Войти

Разработана новая технология искусственного интеллекта, обрабатывающая изображения подобно мозгу человека

3546
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
  • 13.10 02:25
  • 2
Комментарий к "Объект 292: Т-80 с огромной 152-мм пушкой. Зачем СССР поставил на танк орудие почти от самоходки"
  • 13.10 00:56
  • 1
Индия предложила план перемирия между Украиной и Россией из трёх пунктов
  • 13.10 00:09
  • 0
Комментарий к "«Рокоссовский спорил со Сталиным». План, спасший тысячи жизней"
  • 12.10 22:15
  • 1
Комментарий к "«Россия больше не дойная корова»: историк Спицын вскрыл истинную причину ярости Запада против Путина"
  • 12.10 21:37
  • 1
В УрФУ разработали титановый сплав, продлевающий срок эксплуатации авиадвигателей
  • 12.10 21:28
  • 1
Комментарий к "НАТО может перерезать важнейшую для России Балтийскую артерию "в течение нескольких часов" после начала атаки (The Times, Великобритания)"
  • 12.10 20:55
  • 1
После четырёхлетнего перерыва Россия и Словакия возвращают военных атташе
  • 12.10 20:02
  • 0
Комментарий к "Чем тактика современной войны в корне отличается от войны Второй Мировой"
  • 12.10 16:28
  • 0
Богодель: Раскрыта суть нового законопроекта минобороны Польши
  • 12.10 11:47
  • 2
Военный эксперт указал на крах украинской Fire Point
  • 12.10 10:54
  • 16424
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 12.10 09:28
  • 1
И снова о калининградском анклаве ("Запад упорно ведет дело к ядерной войне с Россией: сделан еще один шаг")
  • 12.10 06:04
  • 0
Комментарий к "Причины краха СССР: Как проиграть в «классики»"
  • 12.10 03:45
  • 1
НАТО проведет в Италии ядерные учения без ядерного оружия
  • 11.10 11:11
  • 2
Евкуров рассказал о новой тактике Армии России в зоне спецоперации