Нейросеть может предсказывать поведение собак — Naked Science
13.04.2018
Редакция

Нейросеть может предсказывать поведение собак

Ученые обучили нейросеть прогнозировать поведение собак по видеозаписи.

13-0
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Вчера, 20:38
Илья Ведмеденко

Российские судостроители спустили на воду головное скоростное пассажирское судно на подводных крыльях «Метеор 120Р». Предполагается, что оно ни в чем не уступает зарубежным аналогам.

2 часа назад
Сергей Васильев

Ученые показали, что лунная магнитосфера просуществовала лишь около 500 миллионов лет, а более поздние магнитные породы, которые обнаруживают на спутнике, появились без ее участия в плазме метеоритных ударов.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: