Думай влево

Наш мозг получает информацию через множество сенсоров – зрительных, слуховых, двигательных, а выразить себя может лишь через движения мышц. Хотите ли вы сказать слово, очаровательно улыбнуться или дать обидчику в глаз – вам так или иначе придется пошевелиться. Если этот канал связи оказывается поврежденным, человек фактически превращается для остального мира в овощ. Поэтому еще в 1970-х в США начались разработки по созданию альтернативного канала связи – интерфейса «мозг-компьютер». Сегодня управление устройствами напрямую мозгом уже не является научной фантастикой.

3134 0 0

отправить по e-mail

Человеческий мозг – сложная система, которую в примитивном виде можно представить как совокупность электропроводящих клеток и различных химических процессов. Именно электрическую активность мозга и решил измерить еще в 1924 году немецкий психиатр Ганс Бергер (Hans Berger) и стал отцом метода электроэнцефалографии (ЭЭГ). Чисто технически с тех пор мало что изменилось: человеку на голову в определенных участках надеваются датчики, которые могут считывать электрические сигналы. Само ЭЭГ-устройство работает как сканер, а решение о том, что необходимо сделать с полученным сигналом, принимается на уровне программного обеспечения.

Справедливости ради нужно сказать, что существуют еще магнитоэнцефалограмма (МЭГ) и метод с вживлением датчиков непосредственно в серое вещество мозга. Но первый дорог, второй травматичен и применяется лишь в медицине для устранения различных повреждений головного мозга. ЭЭГ же остается самым дешевым, простым и, что важно для коммерческого использования, не инвазивным методом считывания информации о наших мыслях.

ТЕХНИКА УПРАВЛЕНИЯ СИЛОЙ МЫСЛИ не так проста, как кажется на первый взгляд. В обычных условиях, чтобы переместить курсор на экране компьютера, вы берете мышь в руки и двигаете ею по плоскости стола. Для управления курсором силой мысли недостаточно подумать о том, где вы хотите чтобы курсор очутился. Надо очень четко представить, как вы двигаете рукой, чтобы передвинуть мышь. Фактически, надо двигать воображаемую мышь по столу, датчики на голове считают именно те импульсы, которые появляются, когда вы двигаете рукой, отправят их на приемник, а там они будут преобразованы в координаты движения курсора. То, что на мышечном уровне происходит почти автоматически, первое время при работе с нейроинтерфейсами требует колоссальной концентрации и упорства. И если движения курсора мыши и руки в целом одинаковы, то управление более сложными устройствами требует некоторых ухищрений.

Нейроинтерфейс Emotive EPOC пока не знает конкуренции

ОБУЧЕНИЕ ПИЛОТИРОВАНИЮ квадрокоптера с помощью классического пульта управления займет всего несколько минут, но, если вы решите использовать для этого силу мысли, придется пройти основательный курс обучения. Система, разработанная Университетом Миннесоты (США), позволяет контролировать квадрокоптер и совершать простые маневры: двигаться вперед, делать плавные повороты влево и вправо. Воздушное танго исполнить не получится, но огибать крупные препятствия вполне реально. Для того чтобы квадрокоптер полетел прямо, надо представить, как вы сжимаете обе руки в кулак. Для поворота влево надо сжать левый воображаемый кулак, вправо – правый. Увидеть коммерческую реализацию этой разработки вряд ли удастся, потому что конечная цель исследования – медицина. Планируется, что такая относительно простая система во многом облегчит жизнь парализованным людям, позволив совершать бытовые действия: включать и выключать свет, воду, регулировать отопление.

Какие сигналы от мозга принимает нейроинтерфейс?

Не стоит заблуждаться: сегодня ни один прибор не может «заглянуть» в человеческие мысли и буквально прочесть их. Любые датчики считывают только далекий отголосок наших намерений и состояний. Часто о них говорят как о ритмах или волнах мозга. Всего их выделяют десять, именуя греческими буквами от альфа до тау. Однако многие ритмы сопутствуют только специфическим состояниям сознания, вроде глубокого сна или шока. Другие считываются лишь у маленьких детей. Колебания третьих слишком незаметны, чтобы уверенно их различать. Наибольшее значение для практического применения имеет распознавание альфа- и бета-волн нашего мозга.

Альфа-волны действуют на частоте 8–14 Гц и регистрируются почти у всех взрослых людей (за исключением слепых с рождения), в основном, в затылочных зонах мозга. Наибольшую амплитуду альфа-ритм имеет, когда мы бодрствуем, но расслаблены. Его колебания заметно снижаются при фокусировке зрительного внимания, потому само наличие альфа-ритма связывают с предметным зрением.

Бета-ритм существует в диапазоне 14–30 Гц, преимущественно в лобных областях мозга. Он выражен сильнее, когда мы умственно или эмоционально напряжены: при решении сложных задач, фокусировке внимания, предъявлении новых неожиданных стимулов.

ДЛЯ РАЗВЛЕЧЕНИЯ лучше присмотреться к нейроинтерфейсу Emotive EPOC, который можно подключить к компьютеру с операционной системой Windows. Устройство обладает 14 сенсорами, которые обеспечивают распознавание движения и поворотов во все стороны, а также особое действие – исчезновение. Оно может использоваться в специально адаптированных приложениях, например, при работе с редакторами векторной графики. Помимо этого датчики распознают выражение лица и даже некоторые эмоции. Конечно, сразу же уточняют разработчики, распознанные эмоции могут не соответствовать реальным и скорей всего не будут, но с новыми версиями продукта этот функционал обещают улучшать. К сожалению, программное обеспечение для работы с нейроинтерфейсами пока несовершенно, и между мыслью и действием на экране компьютера возникает ощутимая задержка. К тому же, чтобы научиться управляться с устройством, потребуется некоторое время, и процесс этот не обещает быть легким, но главное – купить его можно уже сейчас за несколько сотен долларов. Реальных конкурентов у Emotive пока что нет, то есть на потребительском рынке EPOC является эксклюзивом.

ДРУГОЕ ДЕЛО – применение в узкопрофессиональных областях. В лабораториях немецких ученых, например, зреет проект Brainflight (англ. Полет ума). Им удалось заставить с помощью мысли летать настоящий самолет – правда, в симуляторе и при идеальных условиях. Семь добровольцев, испытывавших устройство, никогда прежде не управляли самолетом, однако без проблем справились как с взлетом, так и с посадкой. Конечной целью является система, которая позволит снизить нагрузку на пилотов, убрав часть сложного наполнения кокпита кабины.

СЕГОДНЯ СТОИМОСТЬ ЭЭГ-УСТРОЙСТВ относительно невелика, и при желании кто угодно может сконструировать собственный несложный нейроинтерфейс, что с успехом и делают в многочисленных FabLab по всему миру. Их можно найти и в России и, напросившись на огонек, попробовать, к примеру, с помощью мысли погонять по трассе радиоуправляемой моделью машины. Конечно, это все игрушки. Но если до сих пор успехи разработчиков систем «мозг-компьютер» вас не впечатлили, вспомните хотя бы о великом физике Стивене Хокинге. Полностью парализованный ученый, не способный даже самостоятельно говорить, общается с внешним миром именно через компьютерную систему, в которую входит средство для чтения активности мозга. А чемпионат мира по футболу 2014 года открывал парализованный мальчик в экзоскелете. Человек, который абсолютно не контролирует своих ног, смог сделать шаг и пнуть мяч. И это только начало.

Наш журнал ММ Поддержать ММ

Технологии

Игорь Зубов

Машины и Механизмы