marcin mi kowski n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Wstęp do kognitywistyki OBLICZENIA INSPIROWANE NEUROLOGICzNIE . MARR PowerPoint Presentation
Download Presentation
Wstęp do kognitywistyki OBLICZENIA INSPIROWANE NEUROLOGICzNIE . MARR

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 33

Wstęp do kognitywistyki OBLICZENIA INSPIROWANE NEUROLOGICzNIE . MARR - PowerPoint PPT Presentation


  • 136 Views
  • Uploaded on

Marcin Miłkowski. Wstęp do kognitywistyki OBLICZENIA INSPIROWANE NEUROLOGICzNIE . MARR. O czym będzie mowa. Komórki babcine i widzenie Trzy poziomy jeszcze raz Widzenie w analizie odgórnej. Jak widzi mózg?. Oko to nie kamera, która rzuca obraz na ekran w mózgu.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Wstęp do kognitywistyki OBLICZENIA INSPIROWANE NEUROLOGICzNIE . MARR' - lalasa


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
o czym b dzie mowa
O czym będzie mowa
  • Komórki babcine i widzenie
  • Trzy poziomy jeszcze raz
  • Widzenie w analizie odgórnej
jak widzi m zg
Jak widzi mózg?
  • Oko to nie kamera, która rzuca obraz na ekran w mózgu.
  • Musiałby istnieć w mózgu widz, w którego mózgu byłby ekran, na który patrzyłby kolejny widz...
kom rki babcine
Komórki babcine
  • Lata 50-60: odkrycie komórek reagujących na konkretny rodzaj bodźca
  • Jerzy Konorski (1967): hipoteza istnienia jednostek gnostycznych w mózgu rozpoznających określony rodzaj bodźca
  • Jerry Lettvin (1969): komórki babcine
jak widz ropuchy
Jak widzą ropuchy?
  • W 1959 r. zespół Lettvina odkrył w układzie nerwowym ropuch komórki reagujące na czarne ruchome obiekty w polu widzenia:
    • „Detektory robaków”
hubel i wiesel 1959
Hubel i Wiesel (1959)
  • David H. Hubel (1926-2013); Torsten Wiesel (1924)
  • Odkryli, że odpowiednie komórki w mózgu kota reagują na bodźce o określonej orientacji:
    • złożone obrazy powstają z prostych elementów rozpoznawanych przez detektory cech (ale detektor cechy prostej to nie komórka babcina!)
    • Potem dostali Nobla za pracę nad kolumnami wzrokowymi.
horace barlow ur 1921 teoretyk detektor w cech
HoraceBarlow (ur. 1921): teoretyk detektorów cech
  • Aby całkowicie zrozumieć widzenie, wystarczy zrozumieć pojedyncze komórki rozpoznające cechy.
  • Pierwszy pracował nad detektorami u żab (1953).
zespo y kom rkowe
Zespoły komórkowe
  • Teoria konkurencyjna: reprezentacje neuronalne rozproszone w układzie nerwowym
  • Dopiero cały zespół komórek koduje cechy.
  • U ssaków prawdopodobnie dominują reprezentacje rozproszone; u prostych organizmów teoria Konorskiego może być wystarczająca!
marr kontra barlow
Marr kontra Barlow
  • Widzenia nie da się zrozumieć na podstawie pojedynczych neuronów.
  • To tak jakby chcieć zrozumieć latanie, oglądając pojedyncze pióra!
  • Aleksander Łuria w ZSRR głosił podobną teorię: należy zrozumieć całe systemy funkcjonalne w mózgu, a nie wąsko lokalizować funkcje w pojedynczych obszarach.
poziomy marra
Poziomy Marra
  • Trzy poziomy Marra

Poziom kompetencji

mno enie na maszynie turinga
Mnożenie na maszynie Turinga
  • Funkcja obliczeniowa Mnożenie
  • Algorytm Tabela maszyny Turinga
  • Implementacja Konstrukcja maszyny Turinga (fizyczna)
analiza zadania
Analiza zadania
  • Należy wskazać:
    • problem z zakresu przetwarzania informacji i
    • ogólne ograniczenia rozwiązania problemu.
analiza zadania1
Analiza zadania
  • Poziom obliczeniowy: Czemu służy widzenie?
  • Odwzorowaniu dwuwymiarowej informacji z siatkówki w trójwymiarową informację o otoczeniu.
analiza zadania2
Analiza zadania
  • Zadaniem systemu wzrokowego jest dostarczanie 3W reprezentacji otoczenia, która może posłużyć jako wejście dla procesów rozpoznawania i klasyfikacji
    • – głównie informacje o kształcie obiektów i ich rozmieszczeniu w przestrzeni
  • Reprezentacja 3W nie jest egocentryczna, lecz przedmiotowa
wiadectwa empiryczne
Świadectwa empiryczne
  • Możliwość podwójnych dysocjacji między postrzeganiem a rozpoznawaniem
    • Lezje prawego płata ciemieniowego – rozpoznawanie zachowane, ale problemy z postrzeganiem kształtów z niezwykłych perspektyw
    • Lezje lewego płata ciemieniowego – zachowane postrzeganie kształtu, ale zaburzone rozpoznawanie obiektów
  • Marr: system wzrokowy to wejście systemu rozpoznawania
podw jna dysocjacja
Podwójna dysocjacja
  • Uszkodzenie pewnego miejsca mózgu zaburza daną funkcję, ale inną pozostawia w stanie prawidłowym, a zarazem inne uszkodzenie mózgu zaburza tę inną funkcję poznawczą, tę pierwszą zaś pozostawia w stanie prawidłowym.
racje teoretyczne
Racje teoretyczne
  • Zdolności rozpoznawania nie zależą od zmian wyglądu związanych z:
    • orientacją przedmiotu,
    • odległością od obserwatora,
    • częściowym zasłonięciem przez inne przedmioty.
  • Zatem system wzrokowy dostarcza informacje do systemów rozpoznawania, które abstrahują od własności perspektywy – reprezentacja niezależna od obserwatora
analiza algorytmiczna
Analiza algorytmiczna
  • Wejście = światło docierające do siatkówki
  • Wyjście = trójwymiarowa reprezentacja otoczenia
  • Pytania:
    • Jakiego rodzaju informacje wydobywa się ze światła na siatkówce?
    • Jak system przechodzi od tych informacji do 3W reprezentacji otoczenia?
wyzwanie
Wyzwanie
  • Konieczność znalezienia elementarnych reprezentacji, które pozwolą wnioskować o strukturze otoczenia ze struktury obrazu.
elementarne reprezentacje
Elementarne reprezentacje
  • Podstawowe informacje na siatkówce = wielkość natężenia światła w każdym punkcie obrazu na siatkówce
    • zmiany w natężeniu to wskazówki ułatwiające wykrycie granic powierzchni
  • Elementarne reprezentacje pozwalają na wykrycie struktury we wzorcach zmian natężenia
    • np. przejścia przez zero (nagłe zmiany natężenia)
przej cia przez zero
Przejścia przez zero

• Jeśli zmiany natężenia umieścimy na wykresie, nieciągłości będą widoczne jako przejścia krzywej przez linię zerową

• Marr zaproponował laplasjan filtru Gaussa do wykrywania przejść przez zero

szkic pierwotny
Szkic pierwotny

Obraz

  • wskazuje zmiany natężenia w obrazie 2W
  • podstawowe informacje o geometrycznej organizacji zmian natężenia
  • Elementarne reprezentacje:
    • przejścia przez zero,
    • linie wirtualne,
    • grupy.

Surowy szkic pierwotny

Elementy poziomu 1

Granice poziomu 2

subiektywne nieci g o ci
Subiektywne nieciągłości
  • Czy te kształty naprawdę widać?
szkic 2 w
Szkic 2 ½ W
  • Pokazuje orientację widocznych powierzchni we współrzędnych egocentrycznych
  • Reprezentuje odległość każdego punktu w polu widzenia od obserwatora
  • Także orientację każdego punktu i kontury nieciągłości
  • Bardzo podstawowe informacje o głębi
  • Zauważmy: tu jeszcze nie ma przedmiotów!
szkic 3w
Szkic 3W
  • określa kształty i ich organizację przestrzenną
  • przedmiotowy
  • podstawowe elementy objętościowe i powierzchniowe (ułatwia rozpoznawanie)
reprezentacja w szkicu 3w
Reprezentacja w szkicu 3W
  • Zależy od rozpoznawalności kształtów jako zespołów uogólnionych stożków.
  • Uogólnione stożki łatwo reprezentować
    • wektor opisu ścieżkę osi symetrii figur,
    • wektor określający odległość prostopadłą od każdego punktu na osi na powierzchni kształtu.
  • Ale okazuje się, że tak naprawdę jest to zadanie obliczeniowo zbyt trudne dla mózgu (Rolls, 2008).
cie ka przetwarzania wg marra
Ścieżka przetwarzania wg Marra
  • Etapy w potoku:

Obraz natężeń światła

Szkic pierwotny

Szkic 2½ wym.

Wybór modelu

wyja nianie odg rne
Wyjaśnianie odgórne
  • Wyjaśnianie jest odgórne z powodu niezdeterminowania
    • Wiele różnych algorytmów może w zasadzie obliczyć to samo.
    • Jest wiele sposobów realizacji tego samego algorytmu.
  • Wieloraka realizowalność  więcej informacji na wyższym poziomie
  • Marr podaje stosunkowo mało szczegółów neuronalnych (ale w owym czasie bardzo trudno je potwierdzać!)
przetwarzanie nie wiadome
Przetwarzanie nieświadome
  • Marr nie analizuje zawartości bufora uwagi. Tu nie ma miejsca na raporty werbalne i na eye tracker, jak u Simona i Newella.
    • Simona i Newella lekceważy i krytykuje, uważając, że rozwiązywanie problemów jest na zbyt wysokim poziomie abstrakcji, aby je wyjaśnić.
  • To procesy niedostępne świadomości. Reprezentacje 2½ W nie są nam dostępne!
przetwarzanie sekwencyjne
Przetwarzanie sekwencyjne
  • Model sekwencyjny: kolejne etapy przetwarzania, od percepcji do reprezentacji przedmiotów
  • Przekonania nie modyfikują samego wczesnego widzenia (co najwyżej procesy rozpoznawania)
g wne idee marr a
Główne idee Marra
  • Bardzo wpływowa metodologia trzech poziomów
  • Klasyczna analiza odgórna
  • Większość szczegółów na poziomie algorytmicznym
  • Neurobiologia pojawia się dopiero na poziomie implementacji
wczesne widzenie i neuronauki obliczeniowe
Wczesne widzenie i neuronauki obliczeniowe
  • Dzisiejsze metody łączą zdecydowanie więcej świadectw empirycznych, a modele mają być testowane np. przy użyciu obrazowania.
  • Neuropsychologia, lezje i podwójne dysocjacje bardzo ważne.
slide33

Za tydzień: będzie zastępstwo. Jakub Kozakoszczak opowie Państwu o sieciach neuronowych i uczeniu się czasowników.