一支陸軍研究人員小組發(fā)現(xiàn)了人腦如何處理明亮和對比強(qiáng)烈的光線，他們說這是改善機(jī)器人感知能力和使自主代理與人類合作的關(guān)鍵。

研究人員說，為了使自主權(quán)的發(fā)展成為陸軍的頭等大事，機(jī)器感測必須在不斷變化的環(huán)境中具有彈性。

美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究中心的研究員安德烈·哈里森說：“當(dāng)我們開發(fā)機(jī)器視覺算法時，現(xiàn)實世界中的圖像通常會像手機(jī)攝像頭一樣被壓縮到較窄的范圍內(nèi)，這稱為色調(diào)映射?！睂嶒炇?。“這可能會增加機(jī)器視覺算法的脆弱性，因為它們基于人工圖像，這些圖像與我們在現(xiàn)實世界中看到的模式完全不匹配?！?/p>

哈里森說，通過開發(fā)一種具有100，000比1的顯示能力的新系統(tǒng)，該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了大腦在更多真實世界條件下的計算能力，從而可以將生物適應(yīng)力構(gòu)建到傳感器中。

當(dāng)前的視覺算法基于對人和動物的研究，并使用計算機(jī)監(jiān)視器，其亮度范圍在約100比1（最亮像素與最暗像素之間的比率）的范圍內(nèi)。在現(xiàn)實世界中，這種變化可能是100，000比1的比率，這種情況稱為高動態(tài)范圍或HDR。

“光線的變化和顯著變化可能會挑戰(zhàn)陸軍系統(tǒng)-在樹冠下飛行的無人機(jī)可能會因風(fēng)吹過樹葉而受到反射率變化的困擾，或者在崎rough地形上行駛的自動駕駛汽車可能無法識別坑洼或其他障礙，因為光照條件與訓(xùn)練視覺算法的算法略有不同?！标戃娧芯繂T周寶雄博士說。

研究團(tuán)隊試圖了解大腦如何自動從現(xiàn)實世界中獲取100，000比1的輸入并將其壓縮到更窄的范圍，從而使人類能夠解釋形狀。該小組研究了HDR下的早期視覺處理，研究了諸如HDR亮度和邊緣之類的簡單功能如何相互作用，以此來揭示潛在的大腦機(jī)制。

洪說：“大腦有30多個視覺區(qū)域，對這些區(qū)域如何將眼睛的圖像處理成3D形狀，我們?nèi)匀恢挥谢镜牧私??！薄拔覀兓谌祟愋袨楹皖^皮記錄進(jìn)行的HDR亮度研究的結(jié)果表明，我們對如何彌合實驗室與現(xiàn)實環(huán)境之間的鴻溝真正了解甚少。但是，這些發(fā)現(xiàn)使我們脫離了常規(guī)，表明我們以前來自標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)監(jiān)視器的假設(shè)對現(xiàn)實世界的概括能力有限，并且它們揭示了可以指導(dǎo)我們的建模朝正確機(jī)制的原則?！?/p>

該雜志的愿景發(fā)表了團(tuán)隊的研究發(fā)現(xiàn)，突然變暗在高動態(tài)范圍（HDR）的亮度所調(diào)用便利的高對比度目標(biāo)和亮度相似的分組。

研究人員說，發(fā)現(xiàn)光和對比度邊緣在大腦的視覺表示中如何相互作用的發(fā)現(xiàn)，將通過校正從2D信息估計3D形狀時不可避免的歧義，有助于提高在真實世界的亮度下重建真實3D世界的算法的有效性。

洪說：“經(jīng)過數(shù)百萬年的進(jìn)化，我們的大腦已經(jīng)進(jìn)化出了從2D信息重建3D的有效捷徑?！薄斑@是一個有著數(shù)十年歷史的問題，即使在AI的最新發(fā)展中，它也繼續(xù)挑戰(zhàn)著機(jī)器視覺科學(xué)家?！?/p>

除了實現(xiàn)自主愿景之外，這一發(fā)現(xiàn)還將有助于開發(fā)依賴于廣泛動態(tài)范圍的感知的其他具有AI功能的設(shè)備，例如雷達(dá)和遠(yuǎn)程語音理解。

研究人員將利用他們的結(jié)果與學(xué)術(shù)界的合作伙伴一起開發(fā)計算模型，特別是尖峰神經(jīng)元，這些神經(jīng)元可能對HDR計算和更節(jié)能的視覺處理均具有優(yōu)勢-這都是低功率無人機(jī)的重要考慮因素。

洪說：“動態(tài)范圍的問題不僅僅是感知問題?！薄霸诖竽X計算中，這也可能是一個更普遍的問題，因為單個神經(jīng)元有成千上萬的輸入。您如何構(gòu)建可在不同情況下偵聽正確輸入的算法和體系結(jié)構(gòu)？我們希望通過解決這一問題，在感官層面上，我們可以確認(rèn)我們處在正確的軌道上，以便在構(gòu)建更復(fù)雜的AI時可以使用正確的工具。”