Интерфейсы “мозг-компьютер”: практика применения и перспективы. Мозг компьютер
Интерфейсы "мозг-компьютер": практика применения и перспективы
Разработка различных вариантов интерфейса «мозг-компьютер» (BCI) в последние годы перестала быть чисто экспериментальным направлением и находит всё большее практическое применение. Каковы были ожидания, что удалось воплотить уже сейчас и чего ждать от этой технологии в ближайшем будущем?
Методы регистрации электрической активности мозга были разработаны в 1929 году немецким физиологом Гансом Бергером. Уже в тридцатые годы электроэнцефалография стала восприниматься не только как диагностическая процедура, а как нечто гораздо более универсальное и перспективное. Появилась даже идея читать мысли и использовать ЭЭГ для мысленного управления внешними устройствами.
Несмотря на значительный интерес, заметных успехов в расшифровке отдельных сенсорных импульсов и управляющих сигналов мозга учёные достигли только к семидесятым годам. Большой вклад внесли исследования Натальи Петровны Бехтеревой и работы Эдмонда Девана.
Примерно тогда же стало окончательно ясно, что регистрация потенциалов никакого отношения к чтению мыслей не имеет даже в перспективе. Зато была показана возможность распознавать шаблоны суммарной электрической активности мозга и использовать их для формирования мысленных приказов электронике.
Повсеместное распространение персональных компьютеров сильно ускорило прогресс в данной области. Одним из первых практических применений BCI считается «виртуальная клавиатура» Фарвела и Дончина, созданная в 1988 году.
Реализация виртуальной клавиатуры BCI по методу Фарвела и Дончина(фото: Dr. Eric Sellers)С середины девяностых начался настоящий бум развития нейрокомпьютерных интерфейсов. Они стали излюбленной темой фантастов, но реальность порой превосходила ожидания. К примеру, роботы стали слушаться не только мысленных приказов от находящегося поблизости человека, но и воспринимать отправляемые через интернет команды от удалённых на многие километры лабораторных животных.
Всё это время предпринимались попытки приспособить BCI для более актуальных практических задач. Основным направлением была выбрана реабилитационная медицина. С помощью интерфейса «мозг–компьютер» многие научные коллективы пытались вернуть утратившим конечности или парализованным людям способность к движению.
Ранее «Компьютерра» писала о том, как интерфейс BCI помогает парализованным людям вновь учиться ходить, создавая обходной путь для нервных импульсов к нижним конечностям.
Схемы применения интерфейса «мозг-компьютер»(изображение: East Tennessee State University)Помимо восстановления моторных функций активно велись разработки и в направлении сенсорных. Десятилетиями группы учёных пытались наделить слепых хоть каким-то подобием зрения.
В каждом из этих направлений сегодня есть заметные успехи, но сложностей в практическом применении ещё масса. Главные из них касаются больших габаритов всей системы, малого времени её автономной работы и многочисленных проводных подключений. По этой причине, а также в силу высокой стоимости такие устройства до сих пор единичны.
Весной 2013 года стало известно, что исследователи из университета Брауна (штат Род-Айленд), похоже, смогли решить многие из указанных проблем. Коллективу учёных удалось создать первый беспроводной имплантируемый интерфейс «мозг-компьютер».
Первая реализация имплантируемого беспроводного интерфейса “мозг-компьютер” (фото: Arto Nurmikko, Ming Yin)В проводных вариантах кабели ограничивали возможности дизайна и задавали жёсткие рамки для самих условий испытаний. Добровольцы фактически были привязаны к креслу, поэтому раньше экспериментальная часть обычно ограничивалась анализом ЭЭГ при выполнении ими простых движений. Теперь, благодаря беспроводному интерфейсу, появилась возможность сконцентрироваться на изучении работы мозга во время сложных процессов в более естественных условиях и реальных сценариях. Беспроводная реализация BCI была успешно опробована на свиньях и обезьянах в течение более 13 месяцев. Следующий шаг – испытания на добровольцах.
Электроника нового интерфейса (за исключением микроантенн) размещается в герметичном титановом корпусе. Она питается от литий-ионной батареи с индуктивной схемой зарядки. Чип соединяется с различными отделами коры больших полушарий головного мозга при помощи микроэлектродов. В текущей версии интерфейса используется сто штук. Электроды имплантируются в соматосенсорные и двигательные области коры, соответственно передавая сигналы от органов чувств и управляющие команды мозга.
От чипа оцифрованные данные передаются на частоте 3,2 и 3,8 ГГц со скоростью 24 Мбит/с на расположенный поблизости компьютер. Потребляемая мощность трансмиттера составляет всего 100 мВт, поэтому двухчасовой индуктивной зарядки всей имплантированной части системы хватает на шесть часов непрерывной работы. Исследователям удалось даже создать и вживить миниатюрную систему водяного охлаждения для того, чтобы нагрев прибора во время зарядки не вызывал неприятных ощущений.
Проделанная работа важна не столько для выполнения более сложной экспериментальной части, сколько для нужд практической медицины. В рамках другой инициативы того же университета (BrainGate) разрабатывается интерфейс управления роботизированными манипуляторами «силой мысли». Его более сложный вариант будет использоваться для контроля движений собственных рук у лиц с травмой шейного отдела позвоночника.
В перспективе такое применение интерфейса «мозг-компьютер» сможет улучшить качество жизни тысяч людей. Конечно, до чудес симбиоза с компьютером, описанных Николаем Горькавым в романе «Астровитянка», ещё очень далеко. Пока все эти системы выглядят крайне неуклюже (см. видео), однако избавление от проводов уже может существенно повысить удобство работы с ними.
В России работы в направлении BCI ведутся разными научными коллективами, но чаще других в последнее время упоминается лаборатория нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ. Под руководством профессора Александра Каплана были разработаны методики игрового обучения управлению BCI и различные компьютерные программы. Благодаря одной из них лишённые возможности печатать люди могут набирать текст, мысленно выбирая нужную букву на пересечении символьных строк и рядов. Другие программы созданы для посттравматической реабилитации методами биологической обратной связи и направлены на восстановление функций самого мозга.
К сожалению, несмотря на хорошую научную базу и наличие квалифицированных кадров, по уровню технической реализации отечественные разработки ещё значительно уступают рассмотренным выше примерам. Даже простое упоминание числа одновременно используемых у зарубежных коллег отведений (128 – 256) вызывает в наших соотечественниках разноцветную зависть.
www.computerra.ru
tema:mozg_cheloveka_kak_kompjuternaja_sistema [ЛИКТ 590]
Архипова Ирина 11а
Логотип
Дерево целей
Основные понятия
Головной мозг человека - орган, координирующий и регулирующий все жизненные функции организма и контролирующий поведение. Все наши мысли, чувства, ощущения, желания и движения связаны с работой мозга, и если он не функционирует, человек переходит в вегетативное состояние: утрачивается способность к каким-либо действиям, ощущениям или реакциям на внешние воздействия.
Мозг человека
Компьютер (англ. computer — «вычислитель») — машина для проведения вычислений. При помощи вычислений компьютер способен обрабатывать информацию по заранее определённому алгоритму. Кроме того, большинство компьютеров способны сохранять информацию и осуществлять поиск информации, выводить информацию на различные виды устройств вывода информации. Своё название компьютеры получили по своей основной функции — проведению вычислений. Однако в настоящее время полагают, что основные функции компьютеров — обработка информации и управление.
Систе́ма (от греч. σύστημα, «составленный») — множество взаимосвязанных объектов и ресурсов, организованных процессом системогенеза в единое целое и противопоставляемое среде. Система в системном анализе — совокупность сущностей (объектов) и связей между ними, выделенных из среды на определённое время и с определённой целью.
Модель мозга — любая теоретическая система, которая стремиться объяснить физиологические функции мозга с помощью известных законов физики и математики, а также известных фактов нейроанатомии и нейрофизиологии.
Интерфейс — совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы.
Мозговой интерфейс — физический интерфейс приёма или передачи сигналов между живыми нейронами биологического организма (например, мозгом животного) с одной стороны, и электронным устройством (например, компьютером) с другой стороны.
Человеческий мозг функционирует как компьютер
Область коры головного мозга человека, которая, как полагают ученые, отвечает за интеллектуальные способности индивидуума, функционирует подобно компьютеру, считает профессор психологии Университета Колорадо в Валуне Рэндалл О'Рейли (Randall O'Reilly). В обзоре биологических компьютерных моделей мозга, в вышедшем 6 октября номере журнала Science, О'Рейли утверждает, что префронтальная область коры головного мозга и базальные ганглии работают как цифровая компьютерная система.
«Многие исследователи, работающие над моделями интеллекта, избегают компьютерной метафоры», - утверждает О'Рейли. «Моя работа выходит за рамки традиции, которая говорит, что умственные способности людей не имеют ни чего общего с вычислительной техникой, и теперь нам стоит пересмотреть отдельные положения существующих теорий”. Компьютеры работают, превращая электрические сигналы в набор из двух состояний: «включено” и “выключено”, гибко управляя этими состояниями с помощью переключателей. В свое статье Рэндалл О'Рейли утверждает, что нашел те же самые операционные принципы и в работе головного мозга человека.
«Нейроны коры головного мозга являются двойственными. Они имеют два состояния – они могут быть или активными или неактивными. Базальные ганглии - по существу большой выключатель, который позволяет вам динамически включать и отключать различные части коры префронтальной области головного мозга», - заявляет О'Рейли. Префронтальная область коры головного мозга является исполнительным центром мозга и поддерживает «высокоуровневое» познание, включая принятие решения и решение задач. Исследователи полагают, что префронтальная кора является критической областью отвечающей за интеллектуальные способности человека, и понимание этого является важнейшим фактором на пути исследования человеческого интеллекта.
Лучшим способом сделать это, утверждает О'Рейли, является разработка биологически обоснованных компьютерных моделей мозга, чтобы помочь исследователям изучать физиологические процессы коры головного мозга, и в конечном счете привести нас к пониманию того, что выделяет человека из животного мира, делая его мыслящим субъектом.
Нервные сети
Разум мозга — компьютерная программа?
Человеческий мозг работает как поисковая система
По утрам человеческий мозг "загружается" как компьютер
Компьютерная модель мозга
В Университете Манчестера приступили к постройке первого компьютера нового типа, конструкция которого имитирует устройство человеческого мозга, передает BBC. Стоимость модели составит 1 миллион фунтов.
Компьютер, построенный по биологическим принципам, считает профессор Стив Фёрбер (Steve Furber), должен демонстрировать значительную устойчивость в работе. «Наш мозг продолжает функционировать, несмотря на постоянные отказы нейронов, из которых состоит нервная ткань, говорит Фёрбер. – Это свойство представляет громадный интерес для конструкторов, которые заинтересованы в том, чтобы сделать компьютеры более надежными».
Группы нейронов в мозге возбуждаются синхронно, так что в определенных участках нервной ткани возникают вспышки активности. Для имитации этого механизма будет использовано большое количество процессоров.
Сегодня уже достигнут некоторый прогресс в разработке так называемых «нейронных сетей», - систем вычислительных элементов, каждый из которых обменивается сигналами со множеством других. Учёные из Манчестера подходят к имитации работы мозга с новой стороны, задействуя вместо единичного чипа целый кластер выполняющих одну и ту же задачу устройств. Помогая разработать более отказоустойчивые компьютеры, одновременно исследования группы Фёрбера должны продемонстрировать, насколько близки к истине наши представления о реальных механизмах работы мозга.
Биологический нанокомпьютер
Виртуальный мозг реально заработал
Artificial Development создаёт искусственный мозг человека
Высокие технологии. IBM разработает компьютер с функциями мозга
Суперкомпьютер Blue Gene: от синтеза белков к моделированию человеского мозга
Мозговые интерфейсы
Для того, чтобы при помощи одной только ментальной энергии поднять стакан на несколько футов, волшебникам приходилось тренироваться по несколько часов в день.Иначе принцип рычага легко мог выдавить мозг через уши.
Терри Пратчетт, «Цвет Волшебства»
Очевидно, венцом человеко-машинного интерфейса должна стать возможность управления машиной одним только усилием мысли. А получение данных прямо в мозг - это уже вершина того, чего может достичь виртуальная реальность. Идея эта не нова и уже много лет фигурирует в самой разнообразной фантастической литературе. Тут и практически все киберпанки с прямым подключением к кибердекам и биософтами. И управление любой техникой посредством стандартного мозгового разъема (например, у Сэмюэля Дэлани в романе «Нова»), и масса всяких других интересных вещей. Но фантастика - это хорошо, а что делается в реальном мире?
Оказывается, разработка мозговых интерфейсов (BCI или BMI - brain-computer interface и brain-machine interface) идет полным ходом, хотя об этом мало кто знает. Конечно, успехи весьма далеки от того, про что пишут в фантастических романах, но, тем не менее, они вполне заметны. Сейчас работы над мозговыми и нервными интерфейсами, в основном, ведутся в рамках создания различных протезов и устройств для облегчения жизни частично или полностью парализованным людям. Все проекты можно условно поделить на интерфейсы для ввода (восстановление или замена поврежденных органов чувств) и вывода (управление протезами и другими устройствами).
Во всех случаях прямого ввода данных необходимо производить операцию по вживлению в мозг или нервы электродов. В случае вывода можно обойтись внешними датчиками для съема электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Впрочем, ЭЭГ - инструмент достаточно ненадежный, поскольку череп сильно ослабляет мозговые токи и получить можно только очень сильно обобщенную информацию. В случае вживления электродов можно снимать данные непосредственно с нужных мозговых центров (например, двигательных). Но такая операция - дело нешуточное, так что пока эксперименты ведутся только на животных.
Мозговые интерфейсы
Мозго-компьютерный телекинез
Мозговые волны управляют видеоигрой
Билл Гейтс будет вживлять компьютеры в мозг человека
Первый коммерческий мозговой интерфейс подготовлен к выходу на рынок
Это интересно
Человеческий мозг и Интернет: кто сильнее
Сможет ли Интернет, вобравший в себя вычислительный потенциал компьютеров миллионов пользователей по всему миру сравниться в эффективности с человеческим мозгом? К сожалению, нет, считает британская газета Guardian. Даже если сумеем относительно точно вычислить производительность такого «единого» компьютера, попытка сравнить ее с производительностью мозгу заведомо обречена на провал, поскольку мозг выполняет одновременно превеликое множество действий.
На самом деле, человечество уже давно обладает таким «единым» компьютером. По мнению одного из основателей журнала Wired Кевина Келли, миллионы подключенных к Интернету ПК, мобильные телефоны, КПК и другие цифровые устройства,можно рассматривать, как компоненты Единого компьютера. Ее центральный процессор - это все процессоры всех подключенных устройств, ее жесткий диск - жесткие диски и флэш-накопители всего мира, а оперативная память - суммарная память всех компьютеров. Ежесекундно этот компьютер обрабатывает объем данных, равный всей информации, содержащейся в библиотеке Конгресса, а ее операционной системой является Всемирная паутина.
Вместо синапсов нервных клеток она использует функционально похожие гиперссылки. И те и другие отвечают за создание ассоциаций между узловыми точками. Каждая единица измерения мыслительного процесса, например идея, растет по мере того, как возникают все новые и новые связи с другими мыслями. Также и в сети: большее количество ссылок на определенный ресурс (узловую точку) означают большую значимость ее для Компьютера в целом. Более того, количество гиперссылок во Всемирной сети вплотную приближается к количеству синапсов в человеческом мозге. По оценкам Келли, к 2040 году общепланетарный компьютер будет располагать вычислительной мощностью, соизмеримой с коллективной мощностью мозгов всех 7 млрд. человек, которые к тому моменту будут населять Землю.
А что же, собственно человеческий мозг? Давно устаревший биологический механизм. Наше серое вещество работает со скоростью самого первого процессора Pentium, образца 1993 года. Иными словами, наш мозг работает на частоте 70 мГц. Кроме того, наши мозги действуют по аналоговому принципу, так что о сравнении с цифровым методом обработки данных и речи быть не может. Вот в этом и заключается основное отличие синапсов от гиперссылок: синапсы, реагируя на окружающую их среду и поступающую информацию, искусно изменяют организм, который никогда не имеет двух одинаковых состояний. Гиперссылка, же, напротив, всегда одинакова, в противном случае начинаются проблемы.
Тем не менее, нельзя не признавать, что наш мозг значительно превосходить по эффективности любую искусственную систему, созданную людьми. Совершенно таинственным образом все гигантские вычислительные способности мозга помещаются в нашей черепной коробке, весит чуть больше килограмма и при этом для его функционирования необходимо всего 20 Вт энергии. Сравните эти показатели с теми 377 млрд. Вт, которые сейчас, по примерным вычислениям, потребляет Единый Компьютер. Это, между прочим, целых 5% общемирового производства электроэнергии.
Один лишь факт такого чудовищного энергопотребления, никогда не позволит Единому компьютеру даже близко сравниться с человеческим мозгом по эффективности. Даже в 2040 году, когда вычислительные мощности компьютеров станут заоблачными, их энергопотребление будет неизменно возрастать.
Источник: http://smoking-room.ru/blog/archives/1801-Chelovecheskij_mozg_i_Internet_kto_silnee.html
wiki.likt590.ru
Мозг и компьютер — реально ли? — Первый Познавательный
Основатель «ТЕСЛА» и «СПАЙСЕКС» — Илон МАСК создал компанию «НЕВРАЛИНК», которая в скором времени займется работой над проектом «мозга — компьютера» — слияния человеческого мозга с искусственным интеллектом. Пока проект только на начальном этапе своего развития, но предполагается что специалисты создадут импланты которые начнут взаимодействовать с ПО компьютера.
Вы только представьте! Совсем скоро мы сможем использовать технологии искусственного интеллекта. МАСК уверен, что ему удастся воплотить свою идею в жизнь, и совсем скоро нам будет доступно взаимодействие цифрового интеллекта с биологическим умом.
На этом прогрессы не заканчиваются! Компания разрабатывает также проект «нейронное кружево». Ранее вы могли услышать данное словосочетание только в фантастической истории, совсем скоро же нам удастся увидеть паутинообразное устройство, которое будет устанавливаться в кровеносную систему человека и позволит нам силой мысли выделять определенные нейроны.
То-есть, основатель «ТЕСЛА» хочет совместить работу мозга с компьютером через такие беспроводные каналы не вмешиваясь в неврологические процессы. Вы представляете как изменится мир, если у разработчиков такой фантастической идеи действительно получиться воплотить ее в жизнь
Идеи МАСКА далеки от реальности?
Звучит вся эта идея немного странновато и кажется практически невыполнимой, однако первые шаги уже положены. Данная сеть, имеет минимальные параметры и может вживаться в мозг при помощи иголки — в одном из журналов писали ученые, которым удалось создать такую электрическую связь.
Вы представляете, насколько она мала по размеру, но насколько она огромна в действии? Уже были проведены испытания на мышах и они прошли успешно.
Как говорит сам основатель всего задуманного МАСК: Единственная проблема создания такого интерфейса так это то, что устройству нужно будет передавать ежедневно более триллиона бит. Если бы не такие затраты, создать интерфейс было бы можно в разы быстрее.
У МАСКА есть конкуренты в данной сфере?
Создать устройство, которое будет соединять человеческий мозг и интеллект компьютера хочет не только МАСК. В 2016г. капиталист Брайан Джонсон основал компанию «КЕРНЕЛЬ», которая занимается схожим проектом. Компания Джонсона в основном отдает предпочтение разработкам в сфере медицины и их цель, с помощью систематизации «мозг+ компьютер» лучше понимать мозг и лечить болезни.
Также, есть еще одна компания которая ставит для себя практически такие же рамки. Специалисты компании IBM уверены что им удастся сделать съемное устройство, которое поможет следить круглосуточно за активностью головного мозга.
Что даст нам такое новшество?
Если разработчикам все — таки удастся сделать такое научное «чудо» родом из фантастики, то общение между людьми выйдет на новый мощный уровень. Мы с вами сможем мгновенно запоминать просто огромные потоки информации и получать доступ к ним в любое время. Самое интересное, что такое устройство не допустит того чтобы интеллект компьютера превысил интеллект человека. На лекции в Дубае, МАСК достойно предоставил всю информацию и звучала она очень привлекательно. Но, как бы это сейчас все не обсуждалось — проект больше похож на фантастику, чем на реальность. Как говорят специалисты компании «НЕВРАЛИНК» увидеть примитивные устройства координации мозга и ПК можно будет не раньше через 20 лет!
Не верите в это? А вы когда — нибудь верили что создадут смартфоны? СМАРТБУКИ? Ноутбуки, которые за одну секунду могут стать планшетом? Так о чем тогда речь?
Невозможное — возможно!
firco.ru
Наука: Наука и техника: Lenta.ru
Протезы, которые управляются силой мысли, прямая связь с компьютерами без помощи мышц, а в перспективе — искусственное тело для парализованного человека и тренировка когнитивных функций — мышления, памяти и внимания. Все это уже вне области научной фантастики. Время нейронаук уже настало, утверждает кандидат биологических наук, начальник отдела нейрокогнитивных технологий НИЦ «Курчатовский институт» Сергей Шишкин. Он рассказал о последних результатах исследований мозга в Образовательном центре «Сириус». «Лента.ру» приводит основные тезисы его выступления.
Результаты физических исследований лежат в основе всего, что нас окружает. На что бы мы ни посмотрели — здания, одежда, компьютеры, смартфоны, — все это так или иначе связано с технологиями, основанными на законах физики. А вот вклад в нашу жизнь науки о мозге несопоставимо меньше.
Почему? До недавнего времени нейронауки развивались очень медленно. В середине XIX века только-только начали понимать, что мозг состоит из нервных клеток — нейронов, но тогда их было чрезвычайно сложно увидеть и выделить. Современные исследователи нашли способы более глубокого изучения нейронов и наблюдения за их работой — например, в них вводят флуоресцентные красители, которые светятся при активации клетки.
Новые методы позволяют без хирургического вмешательства наблюдать за работой мозга человека с помощью технологии ядерно-магнитного резонанса. Мы начинаем лучше разбираться в устройстве мозга и создавать на основе этих знаний новые технологии. Одна из наиболее впечатляющих — интерфейс «мозг — компьютер».
Эта технология позволяет управлять компьютером силой мысли, точнее это называется «технологией для передачи команд из головного мозга в компьютер без помощи мышц и периферических нервов» (именно такое определение принято в научной литературе). Основное назначение интерфейсов «мозг — компьютер» — помощь инвалидам, прежде всего тем людям, у которых не работают мышцы или система управления ими. Это может быть вызвано разными причинами — например, автомобильной аварией, когда перебивается спинной мозг человека.
Нужен ли здоровому человеку дополнительный канал связи с компьютером? Некоторые ученые полагают, что такой интерфейс может сильно ускорить работу с вычислительной техникой, потому что человека не будут «тормозить» руки: — он станет напрямую посылать информацию в компьютер. Есть и более реалистичное предположение: с помощью этих интерфейсов можно тренировать когнитивные функции мозга — мышление, память, внимание… Как тут не вспомнить фильм «Газонокосильщик», где главный герой с помощью виртуальной реальности так «прокачал» свой мозг, что фактически стал сверхчеловеком.
Фото: Jose Luis Magana / AP
В основе этих желаний лежит мечта о расширении возможностей мозга. Это вполне объяснимо: мы почти всегда недовольны теми возможностями, которые у нас есть. Мечта о расширении возможностей мозга подсказывает ученым кажущееся фантастическим, но все более реальное направление работы: постараться как можно теснее связать мозг и компьютер. Ведь у компьютерных программ есть большой недостаток — в них почти все построено на жестких правилах, а у человека работает интуиция, хотя он и не может почти мгновенно просчитывать варианты. Так что такое объединение сильных сторон мозга и компьютера было бы весьма полезным.
Но в первую очередь перед нейронауками стоят вполне практические задачи. Например, помочь людям с болезнью под названием боковой амиотрофический склероз. Пациентов с таким диагнозом немного, но это очень тяжелое заболевание. Больной может совершенно нормально думать и воспринимать информацию из окружающего мира, но не способен двигаться и даже что-то сказать. К сожалению, пока это заболевание остается неизлечимым, и больные до конца жизни не могут общаться с окружающими.
Первые попытки создать интерфейс «мозг — компьютер» были сделаны еще в 1960-е годы, однако серьезный интерес к этой технологии возник лишь после того, как в конце 1990-х немецкий ученый Нильс Бирбаумер с коллегами разработали так называемое «устройство для передачи мыслей» и стали обучать пользоваться им парализованных больных.
Некоторые пациенты благодаря этому устройству смогли общаться с родственниками и исследователями. Один из них написал с помощью «устройства для передачи мыслей» большое письмо, в котором рассказал, как он печатает буквы. Этот текст, который больной писал в течение шести месяцев, был опубликован в одном из научных журналов.
Работу с системой Бирбаумера нельзя назвать простой. Пациент должен выбрать сначала одну из половин алфавита, показываемого на экране, меняя идущие из мозга электрические потенциалы либо в позитивную, либо в негативную сторону. Таким образом он как бы мысленно говорит «да» или «нет». Электрический потенциал регистрируется прямо на поверхности кожи головы, подается в компьютер, и тот определяет, какую из половин алфавита надо выбрать. Дальше человек идет глубже по алфавиту и выбирает конкретную букву. Это неудобно и долго, зато метод не требует вживления электродов в мозг.
Инвазивные методы, когда электроды вводятся непосредственно в мозг, более успешны. Толчок к развитию этого направления дала война в Ираке. Многие военные тогда стали инвалидами, и американские ученые попытались придумать, как с помощью интерфейса «мозг — компьютер» такие люди смогли бы управлять механическими протезами. Первые эксперименты проводились на обезьянах, а потом электроды вживляли парализованным людям. В результате человек смог активно включиться в процесс освоения методики управления протезом.
Фото: China Daily / Reuters
В 2012 году команде Эндрю Шварца из Питтсбурга удалось обучить парализованную женщину настолько точно управлять механической рукой, что она смогла брать ею различные предметы и даже пожать руку ведущему популярной телевизионной программы. Правда, не все движения выполнялись безупречно, но, безусловно, система совершенствуется.
Как удалось это сделать? Был разработан подход, который позволяет на лету определять желаемое направление движения с помощью закодированных в нейронах сигналов. Для этого приходится имплантировать в моторную кору мозга маленькие электроды — они отводят от нейронов сигналы, которые передаются в компьютер.
Сразу же возникает вопрос: если человек двигает механической рукой, можно ли сделать механического двойника — аватара, который будет воспроизводить все движения человека? Такое механическое тело будет управляться через интерфейс «мозг-компьютер». Фантазий на этот счет немало, иногда ученые даже выдают какие-то реальные планы. Пока серьезные специалисты относятся к этому как к фантастике, но в отдаленном будущем такое возможно.
В лаборатории когнитивных технологий «Курчатовский институт» сейчас работают не только над интерфейсами «мозг — компьютер», но и «глаз — мозг — компьютер». Строго говоря, это не совсем интерфейс «мозг — компьютер», потому что в его работе используются глазные мышцы. Управление с помощью регистрации направления взгляда тоже очень важно, поскольку есть инвалиды с нарушениями двигательной функции, глазные мышцы которых продолжают действовать. Есть уже готовые системы, с помощью которых человек может набирать текст взглядом.
Тем не менее за пределами задачи набора текста возникают проблемы. Например, сложно научить интерфейс не отдавать команды тогда, когда человек смотрит на кнопку управления только потому, что он задумался и остановил на ней взгляд.
Фото: Morris MacMatzen / Reuters
Чтобы решить эту проблему, в Курчатовском институте решили создать комбинированную технологию. Участники экспериментов играют в компьютерную игру, делая ходы только с помощью коротких задержек взгляда. В это время исследователи регистрируют на поверхности кожи головы электрические сигналы их мозга.
Оказалось, что когда участник эксперимента задерживает взгляд, чтобы сделать ход, в сигналах его мозга появляются особые маркеры, которых не бывает, когда взгляд задерживается просто так. На основе этих наблюдений и создается интерфейс «глаз — мозг — компьютер». Его пользователю будет достаточно лишь посмотреть на кнопку или ссылку на экране компьютера, захотеть по ней кликнуть, — система распознает это желание, и клик произойдет сам собой.
В будущем появятся новые способы, которые позволят без использования рискованных и очень дорогих операций подключать мозг к компьютеру. Сейчас мы наблюдаем зарождение этих технологий и скоро сможем их опробовать.
lenta.ru
Как Вы можете подключить свой мозг к компьютеру используя мозговые волны.
Данный материал поможет Вам разобраться каким именно образом работают разнообразные нейроустройства предлагаемые нашей компанией.
Прежде всего давайте поговорим о том, как работает наш мозг и что такое мозговые волны. Благодаря исследованиям мы знаем, что человеческий мозг представляет собой колоссальную нейронную сеть.
Наш разум — колоссальная нейронная сеть.
Когда мы мыслим, испытываем разнообразные эмоции и чувства, то специальные клетки, нейроны, взаимодействуют между собой через специальные отростки называемые аксонами. Данного рода взаимодействие имеет электрохимическую природу. Когда взаимодействуют большие группы нейронов(сотни тысяч) единовременно, то в результате электрохимической активности генерируется электрическое поле достаточной мощности для того, чтобы быть зафиксированным с внешней части головы.
Таким образом датчики расположенные в определенных местах головы и прилегающие к коже могут воспринять такого рода информацию. Более того, современные разработки продемонстрировали нам, что для того чтобы получить электроэнцефолографицеский(ЭЭГ) сигнал от головного мозга с медицинской точностью не ниже 96%, достаточно использовать один сухой датчик плотно прилегающий к передней лобной части черепа. Кроме этого используется индифферентный датчик. Такой датчик используется для подключения к так называемой «нулевой точке», то есть к такой части, в которой отсутствует биоэлектрическая активность головного мозга. При работе устройств ЭЭГ «нулевая точка» подключения индифферентного датчика используется для измерения разницы потенциалов с основным, рабочим датчиком. Индифферентный датчик обычно крепится к мочке уха.
На описанном выше принципе работают все нейро-гарнитруры Neurosky, которые мы предлагаем и о работе которых мы говорим. И так теперь нам понятен механизм возникновения электрического поля и механизм получения информации о нем внешними устройствами.
Но какую именно информацию несут нам эти электрические колебания, и как мы ее можем использовать?
Так выглядят типы волн выделенные из общего спектра.
И так мы получаем исходный, так называемый сырой сигнал от головного мозга. Обычно сырой сигнал получается в диапазоне от 0 до 70 Гц. Исследования показали, что в данном сигнале можно выделить определенные диапазоны, которые отражают определенные виды активности головного мозга. Обычно выделяют 5 основных диапазонов, а именно:
Дельта волны : диапазон от 0 до 4 Гц
Тета волны : диапазон от 4 до 8 Гц
Альфа волны: диапазон от 8 до 12 Гц В некоторых программах данный диапазон представляют, как Низкие Альфа(8-10 Гц) и Высокие Альфа(10-12 Гц)
Бета волны: диапазон от 12 до 30 Гц В некоторых программах данный диапазон представляют, как Низкие Бета(12-18 Гц) и Высокие Бета(18-30 Гц)
Гама волны: диапазон от 30 до 70 Гц В некоторых программах данный диапазон представляют, как Низкие Гама(30-50 Гц) и Высокие Гама(50-70 Гц)
Вот как это выглядит в рабочем окне программы записи психологических ЭЭГ сессий MindRec. В верхней левой части экрана представлен сырой(Raw) сигнал. В правой части экрана Вы видите выделенные из общего спектра типы мозговых волн, о которых идет наше повествование.
Как и писалось ранее, исследования показали, что определенные уровни волн соответствующие указанным диапазонам в общем спектре соответствуют определенным видам мозговой активности, а именно:
Дельта волны.
Дельта волны самые медленные в спектре и обычно ассоциируются с глубоким сном без сновидений. В нормальном состоянии уровень данных волн в сигнале уменьшается, когда человек пытается сфокусироваться. Увеличение уровня дельта активности связано с понижением уровня осознания окружающего пространства и уровнем осознания информации ассоциирующейся с бессознательным. Интересно, что в возрасте 75 лет Дельта волны, как индикаторы глубокого сна, могут быть совершенно не представлены в спектре. Так же интересно, что данные волны доминируют в ЭЭГ детей в возрасте до одного года. В состоянии глубокого сна, который характеризуется высокой Дельта активностью, происходит наиболее эффективное восстановление организма. Так же есть и определенные свойства Дельта волн, которые в данный момент еще не изучены. В частности, некоторые источники утверждают, что Дельта активность свойственна состояниям проявления интуиции, некоторым неосознанным нами проявлениям бессознательного.
Тета волны.
Тета волны обычно ассоциируются с состоянием глубокого расслабления, сонливостью, дремотой, состоянием сна у более взрослых детей и взрослых. Так же могут фиксироваться у маленьких детей даже в состоянии бодрствования. Тета активность достаточно высока, когда человек находится в медитативном состоянии или концентрируется на внутреннем мире. Все действия, которые заучены до автоматизма так же характеризуются высокими показателями Тета волн. Например, вождение автомобиля по свободной дороге или принятие душа. Так же данными волнами отображаются состояния вдохновения, неожиданные проявления креативных идей и т.д. Дети имеют склонность к более сильному проявлению Тета активности в спектре.
Альфа волны.
В нормальных условиях Альфа волны являются проявлением расслабленного состояния сознания для взрослого человека. Так же эти волны на определенном уровне отображают хорошее настроение, состояние внутреннего «уюта». Когда Вы отключаетесь от окружающего, закрываете глаза, позволяете образам самостоятельно появляться в Вашем сознании – наступает Альфа состояние. Альфа волны отражают связь сознания с подсознанием. Тренировка своего сознания на вхождение в Альфа состояние будет очень полезной, как тренинг медитативного состояния, а так же тренинг повседневной стрессоустойчивости. Так же Альфа состояние является весьма желательным для усвоения мозгом нового информационного материала, обучения, для выполнения нестандартных задач, требующих действий по их разработке. Альфа активность может быть увеличена, если Вы закроете глаза, расслабитесь, начнете глубоко дышать. На понижение уровня Альфа волн может повлиять следующее: сосредоточенность на некоторой задаче, внимательность, открытие глаз после релаксации. Крайне важно, чтобы в спектре мозговых волн обычного человека Алфа волны обязательно проявляли свою активность. В таком состоянии человек позитивно смотрит на мир, с легкостью решает креативные задачи. Некоторые исследования показали, что люди, у которых в обычных условиях ЭЭГ выявляет перманентно низки показатели Альфа, склонны к алкоголизму и наркомании.
Низкие Альфа.
Волны этого участка спектра в большей степени ассоциируются с релаксацией, состоянием отчуждения от окружающего. Можно сказать, что это в некотором смысле переходное состояние к Тета состоянию.
Высокие Альфа.
Волны этого участка спектра в большей степени ассоциируются с состоянием охлаждения тела, состоянием тревоги, состоянием фокусировки. Отражают повышение уровня собранности и ментальную стабильность.
Обратите внимание на приведенный выше пример. В центральной части рабочего экрана программы MindRec расположены индикаторы уровня внимательности(красный) и уровня медитации(синий). В приведенном примере мы видим, что уровень медитации достаточно высок, хотя и не максимален. Посмотрев в правую часть рабочего экрана программы, мы увидим как это отображается в спектре мозговых волн. Обратите внимание, мы видим высокие уровни по Тета волнам, по Низким Алфа. В то же самое время мы видим провалы по уровням тех волн, которые отвечают за прочие проявления мозговой активности, о которых будет написано далее.
Бета волны.
Бета волны – это наш ритм бодрствования. Данные волны связаны с активными раздумьями, активным вниманием и сосредоточении на окружающем мире. Бета активность особенно сильна, когда Вы решаете проблемы, судите, принимаете сложные решения. Бета волны так же активно излучаются, когда человек возбужден, взволнован или испуган. При увеличении Бета активности увеличивается эффективность работы мозга, усвоения и обработки им информации. Интересно, что если увеличивается уровень внутренней тревожности, то увеличивается уровень Бета волн в ЭЭГ, в то же самое время, с повышением мышечной активности уровень Бета волн снижается.
Низкие Бета.
Эта часть спектра более свойственна состояниям фокусировки, концентрации, активным размышлениям. Так же более свойственна состоянию физической релаксации при ментальном состоянии тревожности. Низкие Бета волны так же обычно связывают с максимальной производительностью при тренировках атлетов. Так же свойственны решению умственных задач, таких как чтение, математические вычисления и решение проблем.
Высокие Бета.
Волны этой части спектра обычно ассоциируют с бдительностью, настороженностью, взволнованностью, возбуждением. Высокий уровень этих вол отображается в состоянии паники.
Гамма волны.
Эти волны отражают когнитивные процессы проходящие в сознании. Они отражают консолидацию информации, то есть, переход ее из кратковременной памяти в долговременную. В состоянии преобладания Гамма волн происходят инсайты. Высокие уровни показателей Гамма волн ассоциируются с интеллектуальной деятельностью, проявлениями сострадания, эмпатии и самоконтролем. Так же была выявлена корреляция между Гамма волнами и трансцендентными состояниями сознания. В целом эти волны, как самые быстрые, являются отражением пиковой работы сознания.
Низкие Гамма.
Эта часть спектра проявляется при обучении, занятиях и ментальной активности. Хорошо и устойчиво демонстрируемая Гамма активность на частоте 40 Гц является отражением хорошей памяти и высокой эффективности при решении проблем, как детьми, так и взрослыми. Соответственно показано, что низкий уровень волн данного частотного диапазона отражает низкий уровень возможности запоминания информации.
Высокие Гамма.
Эта часть спектра связывается с когнитивными задачами, такими, как чтение, слушание, разговор. Низкий уровень волн данной части спектра может быть связан с прекращением когнитивной активности.
На этом изображении приведен интересный пример сочетания мозговых волн, которое распознается, как единовременное состояние высокой концентрации(внимательности) и релаксации. В западной терминологии такое состояние называется Zone.Как видите доминируют Высокие Альфа и Высокие Гамма. Пример приведен из программы Brainwave Vizualizer, которая поставляется в комплекте со всеми нейро-гарнитурами Neurosky Mindwave Mobile.
И так мы разобрались с тем, каким именно образом и какую именно информацию от головного мозга можно получить с помощью нейро-гарнитур и датчиков выпускаемых компанией Neurosky. Теперь рассмотрим то, как и для каких целей это можно использовать. Можно условно выделить несколько направлений использования данной технологии.
1.Для игр и развлечений, для управления программами и устройствами.
2.Для саморазвития, для личных ментальных тренингов, для тренингов по развитию детей, улучшению их успеваемости.
3.Для работы психологов, психологов-консультантов, прочего профессионального использования.
Рассмотрим возможности применения в указанных выше направлениях.
Для игр и развлечений, для управления программами и устройствами.
Как писалось выше, на основе проявляемой волновой активности головного мозга можно сделать выводы о состоянии сознания, об эмоциональном состоянии. При этом, для того чтобы представить полную картину состояния сознания в конкретный текущий момент времени необходимо использовать либо специальные профессиональные программы, либо обратиться за разъяснениями к профессионалу. Однако большинство программ и специализированных процессоров, на основе получаемых данных о мозговых волнах, могут точно определить уровень концентрации, медитации. Могут определить уровень этих состояний и скорость их достижения. Таким образом, любой неподготовленный пользователь такого рода игр и устройств сможет управлять игровым процессом, программой или неким устройством совершенно без предварительной подготовки. То есть мы действительно управляем устройствами и играми силой своей мысли. Рассмотрим как это работает на простом примере игры MindFlex.
В этой игре игрок используя одеваемый на голову обруч с установленными датчиками управляет основным игровым объектом – шариком. Шарик висит в воздухе над игровым полем. Игрок, используя свои уровни медитации и концентрации, управляет высотой шарика, который двигается по игровой площадке с помощью ручного регулятора. Таким образом, для того, чтобы удерживать шарик на определенной высоте в течении определенного времени, игроку требуется поддерживать состояние концентрации и медитации на определенных уровнях в течении определенного времени. Мы концентрируемся – шарик поднимается, мы медитируем – шарик опускается. Чем более ярко выражено состояние, тем выше или ниже шарик. Более того, для того чтобы произвести «мозговой выстрел», то есть произвести выстрел шариком из специальной пушки на игровом поле, необходимо резко достичь максимально высокого уровня концентрации максимально быстро. Такой же принцип используется для большинства игр и игровых программ, работающих на данном принципе. Например, первый в мире игрушечный вертолет управляемый силой мысли Puzzlebox Orbit Helicopter, действует на точно таком же принципе.
Стоит упомянуть, что играя в подобные игры, как физические, так и компьютерные, параллельно происходит и ментальный тренинг. То есть, игрок учится концентрироваться и расслабляться до определенного уровня за определенное время, удерживать достигнутые состояния нужное время. Как мы и писали в начале повествования, рассказывая о мозговых волнах, такого рода работа со своими состояниями крайне полезна для получения навыков владения своим сознанием. То есть, несколько упрощая, скажем, что для того, чтобы, например, шарик в игре MindFlex поднялся в воздух конечно можно и следует думать о том, что мячик должен подняться, концентрироваться на этом процессе. При этом стоит понимать, что шарик будет подниматься в воздух, не потому, что игрок дает ему именно такую мозговую команду, а потому, что он достигает определенного уровня концентрации на этой мысли. Стоит повториться, что большинство игр и игровых программ используют для управления именно эти два основных показателя – концентрация и медитация. Такого рода управляющие команды подходят для использования любым неподготовленным пользователем. Однако если пользователь нейроустройства уже может владеть своим сознанием и его состояниями, то он может использовать игры и программы в которых используется до 4 команд единовременно. Однако стоит заметить, что управление такого рода является достаточно сложным. Так, например, медитативное состояние, как управляющая команда, может быть определено не общим уровнем Тета и Альфа, а отдельно отношениями уровней Тета и Альфа волн друг к другу. Таким образом, в области медитации может быть применено две управляющих команды вместо одной. Конечно, осознанно использовать команды такого рода можно только после определенной подготовки, которую можно провести самостоятельно с использованием программ, о которых мы поговорим далее или с помощью специалиста.
Для саморазвития, для личных ментальных тренингов, для тренингов по развитию детей, улучшению их успеваемости.
Как мы писали выше, мозговые волны отражают определенные состояния нашего сознания. Есть целый ряд программ предлагаемых нашей компанией, которые позволяют получать ЭЭГ головного мозга, раскладывать их по составляющим, видеть анализ состояния сознания. Кроме этого существуют программы, которые позволяют проводить специальные тренинги, направленные на развитие навыков вхождения в определенные состояния сознания. Более того, такие программы указывают для каких целей какого рода тренинги необходимо проводить. Наша компания предлагает такие программы, как Home Of Attention и Focus Pocus. Эти программы разработаны профессиональными психологами, предназначены для простого и доступного использования. Исследования показывают их высокую результативность. Тесты в рабочих коллективах показали, что ощутимые результаты по увеличению эффективности сотрудников наступали уже через 8 дней регулярного использования программ.
Для работы психологов, психологов-консультантов, прочего профессионального использования.
Целый ряд программ разработан специально для работы психологов. Например рассматриваемая выше в примерах программа MindRec может использоваться для записи сессий проводимых психологами. Происходит запись всех электрических сигналов головного мозга, сырого сигнала, уровней медитации и концентрации. Синхронно в программе происходит запись видео и звука с подключенной к компьютеру видео камеры. Обширное меню программы позволяет произвести любые настройки. Например установить частотные фильтры и отслеживать именно те частоты, которые необходимы. Существует множество программ для психологов и разработчиков.
Надеемся, что изложенная выше информация будет Вам полезна для понимания принципов работы предлагаемых нами нейроинтерфейсов.
neuromatix.pro
Мозг, издание дополненное - Информационные технологии
Интерфейсы «мозг-компьютер» сами по себе не новы. Такие устройства считывают электрическую активность мозга и позволяют человеку, который научился эту активность частично контролировать, делать что-нибудь полезное, например набирать текст или управлять механизмами. Поскольку для этого требуется точное лабораторное оборудование, а иногда и вживление электродов в мозг, к таким технологиям прибегают лишь тогда, когда у человека нет другого способа взаимодействовать с окружающим миром.
Те устройства, которые предназначены для здоровых людей и продаются в интернете, тоже считывают электрическую активность мозга, но они весьма примитивны и не тянут на звание полноценных интерфейсов «мозг-компьютер». Однако Neuralink, Facebook и другие компании собираются каким-то образом это исправить.
О том, как сейчас развиваются научные исследования в этом направлении и могут ли интерфейсы «мозг-компьютер» действительно стать реальностью для обычных людей, «Чердак» поговорил с нейрофизиологом Михаилом Лебедевым из Университета Дьюка (США), редактором сборника статей «Расширение функций мозга: факты, выдумки и полемика», опубликованного издательством Frontiers.
— О чем ваш сборник?
— Сегодня почти каждый день можно прочитать в новостях, что какая-нибудь компания обещает соединить живой мозг с компьютером и улучшить человечество при помощи искусственного интеллекта. Наш сборник к этим вопросам подходит с научной точки зрения. У нас накопилось 149 статей по разным способам расширения функций мозга: от фармакологических до интерфейсов «мозг-компьютер», а также по связанным с этим философским и этическим вопросам.
— Как вы оцениваете планы Neuralink и Facebook?
— Наука ведет себя более скромно, но я могу констатировать, что развитие идет, и довольно быстрое. Десяток лет назад имплантировать 100 электродов в мозг обезьяны казалось великим достижением, а сейчас уже поговаривают о миллионах электродов, причем их можно будет впрыскивать через шприц, так чтобы электродная наносетка растекалась по мозгу.
Впрочем, в последнее время говорят, что благодаря защитникам животных на людях экспериментировать становится проще, чем на обезьянах, ведь у человека можно взять согласие на эксперимент. Действительно, появляется все больше работ, где парализованным людям имплантируют инвазивные электроды, и они что-то делают — двигают механической рукой или даже своей собственной. На здоровых людях такие эксперименты пока не проводятся, но я думаю, нашлось бы много волонтеров.
— Какие есть ограничения?
— Имплантированные человеку электроды могут работать как минимум год. Проблема в том, что пока не существует полностью имплантируемой системы, которая бы включала и батарейку, и передатчик. Потом все это нужно закрыть кожей, чтобы из головы не торчали провода. Для человека торчащие провода — это очень плохо, потому что наш организм неэффективно борется с инфекциями, это у обезьян крепкая иммунная система, им все нипочем. Поэтому человеку обычно вживляют электроды на определенный срок, например 30 дней, а после вынимают обратно.
— Могут ли стать эти технологии частью повседневной жизни?
— Если это направление будет развиваться дальше, то появятся люди, которые смогут выводить сигнал собственного мозга на телефон, например. А уж как он будет обрабатываться, зависит от фантазии разработчиков софта.
Сигналов мозга очень много, и они разные. Сейчас, например, в основном имплантируют электроды в моторную и соматосенсорную области, но можно задействовать и другие участки мозга. В ближайшие 20 лет, я думаю, эти технологии будут использоваться для восстановления зрения при помощи имплантированных камер, которые будут передавать сигналы в зрительную кору мозга.
— Будет ли это все работать в условиях увеличивающегося количества источников электромагнитного излучения вокруг?
— Электромагнитные помехи, бесспорно, проблема. Ведь современные интерфейсы тестируют, как правило, в лаборатории, где такие помехи минимальны, а в реальной ситуации множество источников излучения. С этим можно бороться с помощью фильтрации сигнала. Более радикальный способ был бы подключаться к нейронам внутриклеточно, возможно, подобные технологии получат развитие.
— Вы упомянули фармакологические методы улучшения мозговых функций. Что имеется в виду?
— Это, например, ноотропные препараты, которыми активно пользуются студенты во время сессии. У нас есть по этому поводу хороший обзор в сборнике, но авторы предупреждают, что все эти препараты сначала улучшают работу мозга, дают бодрость и работоспособность, а потом она падает. В целом прием таких препаратов вреден, так как может привести к нежелательным пластическим изменениям в мозге.
— Какие с этими исследования связаны этические проблемы?
— Основная — это, конечно, внедрение в человеческую личность. Как раз недавно в Science появилась статья, где упоминаются связанные с этим проблемы:
chrdk.ru
Интерфейс мозг-компьютер или как научиться управлять силой мысли?
Российские ученые работают над созданием уникального манипулятора. Он способен выполнять команды, посылаемые электрическими…
Биологический факультет МГУ. Именно здесь профессор Александр Каплан создал известную лабораторию нейрокомпьютерных интерфейсов. Он и его коллеги изучают возможности человеческого мозга и ищут ответ на вопрос: на что способна сила мысли?
Интерфейс мозг-компьютер. Это уникальное устройство, которое позволяет управлять компьютером без помощи мышц. Любой человек может формировать команды, используя лишь собственную электрическую активность мозга.
Представьте, что ваше тело управляется электрическими нервными импульсами. И в головном мозге генерируются реакции. А раз так, то с помощью электродов их можно считать и расшифровать.
Заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейро-компьютерных интерфейсов МГУ им. М.В. Ломоносова, профессор Александр Каплан рассказывает:
- В определенный момент нам самим стало интересно: если мы так хорошо расшифровываем, что делает мозг в тот или иной момент по электрической активности, почему бы эти показатели не использовать как сигналы для коммуникации с внешним миром. И вот мы все-таки выстроили такую систему коммуникации без слов, без рук. Получается как будто-то бы силой мысли, но на самом деле силой изменений электрической активности мозга. Это технология и называется «интерфейс мозг-компьютер». Она как связующее звено между тем, что сейчас происходит в мозге и каким-нибудь внешним устройством.
Сегодня самые известные разработки лаборатории Александра Каплана – игровые и тренажерные интерфейсы. Собрать пазл или печатать силой мысли уже вполне обыденное дело. Идея достаточно проста: на вас надевается шапочка с электродами. Они подключаются к датчику, который фиксирует поступающие из мозга сигналы.
Старший научный сотрудник лаборатории нейрофизиологии и нейро-компьютерных интерфейсов МГУ им. М.В. Ломоносова, кандидат биологических наук Арина Кочетова поясняет:
- После того как шапочка с электродами закреплена на голове, мы должны убедиться, что поймали импульсы мозга. Для этого существует специальная программа. Это нужно для того, чтобы потом человек мог усилить эти импульсы, а компьютер распознать код.
Дальше вы загадываете букву, концентрируете на ней все свое внимание. Программа начинает подсвечивать строки: вертикальные и горизонтальные. Когда строчка проходит через нужную букву, вы просто говорите про себя: один. И так ведете счет до 10. Таким образом, вы 10 раз посылаете компьютеру электрическую волну, он распознает ваш код и перемещает нужную букву в строку.
Скорость печати силой мысли очень мала: профессионалы печатают 13-15 букв в минуту. Зачем тогда вообще нужна эта технология? Дело в том, что, например, для парализованных людей - это единственный шанс обрести связь с внешним миром. Кроме того, сегодня ученые многих стран уже создали устройства, которые позволяют «силой мысли» управлять, например, протезом или инвалидным креслом. Лаборатория Александра Каплана сейчас создает так называемый манипулятор.
- Манипулятор – это устройство, которое позволяет человеку что-то делать помимо рук, — говоритзаведующий лабораторией нейрофизиологии и нейро-компьютерных интерфейсов МГУ им. М.В. Ломоносова, профессор Александр Каплан.— Например, я сижу за столом, что-то делаю, но при этом мне нужно подать телефон. Я могу активировать настольный манипулятор, он побежит, возьмет телефон и подаст его мне. Здесь нет ничего фантастического, потому что используется такая же технология, как и при печати букв или управлении инвалидным креслом. Я подаю команды через электрический сигнал мозга.
Александр Каплан выделяет и еще одно важное направление - оздоровительные технологии, или «брейн-фитнес». Например, у человека пострадала какая-то область мозга, без тренировки она будет отмирать. Но если постоянно играть в специальные игры с помощью интерфейса мозг-компьютер, например, в пазл, то она будет действовать и развиваться.
Ученые уверены: мозг человека обладает гораздо большими манипуляторными способностями, чем мы думаем. А поэтому создание новых устройств, управляемых силой мысли, не за горами.
scientificrussia.ru
