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David Marr (* 19. Januar 1945 in Essex; † 17. November 1980 in Cambridge (Massachusetts)) war ein englischer Psychologe, Informatiker und Mathematiker. Er gilt als einer der Begründer der Neuroinformatik und entwickelte ein Modell des Sehens als Informationsverarbeitung des Gehirns, die nach den Prinzipien der elektronische Datenverarbeitung eines Computers funktioniert.
Leben
Ausgebildet an der Rugby School studierte Marr Mathematik and Neuroinformatik an der University of Cambridge. Später arbeitete er am Massachusetts Institute of Technology. Unheilbar an Leukämie erkrankt, schrieb er unter großen Anstrengungen am Ende seines Lebens an seinem Hauptwerk Vision, das erst zwei Jahre nach seinem Tod unter Mithilfe vieler Kollegen erschien.
Werk
Marr verknüpft Ergebnisse der Psychologie, Künstlichen Intelligenz und Neurophysiologie zu einem neuen Modell der Funktionsweise des Sehens. Für ihn ist Sehen eine Informationsverarbeitung des Gehirns, das gar nicht mit Bildern operiert, deren Licht ja bereits auf der 2-dimensionalen Retina gestoppt und von ihr in neuronale Aktivität umgewandelt wird. Diese Aktivität repräsentiert die Außenwelt also nur symbolisch und wird erst im Gehirn zu dem kombiniert, was wir Sehen nennen. Um diesen Prozess zu verstehen, muss man nach Marr Fragen auf drei Ebenen klären:
- der Rechenebene (computational level): Welches Ziel hat das Sehen? Wofür ist es wichtig?
- der algorithmischen Ebene (algorithmic level): Wie kann die Strategie der Rechenebene implementiert werden, d.h. wie können genau Eingangs- und Ausgangsdaten dargestellt werden und wie lautet der Algorithmus, der die Eingangsdaten in die Ausgangsdaten transformiert?
- der technischen Ebene: Wie wird der Algorithmus physiologisch bzw. physikalisch als neuronale Aktivität realisiert?
Marr beschreibt das Sehen als die Verarbeitung der zweidimensionalen Daten der Netzhaut zu einer dreidimensionalen Beschreibung der Welt als Ausgabe, die in 4 Stufen abläuft:
- das retinale Bild, das die Helligkeitsverteilung auf der Retina darstellt;
- der erste Entwurf, in dem durch Analyse der Helligkeitsänderungen Kanten, Konturen, zusammenhängende Flächen und Oberflächentexturen nach Art einer Strichzeichnung erkannt werden;
- der 2.5D-Entwurf, der durch Kombination der beiden retinalen Informationen entsteht und die räumliche Orientierung und grobe Tiefe von Oberflächen bestimmt, so dass ein erstes grobes Bild von der dreidimensionalen Welt entsteht.
- das 3-D-Modell, das mit den Disparitäten der beiden retinalen Bilder eine genaue Information über die Tiefe ergibt, so dass die Wahrnehmung trotz aller Augen- und Körperbewegungen stabil bleibt.
Das Marr-Wavelet
Logistic_curve_and_derivatives.png Obschon Marrs Modell des Sehens nicht unumstritten ist, so lieferte es als Nebenprodukt einen wichtigen Beitrag zur erst Ende der 1980er Jahre entstehenden Theorie der Wavelets. Insbesondere zur Erkennung von Kanten sind nach Marr die Nullstellen der zweiten Ableitung der Helligkeitsfunktion entscheidend, also ihre Wendepunkte, siehe nebenstehende Abbildung. Da die Retina ein zweidimensionales Bild liefert, führt dieser Ansatz mathematisch auf die zweite Ableitung der zweidimensionalen Gaußschen Normalverteilung als Filterfunktion,
Literatur
- Rainer Guski (1996): Wahrnehmen - ein Lehrbuch, Kohlhammer Stuttgart Berlin Köln, ISBN 3-17-011845-5, §2.8.1
- Stéphane Jaffard, Yves Meyer und Robert R. Ryan (2001):Wavelets. Tools for Science and Technology, SIAM Philadelphia, ISBN 0-89871-448-6, §8
- David Marr (1982): Vision. A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information, W. H. Freeman and Company, ISBN 0-7167-1284-9.
Weblinks
Geboren 1945 | Gestorben 1980 | Informatiker | Mathematiker | Biopsychologe
"David Marr"
