利用信息处理的观点探究视网膜层次化结构的组织原理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61403375
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0609.认知与神经科学启发的人工智‍能
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The information processing in retina is a typically feed-forward and hierarchical procedure. Visual stimuli pass from the photoreceptor to bipolar cell, and then go to ganglion cell. Along this way, the number of relevant neurons reduces to 1.2 million from 150 million. Why does such a hierarchical structure exist in the retina? Does this hierarchical structure meet with "efficient coding" under the principle of energy minimization? In addition to the serially hierarchical structure, there also exist two parallel photo-sensory systems in the retina: rod system and cone system, which have different but complementary structures and functions. What is the principle of this kind of organizational structure? This proposal aims to study these questions from an information-processing viewpoint. The main research topics contain: 1) research on the principle of the retina’s hierarchical organization; 2) research on the theoretical models of the parallel organization consisting of rod system and cone system which are existed in the retina. The research results would not only be valuable in explaining the principles of the retina’s inherent hierarchical structure, but also provide a solid reference for explaining why the deep neural network can exhibit excellent performance in many traditional computer vision tasks, such as object classification and recognition. Finally,as an application of the theoretical studies of the principle of retina’s hierarchical structure, this proposal would use the research results of the first two topics to build and learn adaptive deep neural networks for a better performance.
视网膜的信息处理过程是一种典型的前馈层次化方式,视觉信号逐次经过感光细胞、双极细胞、神经节细胞进行处理,神经元的数量也从1.5亿多个压缩到120多万个,视网膜中为什么会存在这种层次化结构?这种层次化结构是否满足能量最小化准测下的“有效编码”原理?此外,在视网膜的这种层次化结构中,还存在两类并行的感光系统:视杆系统和视锥系统,这两类系统的结构和功能迥异而又互补,这其中的组织原理又是什么?本项目将从信息处理的观点对这些问题进行探究,主要内容包括:1)研究视网膜层次化结构的组织原理;2)研究视网膜中存在视杆和视锥两个子系统的组织原理。这些研究内容不仅能够解释视网膜层次化结构的内在机理,而且能够为解释深度神经网络在物体分类和识别等方面呈现出的优良性质提供有力参考和借鉴。作为理论成果的应用,本项目还将把前两项研究内容的成果应用在自适应深度神经网络的构建与学习中,以提高深度神经网络的性能。

结项摘要

包含视网膜在内的早期视觉系统的信息处理过程是一种典型的前馈层次化方式,为什么会存在这种层次化结构?这种层次化结构是否满足能量最小化准测下的“有效编码”原理?此外,除了这种层次化结构中,单个区域内神经元群的组织结构的存在内在机理是什么?本项目将从信息处理的观点对这些问题进行探究,主要内容包括:1)研究早期视觉系统的层次化结构的组织原理;2)研究单个区域内神经元群的组织结构。这些研究内容不仅能够解释了早期视觉系统层次化结构的内在机理,而且能够为解释深度神经网络在物体分类等方面呈现出的优良性质提供有力参考和借鉴。作为理论成果的应用,本项目还将把前两项研究内容的成果应用在深度神经网络的构建与学习中,提高了深度神经网络在物体分类、语义分割等领域的性能。本项目在执行期内,共计发表国际期刊论文5篇,国际会议论文4篇,申请发明专利4项;项目负责人由助理研究员升聘为副研究员,培养博士研究生4名。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(4)
Aggregating Rich Hierarchical Features for Scene Classification in Remote Sensing Imagery
聚合丰富的层次特征以进行遥感图像的场景分类
  • DOI:
    10.1109/jstars.2017.2705419
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Guoli Wang;Bin Fan;Shiming Xiang;Chunhong Pan
  • 通讯作者:
    Chunhong Pan
Semantic labeling in very high resolution images via a self-cascaded convolutional neural network
通过自级联卷积神经网络对超高分辨率图像进行语义标记
  • DOI:
    10.1016/j.isprsjprs.2017.12.007
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    ISPRS JOURNAL OF PHOTOGRAMMETRY AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    12.7
  • 作者:
    Liu, Yongcheng;Fan, Bin;Pan, Chunhong
  • 通讯作者:
    Pan, Chunhong

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其他文献

视皮层中的视差计算
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Acta Automatic Sinica(自动化学报)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔庆群;胡占义;明雁声
  • 通讯作者:
    明雁声
视差计算的层级模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔庆群;高伟
  • 通讯作者:
    高伟
加权视差能量模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    自动化学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔庆群;王波;胡占义
  • 通讯作者:
    胡占义

其他文献

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孔庆群的其他基金

基于大脑组织结构和神经回放多样性的连续学习方法研究
  • 批准号:
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  • 项目类别:
    面上项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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