Amerykańscy naukowcy opracowali ramię robota sterowane myślami za pomocą nieinwazyjnego interfejsu mózg – komputer. Wykorzystali do tego uczenie maszynowe
Głównym problemem dotychczasowych prac nad nieinwazyjnym interfejsem mózg-komputer było to, że ramię poruszało się chaotycznie, jakby próbowało „dogonić” polecenia z głowy.
Poradził sobie z tym zespół naukowców z Uniwersytetu Carnegie Mellon przy współpracy z Uniwersytetem Minnesoty. Opracowane przez nich ramię robota potrafi ciągle śledzić i podążać za kursorem komputerowym. Ramię podąża za kursorem płynną, ciągłą ścieżką.
Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=Ys9gLJHjSBM&feature=emb_logo
Źródło: Carnegie Mellon University / YouTube
Interfejs mózg-komputer (BCI) może rozpoznać wzór aktywności umysłowej za pomocą algorytmów komputerowych do sterowania urządzeniami zewnętrznymi. Elektroencefalogram (EEG) jest jednym z najczęściej stosowanych podejść do BCI ze względu na wygodę.
Możliwości interfejsów nieinwazyjnych jako terapeutycznych narzędzi klinicznych przedstawi w maju dr Bin He, w trakcie Międzynarodowego Kongresu Medycyny Integracyjnej i Zdrowia w Ohio.
Dronie, w lewo!
Dr Bin He, szef zespołu wynalazców, pracował wcześniej na Uniwersytecie w Minnesocie, z którym teraz współpracuje. Już w 2013 roku pokazał, jak można kontrolować urządzenia za pomocą mózgu, bez konieczności inwazyjnej implantacji. Zaprezentował m.in. drona sterowanego myślami i wykazał potencjał takiego rozwiązania dla osób używających wózków inwalidzkich czy protez.
Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=6LWz4qa2XQA&feature=youtu.be
Źródło: University of Minnesota
Korzystając z postępów sztucznej inteligencji naukowcy byli w stanie uzyskać dostęp do sygnałów głęboko w mózgu. Dzięki metodzie opartej na uczeniu maszynowym pokonali szumy sygnałów EEG, zakłócające właściwe impulsy neuronów. To doprowadziło do znacznej poprawy dekodowania obrazów z EEG. Efekt? Sterowanie robotem w czasie rzeczywistym i ciągle.
Artykuł opublikowany w czerwcu ubiegłego roku w Science Robotics pt. „Nieinwazyjne neuroobrazowanie usprawnia ciągłe śledzenie neuronów w celu sterowania robotami”, pokazuje, że unikalne podejście zespołu do rozwiązania tego problemu nie tylko poprawiło uczenie się nieinwazyjnego interfejsu BCI o prawie 60 procent, ale także usprawniło ciągłość działania w czasie rzeczywistym o ponad 500 procent.
EEG z telefonu?
Technologia do celów naukowych została przetestowana na 68 w pełni sprawnych ludziach (do 10 sesji dla każdego). Zespół prowadzi już badania kliniczne. W wypowiedzi dla Washington Post w grudniu ubiegłego roku dr Bin He zapowiedział, że użycie czepka z mnóstwem elektrod do obrazowania EEG nie jest potrzebne.
Stwierdził, że aplikacja na smartfona zaprogramowana na nagrania EEG poprzez elektrody bezprzewodowe może usprawnić działanie metody w codziennym życiu. Może to utorować drogę robotom kontrolowanym przez myśl, dekodując „sygnały intencyjne” z mózgu bez potrzeby inwazyjnej i ryzykownej operacji chirurgicznej.
Armia płaci i czeka
Nad kontrolowaniem maszyn myślami inni naukowcy pracują dla DARPA. To amerykańska agencja zajmująca się rozwojem nowych technologii na potrzeby obrony narodowej. Sześć zespołów opracowuje interfejsy dla żołnierzy, tak aby mogli kontrolować drony, maszyny i systemy za pomocą fal mózgowych.
DARPA w ubiegłym roku przyznała fundusze na wsparcie programu neurochirurgii nowej generacji dla Battelle Memorial Institute, Carnegie Mellon University (innemu zespołowi badaczy, niż prowadzony przez Bina He), Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Palo Alto Research Center (PARC), Rice University i Teledyne Scientific. To wiodące zespoły multidyscyplinarne, które dostały 1,5 roku czasu na opracowywanie dwukierunkowych interfejsów mózg-maszyna o wysokiej rozdzielczości.
Badanie jest podzielone na dwie ścieżki. Zespoły szukają albo całkowicie nieinwazyjnych interfejsów, albo bardzo inwazyjnych BCI, zawierających nanotransduktory, które mogą być czasowo dostarczane do mózgu w celu poprawy rozdzielczości sygnału.
Żołnierz, chory, szpieg
Interfejsy mogłyby ostatecznie umożliwić różnorodne zastosowania w zakresie bezpieczeństwa narodowego, takie jak kontrola aktywnych systemów cyberobrony i rojów bezzałogowych statków lub współpraca z systemami komputerowymi przy wykonywaniu zadań podczas złożonych misji. DARPA stwierdza też, że BCI, szczególnie bezinwazyjne, może wesprzeć szerzej leczenie pacjentów z chorobami o podłożu neurologicznym. Dlatego zdecydowała się przeznaczyć 2 miliardy dolarów na te badania.
Nad bezinwazyjnym interfejsem BCI do przetwarzania myśli na mowę pracuje Facebook, a i Rosjanie mają swoje osiągnięcia w odczytywaniu obrazów z ludzkich myśli.