Nová neurónová sieť dokáže nielen lokalizovať zvuk ako človek, no robí aj rovnaké chyby
Vedci z inštitútu MIT vytvorili model, ktorý dokáže vnímať svet ako človek.
Náš mozog dokáže nielen presne identifikovať konkrétny zvuk, ale na základe toho, čo vníma ľavé a pravé ucho vieme povedať, odkiaľ konkrétny zvuk prišiel. Aj preto dokážeme vnímať človeka prichádzajúceho ku nám od chrbta, alebo vieme odhadnúť či sa ku nám blíži auto a z akého smeru prichádza.
Hoci sa to pre nás zdá úplne prirodzené, pre počítače je to mimoriadne komplexná úloha, s ktorou majú problém aj dnes. Vedcom z technologického inštitútu MIT sa ale podarilo vytvoriť model, ktorý si dokáže s touto úlohou poradiť. Model tvorí niekoľko neurónových sietí, ktoré sa nielen priblížili k ľudskému vnímaniu, no môžu sa pomýliť rovnakým spôsobom, akým sa mýlia ľudia.
„Teraz máme model, ktorý dokáže lokalizovať zvuky v reálnom svete. Náš model sme vnímali ako skutočného ľudského dobrovoľníka a podrobili sme ho rovnakým experimentom, ako ľudí v predchádzajúcich štúdiách,“ tvrdí Josh McDermott z MIT.
Vedcom sa v tomto prípade podarilo zistiť, že počítačový model podáva rovnaké výsledky ako dobrovoľníci. Zároveň zistili, že naša schopnosť vnímať zdroj zvuku vznikla spôsobom odrážajúcim prostredie v ktorom sa pohybujeme a žijeme.
Schopnosť určiť odkiaľ zvuk prichádza je založená na spôsobe, akým sa zvukové vlny šíria priestorom. Tieto vlny sa dostanú do nášho ľavého a pravého uhla v trošku odlišných uhloch a intenzitách. Náš mozog dokáže tieto rozdiely vnímať a na ich základe nám pomáha určiť smer, odkiaľ zvuk prišiel. To sa nazýva aj lokalizácia.
Lokalizácia zvuku v reálnych podmienkach
V laboratórnych podmienkach je jednoduché lokalizovať jeden konkrétny zvuk. V skutočnom svete sa táto úloha stáva niekoľkonásobne zložitejšou. Bežne vnímame množstvo rozličných zvukov prichádzajúcich z rozličných smerov a podľa prostredia, v ktorom sa momentálne nachádzame, sa môžu zvuky odrážať a vytvárať ozveny.
Neprehliadnite
Výskumníci z celého sveta sa aj v minulosti pokúšali vytvoriť modely, ktoré by našu schopnosť lokalizácie dokázali imitovať. Tieto modely väčšinou fungovali pri ideálnych podmienkach bez šumov, no v skutočnom svete nikdy nefungovali. Vedci z inštitútu MIT sa preto obrátili na konvolučné neurónové siete. Ako základ im poslúžil model, ktorý sa pokúšal imitovať zrak. V tomto prípade model prerobili tak, aby dokázal vnímať zvuk.
Konvolučné neurónové siete môžu fungovať na množstve rôznych princípov a vedci si museli vybrať ten najlepší pre zvukovú lokalizáciu. Prostredníctvom superpočítača trénovali a testovali približne 1 500 rozličných modelov. Z tejto skupiny vybrali desať sietí, ktoré si s úlohou poradili najlepšie. Neurónové siete trénovali vo virtuálnej miestnosti, kde si mohli nastaviť množstvo parametrov. Vybrať si mohli zo širokej ponuky prirodzených alebo umelých zvukov, pričom menili aj schopnosť stien zvukové vlny odrážať.
Následne vytvorili manekýna, ktorému umiestnili do uší mikrofóny a postavili ho do skutočnej izby. Vedci prehrávali zvuky z rôznych smerov a následne sledovali, ako si Model poradí s určovaním polohy konkrétneho zvuku. Vedci zistili, že model dokázal lokalizovať zvuk podobne ako človek.
Zároveň model zdedil aj naše nedostatky. Vedci tvrdia, že človek dokáže presne identifikovať približne tri zdroje zvuku naraz. Ak sa v prostredí nachádza viac zdrojov, naša schopnosť lokalizovať zvuk klesá. Rovnaké správanie vykazoval aj model.
Komentáre