Представьте себе, что вы играете в гонки, например в «Mario Kart», используя для выполнения сложной серии поворотов на круговой трассе один лишь головной мозг.
Это не фантастическая видеоигра, а реальная программа, уже разработанная инженерами Техасского университета (University of Texas) в Остине в рамках исследования интерфейсов «мозг-компьютер» (ИМК), призванных улучшить жизнь людей с нарушениями двигательной активности. А ещё важнее то, что исследователи задействовали машинное обучение, благодаря чему сделали свой ИМК универсальным помощником.
Серьёзное препятствие для массового внедрения таких девайсов создаёт то, что они, как правило, требуют тщательной калибровки с учётом индивидуальности пользователя, ибо мозг каждого человека — и здорового, и с ограниченными возможностями — уникален. Данное решение позволяет быстро выяснять потребности индивида и в ходе повторных попыток их реализации осуществлять самокалибровку. Это означает, что ИМК при смене пользователя индивидуальная настройка не нужна.
«В клинических условиях данная технология хороша тем, что не требует специализированной команды для осуществления калибровки, а сам процесс калибровки кратковременный и необременительный, — отметил аспирант Сатьям Кумар (Satyam Kumar), работающий в лаборатории Хосе дель Р. Миллана, профессора Чандровской кафедры электронно-вычислительной техники (Chandra Family Department of Electrical and Computer Engineering) Инженерной школы Кокрелла (Cockrell School of Engineering) и кафедры неврологии Делловской медицинской школы (Dell Medical School). — Обслуживание пациентов станет намного быстрее».
Результаты разработки интерфейса без калибровки опубликованы в PNAS Nexus.
Субъекты исследования носят шапки с электродами, подключёнными к компьютеру. Электроды собирают данные, измеряя электрические сигналы мозга, а декодер интерпретирует эту информацию и преобразует её в игровые действия.
Разработка Милланом ИМК помогает пользователям направлять и усиливать пластичность нейронов, изменчивость головного мозга, его способность развиваться и перестраиваться с течением времени. Это исследование призвано улучшить функционирование мозга пациентов и облегчить их жизнь с помощью устройств, управляемых интерфейсами «мозг-компьютер».
В данном случае действия носили двоякий характер: игра в гонки и более простая задача по балансировке левой и правой сторон цифровой панели. Эксперт обучался разработке «декодера» для панельной задачи, позволяющего интерфейсу преобразовывать мозговые волны в команды. Декодер служит основой для других пользователей и позволяет избегать длительного процесса калибровки.
Поскольку декодер работал достаточно хорошо, испытуемые одновременно обучались игре на цифровой панели и более сложной игре в гонки, требовавшей, осуществляя поворот, думать на несколько шагов вперёд.
Исследователи считают свою работу основополагающей, поскольку она создаёт базу для дальнейших инноваций в сфере разработки ИМК. В данном проекте приняли участие 18 испытуемых без нарушений двигательной активности. Продолжая идти по намеченному пути, учёные проверят полученные результаты на людях с нарушениями двигательной активности, чтобы в дальнейшем перейти к широкому применению своей технологии в клинических условиях.
«С одной стороны, мы хотим внедрить ИМК в сферу клинической деятельности, чтобы помочь людям с ограниченными возможностями; с другой стороны, нам надо сделать нашу технологию более простой в использовании, чтобы наша помощь этим людям стала эффективнее», — говорит Миллан.
Что касается внедрения результатов исследования, то Миллан и его команда продолжают работу над инвалидной коляской, управляемой пользователем с помощью ИМК. В этом месяце на конференции и фестивалях «South by Southwest» исследователи продемонстрировали ещё одно потенциальное использование своей технологии, управляя двумя роботами, предназначенными для реабилитации кисти и предплечья. Это пока не часть нового проекта, а всего лишь указание на то, куда данная технология может пойти в будущем. Несколько добровольцев за считанные минуты сумели стать операторами роботов, управляемых головным мозгом.
«Цель данной технологии — помогать людям, помогать в повседневной жизни, — говорит Миллан. — Куда бы ни завело нас наше стремление помогать, мы будем идти только по этому пути».
Перевод — Александр Горлов, «XX2 ВЕК». Источник.
Вам также может быть интересно: