Управление различными устройствами с помощью интерфейса «мозг-компьютер» уже мало кого может удивить. Но при этом все предложенные методики либо требуют вживления в организм электродов, либо весьма ограничены по функциональности. Так каким должен быть интерфейс «мозг-компьютер»?

В первую очередь, неинвазивным (не требующим хирургического вмешательства), простым в использовании и с относительно высокой пропускной способностью. Возможно, вам не раз приходилось видеть в фантастических фильмах вроде «Матрицы» индивидов, оборудованных «портом» в черепе для связи с компьютером. В лабораторных условиях инвазивные интерфейсы демонстрируют впечатляющие результаты (например, обезьяна, управляющаяся с манипулятором так же легко, как с собственной рукой — «Лабораторный киборг»). Но в реальном мире такой подход вряд ли когда-нибудь будет широко использоваться. Большинство людей, которым мог бы пригодиться интерфейс «мозг-компьютер», все же предпочли бы обойтись без вмешательства нейрохирургов.

С этой точки зрения весьма интересно исследование группы испанских ученых во главе с Эдуардо Яньесом (Eduardo Iáñez) из Университета Мигеля Эрнандеса, разработавших неинвазивный асинхронный компьютерно-мозговой интерфейс.

Что значит «асинхронный» в данном контексте? Дело в том, что попытки наладить неинвазивную связь между мозгом и компьютером опираются на чтение электроэнцефалограмм (ЭЭГ) с помощью «шапочки» с электродами (О том, как это работает, мы писали в статье «Сила мысли»). А такой канал передачи данных имеет очень низкую пропускную способность. На практике это означает, что в большинстве случаев оператор должен давать компьютеру мысленные команды в строго определенный промежуток времени. Представьте себе медленно тикающий метроном, указывающий вам, что вообразить желаемое движение манипулятора нужно… сейчас… сейчас-сейчас… СЕЙЧАС!

Не слишком удобно, так ли? Подход Яньеса и его коллег позволяет обойти эту проблему. Их система выделяет различные типы мозговой деятельности, связанной с моторным воображением на основе анализа данных ЭЭГ (вейвлет-преобразований). Комбинация из четырех различных ЛДА-моделей, применяемых одновременно, позволяет повысить точность интерпретации и добиться асинхронности. Компьютер сам находит границы мысленных команд, и оператору не нужно «успевать» со своими инструкциями к началу заданного интервала.

Чтобы «понять», чего именно хочет пользователь, компьютеру требуется около половины секунды. Оператор управляет манипулятором, просто представляя себе желаемое действие — например, перемещение собственной руки в ту сторону, куда необходимо сместить манипулятор.

На этом видео показана реализация двумерной траектории (моделирование в MatLab и перемещение реального манипулятора):

А вот кадры, показывающие пространственное перемещение манипулятора, управляемого «силой мысли»:

Движения манипулятора на видео — запрограммированные, то есть оператор командует, что необходимо сделать, а как именно — определено заложенными в робота алгоритмами. Создание управляемой мысленно системы, которая позволит человеку совершать с помощью «механической руки» полностью контролируемые действия в трехмерном пространстве — пока еще дело будущего. А вот эффектные интерфейсы распознавания жестов не только существуют, но и становятся все проще и проще день ото дня. Например — «Яркие краски: Объяснение на пальцах».

По сообщению Technology Review