![\"Human](\"http:\/\/www.cochlea.org\/var\/plain_site\/storage\/images\/media\/images\/e_audiogra\/16966-1-eng-GB\/e_audiogra.jpg\")
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Neuronale Netze (NNs) sind sehr gut darin, abstrakte Darstellungen von Daten zu extrahieren und sind daher ideal, um kognitive Eigenschaften in Ger\u00e4uschen zu erkennen. Um ein System f\u00fcr diesen Zweck zu bauen, wollen wir zun\u00e4chst untersuchen, wie Schall im menschlichen H\u00f6rorgan repr\u00e4sentiert wird, was wir verwenden k\u00f6nnen, um neuronale Netze zu motivieren, Repr\u00e4sentationen von Klangbedeutungen zu verarbeiten.<\/p>\n
![\"Human](\"https:\/\/www.v7world.com\/media\/dbchart.jpg\")
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cochle\u00e4re Darstellung
\nDas menschliche H\u00f6ren beginnt mit dem \u00e4u\u00dferen Ohr, das zun\u00e4chst aus dem Vorhof besteht. Der Ohrh\u00f6rer fungiert als eine Form der spektralen Vorverarbeitung des Klangs, bei der der Eingangsschall basierend auf seiner Ausrichtung relativ zum Zuh\u00f6rer modifiziert wird. Der Schall tritt dann durch eine \u00d6ffnung im Atrium in den Geh\u00f6rgang ein und modifiziert anschlie\u00dfend die spektralen Eigenschaften des eingehenden Schalls, indem er diese verst\u00e4rkte Frequenz (im Bereich von ~ 1-6 kHz) in Resonanz bringt [1].<\/p>\n
Wie man eine Maschine dazu bringt, wie ein Mensch zuzuh\u00f6ren<\/p>\n
Darstellung des menschlichen Geh\u00f6rs<\/p>\n
Wenn die Schallwellen das Ende des Geh\u00f6rgangs erreichen, erregen sie das Trommelfell, an dem die Geh\u00f6rkn\u00f6chelchen (die kleinsten Knochen im menschlichen K\u00f6rper) befestigt sind. Diese Knochen \u00fcbertragen den Druck vom Geh\u00f6rgang auf die mit Fl\u00fcssigkeit gef\u00fcllte Cochlea des Innenohrs [1]. Die Cochlea spielt eine wichtige Rolle bei der Lenkung der Darstellung von Klangbedeutungen f\u00fcr neuronale Netze (NN), da dies das Organ ist, das f\u00fcr die \u00dcbersetzung akustischer Schwingungen in menschliche neuronale Aktivit\u00e4t verantwortlich ist.<\/p>\n
Es ist ein gewickelter Schlauch, der entlang seiner L\u00e4nge durch zwei Membranen getrennt ist, die Reisner-Membran und die Basalmembran. In der gesamten Cochlea gibt es eine Reihe von etwa 3.500 inneren Haarzellen [1]. Wenn Druck in die Cochlea eindringt, dr\u00fccken sich ihre beiden Membranen zusammen. Die Basalmembran ist an der Basis schmaler und steifer, an ihrer Spitze jedoch breiter und lockerer, wodurch die Reaktion bei einer bestimmten Frequenz an jeder Stelle entlang ihrer L\u00e4nge st\u00e4rker wird.<\/p>\n
Einfach ausgedr\u00fcckt kann man sich die Basilarmembran als einen Satz kontinuierlicher Bandpassfilter in Membranl\u00e4nge vorstellen, die T\u00f6ne in ihre Spektralkomponenten zerlegen.<\/p>\n
Wie man eine Maschine dazu bringt, wie ein Mensch zuzuh\u00f6ren<\/p>\n
Abbildung der menschlichen Cochlea<\/p>\n
Dies ist der grundlegendste Mechanismus, durch den Menschen Schalldruck in neuronale Aktivit\u00e4t umwandeln. Daher ist davon auszugehen, dass die spektrale Darstellung von Schall vorteilhaft ist, wenn Modelle der Schallwahrnehmung mit k\u00fcnstlicher Intelligenz erstellt werden. Da der Frequenzgang in der Basilarmembran exponentiell variiert, ist eine logarithmische Darstellung der Frequenz wahrscheinlich am effizientesten. Eine solche Frequenzdarstellung kann unter Verwendung einer Filterbank von Gammat\u00f6nen erzeugt werden. Diese Filter werden \u00fcblicherweise bei der Spektralfiltermodellierung des H\u00f6rsystems verwendet, da sie die Impulsantwort menschlicher H\u00f6rfilter absch\u00e4tzen k\u00f6nnen, die von H\u00f6rnervenfasern als Reaktion auf eine Art von wei\u00dfem Rauschen entstehen, das als “Revcor” -Funktion bezeichnet wird.<\/p>\n
Wie man eine Maschine dazu bringt, wie ein Mensch zuzuh\u00f6ren<\/p>\n
Vergleich der vereinfachten menschlichen Profiltransduktion und der digitalisierten Profiltransduktion<\/p>\n
Die Cochlea hat etwa 3.500 innere Haarzellen, und Menschen k\u00f6nnen L\u00fccken in Ger\u00e4uschen von 2 bis 5 ms L\u00e4nge erkennen, so dass die spektrale Zerlegung mit 3.500 Gammatonfiltern, die in 2-ms-Fenster unterteilt sind, wie eine Maschine erscheint, um ein dem Menschen \u00e4hnliches Spektrum zu erreichen bester darzustellender Parameter. In realen Szenarien glaube ich jedoch, dass eine geringere Spektralzerlegung bei den meisten Analyse- und Verarbeitungsaufgaben auch w\u00fcnschenswerte Ergebnisse erzielt, w\u00e4hrend sie rechnerisch besser machbar ist.<\/p>\n
Verschiedene Softwarebibliotheken f\u00fcr die H\u00f6ranalyse sind online verf\u00fcgbar. Ein wichtiges Beispiel ist das Gammatone Filterbank Toolkit von Jason Heeris, das nicht nur abstimmbare Filter bereitstellt, sondern auch Werkzeuge f\u00fcr die Spektralanalyse von Tonsignalen unter Verwendung von Gammatone-Filtern bereitstellt.<\/p>\n
neuronale Kodierung
\nWenn sich die neurale Aktivit\u00e4t von der Cochlea zum H\u00f6rnerv und den aufsteigenden H\u00f6rbahnen bewegt, finden mehrere Prozesse in den Kernen des Hirnstamms statt, bevor sie den H\u00f6rkortex erreichen.<\/p>\n
Diese Verfahren bilden einen neuronalen Code, der die Interaktion zwischen dem Reiz und der Wahrnehmung darstellt. Viel mehr \u00fcber die spezifischen Jobs innerhalb dieser Kernel sind noch Vermutungen oder unbekannt, also werde ich behandeln, wie sie auf hohem Niveau funktionieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"