Cours 2 Flashcards
(54 cards)
Modèles computationnels: Efficient coding models
Efficient coding models (Horace Barlow, 1961): Modèles théoriques ou computationnels qui découvrent la prédictibilité dans l’input sensoriel pour encoder le monde efficacement.
Le traitement de l’information par les systèmes sensoriels du cerveau devrait être adapté aux stimuli naturels. Les neurones du système visuel (ou auditif) devraient être optimisés pour encoder les images (ou les sons) qui sont représentatifs de ceux rencontrés dans la nature.
travaux avec grenouilles et grenouille a neurones qui s’activent à des stimulis visuels spécifiques
ce qui va inspirer hubel et wiesel avec les chat et neurone unique!!
efficient coding: statistiques qui se retrouvent dans le cerveau
y’a une régualrité dans la nature et cette régularité est représentée dans le cerveau
Modèles computationnels:
Modèles “Bayésiens”
Modèles “Bayésiens”: Utilise les statistiques bayésiennes pour construire des prédictions (predictive coding) à partir de nos connaissances antérieures de l’environnement.
Le principe de l’énergie disponible (free energy principle) est une formulation explicite qui explique comment les systèmes vivants et non-vivants sont en états non-équilibrés mais stables en se limitant à une quantité limitée d’états possibles.
thomas bayes: model stat qui construisent prédictions à partir de nos connaissance antérieures sur l’environnement
→ probabilité d’un événement x selon contexte y
predictive coding/ énergie disponible de karl friston est inspirée de ça: répondre a une nouveauté demande des coups énergétiques donc comment réduire ces dépenses energetiques, faut apprendre rapidement comme ça prochaine fois pas de grosse dépense energetique
Free energy (énergie disponible)
- Homeostasie:
tous les êtres vivants cherchent à maintenir un état interne stable face aux changements de leur environnement.
–> etat interne stable: dépense d’énergie minimale et optimale - Minimisation de l’Énergie Libre: Minimiser activement l’énergie libre (une mesure de l’incertitude ou de la surprise aux stimuli). c.a.d. réduire l’écart entre les prédictions et les entrées sensorielles.
–>utilise le passé dans le présent afin de prédire le futur, quand y’a une surprise (nouvelle entrée sensorielle) l’écart est présent pcq notre prédiction sera pas vrm juste puisque c’est nouveau - Modèles Prédictifs:
Le cerveau est vu comme un organe qui crée constamment des modèles prédictifs du monde. Ces modèles sont continuellement mis à jour en fonction des erreurs de prédiction (la différence entre les prédictions et les expériences réelles).
–>chaque fois qu’on fait une erreur dans la prédiction on corrige le modele, on apprend de nos erreurs et on apprend la régularité et irrégularité de l’environnement - Adaptation et Apprentissage: Le cerveau apprend des régularités de leur environnement pour faire de meilleures prédictions et ainsi minimiser l’énergie libre.
Modèles computationnels:
Réseaux de neurones
Réseaux de neurones : En 1943 McCulloch et Pitts ont proposé un modèle simplifié de neurone et ont montré comment des réseaux de ces neurones artificiels pourraient effectuer des opérations de calcul complexes.
1 neurone binaire (oui/non ou on/off) si on accumule ces neurones dans un réseau on pouvait faire un calcul complexe
→ back in the day ordis etaient pas assez avancés donc stai model théorique
Modèles computationnels:
Réseaux de neurones artificiels (Artificial Neural Networks)
Modèles computationnels:
Réseaux de neurones artificiels (Artificial Neural Networks): Des neurones biologiques sont simulés avec des modèles à couches traitant l’input, et massivement interconnectés avec des unités d’output qui peuvent soit s’exciter ou s’atténuer mutuellement.
Deep convolutional neural networks, recurrent convolutional neural networks, Transformer networks (see Bengio and Attention on AI.)
réseaux de neurones
développement d’algorithmes qui vont entraîner les réseaux de neurones
des neurones biologiques sont simulés en ordi
→ donc on s’inspire de connaissances de vrais neurones pour faire les neurones artificiels
→ réseaux de neurones avec plusieurs couches en convolution
→ neurones peuvent s’exciter ou s’atténuer mutuellement
Lumière et photon def
Lumière: Une bande étroite de radiation électromagnétique qui peut être conceptualisée comme une onde ou un flux de photons.
Photon: Un quantum de lumière visible (ou autre forme de radiation électromagnétique) qui possède de propriétés matérielles (particule) et ondulatoires.
L’optique (comme lumière frappe objets, rétine etc)
- Réflexion: photon rebondit sur une surface
- Absorption: lumière projetée sur une surface et certaines ondes sont absorbées
- Réfraction: déviation des rayons lumineux qui passent dans un milieu transparent ex: lunettes
4.la diffusion: la lumière/un rayonnement est déviée dans diverse directions par des particules ou par d’autres objets ex: dans l’atmosphère, la lumière va être absorbée ou diffusée → ciel bleu
Principes de base de la perception des couleurs
La majeure partie de la lumière que nous voyons est réfléchie.
Sources lumineuses typiques : Soleil, ampoule, feu
On ne voit qu’une micro partie du spectre électromagnétique, entre 400 et 700 nm
Isaac Newton et l’optique
Newton s’intéresse à l’optique et à la théorie des couleurs à partir de 1665.
La contribution la plus significative d’Isaac Newton à la théorie des couleurs est venue de ses expériences avec les prismes.
une lumière blanche peut etre divisée en bandes de couleurs si elle passe a travers un prisme
→ diviser et ensuite concentrer
→ donc a découvert que la lumière blanche est composee de toutes les couleurs, toutes les fréquences électromagnétiques
→ newton utilisait des peignes dans lesquels il brisait une des pattes pour bloquer certains des faisceaux de couleur
Le spectre de l’énergie électromagnétique
lumière visible se trouve entre 400 et 700
la lumière visible c’est de 400 à 700 nanomètres, dépendemment de la longueur d’onde c’est de couleurs différentes
longue: bleu
moyenne: vert et jaune
courte: rouge
Utilité de la perception des couleurs
- La distinction des couleurs était essentielle pour nos ancêtres afin de distinguer les prédateurs.
–>distinguer entre genre jaguar et lion idk, certains animaux utilisent les changements de couleur pour se camoufler
La guerre de camouflage entre les proies et les prédateurs pourrait également avoir exercé une pression évolutive sur la perception des couleurs.
–> a contribué à l’évolution et donc la perception de couleurs
La capacité à percevoir de petites différences de couleur entre la proie et l’arrière-plan, ou entre le prédateur et l’arrière-plan, a pu être une question de vie ou de mort pour nos ancêtres.
ex du tigre vu par un dichromate (aka voit mal les teintes de rouge dans ce cas donc verra pas le tigre orange, il voit le orange vert donc tigre dans broussaille très bien camouflé)
- Il est plus facile de trouver des baies et de déterminer quand elles sont mûres avec la vision des couleurs.
La saveur perçue des aliments peut être affectée par leur couleur.
–>si on ajoute du colorant dans du vin blanc pour avoir l’air rosé, le sgens vont dire que ça goute plus le rosé que du vin blanc.. changé notre perception
Le vin blanc teint pour avoir l’air rosé a plus le goût du vrai vin rosé que du vin blanc.
- Segmentation et organisation des scènes visuelles:
–>Aide à distinguer les objets les uns des autres. –> quand changement de couleur, on change d’objet → la couleur aide a trouver la similarité
–>Groupement perceptif par similarité
la segmentation: diviser ce qui doit être divisé en composantes indépendantes
ici on voit les différentes maisons pcq couleurs différentes
De nombreux animaux ont des systèmes de vision des couleurs différents de ceux des humains
Les chiens sont des dichromates
–>donc ils ont seulement 2 récepteurs de couleur
Les poulets sont des tétrachromates
–>4 types de cônes
Les crevettes Mantis ont 12 types de cônes
–>donc ils voient probablement de manière complètement différente de la notre mais on sait pas
Le poisson à nageoires argentées vit dans les profondeurs marines et possède 2 types de cônes et 38 types de bâtonnets !
–>ca lui permet de distinguer avec plus grande acuité les différents niveaux de gris, les différentes tonalités
Trois étapes pour la perception des couleurs :
- Détection : Les longueurs d’onde de la lumière doivent être détectées en premier lieu.
–>un récepteur va détecter les longueurs d’onde de la lumière → un photorécepteur va détecter la couleur, un détecte les gris, un détecte jsp…
2. Discrimination : Nous devons être capables de faire la différence entre une longueur d’onde (ou un mélange de longueurs d’onde) et une autre.
–>plus complexe, on doit mettre à contribution plusieurs photorécepteurs différents, on doit faire la différence entre plusieurs longueurs d,ondes et des mélanges de longueurs d’onde
3. Apparence : nous voulons attribuer des couleurs perçues aux lumières et aux surfaces dans le monde et faire en sorte que ces couleurs perçues soient stables dans le temps, quelles que soient les différentes conditions d’éclairage.
–>activité subjective de donner un sens aux longueurs d’onde donc y attribuer une couleur
types de cônes
Trois types de cônes :
Les cônes S détectent les longueurs d’onde courtes (bleue).
Les cônes M détectent les longueurs d’onde moyennes (verte).
Les cônes en L détectent les grandes longueurs d’onde (rouge).
→ dans cette illustration les 3 types de photorécepteurs ont pas juste une fréquence qui les active y’a une distribution autour de la réponse, nos récepteurs répondent a une distribution et non juste un pic/juste une longueur d’onde
→ important pour les mélanges de couleur etc
Il est plus précis de désigner les trois cônes comme “court”, “moyen” et “long” plutôt que “bleu”, “vert” et “rouge”, car ils répondent chacun à une variété de longueurs d’onde.
La sensibilité maximale du cône-L est de 565 nm, ce qui correspond au jaune et non au rouge !
pcq le pic de réponse c’est vert, jaune etc
→ donc mieux de parler de leur bande de fréquence donc les court, moyen et longue
→ pk on dit bleu, vert rouge : à cause de la théorie de la trichromatie de la couleur
→ toute couleur peut être représentée par un trio de couleurs
Photopique c quoi
Photopique : intensités lumineuses suffisamment brillantes pour stimuler les cônes et suffisamment brillantes pour « saturer » les bâtonnets à leurs réponses maximales.
La lumière du soleil et un éclairage intérieur brillant sont tous deux des conditions d’éclairage photopique.
notre perception va être influencée par les conditions environnantes
conditions photopique: dépendamment des conditions ambiantes, les différents photorécepteurs ont assez d’info pour être stimulés ou être saturés (batonnets)
→ assez de lumière pour stimuler cones et trop de lumière pour les batonnets
basically y’a de la lumière so on voit les couleurs
scotopique c quoi
Scotopique : intensités lumineuses suffisamment brillantes pour stimuler les bâtonnets, mais trop faibles pour stimuler les cônes.
Le clair de lune et l’éclairage intérieur extrêmement faible sont tous deux des conditions d’éclairage scotopique.
conditions scotopiques: cones ont pas la capacité. de répondre, donc dans le noir on perd la perception de couleurs pcq cones ont pas assez d’info (lumière) pour s’activer mais batonnets ici peuvent etre activés et vont répondre aux différentes tonalités de gris, donc voir dans le noir
pas assez d’intensité lumineuse pour les cônes
batonnet : seulement sensibles aux diff tonalités de gris donc pas perception de couleur
Le principe d’univariance
Le principe d’univariance :
Un ensemble infini de différentes combinaisons de longueurs d’onde et d’intensités peut susciter exactement la même réponse d’un seul type de photorécepteur.
Par conséquent, un type de photorécepteur ne peut pas faire de discrimination de couleur basée sur la longueur d’onde.
–>on peut pas se fier à un seul type de cône pour discriminer les couleurs
la discrimination
Les bâtonnets sont sensibles aux niveaux de lumière scotopique.
Tous les bâtonnets contiennent la même molécule de photopigment : la rhodopsine.
Par conséquent, tous les bâtonnets ont la même sensibilité aux différentes longueurs d’onde de la lumière.
Par conséquent, les bâtonnets obéissent au principe d’univariance et ne peuvent pas détecter les différences de couleur.
Dans des conditions scotopiques, seuls les bâtonnets sont actifs, c’est pourquoi le monde semble vidé de ses couleurs.
univariance s’applique aussi aux bâtonnets
si on regarde la réponse d’un bâtonnet ou mm plusieurs bâtonnets on peut pas savoir a quelle longueur d’onde ils sont en train de répondre
Avec trois types de cônes, nous pouvons faire la différence entre des lumières de différentes longueurs d’onde.
–>puisqu’on a 3 types de cônes et que leurs distributions vont se chevaucher dans certaines bandes de fréquence bin on peut utiliser l’info des 3 pour savoir c’est quelle couleur
Dans des conditions photopiques, les cônes S, M et L sont tous actifs.
→ par principe d’élimination on va déterminer c’est quelle couleur
Discrimination: Théorie trichromatique de la vision des couleurs
La théorie selon laquelle la couleur de toute lumière est définie dans notre système visuel par les relations de trois nombres, les sorties de trois types de récepteurs maintenant connus pour être les trois cônes.
Aussi connue sous le nom de théorie de Young-Helmholtz
on peut reproduire n’importe quelle couleur avec les 3 couleurs rouge vert et bleu
on module l’intensité lumineuse de chaux pour recréer n’importe quelle couleur
là,activation de nos cônes l,m et s
discrimination: Métamères
Différents mélanges de longueurs d’onde qui semblent identiques ; plus généralement, toute paire de stimuli perçus comme identiques malgré des différences physiques.
on peut genre mélanger plusieurs différentes longueurs d’onde différentes pour faire une meme couleur
métamère: toute paire de stimuli perçues comme étant identiques même si elle sont physiquement différentes
ici c’est dans contexte de vision de la couleur
ex: ces deux situations sont des métamères
m et l ont la mm distribution
l dit que c’est rouge et m dit que c’est verte
quand la lumiere rouge et verte sont mélangées ça va apparaitre comme jaune
plusieurs longueurs d’ondes différentes de rouge et de vert vont créer le même jaune
Histoire de la vision des couleurs
Thomas Young (1773–1829) et Hermann von Helmholtz (1821–1894) ont découvert indépendamment la nature trichromatique de la perception des couleurs.
–> C’est pourquoi la théorie trichromatique est appelée la “théorie de Young-Helmholtz”.
James Maxwell (1831–1879) a développé une technique de correspondance des couleurs qui est encore utilisée aujourd’hui.
L’expérience de Maxwell
on va moduler l’intensité des 3 lumières pour reproduire la couleur test
→ bon exemple de la méthode d’ajustement
une fois que terminé d’ajuster, l’expérimentateur va enregistrer les 3 modalités des couleurs et ça va aider à comprendre l’expérience trichromatique
maxwell et photographie
il est aussi considéré comme père de la photographie (il a créé la photo en couleur)
→ il combine 3 photos chacune avec un filtre de couleur différente (vert, rouge et bleu)
→ c’est la base de tous les appareils photo
discrimination: Mélange de couleurs additif
Un mélange de lumières!!
Si la lumière A et la lumière B sont toutes deux réfléchies d’une surface vers l’œil, dans la perception de la couleur, les effets de ces deux lumières s’additionnent.
mélange de couleur peut etre additif ou soustractif
les mélanges additifs sont des mélanges de lumière
ex: les longueurs d’onde s’additionnent pour faire de la lumière blanche (rbv)
lumière bleu et jaune (jaune est constitué de rouge et de vert) donc les trois brv sont additionés et font blanc (contient toutes les longueurs d’onde)
