Hľadaj Zobraz: Univerzity Kategórie Rozšírené vyhľadávanie

44 545   projektov
1 nových

Modelovanie kognitívnych procesov so zameraním na videnie

«»
Prípona
.pdf
Typ
diplomová práca
Stiahnuté
1 x
Veľkosť
3,2 MB
Jazyk
slovenský
ID projektu
6303
Posledná úprava
01.08.2018
Zobrazené
1 065 x
Autor:
-
Facebook icon
Detaily projektu
Popis:
Hlavným cieľom kognitívnej vedy je prepojenie mozgových mechanizmov s kognitívnym správaním. Prezentovaný teoretický prístup k modelovaniu procesov videnia využíva poznatky z oblastí kortikálneho vývoja, neurovedy i psychológie. Neurofyziologické štúdie ukázali, že jednoduché a komplexné neuróny primárnej vizuálnej kôry (V1) nie sú len dopredné filtre, ktoré pasívne spracovávajú črty obrazu, ale že aktívne prispievajú ku zoskupovaniu týchto čŕt do reprezentácií objektov, či ku selektovaniu pozornosti na jednotlivé zoskupenia. Grossbergov model navrhuje, ako laminárna organizácia týchto buniek umožňuje dopredným, horizontálnym a spätným prepojeniam vytvárať perceptuálne zoskupenia na pozíciach, ktoré nedostávajú kontrastné vizuálne vstupy, zatiaľ čo pozornosť smie neuróny na takýchto pozíciách len modulovať. Implementovaný neurálny model simuluje vlastnosti perceptuálneho zoskupovania a pozornosti a porovnáva výsledky s Grossbergovým modelom.

Kľúčové slová:

modelovanie videnia

primárna vizuálna kôra

biologické spracovanie informácií

komplementárne spracovanie

laminárne spracovanie

LaminART

perceptuálne zoskupovanie

pozornosť



Obsah:
  • Zoznam obrázkov -11-
    Zoznam symbolov a skratiek -13-
    Slovník termínov -14-
    Úvod -16-
    1 Formulácia úlohy -19-
    2 Evolučný vývoj a funkcia vizuálneho systému -20-
    2.1 Replikačná bomba -20-
    2.2 Nástroje prežitia -20-
    2.3 Kvalitný dizajn -21-
    2.4 Vývoj mozgu, vizuálneho systému a vedomia -22-
    2.5 Funkcia a povaha vizuálneho vnímania -24-
    3 Teoretické prístupy k modelovaniu -28-
    3.1 Top-down -28-
    3.2 Bottom-up -31-
    3.3 Kombinovaný prístup -33-
    4 Štruktúra vizuálneho systému -35-
    4.1 Sietnica ako zrakový vstup -35-
    4.2 Vizuálne nervové cesty -38-
    4.3 Vizuálne oblasti v mozgovej kôre -40-
    4.4 Anatómia a fyziológia oblasti V1 -45-
    5 Grossbergove modelovanie -49-
    5.1 On-center Off-surround shunting siete -49-
    5.1.1 Jednoduchý dynamický neurón -49-
    5.1.2 Dilema šum-saturácia -50-
    5.1.3 Shunting dynamický neurón -52-
    5.2 BCS/FCS model -54-
    5.2.1 Motivácia pre návrh modelu -54-
    5.2.2 Komplementárne spracovanie -55-
    5.2.3 Schéma modelu -56-
    5.3 Model LaminART -57-
    5.3.1 ART -59-
    5.3.2 Bipólová vlastnosť -62-
    5.3.3 Spoločné a rozdielne vlastnosti zoskupovania a pozornosti -66-
    5.3.4 Neurálne obvody modelu -68-
    6 Implementovaný model LaminART -76-
    6.1 Rovnice modelu -76-
    6.2 Spracovanie obrazu (iteračný výpočet) -89-
    7 Experimenty -90-
    7.1 Polatov experiment -94-
    7.2 Reynoldsov experiment -98-
    7.3 Roelfsemov experiment -104-
    7.4 Celkové zhodnotenie výsledkov -108-
    8 Záver -111-
    Zoznam použitej literatúry -113-
    Prílohy -116-

Zdroje:
  • Palmer, S. E. (1999): Vision science: Photons to phenomenology, Cambridge, MA: Bradford Books/MIT Press.
  • Kopčo, N. (2005): Výpočtová a kognitívna neuroveda, Prednášky z predmetu, TU Košice.
  • Grossberg, S. (2003): How does the cerebral cortex work? Development, learning, attention, and 3-D vision by laminar circuits of visual cortex, Behavioral and Cognitive Neuroscience Reviews, 2(1):47-76.
  • Darwin, C. R. (1859), The Origin of Species, London: John Murray.
  • Dawkins, R. (1986), The Blind Watchmaker, Harlow: Longman.
  • Dawkins, R. (1976/1989), The Selfish Gene (2nd ed.), Oxford: Oxford University Press.
  • Gáliková, S., & Gál, E. (2003), Antológia filozofie mysle, Bratislava: Kalligram.
  • Rybár, J., Beňušková, L., & Kvasnička, V. (2002), Kognitivne vedy, Bratislava: Kalligram.
  • Marr, D. (1982), Vision: A computational investigation into the human representation and processing of visual information, San Francisco: W. H. Freeman.
  • Simon, H. A. (1969), The sciences of the artificial, Cambridge, MA: MIT Press.
  • Hertz, J., Krogh, A., & Palmer, R. (1991), Introduction to the Theory of Neural Computation, Addison-Wesley, Redwood City.
  • Kvasnička, V., & Pospíchal, J. (2002), Kognitívne vedy, Bratislava: Kalligram.
  • Kopčo, N. (1998), Biologicky motivované neurónové siete, Dizertačná práca, TU Košice.
  • Gleick, J. (1987), Chaos: Making a New Science, New York: Viking.
  • Grossberg, S. (1999), The Link between Brain Learning, Attention, and Consciousness, Consciousness and Cognition, Vol. 8, 1-44.
  • Novák, M., Faber, J., & Kufudaki, O. (1993), Neuronové sítě a informační systémy živých organismů, Praha: Grada.
  • Dobeš, M. (2005), Základy neuropsychológie, Košice: Spoločenskovedný ústav SAV.
  • ...
  • Somers, D. C., Dale, A. M., Seiffert, A. E., & Tootell, R. B. (1999), Functional MRI reveals spatially specific attentional modulation in human primary visual cortex, Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 96, 1663-1668.
  • Caputo, G., & Guerra, S. (1998), Attentional selection by distractor suppression, Vision Research, 38(5), 669-689.
  • Roelfsema, P. R., Lamme, V. A. F., & Spekreijse, H. (1998), Object-based attention in the primary visual cortex of the macaque monkey, Nature, 395, 376-381.
  • von der Heydt, R., Peterhans, E., & Baumgartner, G. (1984), Illusory contours and cortical neuron responses, Science, 224, 1260-1262.
  • Salin, P., & Bullier, J. (1995), Corticocortical connections in the visual system: Structure and function, Physiological Reviews, 75, 107-154.
  • Bullier, J., Hupé, J. M., James, A., & Girard, P. (1996), Functional interactions between areas V1 and V2 in the monkey, Journal of Physiology (Paris), 90, 217-220.
  • Murphy, P.C., & Sillito, A.M. (1996), Functional morphology of the feedback pathway from area 17 of the cat visual cortex to the lateral geniculate nucleus, Journal Neuroscience, 16, 1180-1192.
  • Sillito, A.M., Jones, H.E., Gerstein, G.L., & West, D.C. (1994), Feature- linked synchronization of thalamic relay cell firing induced by feedback from the visual cortex, Nature, 369, 479-482.
  • Thorpe, S., Fize, D., & Marlot, C. (1996), Speed of processing in the human visual system, Science, 381, 520-522.
  • Hirsch, J. A., Alonso, J. M., Reid, R. C., & Martinez, L. M. (1998), Synaptic integration in striate cortical simple cells, Journal of Neuroscience, 18(22), 9517-9528.
  • Alonso, J. M., & Martinez, L. M. (1998), Functional connectivity between simple cells and complex cells in cat striate cortex, Nature Neuroscience, 1(5), 395-403.
  • Bosking, W., Zhang, Y., Schofield, B., & Fitzpatrick, D. (1997), Orientation selectivity and the arrangement of horizontal connections in tree shrew striate cortex, Journal of Neuroscience, 17(6), 2112-2127.
  • Polat, U., Mizobe, K., Pettet, M. W., Kasamatsu, T., & Norcia, A. M. (1998), Collinear stimuli regulate visual responses depending on cell’s contrast threshold, Nature, 391, 580-584.
  • Reynolds, J., Chelazzi, L., & Desimone, R. (1999), Competitive mechanisms subserve attention in macaque areas V2 and V4, Journal of Neuroscience, 19, 1736-1753.