Informatique etconception numérique d’un simulateur bio-inspiré du comportement non-standard de la vision précoce.
Objectifs: Simulation efficace du comportement rétinienn des cellules ganglionnaires standard et non standard lors de stimulation visuelle naturelle.
Méthodes: Dans le but d’analyser le comportement des cellules non-standard de la rétine dans un contexte biologiquement plausible, nous proposons d’utiliser le logiciel de simulation rétinienne: VirtualRetina. Ce simulateur transforme un flux vidéo d’entrée en trains de spikes comme ceux produits par les cellules ganglionnaires. L’utilisation de VirtualRetina nous permet la simulations à grande échelle (jusqu’à 100.000 neurones) dans un temps de calcul raisonnable en gardant une forte plausibilité biologique. Sa structure est basée dans des canaux de calcul modélisés par un filtre linéaire spatio-temporel suivi d’une étape non-linéaire avec une commande adaptative de gain.
La mise en œuvre du logiciel VirtualRetina existant va être complété de trois manières:
(i) Suite à la structure mise en œuvre pour les canaux actuellement considérés, nous proposons d’ajouter de nouveaux canaux correspondant à des cellules rétiniennes non-standard.
(ii) Nous avons également l’intention de modifier la structure actuelle du logiciel afin de faire correspondre les résultats de la simulation avec les données expérimentales.
(iii) En modifiant également la structure actuelle de VirtualRetina nous prévoyons d’ajouter des connexions non-linéares, etu les interactions nécessaires entre les couches de la rétine afin de simuler avec succès le comportement de cellules sous stimulation visuelle naturelle.
Notez que la vitesse de calcul, mais pas le temps réel, est visée ici. Nous étudions attentivement comment optimiser le le code sur les architectures séquentielles usuelles, tandis que son application sur du matériel dédié est hors de propos ici.
De même que pour VirtualRetina, la modélisation bio-inspirée développée dans ce projet va cibler à la fois la plausibilité biologique (à partir Wohrer et Kornprobst 2009):
et l’analyse eficace de séquence d’images naturelles (à partir Wohrer et Kornprobst 2009):
Sur cette figure on considère une entrée visuelle dégradée (vue de à gauche) avec sa détection de contraste (X / parvo canal, vue centrale) et la détection de mouvement (Y / magno, vue de droite). Comme développé dans la prochaine tâche, l’aspect essentiel n’est pas de reconstruire de « belles » images, mais de fournir des opérateurs visuels qui travaillent sur des séquences d’images réalistes. Les opérateurs variationnels examinés et développés en T2 et basés sur un mécanisme biologiquement plausible (Viéville et al, 2007) devraient aider à aller plus loin et offrir des mécanismes pour améliorer l’implémentation actuelle de VirtualRetina.
La limite de l’approche actuelle est le « temps réel », puisque les algorithmes proposés (liés à des modules logiciels disponibles au début de T2 et T4) ne peuvent fonctionner qu’à environ 1/100 du rythme vidéo sur des processeurs standards. Accélérer nos algorithmes est hors de la portée de ce projet.
Étapes de travail:
(i) Spécification de la mise en œuvre des opérateurs non-standars.
(ii) Spécification de la réponse des cellules non-standard aux stimuli visuels naturels.
(iii) Réalisation des bans de test.
