Rambler's Top100
Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Книжная лавка | Голосование | Топ-лист | Регистрация | Дискуссия
Лучшие молодые
ученые России

Авторские научные обозрения в "Русском переплете"
"Физические явления на небесах" | "Неизбежность странного микромира" | "Биология и жизнь" | "Terra & Comp" | Научно-популярное ревю | Теорфизика для малышей
Семинары - Конференции - Симпозиумы - Конкурсы

TERRA & Comp
С 07 августа 2003 года обозрение ведет Александр Семенов
До 10.07.2002 вел Кирилл Крылов

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Кто перым провел клонирование?

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

 Журналы в сети:

Nature

Успехи физических наук

New Scientist

ScienceDaily

Discovery

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology


"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

26.10.2020
20:25

Специальная теория относительности 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 внезапного 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 временны́м измерением. В таком пространстве каждому событию можно сопоставить точку, пространственные координаты которой описывают место, где событие произошло, а временна́я 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.

    Затем исследователи поручили алгоритму генерацию множества потенциально возможных кадров на основе входного одиночного тестового кадра. Несмотря на то, что в весах нейросети отсутствует временна́я 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 временну́ю 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.

    По информации https://nplus1.ru/news/2020/10/26/causal-future-prediction-and-minkowski-space-time

26.10.2020
20:21

Темную материю ограничили с помощью оптических часов

    Американские физики улучшили ограничения на взаимодействие темной материи с обычной материей, которое могло бы проявляться в мельчайших колебаниях постоянной . . .

26.10.2020
14:30

Новые острова и мысы: Арктика меняется до неузнаваемости

    Именами известных гидрографов Северного флота названы десять новых островов и мысов в Арктике. Это финал большой работы, которая велась в российской части . . .

26.10.2020
14:26

Откуда на Солнце пятна и как они влияют на Землю

    В атмосфере Солнца постоянно возникают холодные области в виде пятен. Их количество постоянно меняется. От чего это зависит и как может отразиться на живой . . .

26.10.2020
14:19

Ученые разгадали тайну необычной нейтронной звезды, открытой 20 лет назад

    Распределенные вычисления помогли международной группе астрономов разобраться в излучении, генерируемом таинственной нейтронной звездой, которая была открыта . . .

26.10.2020
14:16

Зачем урчат кошки и 5 загадок природы и космоса

    Несмотря на многочисленные исследования и невероятные открытия ученых, на нашей планете есть еще много неизведанного. Вещи, которые даже современной науке не . . .

26.10.2020
13:37

Новые подробности об атмосфере «запрещенного теорией» горячего нептуна»

    Команда под руководством астронома Яна Кроссфилда (Ian Crossfield) из Канзасского университета, США, провела новый анализ данных, полученных при помощи космических . . .

24.10.2020
16:21

Быстро вращающиеся звёзды в центре Млечного Пути могли мигрировать туда с окраин галактики

    В исследовательской статье, опубликованной в Astrophysical Journal Letters, международная группа астрофизиков, включая учёных из Университета Суррея, подробно описывает, как . . .

24.10.2020
16:17

TESS обнаружил сверхгорячий Нептун LTT 9779b

    Астрономы обнаружили экзопланету с ультракоротким периодом вращения размером с Нептун, находящуюся в системе яркой солнцеподобной звезды LTT 9779. LTT 9779 – это . . .

24.10.2020
16:12

Астрономы обнаружили испаhённые металлы в атмосфере горячего Юпитера

    Астрономы с помощью спектрографа HARPS (High Accuracy Radial speed Planet Searcher), установленного в обсерватории Ла-Силья (ESO) в Чили обнаружили газообразный магний (Mg), натрий (Na), . . .

24.10.2020
15:42

Водородный бум обеспечит рост ветровой и солнечной энергетики на 200 миллиардов долларов

    Сектор возобновляемых источников энергии в последнее время изобилует очень оптимистичными прогнозами и один уголок рынка действительно привлекает внимание: . . .

24.10.2020
15:37

Землетрясения и засухи ускорили развитие человеческой культуры 320 тысяч лет назад

    Период нестабильности ландшафтов Восточно-Африканской рифтовой долины, стартовавший примерно 400 тысяч лет назад в результате усиления тектонических процессов, . . .

24.10.2020
15:33

Взрыв звездной системы Апеп способен уничтожить Землю

    Австралийские ученые из Сиднейского университета проанализировали звездную систему Апеп и пришли к неутешительным выводам: будущий взрыв этого космического . . .

24.10.2020
15:15

Будущей марсианской колонии придется пройти жесточайший тест на автономность

    В недавнем интервью Марсианскому обществу (Mars Society) Илон Маск поведал, что больше всего беспокоит его в вопросе колонизации Красной планеты. На данный момент не . . .

24.10.2020
15:12

Nokia развернет на Луне первую еть 4G к 2022 году

    Еще до того, как на Луну вновь вернутся люди, там может появиться полноценная локальная система связи на базе 4G. Такую задачу перед компанией Nokia поставило NASA, . . .

23.10.2020
19:03

У древних майя обнаружили современные технологии

    Ученые Университета Цинциннати (США) выяснили, что древние майя умели использовать относительно сложные технологии по очистке воды. Они изготавливали фильтры из . . .

23.10.2020
19:00

Открыт феномен квантового замедления времени

    Ученые Дартмутского колледжа, колледжа Святого Ансельма и Университета Санта-Клары в США открыли феномен квантового замедления времени. Оно выражается во . . .

23.10.2020
18:57

Климатические изменения в Арктике пошли по «жесткому» сценарию

    Среднегодовые температуры в российской Арктике повысились почти на три градуса, а годовая сумма осадков — на пять-десять процентов, сообщила пресс-служба . . .

23.10.2020
17:05

Астрономы разгадали тайну заснеженных пиков Плутона

    Заснеженные горы Плутона, сфотографированные зондом New Horizons в 2015 году, очень удивили ученых, поскольку считалось, что на этой далекой планете не может существовать . . .

23.10.2020
16:29

Рогозин рассказал о планах по запуску спутников дистанционного зондирования Земли

    Руководитель государственной корпорации Роскосмос Дмитрий Рогозин на совещании по развитию Северного морского пути, которое прошло под председательством . . .

<< 221|222|223|224|225|226|227|228|229|230 >>

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвижники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы

Помощь корреспонденту Добавить новость
НАУКА В "РУССКОМ ПЕРЕПЛЕТЕ"

Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Rambler's Top100