Решение головоломок мышами зафиксировано на видео

В последние десятилетия использование видеоданных, таких как кадры с камер для наблюдения за дикой природой или лабораторные видео, стало одним из важнейших инструментов для изучения поведения животных. Эти данные помогают исследователям проводить наблюдения за поведением, собирая подробные данные в режиме реального времени, которые можно анализировать многократно. Это позволяет проводить количественный анализ движений, взаимодействий и закономерностей, отслеживание и классификацию поведения.

Однако, когда речь идёт о мышах, большинство существующих видеоданных показывают только простые или социальные действия, которые едва позволяют изучить более сложные, целенаправленные виды поведения, такие как решение головоломок. Исследователи из Центра передового опыта «Наука интеллекта» в Берлине создали новую крупномасштабную коллекцию видеоданных, в которых мыши пытаются решить головоломки в виде «замочных ящиков», чтобы получить награду.

Этот набор данных, включающий несколько ракурсов, является одним из крупнейших наборов данных о мышах, когда-либо полученных. Он служит эталоном для исследователей при разработке и тестировании новых инструментов для изучения сложного поведения животных.

Вычислительная этология

Вычислительная этология — это междисциплинарная область, которая использует современные достижения в области машинного обучения и компьютерного зрения для измерения, описания и анализа естественного поведения свободно перемещающихся животных.

Хотя эта область становится всё более важной, большинство существующих наборов данных о свободно перемещающихся животных предназначены только для анализа тривиального и социального поведения (например, еды, нападения, обнюхивания или ходьбы). В них отсутствуют чётко определённые метки и аннотации в базе данных, которые позволили бы изучить сложное поведение. Это означает, что их нельзя полностью применить к целенаправленным действиям, решению задач и другим видам поведения, имеющим решающее значение для понимания когнитивных процессов в естественном и, если применимо, искусственном интеллекте.

Создание базы данных

Для создания достаточно большой базы данных учёные SCIoI сняли на видео двенадцать мышей, которые пытались многократно решить механические головоломки в виде «замочных ящиков». Эти головоломки состояли из одного механизма или серии последовательных механизмов, которые приводили к получению в качестве конечной награды овсяной лепёшки.

«Это первый крупномасштабный размеченный набор видеоданных с одним агентом и несколькими ракурсами, на котором зафиксированы сложные действия мышей при решении механических головоломок», — сказал Марк Бун, один из основных авторов исследования. «Каждая головоломка снабжена приманкой в виде пищевого вознаграждения и состоит из одного или комбинации четырёх различных механизмов».

Исследователи получили более 100 часов видеоматериалов, а затем пометили около 15 выбранных часов информацией о наблюдаемом поведении, то есть о взаимодействиях между различными частями мыши и отдельными механизмами «замочных ящиков».

Согласованность между аннотаторами была очень важным аспектом при создании набора данных. «Чтобы предоставить высококачественные данные с метками, каждое размеченное видео было аннотировано двумя квалифицированными людьми, которые получили инструкции перед аннотированием, и их согласие было тщательно оценено», — объяснил основной первый автор Патрик Рейске.

Понимание сложного поведения животных имеет важное значение для понимания того, как работает интеллект — как биологический, так и искусственный. Хотя большинство существующих наборов данных фиксируют только простые действия, ограничивая нашу способность изучать когнитивные процессы, такие как планирование, принятие решений и решение задач, этот новый набор данных заполняет этот пробел, предоставляя высококачественные, многоугольные, размеченные людьми данные о животных, выполняющих целенаправленные последовательные задачи.

«Основная ценность этих наборов данных заключается в том, что они служат эталоном, с которым можно сравнивать новые алгоритмы, анализирующие поведение животных», — пояснил соавтор исследования Соле Траверсо.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте