David Courtenay Marr (19 de enero de 1945 - 17 de noviembre de 1980) fue un neurocientífico y fisiólogo británico . Marr integró los resultados de la psicología , la inteligencia artificial y la neurofisiología en nuevos modelos de procesamiento visual . Su trabajo fue muy influyente en la neurociencia computacional y provocó un resurgimiento del interés por la disciplina.
David C. Marr | |
---|---|
Nació | Woodford, Londres , Reino Unido | 19 de enero de 1945
Fallecido | 17 de noviembre de 1980 Cambridge, Massachusetts , Estados Unidos | (35 años)
alma mater | Trinity College, Cambridge |
Premios | Premio IJCAI Computadoras y Pensamiento |
Carrera científica | |
Campos | Neurociencia computacional Inteligencia artificial Psicología |
Instituciones | Instituto de Tecnología de Massachusetts |
Tesis | Una teoría general de la corteza cerebral (1972) |
Asesor de doctorado | Giles Brindley |
Estudiantes de doctorado | Shimon Ullman Eric Grimson John M. Hollerbach |
Biografía
Nacido en Woodford , Essex, y educado en la Rugby School ; fue admitido en el Trinity College de Cambridge el 1 de octubre de 1963 (habiendo sido galardonado con una Beca Abierta y la Exhibición de Rugby Lees Knowles).
Recibió la beca Coutts Trotter Scholarship en 1966 y obtuvo su licenciatura en matemáticas el mismo año. Fue elegido miembro investigador del Trinity College de Cambridge en 1968. Su tesis doctoral, supervisada por Giles Brindley, se presentó en 1969 y describió su modelo de la función del cerebelo basado principalmente en datos anatómicos y fisiológicos extraídos de un libro de JC Eccles. . Su interés pasó de la teoría general del cerebro al procesamiento visual. Posteriormente, trabajó en el Instituto de Tecnología de Massachusetts , donde asumió un puesto de profesor en el Departamento de Psicología en 1977 y posteriormente fue nombrado profesor titular titular en 1980. Marr propuso que comprender el cerebro requiere comprender los problemas que enfrenta. y las soluciones que encuentra. Hizo hincapié en la necesidad de evitar los debates teóricos generales y, en cambio, centrarse en la comprensión de problemas específicos.
Marr murió de leucemia en Cambridge, Massachusetts , a la edad de 35 años. Sus hallazgos se recogen en el libro Vision: Una investigación computacional sobre la representación humana y el procesamiento de la información visual , que se terminó principalmente en el verano de 1979, se publicó en 1982 después de su muerte y reeditado en 2010 por The MIT Press. Este libro tuvo un papel clave en el comienzo y el rápido crecimiento del campo de la neurociencia computacional . [1] Estaba casado con Lucia M. Vaina del Departamento de Ingeniería Biomédica y Neurología de la Universidad de Boston.
Hay varios premios académicos y premios nombrados en su honor. El Premio Marr , uno de los premios más prestigiosos en visión por computadora , la Medalla David Marr otorgada cada dos años por la Applied Vision Association en el Reino Unido, [2] y la Sociedad de Ciencias Cognitivas también otorga un Premio Marr al mejor trabajo de un estudiante en su conferencia anual.
Trabaja
Teorías del cerebelo, hipocampo y neocorteza
Marr es mejor conocido por su trabajo sobre la visión, pero antes de comenzar a trabajar en ese tema, publicó tres artículos seminales que proponen teorías computacionales del cerebelo (en 1969), la neocorteza (en 1970) y el hipocampo (en 1971). Cada uno de esos artículos presentó nuevas ideas importantes que continúan influyendo en el pensamiento teórico moderno.
La teoría del cerebelo [3] fue motivada por dos características únicas de la anatomía del cerebelo: (1) el cerebelo contiene un gran número de diminutas células granulares , cada una de las cuales recibe sólo unas pocas entradas de "fibras musgosas"; (2) Las células de Purkinje en la corteza cerebelosa reciben cada una decenas de miles de entradas de "fibras paralelas", pero sólo una entrada de una única "fibra trepadora", que sin embargo es extremadamente fuerte. Marr propuso que las células granulares codifican combinaciones de entradas de fibras musgosas, y que las fibras trepadoras llevan una señal de "enseñanza" que instruye a sus células de Purkinje a modificar la fuerza de las conexiones sinápticas de las fibras paralelas.
La teoría de la neocorteza [4] fue motivada principalmente por los descubrimientos de David Hubel y Torsten Wiesel , quienes encontraron varios tipos de "detectores de características" en el área visual primaria de la corteza. Marr propuso, generalizando esa observación, que las células del neocórtex son categorizadores flexibles, es decir, aprenden la estructura estadística de sus patrones de entrada y se vuelven sensibles a combinaciones que se repiten con frecuencia.
La teoría del hipocampo [5] (que Marr llamó "archicortex") fue motivada por el descubrimiento de William Scoville y Brenda Milner de que la destrucción del hipocampo producía amnesia para los recuerdos de eventos nuevos o recientes, pero dejaba recuerdos intactos de eventos que habían ocurrido durante años. más temprano. Marr llamó a su teoría "memoria simple": la idea básica era que el hipocampo podía formar rápidamente rastros de memoria de un tipo simple al fortalecer las conexiones entre las neuronas. Sorprendentemente, el artículo de Marr solo fue precedido por dos años por un artículo de Tim Bliss y Terje Lømo que proporcionó el primer informe claro de potenciación a largo plazo en el hipocampo, un tipo de plasticidad sináptica muy similar a la hipótesis de Marr. [6] (El artículo de Marr contiene una nota a pie de página que menciona un informe preliminar de ese descubrimiento. [7] ) Los detalles de la teoría de Marr ya no son de gran valor debido a errores en su comprensión de la anatomía del hipocampo, pero el concepto básico del hipocampo como un sistema de memoria temporal permanece en varias teorías modernas. [8] Al final de su artículo, Marr prometió un artículo de seguimiento sobre las relaciones entre el hipocampo y el neocórtex, pero nunca apareció ese artículo.
Niveles de análisis
Marr trató la visión como un sistema de procesamiento de información. Presentó (en concierto con Tomaso Poggio ) la idea de que uno debe entender los sistemas de procesamiento de información en tres niveles de análisis distintos y complementarios. [9] Esta idea se conoce en la ciencia cognitiva como Hipótesis de tres niveles de Marr: [10]
- nivel computacional: qué hace el sistema (por ejemplo: qué problemas resuelve o supera) y, de manera similar, por qué hace estas cosas
- Nivel algorítmico (a veces nivel de representación): cómo hace el sistema lo que hace, específicamente, qué representaciones usa y qué procesos emplea para construir y manipular las representaciones.
- nivel de implementación / físico: cómo se realiza físicamente el sistema (en el caso de la visión biológica, qué estructuras neurales y actividades neuronales implementan el sistema visual)
Etapas de la visión
Marr describió la visión como si procediera de una matriz visual bidimensional (en la retina) a una descripción tridimensional del mundo como salida. Sus etapas de visión incluyen:
- un boceto primario de la escena, basado en la extracción de características de los componentes fundamentales de la escena, incluidos los bordes, las regiones, etc. Observe la similitud en el concepto con un boceto a lápiz dibujado rápidamente por un artista como una impresión.
- un boceto 2.5D de la escena, donde se reconocen las texturas, etc. Note la similitud en el concepto con el escenario en el dibujo donde un artista resalta o sombrea áreas de una escena, para proporcionar profundidad.
- un modelo 3D , donde la escena se visualiza en un mapa continuo y tridimensional.
El boceto 2.5D está relacionado con la estereopsis , el flujo óptico y el paralaje de movimiento . El boceto 2.5D representa que en realidad no vemos todo nuestro entorno, sino que construimos la vista tridimensional de nuestro entorno centrada en el espectador. 2.5D Sketch es una técnica de visualización de datos denominada de dibujo en paralelo y, a menudo, se la denomina por su término genérico de dibujo "axonométrico" o " isométrico " y es utilizada a menudo por arquitectos y diseñadores modernos. [11]
El marco de tres etapas de Marr no captura bien una etapa central del procesamiento visual : la atención visual . Un marco alternativo más reciente propuso que la visión se compone en lugar de las siguientes tres etapas: codificación, selección y decodificación. [12] La codificación es muestrear y representar entradas visuales (por ejemplo, representar entradas visuales como actividades neuronales en la retina). [13] La selección, o selección de atención , consiste en seleccionar una pequeña fracción de la información de entrada para su procesamiento posterior, por ejemplo, cambiando la mirada a un objeto o ubicación visual para procesar mejor las señales visuales en esa ubicación. Decodificar es inferir o reconocer las señales de entrada seleccionadas, por ejemplo, reconocer el objeto en el centro de la mirada como el rostro de alguien.
Ver también
- Nivel alto y bajo (descripción)
- Premio Marr
- Nivel de análisis
Publicaciones
- (1969) "Una teoría de la corteza cerebelosa". J. Physiol. 202: 437–470.
- (1970) "Una teoría para la neocorteza cerebral". Actas de la Royal Society of London B , 176: 161-234.
- (1971) "Memoria simple: una teoría para el archicortex". Phil. Trans. Royal Soc. Londres , 262: 23–81.
- (1974) "El cálculo de la ligereza por la retina de los primates". Vision Research , 14: 1377–1388.
- (1975) "Enfoques al procesamiento de información biológica". Science , 190: 875–876.
- (1976) "Procesamiento temprano de información visual". Phil. Trans. R. Soc. Lond. B , 275: 483–524.
- (1976) "Cálculo cooperativo de disparidad estéreo". Science , 194: 283–287. (con Tomaso Poggio)
- (Marzo de 1976) "Inteligencia artificial: una visión personal". Informe técnico AIM 355, Laboratorio de IA del MIT, Cambridge, MA.
- (1977) "Inteligencia artificial: una visión personal". Inteligencia artificial 9 (1), 37–48.
- (1977) "De la comprensión de la computación a la comprensión de los circuitos neuronales". Neurociencias Res. Prog. Toro. , 15: 470–488. (con Tomaso Poggio)
- (1978) "Representación y reconocimiento de la organización espacial de formas tridimensionales". Actas de la Royal Society of London B , 200: 269-294. (con HK Nishihara)
- (1979) "Una teoría computacional de la visión estereoscópica humana". Actas de la Royal Society of London B , 204: 301–328. (con Tomaso Poggio)
- (1980) "Teoría de la detección de bordes". Proc. R. Soc. Lond. B , 207: 187–217. (con E. Hildreth)
- (1981) "Inteligencia artificial: una visión personal". En Haugeland, J., ed., Mind Design , capítulo 4, páginas 129-142. MIT Press, Cambridge, MA.
- (1982) "Representación y reconocimiento de los movimientos de formas". Actas de la Royal Society of London B , 214: 501–524. (con LM Vaina)
- (1982) Visión: una investigación computacional sobre la representación humana y el procesamiento de la información visual. San Francisco: WH Freeman and Company. ISBN 0-7167-1284-9 . (En 2010, la prensa del MIT volvió a publicar el libro con un prólogo de Shimon Ullman y un epílogo de Tomaso Poggio bajo ISBN 9780262514620. )
Referencias
- ^ Marr, David (2010). "Epílogo (por Tomaso Poggio)" (PDF) . Visión. Una investigación computacional sobre la representación humana y el procesamiento de la información visual . La prensa del MIT. pag. 362. ISBN 978-0262514620.
Aunque puede que no sea cierto que este libro inició el campo conocido como neurociencia computacional, sí es cierto que tuvo un papel clave en su inicio y rápido crecimiento.
- ^ AVA - La medalla David Marr
- ^ Marr D (junio de 1969). "Una teoría de la corteza cerebelosa" . J. Physiol . 202 (2): 437–70. doi : 10.1113 / jphysiol.1969.sp008820 . PMC 1351491 . PMID 5784296 .
- ^ Marr D (noviembre de 1970). "Una teoría para la neocorteza cerebral". Proc. R. Soc. Lond. B Biol. Sci . 176 (43): 161–234. Código bibliográfico : 1970RSPSB.176..161M . doi : 10.1098 / rspb.1970.0040 . PMID 4394740 . S2CID 13248803 .
- ^ Marr D (julio de 1971). "Memoria simple: una teoría para el archicortex" . Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci . 262 (841): 23–81. Código Bibliográfico : 1971RSPTB.262 ... 23M . doi : 10.1098 / rstb.1971.0078 . PMID 4399412 .
- ^ Bliss TV, Lømo T (julio de 1973). "Potenciación duradera de la transmisión sináptica en la zona dentada del conejo anestesiado tras la estimulación del trayecto perforante" . J. Physiol . 232 (2): 331–56. doi : 10.1113 / jphysiol.1973.sp010273 . PMC 1350458 . PMID 4727084 .
- ^ Bliss TV, Lømo T (abril de 1970). "Plasticidad en una vía cortical monosináptica" . J. Physiol . 207 (2): 51–89. doi : 10.1113 / jphysiol.1970.sp009101 . PMID 5511138 . S2CID 222195297 .
- ^ Willshaw DJ, Buckingham JT (agosto de 1990). "Una evaluación de la teoría de Marr del hipocampo como un almacén de memoria temporal". Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci . 329 (1253): 205–15. Código Bibliográfico : 1990RSPTB.329..205W . doi : 10.1098 / rstb.1990.0165 . PMID 1978365 .
- ^ Marr, D .; Poggio, T. (1976). "De la comprensión de la computación a la comprensión de los circuitos neuronales". Laboratorio de Inteligencia Artificial. AI Memo. Instituto de Tecnología de Massachusetts . hdl : 1721,1 / 5782 . AIM-357. Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ Dawson, Michael. "Comprensión de la ciencia cognitiva". Blackwell Publishing, 1998.
- ^ Uddin, Saleh (1997). "Convenciones y Construcción de Paralines". Dibujo axonométrico y oblicuo: una guía de diseño, renderizado y construcción en 3D . Nueva York: McGraw-Hill. págs. 1-14. ISBN 0-07-065755-6.
- ^ Li Zhaoping 2014, Comprensión de la visión: teoría, modelos y datos , Oxford University Press
- ^ Li Zhaoping (2014) Comprensión de la visión: teoría, modelos y datos , capítulo 3: "El principio de codificación eficiente" OxfordScholarship.com
Otras lecturas
- Vaina, LM, ed. (1990). De la retina al neocórtex: trabajos seleccionados de David Marr . Boston, MA: Birkhauser.
enlaces externos
- Extensa biografía en línea
- David Marr en Find a Grave