СТО помогла компьютеру предсказать будущее
Британские специалисты по машинному обучению разработали систему прогнозирования будущих событий, основанную на концепциях специальной теории относительности: причинности, пространства-времени Минковского и световых конусах. Алгоритм был успешно испытан в задаче предсказания и генерации новых кадров на основе набора изображений. По словам разработчиков, созданный ими подход универсален, может применяться для множества задач и будет востребован там, где необходимо прогнозирование развития событий в будущем с учетом причинно-следственных связей, например в области медицины и в автономных транспортных средствах. Препринт выложен на arXiv.org.
Ежедневно, иногда сами того не замечая, мы пытаемся предсказать, как будут развиваться события вокруг нас. Например, если у двигающегося перед нами автомобиля включен сигнал указателя поворота, то можно предполагать, что он с определенной вероятностью совершит маневр в соответствующем направлении. Однако, автомобиль также может продолжить движение без изменений, остановиться или повернуть в противоположную указываемому направлению сторону. Эти события вероятны в большей или меньшей степени, и мы можем ожидать их, основываясь на опыте взаимодействия с миром и интуитивном понимании законов физики и причинно-следственных связей. С другой стороны, вряд ли мы будем всерьез рассматривать возможность того, что автомобиль внезапно исчезнет и вместо него на дороге вдруг появится динозавр.
В отличие от людей, у компьютеров нет интуитивного понимания причинно-следственных связей, поэтому прогнозирование будущих событий для них оказывается непростой задачей. При этом во многих областях, где сегодня происходит интенсивное внедрение систем с машинным обучением, появление такой способности могло бы повысить уровень безопасности. Например, автомобиль под управлением автопилота мог бы спрогнозировать и оценить вероятность того, что стоящий у дороги ребенок может внезапно выбежать на проезжую часть.
Существующие подходы к решению задачи предсказания будущего в машинном обучении сводятся, например, к тренировке моделей на последовательностях кадров видео. Таким способом алгоритм обучают выявлять закономерности в событиях, которые в дальнейшем можно использовать для того, чтобы сгенерировать новые, ранее не существовавшие кадры, продолжающие эту последовательность. Например, можно показать программе последовательность кадров с двигающимся человеком, а затем попросить ее сгенерировать следующие несколько кадров, которые бы продолжили исходную последовательность. Однако у подходов, использующих серии и последовательности кадров, есть склонность быстро накапливать ошибки с увеличением числа сгенерированных кадров.
Исследователи под руководством Атанасиоса Влонцоса (Athanasios Vlontzos) из Имперского колледжа Лондона использовали иной подход. Они разработали алгоритм на основе фундаментальных концепций из специальной теории относительности (СТО), таких как пространство-время и световые конусы. В СТО пространство-время (или пространство Минковского) представляет собой объединение трехмерного евклидова пространства с четвертым временным измерением. В таком пространстве каждому событию можно сопоставить точку, пространственные координаты которой описывают место, где событие произошло, а временная координата — момент времени, когда оно случилось.
Ограничение на максимально достижимую скорость распространения сигналов (в СТО это скорость света) позволяет выделить в пространстве-времени область, называемую световым конусом, с центром в исходном событии. Множество точек внутри выделенной области будет связано с исходным событием причинно-следственными связями. Так, в конусе будущего, лежащем выше вершины (исходное событие) будут расположены все точки, на которые исходное событие может повлиять, а в нижнем конусе прошлого, — события, которые могли повлиять на рассматриваемое событие в вершине. При этом точки, находящиеся за пределами светового конуса, не связаны причинно-следственными связями с исходным событием.
Разработчики использовали эту концепцию для того, чтобы ограничить варианты возможных новых кадров, генерируемых их алгоритмом, такими, которые близки по содержанию к исходному изображению и отбросить изображения, сильно отличающиеся от него. В качестве основы для алгоритма была выбрана разновидность популярного метода для обучения генеративных моделей — вариационный автокодировщик Пуанкаре. Подаваемые на вход изображения преобразуются энкодером в представление в скрытом пространстве, которое обладает свойствами пространства Минковского с восемью пространственными и одним временным измерениями. Такая размерность пространства была выбрана как оптимальная экспериментальным путем. Затем алгоритм строит световые конусы вокруг этих точек и ищет их пересечение для того, чтобы выделить ту часть скрытого пространства, в которой могут находиться будущие (или прошлые, в нижнем конусе) кадры. Похожие по содержанию кадры оказываются недалеко друг от друга. В дальнейшем производя выборку из этого подпространства, можно пытаться предсказывать будущие кадры.
В качестве наборов данных для обучения модели исследователи использовали модифицированный набор moving MNIST, состоящий из небольших фрагментов видео с перемещающимися рукописными цифрами. Каждый фрагмент представляет собой последовательность из 30 кадров. При этом один из них берется из исходного набора данных MNIST, а последующие кадры — случайные непрерывные смещения исходного изображения. Всего было использовано 10000 фрагментов из этого набора. Кроме того, разработчики использовали набор данных KTH action recognition dataset, состоящий из коротких видеоклипов, демонстрирующих движения людей, например ходьбу или взмахи руками. При этом нужно заметить, что кадры в тренировочных наборах воспринимались алгоритмом разрозненно, а не в виде связанных последовательностей или серий.э
Затем исследователи поручили алгоритму генерацию множества потенциально возможных кадров на основе входного одиночного тестового кадра. Несмотря на то, что в весах нейросети отсутствует временная информация, так как обучение проходило на совокупности отдельных кадров, а не их последовательностях, оказалось, что алгоритм способен прогнозировать подходящие будущие возможные кадры. Например, если на вход подается кадр, на котором изображен идущий человек с короткими волосами и в рубашке, то алгоритм генерирует наиболее подходящие кадры, на которых изображен такой же человек, и отбрасывает сильно отличающиеся кадры, например с людьми с длинными волосами или без рубашки.
Как утверждают авторы исследования, разработанный ими алгоритм не подвержен эффекту накопления ошибок, так как он не полагается на способность нейронных сетей извлекать и запоминать структурную и временную информацию из обрабатываемых изображений. На данный момент диаметр конуса выбирается вручную и считается фиксированным, что означает постоянную скорость эволюции для всех кадров и конусов. Однако в реальности эти скорости могут быть разными. В будущем исследователи планируют внедрить автоматическую подстройку диаметров световых конусов.
Алгоритм может использоваться в областях, где требуется прогнозирование возможных вариантов развития событий. Например, помимо применения в автопилотах для повышения безопасности автономных транспортных средств, новый подход может быть использован в медицине для прогнозирования того, как лекарственные препараты будут воздействовать на состояние пациента, или как будет прогрессировать заболевание на основании данных снимков МРТ и назначаемого лечения.
Источник
Меню
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - ...
Последние аномальные новости

В каплях воды при конденсации образуется перекись водорода

В реликтовом излучении разглядели нарушение пространственной четности

Вещий сон. Как правильно толковать сон

Возле Стоунхенджа запечатлели НЛО

Вундеркинд закончил университет в 14 лет

Группа Дятлова. Непреодолимый перевал

Дроны помогут ВМС США испытывать лазерное оружие

ЕКА выпустило игру о заселении Марса

Женщина забеременела в 62 года ребенком своего мужа от собственной дочери

Зачем люди одалживают ученым свои мозги

Земля оказалась ближе к сверхмассивной черной дыре

Инопланетные цивилизации не пойдут на контакт

Как моментально уничтожить Землю

Какие инвазивные виды нужно срочно уничтожить

Какие сверхспособности доступны только очкарикам

Метеорит взорвался в небе над Японией

Млечный путь - это космические трущобы Вселенной

Необычная вспышка над Смоленском

Обнаруженный в пустыне загадочный Монолит исчез

Признаки того, что у вашего ребенка старая душа

Рецензия на сериал Перевал Дятлова

Российский и индийский спутники разошлись в 224 метрах друг от друга

Секретный бункер Гитлера нашли в Аргентине

Смоделировали процесс образования вещества Челябинского метеорита

Собака с аномально длинной шеей нашла хозяев

Соленая вода в Мумбаи внезапно стала сладкой

Солнце ускорит наступление Нового Мирового Порядока

Тайна вечной молодости стволовых клеток

Туман из праха накроет планету

Что скрывают загадочные геоглифы плато Наска

Астронавты-близнецы помогли узнать о сбое в работе митохондрий

Версии трагедии в сериале Перевал Дятлова

Внутри египетской мумии обнаружили необычный артефакт

Возле Солнца обнаружили НЛО в 25 раз больше Земли

Дети с черными глазами

Замеченные с МКС НЛО оказались каплями мочи

Качества, которыми должны обладать космонавты миссии на Марс

Когда на Земле появилась грязь и к чему это привело

Коммунисты требуют запретить эксплуатировать трагедию группы Дятлова в книгах и кино

Копье, пропитанное кровью упадет на Иерусалим

Космический корабль инопланетян нашли на Луне

Марсоход попробует выделить кислород из углекислого газа Марса

Мультфильм обещает на 14-21 декабря Большой Бум

Мясо - пища будущего

Нам намекают, что Рождества не будет

Нашли загадочную антропоморфную маску

Необходимый для жизни элемент нашли на комете

НЛО заметили над Ишимом

Пентагон готовится к войне

Показали ведущую с искусственным интеллектом

Причиной смерти туристов на перевале Дятлова мог стать йети

Разборки вокруг сериала Перевал Дятлова

Самые мистические места Волгограда

Солдаты армии США научатся читать мысли друг друга

Стюардессе во время полета удалось заснять редкое явление

Сугубо научные факты о Нострадамусе

Ударные беспилотники отдадут искусственному интеллекту

Умерший от коронавируса пациент вернулся домой

Хегру открыли для посещения

Что нас ждет в следующем десятилетии

Австрийская деревня Fucking сменит название

Актрису атаковал полтергейст

В сериале Перевал Дятлова показали причину гибели группы

Ведущего Битвы экстрасенсов уволили за подсказки и взятки

Ведущий Битвы экстрасенсов Башаров отреагировал на увольнение Сафронова

Ведущий Битвы экстрасенсов отреагировал на увольнение

Вероятность возникновения разумной жизни ничтожно мала

Древние рудники обнаружили в Кош-Агачском районе

Женщина сняла кота и нашла в его ухе Гитлера

Житель Кении воскрес в морге

Загадочное плато Путорана

Запретные места мира

Какие тайны скрывает Перевал Дятлова

Места России, привлекающих людей с магическим мышлением

Метеориты всё прибывают

Мифический Итиль найден

Найден источник самого загадочного сигнала

Найден осьминог с девятью руками

Наша Галактика вытягивается и скручивается

Небо над ЮАР предложили затемнять

Обвинения в адрес уволенного ведущего Битвы экстрасенсов назвали местью

Обломки космического корабля с мёртвыми пришельцами внутри

Режиссерам сериала Перевал Дятлова позвонили откуда надо и сказали цыц

Семьи погибших на перевале Дятлова связали инцидент с ракетой

Странное существо нашли на пляже

Тайна перевала Дятлова. Версии, предположения, догадки

Телеведущая раскрыла руководителей истребления человечества

Уфологи обвиняют НАСА в сокрытии материалов о НЛО

Человечки бегают по лестнице или стоят на месте

Ядовитые черви и всеядные ящерицы атаковали США

Видел ли кто-то из пензенцев НЛО

Город инопланетян обнаружен на Луне

Девушка нашла дома тайную комнату без входа

Загадочное существо вылезло из богомола

Замки Шотландии, в которых живут привидения

История тройняшек, разлученных спецслужбами

Квакеры, кракены, Ктулху и дьявольская карусель

Код, управляющий выборами президента США

Мистика или случайное совпадение

Мужчина с крыльями и фонарем охраняет Каменную могилу

Найдены возможные источники сигнала WOW

Не знавшая о беременности девушка родила в туалете

Необычные ледяные диски стали появляться на реках

Обнаружено космическое явление неизвестной природы

Планета земного типа, находилась между Сатурном и Ураном

Пора выходить встречать ануннаков

Почему инопланетяне не торопятся заявить о себе

Раскрыта тайна загадочного монолита

Сериал Перевал Дятлова напугал зловещими совпадениями

Чем пророческий сон отличается от обычного

Археолог нашел дом, где вырос Иисус

Большой НЛО замечен над Чили

Быстрый НЛО замечен над Германией

В январе пандемия покажется детским утренником

Ведутся исследования для создания леса нового поколения

Внезапная прихоть принесла мужчине джекпот

Дядя принца Филиппа встречался с НЛО

Женщина родила близнецов с разницей в два года

Жуткий призрак монашки в окне напугал девушку

ИИ научили распознавать болезнь Паркинсона по снимкам глаза

Каннибализм становится нормой жизни

Колонизация других планет с помощью 3D-печати

Космонавт рассказал о лунном заговоре и путешествии на Марс

Крылатая аномалия появилась рядом с Солнцем

Любитель выяснил возможный источник WOW-сигнала

Мужчина нашел потерянный 25 лет назад кошелек

На какие вопросы человечество не знает ответов

На пороге преисподней. Кольская сверхглубокая скважина

Найден самый высокий в мире подросток

Найдены следы загадочного царства

Недовольные сериалом Перевал Дятлова объяснились

Неуместные артефакты

Покойник 11 часов говорил с родными по телефону

Похудеть с помощью диеты и спорта можно в любом возрасте

Почему человеческий мозг сам обманываться рад

Разработана сверхбыстрая камера для охоты за экзопланетами

Самое древнее свидетельство существования жизни могло оказаться ошибочным

Сеть всполошила оптическая иллюзия

Фигуру ацтека-пришельца обнаружили в Южной Америке

Шведские подлодки 15 лет слушали, как пукает селедка

Как снизить счета за электроэнергию. Советы экспертов

Астрологический знак. Сближение Юпитера и Сатурна впервые за 800 лет

Быстрый НЛО был замечен около Солнца

Городские легенды Киева

Группа НЛО пролетела мимо МКС

Древние тоннели заполненные артефактами в Гранд-Каньоне

Загадочная Долина щелпов

Загадочный монолит найден в Юте

Замаскированный НЛО над Калифорнией

Земля падает на Солнце, но в НАСА об этом не говорят

Избыток кислорода ведет к бессмертию

ИИ определил пищевую ценность блюда по фото

История Занфретты или похищенный рептилоидами

Как контролировать искусственный интеллект

Китай запустил станцию для доставки лунного грунта

Куда пропали насекомые и чем это нам грозит

Лекарство от рака стало первой таблеткой от старения

Марсиане нас будут скоро бомбить

Марсоход нашел признаки древнего наводнения

Меценат Джордж Сорос арестован

Нашли корни мифа о гигантском росте Голиафа

НЛО дезинтегрировали облако

НЛО над Черным морем

Общество памяти группы Дятлова создано на Урале

Падение трех метеоритов зафиксировали в Испании

Реконструкцию древнего святилища Савин завершили

Сериал Перевал Дятлова как ответ Секретным материалам

Сон как самая большая загадка эволюции

Тайна стены Кайманава в Новой Зеландии

Таинственный обьект следил за запуском спутников SpaceX

Цветок обзавелся камуфляжем, чтобы прятаться от людей

Билл Гейтс предсказал начало новой пандемии

Большой НЛО замечен около Сатурна

Вселенная является мыслью Бога

Грибы на Марсе

Группа НЛО замечена над Далласом

Группа НЛО пролетела над Южной Каролиной

Двигатель для межзвездного зонда прошел испытания

Девочка упала с четвертого этажа, отряхнулась и пошла домой

Древнюю пирамиду нашли на Луне

Жизнь на экзопланетах предложили искать по новому

Кто создал Клерксдорпские сферы

Мегалит оригинальной формы исследовали в Тульской области

НЛО вылетает из вулкана Попокатепетль

НЛО замечен над Швейцарией

НЛО над линией ЛЭП

Подписка на новости
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика