Einzelprojekt

Autonomes Lernen von aktiver Tiefenwahrnehmung: von neuronalen Modellen zu humanoiden Robotern

Förderkennzeichen: 01GQ1414
Fördersumme: 217.098 EUR
Förderzeitraum: 2014 - 2017
Projektleitung: Dr. Jochen Triesch
Adresse: Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS)
Ruth-Moufang-Str. 1
60438 Frankfurt am Main

Das Vorhaben verfolgt im Wesentlichen zwei Ziele. Das erste ist die Entwicklung eines biologisch plausiblen Modells für das autonome Erlernen von aktivem Stereosehen, insbesondere der Entfernungsschätzung, in Säugetieren. Das zweite Ziel ist das Modellieren von Veränderungen des Lernprozesses in pathologischen Fällen (Schielen, Amblyopie) sowie im Fall experimentell veränderter Umweltbedingungen. Der Arbeitsplan besteht aus zwei Arbeitspaketen, die den o.g. Zielen entsprechen. In Arbeitspaket 1 wird ein biologisch plausibles Modell für das autonome Erlernen von aktivem Stereosehen in Säugetieren entwickelt. Ausgangspunkt ist ein erstes Modell von Zhao et al. (2012), in dem eine Erweiterung der Hypothese der effizienten Informationskodierung auf aktive Wahrnehmung vorgeschlagen wurde (aktive effiziente Kodierung). Diese Modell erlernt autonom sowohl eine Repräsentation für Stereodisparität als auch die Generierung von Kontrollsignalen zur korrekten Steuerung von Vergenzbewegungen der Augen. Es illustriert das neue Konzept der aktiven effizienten Kodierung, ist aber in vielerlei Hinsicht noch zu unrealistisch, um mit biologischen Daten verglichen werden zu können. Dieses Modell wird im vorliegenden Projekt dahingehend verändert, dass moderne Modelle für das Erlernen rezeptiver Felder im visuellen Kortex sowie ein detaillierteres Modell für die Ansteuerung der Motorik in das Modell integriert werden. Arbeitspaket 2 wird das verbesserte Modell nutzen,  um Veränderungen des Lernprozesses in pathologischen Fällen (Schielen, Amblyopie) sowie im Fall experimentell veränderter Umweltbedingungen zu simulieren. Dazu werden Manipulationen am Modell vorgenommen (Fehlstellungen der Augen, Sehschwäche eines Auges, visuelle Deprivation etc.) und deren Auswirkungen auf den Lernprozess studiert sowie die Ergebnisse mit biologischen und klinischen Daten verglichen.