Машины учатся читать мысли

Машины учатся читать мысли. Метод может значительно помочь парализованным людям.

Исследователи научили компьютер считывать сигналы мозга, управляющие плавными движениями рук. Когда кто-то представляет, что печатает, компьютер отображает буквы. Система облегчит общение парализованным пациентам.
Французскому журналисту Жан-Доминику Боби было сорок три года, когда он был полностью парализован, перед Рождеством 1995 года после тяжелого инсульта. Он не мог говорить, и общался с миром. Боби поделился своим опытом с так называемым синдромом запирания, когда идеально функционирующий мозг оказывается в ловушке парализованного тела, с миром в автобиографическом романе «Скафандр и бабочка».
Медсестра Клод Мендибил прочитала алфавит парализованному журналисту, который в мгновение ока подал сигнал, когда она подошла к нужной букве.
Таким образом, бестселлер Боби «моргнул» буквой за буквой, по которому был снят фильм, удостоенный «Золотого глобуса» и «Цезаря». «Представьте, что мог бы сделать Боби, если бы у него было оборудование Фрэнка», – прокомментировал нейрохирург Стэнфордского университета Джейми Хендерсон.
Новаторское исследование команды Фрэнка Уиллетта из Медицинского института Говарда Хьюза, недавно опубликованное в научном журнале Nature.
Ученые долгое время пытались помочь людям, парализованным болезнью или травмой, с помощью устройств, называемых «интерфейс мозг-компьютер» или BCI. Они пользуются тем фактом, что, хотя люди не могут двигаться, их мозговые центры, управляющие движениями, по-прежнему функционируют.
Пациенту достаточно представить движение руки, и в соответствующей части мозга его нейроны «нагреваются», как если бы он действительно двигал рукой. Ученые фиксируют эти нервные импульсы и отправляют их в компьютер.
Он «расшифровывает» их с помощью специального программного обеспечения и преобразует их в команду для какого-то другого устройства. Например, парализованные пациенты могут управлять бытовой техникой. Настроить обогрев, включить телевизор и выбрать на нем программу.
В одном из проектов парализованные добровольцы управляли роботизированной рукой через BCI. Еще более совершенная система преобразует активность нейронов в опорно-двигательном центре мозга в стимулы, доставляемые электродами к мышцам руки. Эти импульсы заменяют недостающие нервные импульсы и приводят в движение парализованную конечность.

Компьютер пишет мысли.

Устройства BCI помогают в общении. С их помощью парализованный человек перемещает курсор на мониторе компьютера и выделяет отдельные буквы и символы. Он может писать до сорока символов в минуту. Исследователи также пытаются расшифровать активность нейронов в речевых центрах у серьезно парализованных людей и преобразовать их в устное слово с помощью синтезатора голоса. Однако словарный запас этих устройств по-прежнему ограничен несколькими десятками слов.
Фрэнку Уиллетту пришло в голову, что компьютерам будет намного легче справляться с мозговой активностью во время набора текста. В реализации этой идеи он объединил усилия с командой проекта BrainGate2, которая давно разрабатывает электродную систему для детального определения нейронной активности в головном мозге.
В настоящее время BCI получает информацию об активности нейронов в соответствующих центрах мозга двумя способами.
Некоторые команды пытаются воздействовать на то, что происходит в мозге, с помощью электродов, прикрепленных к коже черепа. Однако у этой системы низкая чувствительность. Поэтому команда BrainGate2 полагается на электроды, управляемые в головном мозге, которые также фиксируют активность отдельных нейронов.
Уиллетт привлек к сотрудничеству 65-летнего мужчину, который после травмы спинного мозга оказался парализованным в области шеи. Больной не страдает синдромом запирания. Он может говорить, и это значительно облегчило новаторскую работу Уиллетта. Волонтер сначала представил, что переписывает текст по шаблону.
Исследователи почувствовали активность двух мозговых центров, отвечающих за управление плавными движениями его правой руки. Они обработали результаты измерений с помощью искусственного интеллекта и, таким образом, вывели правила, на основе которых намерение пациента написать конкретную букву может быть прочитано по активности нейронов. Всего BCI Виллетта может идентифицировать двадцать шесть строчных букв латинского алфавита, а также пять других символов.

Некоторые буквы, такие как «v» и «u», похожи, и у BCI могут возникнуть проблемы с ними. Тем не менее, надежность системы Фрэнка Виллетта составила 94,1%. Когда исследователи добавили в систему автоматическое исправление орфографии, надежность расшифровки мысленного текста выросла до невероятных 99,1%. Доброволец смог написать 90 символов в минуту, что более чем вдвое больше, чем в системах, использующих выбор букв путем перемещения курсора на мониторе.

Планы на будущее.

«Эта технология может значительно помочь людям с различными формами инвалидности. Хотя это экспериментальное исследование, оно добилось огромного прогресса в области BCI. Если мы охарактеризуем BCI как устройство, которое превращает идеи в действия, то это прекрасный пример. Устройство декодирует идеи для письма, а затем записывает себя», – комментирует Хосе Кармена, эксперт BCI из Калифорнийского университета в Беркли, об исследовании, проведенном Nature.
Не жалеют оптимизма и другие эксперты. Виллет не использовал самый мощный искусственный интеллект при разработке алгоритма. Поэтому в комментарии для журнала Nature Эми Осборн из Вашингтонского университета в Сиэтле, США, выразила убежденность в том, что система Уиллета может справляться с еще более сложными задачами.
Сам Уиллет признает, что распознавать сигналы мозга для написания строчных латинских букв для компьютера несложно. Другие системы шрифтов, такие как китайские иероглифы или тамильский шрифт из Индии и Шри-Ланки с 247 очень похожими буквами, вероятно, были бы слишком сложными для BCI Виллетта. В ближайшем будущем ученые хотят расширить свою систему заглавными буквами и цифрами. Также готовятся первые тесты с пациентами с синдромом запирания.

 

телеграм подпишись

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *