Možnosti využití umělých neuronových sítí pro mapování kognitivních funkcí mozku

Jakub Vitvar

Diplomová práce

The possibilities of use of artificial neural networks to map cognitive functions of the brain

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá možnostmi využití umělých neuronových sítí pro mapování kognitivních funkcí mozku. Cílem práce je použít moderní metody a techniky k vytvoření umělé neuronové sítě, která bude schopná rozpoznat, zda se lidský mozek v dané chvíli nachází ve stavu klidu, nebo vykonává nějakou kognitivní funkci. Cíle bude dosaženo pomocí dostupných nástrojů a dat, tak aby tato práce mohla sloužit jako studijní pomůcka a základní přehled při studiu této oblasti kognitivní informatiky. V práci je popsáno, jakým způsobem je možné přistupovat k problematice mapování kognitivních funkcí mozku a jaké technologie jsou v současnosti pro tento účel dostupné. Dále je v práci popsáno, jaká záznamová zařízení pro sledování mozkové aktivity existují a jaká jsou jejich omezení. Tato práce pracuje primárně s technologií TensorFlow vyvinutou společností Google pro tvorbu hlubokých neuronových sítí a technologií fMRI jako zdrojem dat o mozkové aktivitě. V praktické části práce je názorně ukázáno, jakých výsledků je možné dosáhnout za použití uvedených metod. Výstupem práce je architektura konvoluční neuronové sítě schopná klasifikovat, zda mozek zpracovává vizuální vjem.

Abstract:

This master’s thesis focuses on the use of artificial neural networks to study cognitive functions of the human brain. The goal of the thesis is to use modern techniques and methods to create artificial neural network that would be able to classify whether the human brain is in passive state or whether it performs a cognitive function. The aim is to achieve this goal with only publicly available data and free tools, so that this thesis can be used as study aid or basic overview of this field of cognitive informatics. This thesis covers various approaches that can be used to study cognitive functions of the brain and what technologies are currently available for this purpose. This thesis also covers what kinds of brain activity recording devices exists and what are their limits. This thesis focuses on technology TensorFlow, developed by Google, to create artificial neural networks and fMRI technology as a source of brain activity data. Practical part of this thesis shows what results can be achieved by using these techniques. The output of this thesis is architecture of convolutional neural network, that is able to classify, whether the brain processes visual stimulus.

Klíčová slova

tensorflow, keras, konvoluční neuronové sítě, umělé neuronové sítě, kognitivní funkce

Keywords

cognitive functions, artificial neural networks, tensorflow, keras, convolutional neural networks

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 5. 12. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 9. 2019
• Vedoucí: Miroslav Vacura
• Oponent: Ján Pavlík

Vysoká škola ekonomická v Praze

Magisterský studijní program / obor:
Aplikovaná informatika / Kognitivní informatika