Визуальное восприятие является одним из важнейших компонентов удаленных автономных систем и интеллектуальных роботов. Это является одним из наиболее активных направлений исследований искусственного интеллекта.
Вступление
Достижение лучшего понимания механизмов визуального восприятия мозга будет иметь решающее значение для разработки надежных визуальных когнитивных вычислений, создания компактных и энергоэффективных интеллектуальных автономных систем.
Вдохновленные когнитивными механизмами мозговых сетей, ассоциативной памятью и зрительным восприятием человека, мы рассмотрим вычислительные рамки визуального представления и понимания сцены, а также возможные подходы к надежному зрительному познанию.
Мозговые сети и когнитивная пластичность
Мозг представляет собой сложную сеть, состоящую из взаимосвязанных тканей из разных регионов, каждый из которых отвечает за свою когнитивную задачу.
Функциональность и задачи, связанные со спонтанной деятельностью мозга, определяются топологией сети, которая является иерархической, многомасштабной, тесно связанной и многоцентричной.
В последние годы неврологи получили представление о когнитивных механизмах мозга, исследуя структурные связи, а также агрегации и разделения функциональных и эффективных связей. Структурные связи включают в себя физиологические связи в коре головного мозга. Высокий уровень избыточности определяет универсальность и отказоустойчивость мозга.
Функциональные связи - это специализированные статистические корреляции, основанные на нейрофизиологических явлениях, степень реконструкции которых определяет когнитивную пластичность мозга.
Эффективные связи описывают причинно-следственные связи и взаимное влияние между различными функциональными областями, которые определяют эффективность и гибкость когнитивных способностей. Функция мозга соответствует его структуре.
В отличие от представлений о знаниях, основанных на символах и вероятностях, мозг достигает информационной организации, выводов и рассуждений посредством динамической эволюции сложных пространственно-временных сетей.
Такие пластические, динамические и нелинейные мозговые сети являются структурной основой надежной когнитивной функции мозга, а также отправной точкой в развитии интеллекта, вдохновляемого мозгом.
Миграция памяти и знаний
Память, важная функция нервной системы, - это нейронная активность в мозгу, отвечающая за хранение и воспроизведение полученной информации и опыта. Система памяти мозга может быть разделена на три категории: мгновенная, краткосрочная и долгосрочная.
Мгновенная память - это временное хранение в органах чувств.
Краткосрочная память сохраняет информацию, выполняет тонкую обработку и получает новую информацию из сенсорных буферов.
Долгосрочная память включает в себя накопление индивидуального опыта и развитие когнитивных способностей.
Мозг получает внутреннюю и внешнюю информацию, собираемую от органов чувств и рецепторов, а затем использует знания, запоминаемые нервной системой, для дополнения, интерпретации и оценки собранной информации.
Из-за неизбежного "шума" в сигналах и неполных наблюдений мозг должен исправлять и дополнять ошибочную или недостающую информацию, основанную на воспоминаниях, на различных стадиях когнитивной обработки.
Для того чтобы принять решение об адаптивном поведении, нервная система должна сформировать внутреннюю модель. Эта внутренняя модель должна отражать историю изменений окружающей среды и выбрать, модифицировать или не модифицировать модель для формирования долговременной памяти.
По сравнению с механизмами хранения в современных компьютерных системах нейронная память характеризуется распределенной структурой представления и хранения знаний, возможностью подключения ячеек в качестве подложки для хранения и поиска информации, а также тесной связью памяти и обработки информации.
Заключение
В мозгу память органично интегрирована с динамическими процессами ее функциональных и эффективных связей во всей системе обработки когнитивной информации, где соответствующая информация поддерживается, интерпретируется, оценивается, извлекается, пересматривается, консолидируется и завершается.
"Миграция знаний" - это способность людей узнавать о новых концепциях, применяя знания прошлого к новой ситуации. Если говорить более конкретно, когда мозг нуждается в изучении новой модели или реагировании на непредвиденные ситуации, он может имитировать существующую, знакомую память, тем самым выполняя различные уровни передачи знаний и достигая способности надежного решения проблем.