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 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 […]
Společnost HTC VIVE úspěšně nasadila headset HTC VIVE Focus 3 na mezinárodní vesmírné stanici ISS. Jde o první headset pro duševní zdraví, který dokáže bez problémů každodenně pomáhat veliteli šestiměsíční mise Andreasi Mogensenovi z Evropské vesmírné agentury se zvládáním dlouhého odloučení od Země i blízkých. Nyní přichází další fáze testů, tentokrát zaměřená na udržení kondice a […]
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 […]
reklama
Historie
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) […]
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 […]
Zajímavosti
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, […]
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 […]
Záhady a napětí
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 […]
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. […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Náš Hektor věděl předem, kam udeří blesk
skutecnepribehy.cz
Náš Hektor věděl předem, kam udeří blesk
Mrak na obloze nevypadal nebezpečně. Najednou z něho ale vyšlehl blesk, který zasáhl strom. Kdybychom nedali na našeho psa, byl by s námi asi konec. Ačkoli náš pes byl vzrůstu malého, původu rozmanitého a dobrácké psí duše, byl to pravý hrdina! Byl moc chytrý a statečný, jak mohl mnohokrát za svůj osmnáctiletý život předvést. Nezalekl se ani toulavé kočky,
Mrkvové karbanátky
nejsemsama.cz
Mrkvové karbanátky
Jsou originální alternativou masa. Pokud by vám ale přece jen chybělo, můžete karbanátky zvydatnit přidáním na kousky opečené slaniny. Ingredience na 4 porce: ● 500 g vařené mrkve ● 500 g brambor vařených ve slupce ● 1 lžíce nasekané petrželky ● 4 jarní cibulky ● 1 vejce ● sůl ● pepř ● 3 lžíce strouhanky ● ½ lžičky drceného kmínu ● strouhanka na obalování ● olej na smažení Postup: Brambory oloupejte
Podivuhodné chobotnice:  Hraví, zlomyslní, ale hlavně vysoce inteligentní bezobratlí
21stoleti.cz
Podivuhodné chobotnice: Hraví, zlomyslní, ale hlavně vysoce inteligentní bezobratlí
V životě chobotnice, velmi inteligentního živočicha, nevyhnutelně nastanou chvíle, kdy se nudí. V důsledku toho se zabaví hrou s různými předměty, které bohužel nejsou k snědku anebo jízdou na medúzác
Nová kapitola Narciso Rodriguez
iluxus.cz
Nová kapitola Narciso Rodriguez
Narciso Rodriguez uvádí na trh novou kapitolu ikonické řady for him s vůní for him vetiver musc. Tato elementární a aromatická novinka představuje únik k smyslné harmonii přírody. Vůně for him veti
Hrad Košumberk: Dnes pustý, kdysi výstavný
epochanacestach.cz
Hrad Košumberk: Dnes pustý, kdysi výstavný
Jen pár set metrů nám postačí, abychom se od Chlumku kolem kaple sv. Jana Nepomuckého přesunuli ke zřícenině hradu Košumberk. Dnešní zřícenina pochází z druhé poloviny 13. století, bývala pyšným gotickým hradem a dokonce byla doplněna o renesanční zámek. Košumberk je pustý od konce 18. století a dnes si při jeho návštěvě můžeme projít nejen pozůstatky
Tajemná moc menhirů: Zachraňuje jihočeské Stonehenge životy?
enigmaplus.cz
Tajemná moc menhirů: Zachraňuje jihočeské Stonehenge životy?
Přesný účel prastarých megalitických staveb není dodnes znám. Určité indicie ovšem naznačují, že jim lidé možná už v dávnověku připisovali léčivé účinky. Příznivý vliv na zdraví má údajně i moderní ka
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
Dýňové rizoto se sýrem
tisicereceptu.cz
Dýňové rizoto se sýrem
Dýňové rizoto si bude rozumět i s aromatičtějšími druhy sýrů. Zkuste s modrou plísní nebo kozí. Ingredience 1 hrnek kulatorznné rýže 200 g dýňového pyré 1 lžička kari 1 stroužek česneku 150
Libeček: Chutná, přivolává lásku i zlepšuje zdraví
epochaplus.cz
Libeček: Chutná, přivolává lásku i zlepšuje zdraví
V antice se bez něj neobejdou Řekové ani Římané. Když se pak rozšíří po Evropě, libeček se pěstuje i v klášterních zahradách. Oblíbí si ho nejen léčitelé, ale také kuchaři a v gastronomii si získá stálé místo. A příznivci ezoteriky tvrdí, že vám pomůže do života přivolat lásku a další dobré věci! Mohutné, svěže zelené
Večeře bez masa a rychle
panidomu.cz
Večeře bez masa a rychle
Jde to a uvidíte, že budou i chutné. Někdy stačí opravdu jen pár surovin a můžete vykouzlit opravdovou dobrotu. Sýr pečený v těstě (2 porce) 2 kusy sýra camembert nebo hermelín, 1 balíček listového těsta, 100 g vlašských ořechů, tymián, rozmarýn, sůl, pepř mletý, 1 cibule, máslo, 12 čerstvých žampionů, smetana ke šlehání, vejce na
Zradily sv. Martina husy?
historyplus.cz
Zradily sv. Martina husy?
Muž v jednoduché mnišské kutně vleze do hospodářského stavení plného opeřenců. „Snad mne tady nenajdou,“ přemítá, když zdáli slyší procesí lidí, kteří po něm pátrají. Záhy zvuky přehluší kejhání ptáků, mezi nimiž se ukryl.   „Budeš vojákem,“ dozví se od svého otce Martin Tourský (asi 316–397). Sám válečník chce synovi zajistit dobrou budoucnost. Z chlapce,
Odpustila žena Gránskému milenku?
nasehvezdy.cz
Odpustila žena Gránskému milenku?
Herec ze seriálu ZOO David Gránský (32) má už dlouhé roky pověst svůdníka. A to i přesto, že je několik let ženatý a má doma manželku Nikolu Gránskou (30). Ta by pro svého manžela  udělala první pos