Контролируй эту механическую руку — только силой мысли

Сегодня в нашей постоянной рубрике «Наука и образование» — о мечтах управлять компьютером без мышки, клавиатуры, сенсорного экрана и голосовых команд. 

Время чтения: 7 минут
Контролируй эту механическую руку — только силой мысли

Джисоо Ким представляет плавное движение своей левой рукой, и рука-робот поворачивается влево. Джисоо концентрируется на правой руке, и механизм двигается вправо. И так далее.

Источник изображения: makezine.com

Дело происходит на выставке «Когнитивные технологии», организованной на базе музейного центра «Эксплораториум» в Сан-Франциско. На Ким надет электроэнцефалографический прибор, соединённый с компьютером, экраном и алюминиевой рукой, сделанной Джоном Ферраном. Неопреновая шапочка на голове Ким оснащена электроэнцефалографическими сенсорами, которые «считывают» волны её мозга и обрабатывают сигнал с помощью интерфейса «мозг-компьютер» OpenBCI (Open Brain-Computer Interface — программа с открытым исходным кодом). 

 Мы хотим показать миру этой выставкой, что управление компьютером с помощью мозга — это не фантастика будущего, это сегодняшний день,

— говорит Томас Вега. Он учится по специальности в области компьютерной науки и когнитивных технологий и является членом группы «Когнитивные технологий» при Калифорнийском университете. Эта группа выступила одним из устроителей выставки. Задача её членов — сделать так, чтобы технологии стали применимы в современном мире, для повседневных нужд. Раньше нейро-компьютерный интерфейс использовался для научных исследований. Но постепенно инструменты становятся более точными, разработчики получают всё больше информации и могут направлять её для решения бытовых проблем.

Методы регистрации электрической активности мозга разработал немецкий физиолог Ганс Бергер еще в 1929 году. В 1970-х годах учёные сделали значительные успехи в расшифровке отдельных сенсорных импульсов. Уже тогда стало понятно, что с чтением мыслей это не имеет ничего общего. Зато научная общественность сконцентрировалась на более реальных вещах: распознании шаблонов электрической активности и использовании их для формирования мысленных приказов электронике. 

В 1988 году впервые была продемонстрирована «виртуальная клавиатура» Фарвелла и Дончина, которую можно назвать первым практическим применением BCI. Затем научный прогресс стал буквально опережать научную фантастику!  

На данный момент активно разрабатывается применение технологий нейро-компьютерного интерфейса в реабилитационной медицине. Есть надежда на то, что в ближайшем будущем можно будет существенно улучшить качество жизни парализованных людей. Успехи в этом направлении очевидны: уже есть примеры, когда BCI используется в управлении инвалидной коляской или в контроле за девайсами, выполняющими физические движения.  

Парализованная женщина двигает рукой робота только силой мысли. Источник: youtube.com

Главные сложности в практическом применении нейро-компьютерного интерфейса — большие габариты систем с множеством проводных соединений и малое время автономной работы. Но, похоже, и эти проблемы постепенно решаются. Так, Брауновский Университет недавно представил результат десятилетней работы группы учёных — коммерческий вариант беспроводного устройства, которое может крепиться на череп и передавать с помощью радиосигналов команды, полученные от имплантата в головном мозге.

Современная философская конструкция: мозг в колбе. Источник: philosophynowncad

Другие проблемы, которые решают разработчики интерфейса «мозг-компьютер», относятся к сфере коммуникаций. Как сделать так, чтобы компьютер понимал человека? Оказывается, для этого и человек, и компьютер должны обучаться. Оператору BCI нужно сосредотачиваться на определенных действиях, а информационная система, в свою очередь, должна быть обучаема, чтобы подстраиваться под конкретного человека и различать среди информационного шума чистый сигнал. Всё-таки мозг у всех работает по-разному. 

О том, как непросто управлять своими мыслями, рассказывает победитель состязания операторов BCI, организованного в декабре 2014 года Ростовским НИИ нейрокибернетики в декабре 2014 года (участникам нужно было пройти на скорость виртуальный лабиринт):

Одни участники соревнования представляли движения руками и ногами, чтобы сдвинуть курсор, другие представляли ощущения (перепады температур, болевые ощущения). Я испробовал разные варианты представлений и остановился на простом напряжении мышц. Интерфейс был настроен так, что для движения курсора влево надо представить какое-либо движение (ощущение) левой руки, для движения вправо — правой, а для движений вверх и вниз — языка и ног соответственно. Часто в процессе тренировок я сталкивался с проблемой, состоящей в том, что импульсы моего мозга были направлены на ведущую руку и перебивали импульсы, посылаемые второй руке, поэтому приходилось долго концентрироваться на менее развитой руке, чтобы выполнить ей движение. Чтобы избавиться от этой проблемы, я тренировался выполнять повседневные действия не только правой, но и левой рукой. Это позволило мне выполнять движения руками более точно и быстро. 

Студенты, представляющие на выставке «Когнитивные технологии» в Сан-Франциско возможности интерфейса «мозг-компьютер», с азартом говорят о том, что эти изобретения должны входить в повседневную жизнь людей на уровне использования различных гаджетов. Сейчас наша коммуникация с персональными цифровыми устройствами происходит с помощью клавиатуры, мыши, тачскрина, голосовых команд или даже с помощью движения глаз — но не с помощью одной только мысли.

Если говорить о бытовом использовании, то технологии BCI находят применение в сфере видеоигр — уже сейчас можно купить специальный шлем EPOC австралийской фирмы Emotiv System, с шестнадцатью датчиками, гироскопами и радиоинтерфейсом для подключения к системе Windows. Он распознаёт сигналы для двенадцати движений в видеоиграх и даже, по словам разработчиков, некоторые эмоции.

Шлем EPOC. Источник: old.computerra.ru

Студент Калифорнийского университета Томас Вега заявляет:

Я хочу быть киборгом, это моя долгосрочная цель. Я собираюсь работать над этим всю жизнь. Нет ничего, что заставляет моё сердце биться сильнее, чем мечта совершенствоваться за счёт технологий. Я хочу расширить возможности своего человеческого существа.

Студент бреет голову, чтобы получить лучшую связь с датчиками ЭЭГ. Его цель на весенний семестр — научиться управлять инвалидной коляской с помощью этой технологии.

Источник изображения: makezine.com

Заявление калифорнийского студента может испугать многих, кто относится скептически к техническим достижениям. А если посмотреть на развитие интерфейса «мозг-компьютер» с другой точки зрения? Только представьте: людям предстоит стать виртуозами самодисциплины, чтобы научиться управлять техникой с помощью нужных мыслей.

Над разработками BCI трудятся сотни учёных всех частей света, правительства выделяют огромные бюджеты на исследовательские проекты, при этом создаётся ощущение, что пока новые технологии расширяют возможности только парализованных людей и геймеров. Как они изменят в будущем другие сферы жизни? Будут ли люди, например, по-другому учиться, появятся ли новые источники жизненного опыта? Как изменятся наши представления о виртуальной реальности? И, главное, можно ли будет остаться невовлечённым в этот процесс и при этом полноценно жить в современном мире? Предлагаем эти вопросы для открытой дискуссии.

Источники: makezine.comcomputerra.rucybathlon.ethz.ch, wired.co.uk 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
13 февраля 2015, 18:00

Оставайтесь в курсе


У вас есть интересная новость или материал из сферы образования или популярной науки?
Расскажите нам!
Присылайте материалы на hello@newtonew.com
--