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
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - ...
Последние аномальные новости

Бигфуты убили людей на плантации марихуаны

Билл Гейтс спасет планету

Британцы разработают демонстраторы лазерных установок

В Ватикан не пустят без зеленого паспорта

Генетическая мутация может продлить жизнь на 23%

Глава Apple рассказал о будущем ИИ

Доказано вымирание динозавров от падения астероида

Женщина родила ребенка благодаря купленной на eBay сперме

Жуткие Васюганские болота

ИИ нашел пропущенные знаки на клинописных табличках

Интерактивная конференция 'Непознанное-2021'

Курильщики реже заражаются коронавирусом

Майя построили пирамиду из туфа

Метеорит уничтожил библейский город

Модифицированные помидоры от гипертонии появились в магазинах

Мужчина поселил у себя дома 70 кошек

Обнаружена черная дыра промежуточной массы

Операция Свиток начнется 4 декабря

Определили биологическую причину ожирения

Очень интересный документ ООН от 4 июля 2025 года

Плутон через 5 миллиардов лет будет обитаем

Почему на Марсе исчезла вода

Почему хайтек-общество верит в магов и гадалок

Предсказания Нострадамуса на 2022 год

Проклятие лайнера Андреа Дориа

Рыбак нашел на жутком острове потерявшую память женщину

Светящиеся растения научились заряжать

Сложности поиска внеземных цивилизаций

Содали нанозонд для точечной доставки лекарств

Создана осязаемая наощупь голограмма

Влияние Луны на продолжительность сна

Девочку с хоботом вместо носа признали воплощением божества

Замораживающий тела ради воскрешения бизнесмен рассказал об угрозах

Илон Маск подтвердил существование НЛО

Инженеры разработали третью руку

Количество доз вакцины от ковида надо увеличить до трех

Котенок вылез из унитаза в Ленинградской области

Люди, неуязвимые перед коронавирусом

Люди-грибы обнаружены на петроглифах возрастом 2000 лет

НЛО заметили во время извержения вулкана на острове Ла-Пальма

Нужно спасать Землю, а не думать о Марсе

Открыли сверхгорячий экзоЮпитер

Падение метеорита зафиксировали над Вирджинией

Поиск неуловимой Девятой планеты активизировался

Способ прослушки чужих разговоров через AirPods

Столкновения антипрививочников с полицией Австралии

Странное исчезновение больного лейтенанта Пола Випки

Тайна нетленной принцессы Рима

Тайна Петрозаводского чуда

У мужчины в горле выросили волосы

Автономный и самоочищающийся общественный транспорт

Аномальные зоны Марий Эл

Два бигфута подрались у реки

Для спасения человечества потребуется $100 трл

Доктор объясняет, что происходит, когда вы спокойно умираете

Женщина нашла в гамбургере палец

Земля в прошлом походила на токсичный суп

Знаете ли вы о новой невероятной теории Стоунхенджа

Космические лучи уничтожают межзвездные объекты

Лох-Несское чудовище было замечено из Китая

Мужчина нашел сокровища в своем старинном доме

Мужчина нашел торчащие из столетней могилы волосы

Мужчина пролежал несколько суток в гробу

Мужчина стрелял в инопланетян из гостиничного номера

Мужчина трижды сорвал джекпот годами покупая билеты в одном месте

Новые доказательства природного происхождения ковида

ООН призвала государства усилить контроль над ИИ

Пастор получил откровение о скором чудовищном катаклизме

Первому похищению инопланетянами исполнилось 60 лет

Первому телесериалу об НЛО исполняется 25 лет

Первый рейс SpaceX был смертельно опасным

Перспектива появления летающих такси в Москве

Привидение замка Брюс

Пропавший кот вернулся к хозяевам спустя 10 лет

Самое огромное дерево оказалось под угрозой

Сбывшиеся предсказания Стивена Хокинга

Собаки получили право на компенсацию морального вреда

Специалисты Honda начнут изучать мозг человека

Три отставника АНБ создали ПО для слежки за iPhone

Энергетические существа замечены над Монпелье

В будущем один умный робот сможет делать работу за 10 человек

В протопланетных дисках очень много органических молекул

В чае нашли неизвестные опасные соединения

Вакцина AstraZeneca содержит диоды и транзисторы

Вакцинацией людей теперь займется мутантная кукуруза

Женщина воскресла через 45 минут после смерти

Женщина назвала виски и бананы секретом долголетия

Зелёной энергетики не хватит, надо строить новые АЭС

Какие камни и рисунки сводят с ума археологов

Люди сами соглашаются на слежку за собой

Местические меса, куда стоит отправиться

Нашли древнейшее существо на Земле

Непроглядный мрак накрыл Ямал в 1938 году

Обнаружены признаки неизвестного типа тёмной энергии

Осваивать Марс предложили с помощью беспилотников

Остались ли на Алтае настоящие шаманы

Парк мегалитов на горе Оба-Таш

Получено первое четкое изображение протопланетного диска

Получили квадратные капли жидкости

После ядерной войны человечество ждет голод

Привидение солдата сняли в Теннесси

Происхождение неизвестных гамма-лучей

Робопёс Spot научился динамически планировать маршрут

Собака откопала в лесу клад

США перестанут существовать в течении трех лет

Тайна антисоциального поведения человека

Фитоплазма превращает растения в зомби

Человекоподобный робот Digit будет работать на складах

Четыре добровольца умерли во время испытаний генной терапии

Японец научился спать по 30 минут в сутки

Ближайшие протопланетные диски богаты углеродом

В Британии можно пожить в домике Винни-Пуха

Генетическое вмешательство продлило жизнь старым червям

Греческий старец Геокон предупреждает о Катастрофе - 2

Доктор чуть не убил инопланетянина

Древний геоглиф быка обнаружили в Туве

Загадочное высотное зеленое свечение

Иллюминаты показали, каким будет мир после пандемии

Карта Винланда оказалась фальшивкой

Обнаружили источник молодости, препятствующий старению костей

Падение метеорита наблюдали в небе над Испанией

Пензенцы продолжают наблюдать паранормальные явления

Племянник рассказал неизвестное предсказание Ванги

Привидения загадочной высотки в Набережных Челнах

Привидения и полтергейст повышают цену недвижимости

Резервуары органических молекул обнаружили в протопланетных дисках

Струя раскаленного газа в небе Норвегии

США объединят группы малых спутников в космическую сеть

Таинственный взрыв напугал жителей Хельсинки

Треугольный НЛО запечатлели во время грозы в Бразилии

В Нью-Йорке выставили на продажу дом с привидениями

В США начали увольнять непривитых работников

Где находится Девятая планета

Греческий старец Геокон предупреждает о Катастрофе

Девушка призналась в непорочном зачатии

Драконы в книге датируемой 16 веком

Женщина поймала огромную акулу-молот на удочку

Живописцы сохранят для потомков красоту древних мегалитов

Илон Маск взбудоражил соцсети заявлением об НЛО

Лиса развязала шнурки и пыталась утащить кроссовок

Места силы Енисейской Сибири

Мир обсуждает новую версию смерти Мэрилин Монро

Мужчина поймал гигантского судака

Над побережьем Австралии заметили НЛО

НЛО упал на Юпитер

Обнаружили скульптуры верблюдов возрастом 8000 лет

Пентагон создаст постояную группу для исследования НЛО

Племена майя не исчезли

Рыцарь Дьедонне де Гозон убил тираннозавра

Рэпер вживил в голову десятки золотых цепей

Сенситивы предсказывают взрыв звезды 20 сентября

Создана акустическая мантия-невидимка

Спецслужбам США доложили о CovID-19 за месяц до пандемии

Способности, которые выдают скрытую в женщине ведьму

Страшную гусеницу нашли в Тверской области

Туристы нашли на Кольском место крушения летающей тарелки

Ущелье ведьм и мавзолей Машхура

Фотограф снял аномальные облака над Исландией

Шансы человечества спастись от глобальной катастрофы нулевые

Школьники нашли маленького двухголового волкозуба

Австралийская версия снежного человека ест людей

Аномальные свойства черных дыр

Билл Гейтс предупредил о неготовности человечества к новой пандемии

Бутылку с прахом моряка вынесло на его любимый пляж

В небе над Свердловской областью заметили странный объект

В США обнаружили уже третье гнездо гигантских шершней-убийц

Железная дорога оказалась похожа на фононный кристалл

Женщина год играла в лотерею одними и теми же числами и сорвала джекпот

Жители Новой Зеландии потребовали переименовать страну

Знакомство с НЛО. Руководство для молодых людей

Какую тайну скрывал автор снимка Лох-Несского чудовища

Компания Apple привлекает водителей для беспилотных автомобилей

Компания SpaceX запустила обновленные спутники с лазерами

Конспирологические теории катастрофы 11 сентября 2001 года

Луис Элизондо раскроет шокирующие подробности о НЛО

Люди Марса и люди Земли как-то связаны

Марсианский бетон предложили делать из крови и мочи

Места силы на Кубани

Мрачные легенды Екатеринбурга

НЛО - над Камышином

Разработали молекулярный метод продления жизни

Самый жуткий музей Великобритании ищет новых гидов

Синоптики обещают минус 100 градусов на 28-е сентября

Систему 'социального кредита' хотят внедрить повсеместно

Советские космонавты и НЛО

Создали искусственную моцареллу

Подписка на новости
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика