem, napojený na původní objekt pod ostrým úhlem, začleňuje obytný prostor do okolí a těží z dalekých výhledů na přilehlé kopce a údolí. Jádro domu, jež zaujímá celkovou plochu 613 čtverečních metrů, je v aktuálním uspořádání
Pigmentové skvrny po opalování
nejsemsama.cz
Pigmentové skvrny po opalování
Opálená pokožka, která připomíná to slastné dovolenkové nicnedělání, pomalu bledne. Klídek střídá rozčarování nad nevzhlednými pigmentovými skvrnami, které nám sluneční paprsky na pokožce zanechaly. Jak se jich zbavit, aby pokožka vypadala zase mladě? Zamaskovat, nebo vybělit? Toť otázka. Boj s pomocí séra, ale i pera Sérum je koncentrovanější, tedy silnější a nejefektivnější. Díky depigmentační čisticí vodě
Coringa: Proč tu jen nikdo nechce žít?
epochaplus.cz
Coringa: Proč tu jen nikdo nechce žít?
Zoufalý dobytek se snaží uniknout z bahenní zkázy a prudkého vodního živlu. Jenže tentokrát neutečou ani zvířata, ani lidé. 25. listopadu 1839 se přístavním městem Coringa v indickém Ándhrapradéši přežene již druhá ničivá cyklóna. Jenže tentokrát půjde o skutečnou apokalypsu, domy vinou 12 metrových přílivových vln padají jako by byly z karet, obhospodařovaná pole jsou
Něco extra: zmrzlina z avokáda
panidomu.cz
Něco extra: zmrzlina z avokáda
Se zmrzlinami se hodně experimentuje, ale právě tato z avokáda není chuťově výstřelkem, ale naopak překvapivě lahodným dezertem. Avokádo má hned dva předpoklady stát se praktickou ingrediencí pro výrobu domácí zmrzliny. Především obsahuje vysoké množství tuku, navíc přirozeně krémové konzistence. K tomu si přičtěte jemnou, lehce trávovou chuť dužiny, která se dá dobře skloubit s
Ten jediný, kterého jsem milovala, mě přehlížel
skutecnepribehy.cz
Ten jediný, kterého jsem milovala, mě přehlížel
Nadbíhala jsem mu, jak se jen dalo, ale všechno to bylo marné. Ten fešák na červené motorce si mě ani nevšiml a léto už se chýlilo ke konci. Bylo mi sedmnáct a chodila jsem s Hrochem. To byla přezdívka, ve skutečnosti se jmenoval Jirka. Hrocha připomínal zavalitější postavou a vypoulenýma očima. Spíš to bylo ovšem tak, že Hroch
Láska jako trám, nebo jen flirt Pagáčové?
nasehvezdy.cz
Láska jako trám, nebo jen flirt Pagáčové?
Manželství Patricie Pagáčové (35) se rozpadlo teprve nedávno. Jenže se zdá, že kráska už má náhradu. Otázka ovšem je, jak to s tajemným fešákem vlastně má. Totožnost holohlavého vousáče, který se n
Kolumbus, Vikingové, nebo někdo jiný?
enigmaplus.cz
Kolumbus, Vikingové, nebo někdo jiný?
Zdá se, že ani Kolumbus, ani Vikingové nedorazili k břehům Ameriky jako první. Kontinent totiž lákal lidstvo dávno před nimi. Roku 455 se měl do Ameriky vydat buddhistický mnich jménem Hui Šen, kte
Nové snímky Merkuru ukazují skvrnitý povrch v ostrých detailech
21stoleti.cz
Nové snímky Merkuru ukazují skvrnitý povrch v ostrých detailech
Sonda BepiColombo, společná mise Evropské a Japonské vesmírné agentury, dokončila jeden ze svých průletů kolem Merkuru. Následně zaslala snímky znázorňující krátery posetý povrch planety, kterou začne
ČLOVĚK V PŘÍRODĚ
epochanacestach.cz
ČLOVĚK V PŘÍRODĚ
Na výstavišti Diamant Expo v Lounech proběhne tradiční výstava drobného zvířectva a chovatelských potřeb, zdravé stravy a života. Výstava je spojená s výstavou Řemesla a kreativita. V EXOTICKÉM pavilonu najdete hady, želvy, exotické ptactvo,.. V chovatelském pavilonu máte možnost vidět i zakoupit drobná domácí zvířata – králíky, drůbež, holuby,…
Zhrzená královna nechala zavraždit sokyni v lásce
historyplus.cz
Zhrzená královna nechala zavraždit sokyni v lásce
Řadu let musí snášet ponížení. Král ji odsunul na vedlejší kolej a se svou milenkou plodí jedno dítě za druhým. Marie Portugalská sní o pomstě. Obrní se trpělivostí a po manželově smrti přichází její chvíle. Zostuzená královna nechá svou konkurentku krutě potrestat…   Pochází ze šlechtického rodu, který patří v Kastilii k těm nejvlivnějším. Na prahu dospělosti
Station Anděl na pražském Smíchově právě otevřel
iluxus.cz
Station Anděl na pražském Smíchově právě otevřel
Novinka roku se právě otevřela. Station Anděl na pražském Smíchově láká svou autentickou newyorskou atmosférou, kde chutě neznají mezí evropského kontinentu. Americké receptury, které odpovídají návšt
Asijská kuřecí polévka
tisicereceptu.cz
Asijská kuřecí polévka
Asijská jednoduchá polévka vás rozhodně zahřeje a potěšující navíc je, že ingredience máte vlastně téměř vždy doma. Ingredience rostlinný olej 750 ml kuřecího vývaru 3 mrkve 1 menší pórek 10