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英科学家开发出新型计算机视觉程序


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关键字:英科学家开发出新型计算机视觉程序 2007-12-14

 
英科学家开发出新型计算机视觉程序
英国伦敦大学学院日前宣布,他们已研发出一种和人类一样会被“蒙蔽”的视觉计算机程序。这项研究为计算机系统研究提供了全新的思路:正如机器人能够继承并发挥人类的优势一样,它们也同样会继承人类的缺点,这将有助于它们在不同环境中更好地工作。这一最新研究成果刊登在近日出版的英国《新科学家》杂志上。

  伦敦大学学院的洛托和科尼教授研发的这种凭借其自身经验来判定图像色彩的软件,居然会和人类一样出现视觉幻觉。

  人类经常会有这样的错觉,即同一物体在暗背景上显得亮,而在亮背景上显得暗。洛托利用该程序确定了1万张黑白落叶图片的中心像素亮度,判别结果表明,在不同背景下相同色块的亮度不同。以此数据为指标进行的下一次判定实验中,研究人员将亮度相同的灰色色块分别放置在黑条纹和白条纹上,该程序做出了前者比后者更亮的判断。这次,程序又犯了和人类一样的“错误”,虽然灰色的色块亮度相同,但它在暗条纹背景下却比亮条纹背景下显得更明亮,这种现象被人们称为“白色错觉”。

  新程序的这两次“犯错”让科学家们兴奋不已。在此之前,计算机模型只会被其中的一种视觉现象“蒙蔽”,而新程序却两次判断失误,这证明它和人类的视觉系统更加相似。

  该项研究对计算机视觉技术的发展具有重要作用。人类的视觉系统能够在各种各样的自然环境中精确而迅速地工作,因而此前大量的研究都旨在模拟人类的视觉系统。该实验为模拟人类视觉系统研究提供了新思路:如果想让计算机视觉和人类视觉一样,能够在各种领域都派上用场,那就要让它们和人类一样,有这些“幻觉”,哪怕它们是错误的。

  计算机视觉是一门研究如何使机器“看”的科学,在医学图像处理、工业制造质量控制与测量等方面的作用正日渐显现。到目前为止,还没有某个单一的方法能够广泛地对各种情况进行判定:在任意环境中识别任意物体。专家称,如果计算机出现和人类一样的“幻觉”,就说明计算机系统能够像人类一样准确地工作了,这将有助于计算机建立一个更强大的视觉系统,以应付以前在自然界中从未碰到过的问题。

  至于人们出现幻觉的原因,美国印第安那大学的发展心理学家史密斯表示,人类拥有经历过去的经验和适应新环境的能力,通过寻求两者间的平衡来应对事情的变化。就像人从船上下来依然会觉得头晕目眩一样,这种认知错误恰恰是一种人类智能行为。就算是成年人,他们的认知也会通过与环境的相互作用而发生改变。人类的智能行为,就是人们同时拥有从经验中获取的稳定性和能够及时适应环境的灵活性。对于什么是真正的人工智能,苏塞克斯大学的伍德教授也认为,自我修复功能对建立一个真正的人工智能系统来说是必不可少的。

  一项对7—12个月大的儿童进行的实验表明,他们能够找到放在标有字母A的箱子下的玩具,而当玩具放到一个A箱旁边标着字母B的箱子下时,他们依然向A箱爬去,几次寻找玩具未果后他们会爬向B箱。对于这个实验结果,史密斯说:“婴儿已经能依靠经验来解决问题,但他们还不具备适应新环境的能力。”

  为了进一步验证机器人是否会犯同样的错误,伍德和她的同事设计了两组类似的实验。研究人员首先在A地播放音乐,机器人能正确找到播放地;当音乐改为在B地播放时,装有标准人工神经网络的机器人迅速转向B地,而装有含记忆功能的自体调节网络的机器人却仍向A地走去;但它在犯了数次错误后,也能正确地转向B地,这和犯了错误的婴儿最终会正确找到玩具一样。伍德表示,这项实验进一步证实了能够从经验中学习的机器人虽然会犯和人一样的错误,但也会通过学习走向成功。

  如果伍德的理论正确,自体调节网络将成为机器人的最佳系统,因为这种技术能让它们和人一样,既学习经验,又能适应不断变化的环境。




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