Современные искусственные интеллект-системы для автономных автомобилей способны эффективно идентифицировать пешеходов и дорожные знаки в ясную погоду, но становятся почти слепыми в условиях тумана, дождя или темноты — ситуациях, с которыми человек справляется легко.
Представьте ситуацию: вы движетесь по горной трассе и внезапно попадаете в густой туман. Вы инстинктивно реагируете — обостряете зрение, прищуриваетесь, чтобы различить контуры встречных автомобилей. Люди прекрасно справляются с такими резкими изменениями, однако для беспилотного автомобиля с современной системой на основе ИИ эта ситуация может легко закончиться катастрофой.
Исследователи Университета Валенсии нашли решение этой проблемы, вдохновившись природными механизмами, которые миллионы лет эволюции формировали в человеческом мозге. Нейроны в нем не функционируют изолированно — они постоянно «подстраиваются» друг под друга в процессе, который нейробиологи называют делительной нормализацией. Легче всего представить это как автоматическую регулировку громкости сигнала.
Если участок поля зрения слишком темный — например, черная машина ночью — соседние нейроны как будто «прибавляют громкость», усиливая слабые детали. Если же слишком ярко — «уменьшают», чтобы не ослепнуть. Именно эта динамическая подстройка позволяет нам видеть и в полумраке, и при ярком солнечном свете.
Вместо того чтобы обучать ИИ-модели на миллионах изображений всех возможных дорожных условий, исследователи решили воспроизвести этот биологический процесс. Они обработали изображения, используя самые популярные ИИ-модели, добавив слои для имитации механизма «регулировки громкости», который функционирует в нашем мозге. По сути, авторы разработки заставили искусственные нейроны взаимодействовать друг с другом и адаптироваться к окружающей среде, как это делают наши собственные мозги.
Для тестирования обе версии ИИ — стандартная и модифицированная — подвергли ряду испытаний с использованием баз данных реального вождения в европейских городах, изображений ночной езды, сделанных в Швейцарии, и нескольких виртуальных симуляторов вождения с разными уровнями тумана, темноты и освещенности.
Выяснилось, что после обучения обе ИИ-модели могли успешно управлять автомобилем, однако, как только наступали туман и темнота, немодифицированная система начинала давать сбои, теряя способность отличать автомобили от зданий и даже от самой дороги. ИИ-система, имитирующая биологический механизм работы нейронов, напротив, продемонстрировала устойчивость: даже в тумане или абсолютной темноте она работала более чем на 20% лучше стандартной версии.