Article de référence | Réf : IN220 v2

Exemple d’application auditive et visuelle
Processeur de perception bio-inspiré : une approche neuromorphique

Auteur(s) : Patrick PIRIM

Date de publication : 10 mai 2017

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RÉSUMÉ

L’innovation dans le domaine biomimétique est devenue très active depuis 2015. En France c’est acté par : le CESE promulguant le biomimétisme d’intérêt public, l’inauguration du CEEBIOS, la création par le CNRS d’un groupe de travail BioComp, etc. Ces innovations dans le domaine des processeurs neuromorphiques s’inscrivent dorénavant dans le domaine d’applications de l’intelligence artificielle. Elles entrent en compétition avec l’apprentissage profond (Deep Learning) utilisé par de grandes sociétés internationales. L’apport du biomimétisme dans les processus calculatoires, présenté dans cet article, est un différenciateur important entre ces techniques.

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ABSTRACT

Innovation in the biomimetic domain has become very active since 2015. Its actors in France are: the CESE by declaring biomimicry of public interest, the inauguration of the CEEBIOS, and the creation by the CNRS of a BioComp working group, etc. These innovations achieved on neuromorphic processors now take their place in the field of artificial intelligence applications. They compete with deep learning used by major international companies. The contribution of biomimicry in computation processes, presented in this article, is an important differentiator between these techniques.

Auteur(s)

  • Patrick PIRIM : Président - BVS-Tech, Paris, France

INTRODUCTION

Résumé : L’innovation dans le domaine biomimétique est devenue très active depuis 2015. En France c’est acté par : le CESE promulguant le biomimétisme d’intérêt public, l’inauguration du CEEBIOS, la création par le CNRS d’un groupe de travail BioComp, etc.

Ces innovations dans le domaine des processeurs neuromorphiques s’inscrivent dorénavant dans le domaine d’applications de l’intelligence artificielle. Elles entrent en compétition avec l’apprentissage profond (Deep Learning) utilisé par de grandes sociétés internationales. L’apport du biomimétisme dans les processus calculatoires, présenté dans cet article, est un différenciateur important entre ces techniques.

Abstract : The innovation in the biomimetic domain becoming very active since 2015. It's acted in France by: the CESE by promulgating the biomimicry of public interest, the inauguration of the CEEBIOS, and the creation by the CNRS of a workgroup BioComp, etc.

These innovations done on neuromorphic processors join from now on in the field of the artificial intelligence applications. They compete with the deep learning used by big international companies. Biomimicry contribution in the computation processes, presented in this article, is differential important one between these techniques.

Mots-clés : processeur bio-inspiré, représentation sémantique, histogramme spatio-temporel, perception, attracteur dynamique, processus neuromorphique, invariance perceptive, apprentissage non supervisé

Keywords : neuromorphic processor, bio-inspired, semantic representation, spatiotemporal histogram, perception, dynamic attractor, neuromorphic process, perceptive invariance, unsupervised learning

Points clés

Domaine : Techniques d’imagerie et d’analyse par IA

Degré de diffusion de la technologie : Croissance | Processeur bio-inspiré -disponible

Technologies impliquées : Électronique numérique

Domaines d’application : Vision industrielle, TIC, IoT, ACAS, sécurité, -robotique, IA

Principaux acteurs français :

Industriels : BVS-tech, Chronocam, Spikenet

Pôles de compétitivité : Capdigital, Opticvalley, Systematics

Centre de compétence : CEEBIOS, gdr BIOCOMP, ISL

Autres acteurs dans le monde : Programme syNAPSE (IBM), NEUROGRID (Stanford), QUALCOMM, Movidius, Numenta

Contact : [email protected] ; http://www.bvs-tech.com

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KEYWORDS

neuromorphic processor   |   bio-inspired   |   spatiotemporal histogram   |   perception   |   dynamic attractor   |   neuromorphic process   |   perceptive invariance   |   unsupervised learning

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-in220


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12. Exemple d’application auditive et visuelle

Cet exemple montre que pour deux modalités très différentes, l’audition et la vision, il est possible d’avoir le même mode de traitement de l’information, les représentations sémantiques exprimeront le résultat perceptif.

Le son issu du tympan est transmis à la membrane basilaire à l’intérieur de la cochlée, des cils récepteurs perçoivent la vibration et traduisent l’information en signaux neuronaux. Des cils excitateurs assurent par un bouclage la normalisation des signaux. Les cils récepteurs transmettent une représentation en fréquence et intensité au cortex (schéma très simplifié) . D’un point de vue électronique, le micro est l’analogie du tympan, pour le reste il n’y a pas aujourd’hui d’équivalent. Il faut, à partir d’un DSP, réaliser la fonction de transfert qui donne le Sonagram bien connu des spécialistes du son. La figure 18 illustre dans la partie haute, la transformation électrique du micro, puis dessous le Sonagram obtenu. Cette image est introduite dans les modules perceptifs décrits précédemment et en donne, pour la caractéristique globale, des représentations sémantiques des trois premiers formants. La caractéristique dynamique représentant la prosodie et la structurale représentant les phonèmes ne sont pas utilisées dans cet exemple pour un souci de compréhension. Ces valeurs de formant sont associées avec les mots des voyelles une première fois pour apprentissage puis exploitées en fonction de reconnaissance.

La suite de cette figure illustre la reconnaissance de forme : un cercle est converti en un carré en plusieurs étapes ; le résultat sémantique indique le cercle pour la première ligne, puis un losange pour la seconde et un carré pour les lignes suivantes. Les représentations sémantiques issues de l’aspect structural sont envoyées à la mémoire associative qui en donne la valeur sémantique.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - HUBEL (D.H.) -   Eye, brain and vision.  -  Scientific American Library, New York, OCLC 16649224, 240 p. (1988).

  • (2) - HUBEL (D.H.), WIESEL (T.N.) -   Receptive fields of single neurons in the cat’s striate cortex.  -  J. Physiol. (London) 148, 574-591 (1959).

  • (3) - BACH-Y RITA (P.), COLLINS (C.C.), SAUNDERS (F.), WHITE (B.), SCADDEN (L.) -   Vision substitution by tactile image projection.  -  Nature, 221, p. 963-964 (1969).

  • (4) - RENNO-COSTA (C.), LISMAN (J.E.), Verschure PFMJ -   A Signature of Attractor Dynamics in the CA3 Region of the Hippocampus.  -  PLoS Comput Biol 10(5): e1003641. doi:10.1371/journal.pcbi.1003641 (2014).

  • (5) - NILSEN (K.E.), RUSSELL (I.J.) -   The spatial and temporal representation of a tone on the guinea pig basilar membrane.  -  Proc. Nat. Acad. Sci. 97(22), 11751-11758 (2000).

  • (6)...

1 Sites Internet

BVS-Tech

http://www.bvs-tech.com

QUALCOMM

https://www.qualcomm.com/

Projet SyNAPSE

http://www.research.ibm.com/cognitive-computing/#fbid=y7cfK-SAicH

Projet Neurogrid

https://web.stanford.edu/group/brainsinsilicon/neurogrid.html

Human brain project

https://www.humanbrainproject.eu/en/

Hiérarchies de cartes corticales

http://www.sciences-cognitives.org/

NUMENTA

http://numenta.org/

Movidius

http://www.movidius.com/

Yann LECUN

http://www.college-de-france.fr/site/yann-lecun/course-2016-02-12-14h30.htm

HAUT DE PAGE

2 Brevets

Procédé de guidage automatique de véhicule dans une voie de circulation, dispositif correspondant FR2884625

Procédé et dispositif automatisé de perception avec détermination et caractérisation de bords et de frontières d’objets d’un espace, construction de contours et applications FR2858447

Procédé et dispositif de perception visuelle active pour caractériser et reconnaître un objet, notamment aux fins d’identification et de localisation...

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