Mozek mouchy pomůže k vylepšení efektivity vyhledávacích systémů

  • Vědci prozkoumali neuronovou síť mouchy z pohledu rozpoznávání a vyhledávání stejných věcí
  • Nový systém vyhledávání a srovnání je efektivnější než současné algoritmy
  • Systém vyhledávání podobných informací pomůže zlepšit umělé neuronové sítě

Vědci z univerzity Salk a UC San Diego zveřejnili nový výzkum z oblasti mozku mouchy, který prezentuje detailní informace o tom, jak i tato relativně primitivní neuronová soustava dokáže velmi rychle a hlavně efektivně rozpoznávat známé pachy. V základním pohledu se jedná o zpracování informací a vyhledávání podobných hodnot, což je dnes základem takřka ve všech počítačových systémech.

Evoluce ale přináší nový pohled na to, jak tento systém práce s informacemi udělat efektivní a i moucha může přispět k tomu, aby naše pokročilé algoritmy byly pro vyhledávání podobných informací ještě efektivnější, než kdy dříve.

Vyhledávání a podobnost

Hlavní aspekty práce s informacemi – vyhledávání, srovnávání, hledání podobností, jsou dnes základem všech možných systémů. Byl na tom postaven Google a jeho vyhledávač, týká se to zboží v e-shopech, obrázků, zvuků a dalších druhů informací.

I zvířecí říše je tak v rámci neuronové sítě vybavená těmito systémy, které ale pracují například i s formou pachu (chemické složení) nebo třeba i různých druhů elektromagnetických vlnění. Vědci se pro zkoumání zaměřili na jednoduchou neuronovou síť mouchy, která se při hledání potravy řídí primárně pachem.

V běžných současných systémech velkého rozsahu probíhá workflow tak, že daná informace má určitý hash a ten se pak porovnává s dalšími hashy v databázi. Vzhledem k obrovskému množství dat se tak jedná o velmi náročnou úlohu, která si řekne o velký výpočetní výkon. Snaha je tak vymýšlet stále efektivnější algoritmy a metody, jak vše urychlit a zároveň zlepšit. A právě mozek mouchy ukázal nový pohled na to, jak tento základní matematický problém řešit.

Efektivní mozek mouchy

V případě jednoduchých informací je porovnání rovněž jednoduché, komplikace ale přichází se složitějšími informacemi, které jsou navíc pokaždé mírně zkreslené. Obzvláště to platí v přírodě, kde se lze jen těžko setkat se zcela stejnými informacemi, a to i když jde o pach. Vždy je přítomné nějaké zkreslení, se kterým si musí rozpoznávací systém poradit.

Jak to ale dělat efektivně? Vědci zjistili, že mozek mouchy na to jde nečekaným způsobem. Pokud mozek zaznamená nový pach, znamená to aktivací 50 neuronů, které jsou spojené s danými vlastnostmi pachu. Ale místo aby už v této fázi došlo k „hashování“ této informace, těchto 50 neuronů posléze aktivuje dalších 2 000 neuronů. Díky tomu dojde ke zjemnění vstupních hodnot a teprve z aktivity struktury těchto dvou tisíc neuronů dojde k uložení 5 % stavů neuronů do paměti (v počítačové oblasti – vytvoření hashe). Výsledek je takový, že díky tomu dokáže mozek mouchy příště rozpoznávat podobný pach rychleji a hlavně přesněji.

Umělá inteligence bude zase o trochu lepší

Už dnes jsme zvyklí na to, že si v našich fotogaleriích můžeme nechat vyfiltrovat podobné obrázky, které jsou podobné z pohledu druhu, nebo objektu, který se na nich nachází. Nový přístup umožní tyto algoritmy využívající neuronové sítě ještě dále zlepšit a tím pádem i zpřesnit výsledky těchto hledání.

Vylepšení se pochopitelně týká i dalších důležitých oblastí, kde vzniká velký informační šum – například u autonomních systémů, které pracují s obrazem z kamer v reálném čase. Systémy musí být schopné rozpoznat známé věci i když budou vypadat nestandardně či nepřesně. A příroda nám ukazuje, že tento problém vyřešila už dávno.

Originální materiál k výzkumu si můžete prohlédnout ve formě PDF.

Diskuze (4) Další článek: Nintendo začíná přidávat konzoli Switch nové služby, mezi první patří Hulu

Témata článku: Google, Věda, Umělá inteligence, Výzkum, Strojové učení, Vyhledávače, Mozek, Neuronová síť, Systém, Neurony, Pach, Matematický problém, Biorxiv, Komplikace, Vstupní hodnota, Podobný obrázek, Známá věc, Náročná úloha, Počítačová oblast, Autonomní systém, Chemické složení, Rozpoznávací systém, Možný systém, Informační šum, Obrovské množství



Reportáž z Las Vegas a prapůvodní sestavy Týdne Živě a Týdne mobilně
Filip KůželJan SedlákJakub ČížekJan Láska
Týden mobilněAmazonTýden Živě
Programování elektroniky: Detektor štěkotu, sousedovy vrtačky i padajících skleniček

Programování elektroniky: Detektor štěkotu, sousedovy vrtačky i padajících skleniček

** Paní Bledé doma štěkají psi, jak je sledovat za pár kaček? ** Dnes to zkusíme pomocí primitivního mikrofonu a Arduina ** Při velké zvukové amplitudě spustíme alarm a dorazí notifikace

Jakub Čížek
Pojďme programovat elektroniku
Na povrchu Měsíce je tolik kyslíku, že by stačil pro lidstvo na 100 tisíc let

Na povrchu Měsíce je tolik kyslíku, že by stačil pro lidstvo na 100 tisíc let

** Lidstvo se připravuje na kolonizaci Měsíce ** Jednou ze základních surovin, bez nichž se na naší přirozené družici neobejdeme, je nepochybně kyslík ** Kde ho vzít?

Stanislav Mihulka
KolonizaceMěsícO2
Zaměstnanci Foxconnu přeskakují plot továrny. Výroba iPhonů pro předvánoční trh je v ohrožení

Zaměstnanci Foxconnu přeskakují plot továrny. Výroba iPhonů pro předvánoční trh je v ohrožení

** Foxconn uzavřel továrnu na iPhony v Čeng-čou ** A to kvůli výskytu koronaviru, přesná čísla nakažených se ale tají ** Zaměstnanci nemohou odejít, část z nich ale utíká přes plot

Martin Chroust
KoronavirusFoxconn
Nejlepší aplikace pro tento týden: Deník emocionální pohody, poznámky psané rukou a hubnutí s iPhonem

Nejlepší aplikace pro tento týden: Deník emocionální pohody, poznámky psané rukou a hubnutí s iPhonem

** V marketech najdete množství titulů, ale jak objevit ty kvalitní? ** Každý týden je vybírá Apple, ale řada z nich má i verzi pro Android. ** Výsledkem jsou kolekce těch nejlepších aplikací svého druhu.

Adam Kos
Nejlepší aplikace
Jak je možné, že plachetnice pluje třikrát rychleji než vítr, který ji pohání

Jak je možné, že plachetnice pluje třikrát rychleji než vítr, který ji pohání

** Některé závodní trimarány překonají rychlost větru, který je pohání ** Jak je něco takového vůbec možné? Neporušují zákony fyziky? ** Ale vůbec ne. Stačí si připomenout sčítání vektorů

Jakub Čížek
JachtaFyzikaTechnologie