Нейросеть может предсказывать поведение собак — Naked Science
13.04.2018
8 минут
Редакция

Нейросеть может предсказывать поведение собак

Ученые обучили нейросеть прогнозировать поведение собак по видеозаписи.

13-0

Группа ученых во главе с Али Фархади (Ali Farhadi) из Института искусственного интеллекта Аллена (США) научилась предсказывать поведение собак по видеозаписи. Исследователи использовали записи камеры GoPro, закрепленной на голове собаки, и при помощи этого массива данных обучили нейросеть определять вероятное поведение животного на пять кадров вперед.

 

Исследования в области компьютерного видения, как правило, сводятся к проблемам обнаружения объектов, распознавания, классификации изображений. У специалистов из Института Аллена была более амбициозная задача: «Понимание визуальных данных в той мере, в какой агент выполняет действия и задачи в визуальном мире».

 

Так, они выбрали визуальным агентом собаку, так как у нее более простое пространство действий, чем у человека. С другой стороны, собаки умны, реагируют на множество факторов, включая других зверей и людей. Для эксперимента важно, что цели и мотивы собак часто неизвестны, а движения — активны и разнообразны.

 

Данные для опыта включают видео от первого лица собаки, которое записывала закрепленная на голове камера GoPro, и инерциальные датчики на ее теле, каждой лапе и хвосте. Таким образом, положение тела и поза животного фиксировались одновременно «от лица собаки». Данные синхронизировали по записи звукового фона с камеры и независимых датчиков. Видео записывали с частотой пять кадров в секунду, показания датчиков — 20 в секунду.

 

Ученые вели запись в разных локациях: в комнатах, на лестнице, улице и в парке — всего более 50 мест. А также в разных условиях: при общении с другими собаками, выполнении команд, поиске предметов и так далее. При этом исследователи никак не отмечали и не типологизировали записи — изучали непосредственно движения.

 

Экспериментаторы сняли 380 видео, что составило 24 500 кадров: 21 тысячу из них использовали при обучении нейросетей, полторы тысячи для валидации, а оставшиеся две тысячи — как тестовые.

 

Модель поведения разбили на три проблемы:

 

1. Действовать как собака. Нейросеть предсказывает ее движение, исходя из базы данных.

 

2. Планировать как собака. Нейросеть прогнозирует последовательность действий, которые использует животное для перемещения из начальной позиции в конечную. Позиции задаются видом «от лица» собаки.

 

3. Обучаемся как собака. Нейросеть распознает объекты и определяет, по каким поверхностям может перемещаться животное.

 

Ученые использовали сразу два вида нейросетей. CNN (convolutional neural network) — сверточная сеть, применяется для распознавания изображений. LSTM (long short-term memory) — долгая краткосрочная память; этот вид нейронных сетей эффективен для обработки данных, поступающих через неравномерные временные промежутки.

 

Модель архитектуры «планировать как собака» / © Али Фархади и др.

 

Сеть CNN распознает объекты на изображениях, а LSTM прогнозирует последовательность действий собаки для заданного кадрами перемещения.

 

Ученые проверили результат на двух тысячах незнакомых кадров, которые не задействовали при обучении нейросети. Проверка показала, что система успешно планирует движения, выполняемые живой собакой. Достаточно пяти кадров, чтобы обученные нейросети достоверно предсказали поведение животного на следующих пяти кадрах. Речь идет о визуальной информации, датчики применяли только при обучении нейросетей.

 

Очевидно, что обученная система сможет оценивать проходимость различных поверхностей для собаки. Описанное исследование использовало изображение, но подобным образом нейросети возможно обучить, задействуя другие виды восприятия (в первую очередь слух). Комбинирование обученных сетей повысит точность прогнозирования. Задача моделирования нескольких взаимодействующих друг с другом собак также интересна. И, конечно, прогноз возможен и для других животных, а со временем и человека.

 

Исследователи считают, что продолжение работы поможет лучше понимать не только собак, но и всех существ, населяющих нашу планету.

Вчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

Позавчера, 19:17
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

Позавчера, 10:27
24 минуты
Редакция

Конспирологические теории давно вышли за пределы камерных форумов в Сети и разговоров на кухнях – сегодня о них можно прочитать в газетах и услышать по ТВ. Их сторонники считают, что Земля плоская, первые лица государств – инопланетяне-рептилоиды, а ВИЧ выдумали фармакологические компании. Разберемся, какие особенности нашего восприятия делают конспирологию такой привлекательной и может ли вера в мировой заговор нанести реальный ущерб.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

Позавчера, 19:17
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

4 декабря
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению информаторов Центрального разведывательного управления США, СССР мог располагать огромным танком массой в 120 тонн.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: