Войти

Разработана новая технология искусственного интеллекта, обрабатывающая изображения подобно мозгу человека

2339
0
0
Искусственный интеллект
Искусственный интеллект.
Источник изображения: vz.ru

Группа исследователей из Института фундаментальных наук (IBS), Университета Ёнсе и Института Макса Планка разработала новую технологию искусственного интеллекта (ИИ), которая приближает машинное зрение к тому, как человеческий мозг обрабатывает изображения. Этот метод, получивший название Lp-Convolution, повышает точность и эффективность систем распознавания изображений, снижая при этом вычислительную нагрузку на существующие модели ИИ.

Человеческий мозг удивительно эффективно распознаёт ключевые детали в сложных сценах — способность, которую традиционные системы искусственного интеллекта с трудом воспроизводят. Свёрточные нейронные сети (CNN) — наиболее широко используемая модель искусственного интеллекта для распознавания изображений — обрабатывают изображения с помощью небольших квадратных фильтров. Несмотря на эффективность, такой жёсткий подход ограничивает их способность выявлять более широкие закономерности в фрагментированных данных.

В последнее время Vision Transformers (ViT) продемонстрировали превосходную производительность при анализе целых изображений за один раз, но они требуют больших вычислительных мощностей и больших наборов данных, что делает их непригодными для многих реальных приложений.

Вдохновившись тем, как зрительная кора головного мозга избирательно обрабатывает информацию с помощью циклических, редких связей, исследовательская группа попыталась найти золотую середину: может ли подобный подход сделать свёрточные нейронные сети одновременно эффективными и мощными?

Чтобы ответить на этот вопрос, команда разработала Lp-Convolution — новый метод, который использует многомерное обобщённое нормальное распределение (MPND) для динамического изменения формы фильтров CNN. В отличие от традиционных CNN, которые используют фиксированные квадратные фильтры, Lp-Convolution позволяет моделям ИИ адаптировать форму фильтров — растягивая их по горизонтали или вертикали в зависимости от задачи, подобно тому, как человеческий мозг выборочно фокусируется на важных деталях.

Этот прорыв решает давнюю проблему в исследованиях в области ИИ, известную как проблема больших ядер. Простое увеличение размеров фильтров в свёрточных нейронных сетях (например, использование ядер 7×7 или больше) обычно не повышает производительность, несмотря на добавление большего количества параметров. Lp-свёртка преодолевает это ограничение, вводя гибкие, биологически обоснованные схемы соединений.

В тестах на стандартных наборах данных для классификации изображений (CIFAR-100, TinyImageNet) Lp-свёртка значительно повысила точность как классических моделей, таких как AlexNet, так и современных архитектур, таких как RepLKNet. Метод также оказался очень устойчивым к повреждённым данным, что является серьёзной проблемой в реальных приложениях ИИ.


Изображение: https://www.semiconductor-digest.com/ Более того, исследователи обнаружили, что когда Lp-маски, используемые в их методе, напоминали гауссово распределение, внутренняя обработка данных ИИ в точности соответствовала биологической нейронной активности, что было подтверждено сравнением с данными о мозге мышей.

«Мы, люди, быстро определяем, что важно в многолюдной сцене, — сказал доктор Джастин Ли, директор Центра когнитивных и социальных исследований при Институте фундаментальных наук. — Наша Lp-свёртка имитирует эту способность, позволяя ИИ гибко фокусироваться на наиболее важных частях изображения — как это делает мозг».

В отличие от предыдущих разработок, которые либо полагались на небольшие жёсткие фильтры, либо требовали ресурсоёмких преобразователей, Lp-свёртка предлагает практичную и эффективную альтернативу. Это нововведение может произвести революцию в таких областях, как:

– Автономное вождение, при котором искусственный интеллект должен быстро обнаруживать препятствия в режиме реального времени

– Медицинская визуализация, улучшающая диагностику на основе искусственного интеллекта за счет выделения тонких деталей

– Робототехника, обеспечивающая более интеллектуальное и адаптируемое машинное зрение в изменяющихся условиях

«Эта работа — важный вклад как в искусственный интеллект, так и в нейробиологию, — сказал директор К. Джастин Ли. — Более тесно связав искусственный интеллект с мозгом, мы раскрыли новый потенциал свёрточных нейронных сетей, сделав их более умными, адаптируемыми и биологически реалистичными».

Источник

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 27.06 06:34
  • 445
Израиль усиливает меры безопасности в связи с опасениями ударов со стороны Ирана
  • 27.06 05:47
  • 0
В свете форумных обсуждений - о ЗРК объектово-зональной и войсковой ПВО РФ
  • 27.06 02:49
  • 1
США профинансируют способный сбросить атомную бомбу на Россию аппарат
  • 26.06 22:56
  • 0
Ответы в теме "Израиль "готовился не к той войне" — и оказался уязвим перед ХАМАС"
  • 26.06 18:50
  • 2
Критически важное микроэлектронное предприятие остановлено из-за убыточных цен на гособоронзаказ
  • 26.06 13:35
  • 1
Ответ на "В США описали подавление иранской ПВО"
  • 26.06 13:07
  • 1
Будущее Украины точно не в НАТО: итог саммита в Гааге убил Зеленского (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 26.06 12:25
  • 9498
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 26.06 09:07
  • 1056
Израиль "готовился не к той войне" — и оказался уязвим перед ХАМАС
  • 26.06 04:00
  • 1
Западные санкции не смогли помешать ускорению производства российских танков Т-90М (NetEase, Китай)
  • 26.06 03:45
  • 1
Применение новой «Герани» показали на видео
  • 25.06 22:54
  • 0
Об атомной программе Ирана
  • 25.06 14:42
  • 3
Россия говорит, что ее новый бронекомплект остановит пулю калибра 12,7 мм (Popular Mechanics, США)
  • 25.06 05:48
  • 0
Ответ на "В США обозначили сроки доминирования Израиля над Ираном"
  • 25.06 04:10
  • 1
Глава Генштаба Израиля заявляет, что военная операция против Ирана еще не окончена