13.04.2018
Редакция Naked Science

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.
6 часов назад
Алиса Гаджиева

Мужчину и женщину похоронили 2500 лет назад и снабдили средством для разговора с Осирисом, необходимыми внутренними органами и большим числом слуг.

Вчера, 13:57
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили, что крупный торговый центр на севере Франции построен на месте некрополя IV века.

Позавчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Позавчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: