Машинное обучение даёт представление о том, как мозг собаки представляет то, что он видит

МЕНЮ


Главная страница
Поиск
Регистрация на сайте
Помощь проекту
Архив новостей

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИВнедрение ИИРабота разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика

Авторизация



RSS


RSS новости


Бхубо, со своим владельцем Ашвином Сакхарданде, готовится к сеансу просмотра видео в сканере фМРТ. Уши собаки заклеены липкой лентой, чтобы держать беруши, которые приглушают шум сканера МРТ. Фото: Лаборатория когнитивной неврологии собак Эмори.

Исследователи записали нейронные данные МРТ на двух бодрствующих собаках, в условиях свободного поведения, когда они смотрели видео в течение трёх 30-минутных сеансов, в общей сложности 90 минут. Затем они использовали алгоритм машинного обучения для анализа закономерностей в нейронных данных.

Проект был вдохновлен недавними достижениями в области машинного обучения и МРТ для декодирования визуальных стимулов человеческого мозга, что позволяет по-новому взглянуть на природу восприятия. Помимо людей, этот метод был применён лишь к нескольким другим видам, включая некоторых приматов.

"Хотя в нашей работе задействовано всего две собаки, она предлагает доказательство того, что эти методы на них работают," – говорит Эрин Филлипс, ведущий автор статьи, которая выполняла работу в качестве специалиста-исследователя в лаборатории когнитивной нейробиологии собак Бернса [Canine Cognitive Neuroscience Lab].

Бёрнс и его коллеги впервые разработали методы дрессировки, позволяющие собакам входить в сканер МРТ и оставаться совершенно неподвижными и без какой-либо фиксации, пока измеряется их нейронная активность. Десять лет назад его команда опубликовала первые МРТ-изображения мозга собаки, в подобном формате. Это открыло путь к серии экспериментов, тому, что Грегори Бёрнс, профессор психологии Эмори и автор статьи, называет проектом Dog.

На протяжении многих лет его лаборатория публиковала исследования о том, как собачий мозг обрабатывает зрение, слова, запахи и вознаграждения, такие как получение похвалы или пищи.

Между тем, технология, лежащая в основе компьютерных алгоритмов машинного обучения, продолжает совершенствоваться. Технология позволила учёным расшифровать некоторые модели активности человеческого мозга. Технология "читает мысли", обнаруживая в шаблонах данных мозга различные объекты или действия, которые человек видит во время просмотра видео.

"Я начал задаваться вопросом: "Можем ли мы применить аналогичные методы к собакам?" – вспоминает Бернс.

Дейзи занимает свое место в томографе фМРТ. Уши собаки заклеены скотчем, чтобы держать беруши, которые приглушают шум. Фото: Лаборатория когнитивной неврологии собак Эмори.

Первая задача заключалась в том, чтобы придумать видеоконтент, который собака могла бы найти достаточно интересным для просмотра в течение длительного периода. Исследовательская группа Emory прикрепила видеорегистратор к карданному подвесу и палке для селфи, что позволило им снимать устойчивые кадры с точки зрения собаки, примерно на уровне талии человека или чуть ниже.

Они использовали устройство для создания получасового видеоролика со сценами, относящимися к жизни большинства собак. Люди гладили собак и угощали их. Сцены с собаками также демонстрировали, как они обнюхивают, играют, едят или гуляют на поводке. Сцены активности демонстрировали автомобили, велосипеды или скутер, проезжающие по дороге; кошку, гуляющую в доме; оленя, переходящего дорогу; сидящих людей; людей, обнимающихся или целующихся; людей, предлагающих резиновую кость или мяч в камеру [имитация того, что собаке подают эти предметы]; и людей, которые едят.

Пример видео продемонстрированного собакам - нажмите на ссылку чтобы посмотреть.

Видеоданные были сегментированы по временным меткам в различные классификаторы, включая классификаторы на основе объектов (такие как собака, автомобиль, человек, кошка) и классификаторы на основе действий (такие как обнюхивание, игра или еда).

А. Примеры кадров из видеоклипов, показанных собакам. Б. Бхубо, просматривает видео во время МРТ в состоянии бодрствования. Источник фото - научная публикация.

Только у двух собак, которые были обучены для экспериментов с помощью МРТ, хватило сосредоточенности и темперамента, чтобы лежать совершенно неподвижно и смотреть 30-минутное видео без перерыва, включая три сеанса общей продолжительностью 90 минут. Этими двумя "суперзвездными" собаками были Дейзи, смешанная порода, которая может быть частично бостонским терьером, и Бхубо, смешанная порода, которая может быть частично боксером.

"Им даже не нужны были угощения," – говорит Филлипс, который наблюдал за животными во время сеансов МРТ и наблюдал за тем, что они отслеживали на видео. "Это было забавно, потому что это серьёзная научная работа, и на неё ушло много времени и усилий, но всё сводилось к тому, что эти собаки смотрели видео с другими собаками, а люди вели себя как-то глупо."

Два человека также подверглись такому же эксперименту, просматривая одно и то же 30-минутное видео в течение трёх отдельных сеансов, лежа в МРТ.

Данные мозга можно было сопоставить с видеоклассификаторами с помощью временных меток. К данным был применён алгоритм машинного обучения, нейронная сеть, известная как Ivis.

Нейронная сеть – это метод машинного обучения, при котором компьютер анализирует обучающие примеры. В этом случае нейронная сеть была обучена классифицировать содержимое данных, полученных при сканировании мозга.

Результаты для двух испытуемых-людей показали, что модель, разработанная с использованием нейронной сети, показала 99%-ную точность отображения данных мозга с классификаторами как на основе объектов, так и на основе действий.

В случае декодирования видеоматериалов, полученных от собак, модель не сработала для классификаторов объектов. Однако она была точна на 75-88% при декодировании классификаций действий для испытуемых собак.

Результаты показывают серьёзные различия в том, как работает мозг человека и собаки.

"Мы, люди, очень объектно-ориентированы," – говорит Бернс. "Собаки, похоже, меньше озабочены тем, кого или что они видят, и больше озабочены самим действием."

Собаки и люди также имеют серьёзные различия в своих зрительных системах, отмечает Бернс. Собаки видят только в оттенках синего и жёлтого, но у них немного более высокая плотность зрительных рецепторов, предназначенных для обнаружения движения.

"Вполне логично, что мозг собак в первую очередь будет настроен на действия," – говорит он. "Животные должны быть очень обеспокоены тем, что происходит в их среде, чтобы не быть съеденными или следить за животными, на которых они могут захотеть охотиться. Действие и движение имеют первостепенное значение ".

источник https://www.eurekalert.org/news-releases/964886


Источник: m.vk.com

Комментарии: