Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Synergien: Aus der Biologie in den Rechner und zurück

12.05.2003


Mit jedem Augenschlag und jeder Bewegung verändert sich blitzschnell das Bild, das wir sehen. Eigentlich müsste uns dieses bewegte Netzhautbild schwindelig machen. Warum wir trotzdem ein stabiles Bild sehen, erklärt Prof. Dr. Christoph von der Malsburg (Institut für Neuroinformatik) anhand seines Modells des Objektsehens.



Im aktuellen Sonderheft NeuroRUBIN des Wissenschaftsmagazins RUBIN zeigt er, wie sich eine auf neuronale Prinzipien stützende Hypothese anhand eines Gesichtserkennungs-Systems quasi rechnerisch bestätigt und dabei die biologische Sichtweise erweitert.



Das "innere Auge" sieht ein stabiles Bild

Das Objekterkennungsmodell "Dynamic Link Matching" (DLM) gibt eine Erklärung dafür, warum unser "inneres Auge" ein stabiles Bild sieht: Ein sog. Modellfenster, das dem "inneren Auge" entspricht, konstruiert aus aktuellen Bilddaten (Bilddomäne) und gespeicherten Modelldaten (Modelldomäne) ein stabiles, von Augenbewegungen unbeeinflusstes Bild der Umwelt. Möglich ist das nur durch schnelle situationsabhängige Organisationsprozesse (dynamische Links), durch die zwischen den Domänen und dem Fenster Punkt-zu-Punkt-Verbindungen aufgebaut werden. Das Bild wird kontinuierlich in Position, Größe und Orientierung sowie Objektform, Pose und Beleuchtung angepasst.

Gesichtserkennungssystem bestätigt Modell

Diesen Prozess der Objekterkennung haben die Neuroinformatiker im Rechner realisiert und auf das Problem der Gesichtserkennung angewendet - mit großem Erfolg, was den Vergleich von statischen Bildern im Bild- und Modellbereich betrifft. Rechnerexperimente werden mit zunehmender Rechner-Kapazität mehr und mehr zum Gradmesser für realistische Konzepte. Im nächsten Schritt soll das System nun die Fähigkeit des natürlichen Sehsystems nachbilden und die Umwelt direkt visuell erfahren. Wenn das gelingt, wird das Gesichtserkennungssystem selbstständig aus Bildern lernen und aus vielen Tausenden von Einzelbildern ein genaues plastisches Modell des menschlichen Gesichts aufbauen. Die Forscher hoffen, dieses Ziel in ein bis zwei Jahren zu erreichen.

Standardmodell überdenken

Das Modell der dynamischen Links entspricht nicht dem gegenwärtigen neuronalen Standardmodell, das von starren Verbindungsmustern ausgeht, wonach sich Neuronen nicht situationsabhängig gruppieren können. Prof. Dr. von der Malsburg ist davon überzeugt, dass sich dynamische Links im Gehirn realisieren lassen: Zum Beispiel können Synapsen (Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen) durch Signalkorrelation schnell und reversibel zwischen einem leitenden und einem nichtleitenden Zustand schalten. Da sich seine These experimentell überprüfen lässt, hofft er, dass sich die Kollegen aus der Neurobiologie bald des Themas annehmen werden.

Von Mensch bis Maus

Zehn weitere Themen aus Medizin, Naturwissenschaften und Neuroinformatik in NeuroRUBIN: "Der kleine Unterschied" im menschlichen Gehirn; Wenn Gesichter bedeutungslos sind - Auf den Spuren einer seltenen Funktionsstörung des Gehirns; Von der Nase ins Gehirn - Wie Düfte Gestalt annehmen; Leistungssteigerung und Plastizität bis ins hohe Alter; Künstliche Bewegung, so natürlich wie möglich; Sehen und Bewegen: Ein Feuerwerk der Nervenzellen; Elektrische Synapsen: "Aschenputtel" unter den Zellkontakten; Räume der Bewegung - Wo Nervenzellen entstehen, wachsen und sich verändern; Diagnose Veitstanz (Chorea Huntington) - Was kann da noch helfen?; Tierphysiologie: Mäuse stehen Modell für neurodegenerative Erkrankungen sowie sechs Forschungsprojekte aus der International Graduate School for Neuroscience (IGSN).

Weitere Informationen

Prof. Dr. Christoph von der Malsburg
Institut für Neuroinformatik der Ruhr-Universität
44780 Bochum
Tel.: 0234 - 32-27997
E-mail: Christoph.von.der.Malsburg@neuroinformatik.ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/neurorubin

Weitere Berichte zu: Nervenzelle NeuroRUBIN Neuroinformatik Rechner

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscherteam der Universität Bremen untersucht Korallenbleiche
24.04.2017 | Universität Bremen

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovationspreis 2017 der Deutschen Hochschulmedizin e.V.

24.04.2017 | Förderungen Preise

Konfetti im Gehirn: Steuerung wichtiger Immunzellen bei Hirnkrankheiten geklärt

24.04.2017 | Medizin Gesundheit

Ergonomie am Arbeitsplatz: Kamera erkennt ungesunde Bewegungen

24.04.2017 | Informationstechnologie