Реферати

Контрольна робота: Нейро-комп'ютерний інтерфейс

Перестрахування 4. одержание 1. Ведення......2 2. Перестрахування як метод зміцнення фінансової стійкості страхових операцій......5 3. Основні терміни перестрахування......15

Економічний зміст і функціональне призначення витрат бюджету. Федеральне агентство по утворенню Державна установа вищого професійного утворення "Удмуртский державний університет"

Малі групи. Мала група - Під малою групою розуміється нечисленна по складу група, члени якої об'єднані загальною соціальною діяльністю і знаходяться в безпосереднім особистому спілкуванні, що є основою для виникнення емоційних відносин, групових норм і групових процесів

Методи і форми роботи соціального педагога з важкими дітьми. Міністерство утворення і науки російської федерації Комітет з утворення адміністрації волгоградської області Державна освітня установа

Витрати виробництва 17. Міністерство утворення РФ Федеральне агентство по утворенню ГОУВПО "Кубанський Державний Технологічний університет" Кафедра менеджменту

Новосибірський державний технічний університет

Кафедра ВТ

Контрольна робота

по предмету «Інтерфейси ПУ»

на тему «Нейро-комп'ютерний інтерфейс»

Факультет: АВТФ

Група: ЗАМ-534

Студент: Соколів М. Н.

Викладач: Михашов А. И.

Новосибірськ - 2009

Введення

Наш мир заполонений як комп'ютерами, так і різного роду технікою. І їх взаємодію чоловік вже давно налагодив. Зараз, в основному, лише налагоджуються ці зв'язки, щоб бути здатними відповідати все зростаючим запитам людини.

Але є в світі інтерфейсів ще одна ніша, що знаходиться ще на ранній стадії свого розвитку, але що має вже чималі і багатообіцяючі результати. Від однієї думки про перспективи цієї сфери, часом, навіть мурашки по шкірі пробігають.

Всі ми звикли користуватися мишею і клавіатурою як посередниками між нами і машиною. Але, часом, приходить думка, що по суті без цих посередників цілком можна обійтися. Адже вони лише допомагають втілюватися нашим думкам в обчислювальній машині. А що коли втілювати цю саму думку без посередників?

Ось цим вже не одне десятиріччя і зайняті різні дослідницькі групи в різних кінцях світу. І результати їх досліджень показують, наскільки, виявляється, реальні сцени, показані в фантастичних кінофільмах, де люди взаємодіяли з комп'ютером через порт, уживити в потилицю або навіть через звичайні очки.

На цю тему і піде мова в даній роботі - інтерфейси, що здійснюють взаємодію людини і машини (будь те комп'ютер, інвалідна коляска або роботизированная рука). Таким інтерфейсам навіть дана абревіатура - НКИ (нейро-комп'ютерний інтерфейс) в російськомовній літературі і BCI (brain-computer interface), рідше за BMI (brain-machine interface) в англомовній.

Практична необхідність в такому інтерфейсі назріла давно. Десятки тисяч хворих вже зараз потребують подібного інтерфейса. Насамперед - це повністю паралізовані люди (з так званим locked-in синдромом), наприклад, деякі пацієнти з АЛС (в США, наприклад, їх загальна кількість досягає 30 тисяч чоловік); пацієнти з важкими формами церебрального параліча; пацієнти з важкими інсультами і травмами. Можна чекати, що по мірі розвитку ця технологія може бути використана і іншими пацієнтами з менш пошкодженими системами руху, такими як квадроплегия.

Технології НКИ

Нейро-комп'ютерний інтерфейс (званий також прямий нейронний інтерфейс або мозковий інтерфейс, в англомовній літературі brain-computer interface, BCI) - фізичний інтерфейс прийому або передачі сигналів між живими нейронами біологічного організму (наприклад, мозком тварини) з одного боку, і електронним пристроєм (наприклад, комп'ютером) з іншого боку. У однонаправленних інтерфейсах, пристрої можуть або приймати сигнали від мозку, або посилати йому сигнали (наприклад, імітуючи сітчатку ока при відновленні зору електронним имплантантом). Двонапрямний інтерфейси дозволяють мозку і зовнішнім пристроям обмінюватися інформацією в обох напрямах.

Все існуючі технології НКИ можна розбити на два напрями - безпосередня взаємодія з нейронами з імплантацією в тіло спеціальних пристроїв і зняття зовнішніх сигналів (в основному, імпульсів мозкової активності) за допомогою зовнішніх датчиків.

Уживити сенсори і електроди

Початок цього напряму було встановлено дослідами на тваринах. Взагалі вивчення нейропроцессов звичайно починається з вивчення нейронів улиток, як самих простих і великих кліток такого типу. Але в сфері НКИ результати, що мають куди більше значення, з'явилися внаслідок дослідів на мавпах.

Саме тоді визначився принциповий ривок в розвитку пристроїв, які здатні інтерпретувати «мозкову електрику», простіше говорячи, нейронні імпульси (і хвилі) в логічний ряд команд за допомогою звичайних алгоритмів і транслювати ці команди в обчислювальні пристрої.

Досліди на мавпах

В 2001 році Мігель Ніколеліс з університету Дюка (Durham, South Carolina) проводив одні з самих відомих в цій області експерименти. Николелис, вводячи електроди в мозок і «перекодувати сигнали», зумів синхронізувати рухи «руки» мавпи і «киборг-руки» - штучного механізму, що повторює форму і функції «руки».

У 2004 році Річард Андерсен і його колеги з Каліфорнійського технологічного інституту (California Institute of Technology) навчилися з допомогою мозкових имплантатов «читати думки» мавп: передбачати, що вони мають намір робити, і навіть взнавати, наскільки їм це подобається. Пізнавальні мозкові сигнали такого високого рівня були розшифровані уперше.

Вчені впровадили в париетальную кору мозку мавпи 96 електродів, що дало можливість з 67-процентною точністю прогнозувати дії тваринної. Точність прогнозу досягла 88 відсотків, коли дослідники з'ясовували, яку саме нагороду мавпа хоче отримати за виконання задачі, наприклад, бажає вона сік або воду.

У 2008 році був проведений ще один експеримент з мавпами. Ідеї і методи, вигадані авторами, повинні допомогти медикам і інженерам в розробці протезів нового покоління з «уявним» управлінням.

Дві мавпи з уживити в мозок електродами навчилися управляти механічною рукою, що має 5 мір свободи, однією лише «силою думки». Успіх експерименту був забезпечений оригінальною методикою навчання, в ході якого контроль над штучною рукою поступово переходив від комп'ютерного «автопилота» до мавпі. При цьому «навчалася» не тільки тварина, але і програма, що інтерпретує мозкові імпульси і що перетворює їх в рухи механічної руки.

Імплантація имплантантов в людину

В жовтні 2004 року американська компанія Cyberkinetics завершила почате в червні 2004 року випробування своєї системи BrainGate: чіп, впроваджений в мозок 24-літнього паралітика, дозволив йому «силою думки» управляти телевізором і комп'ютером, зокрема - користуватися електронною поштою, грати в комп'ютерну гру.

Чіп BrainGate впроваджується безпосередньо в кору головного мозку. На думку авторів пристрою, це більш ефективне, ніж інші підходи, що використовуються творцями аналогічних за призначенням інтерфейсів людина-машина (зовнішні електроди, зняття мозкових хвиль). Хірурги впровадили чіп в певну «моторну» дільницю кори мозку. Цей пристрій знімає сигнал одночасно зі ста нейронів.

За допомогою спеціальних програм ця людина змогла грати в деяку комп'ютерну гру, читати і відправляти електронну пошту, управляти телевізором виключно за допомогою «сили думок».

У 2006 році група нейрохірургів, нейробиологов і інженерів з Університету Вашингтона в Сент-Луисе, США (Washington University in St. Louis) провела експеримент, головним учасником якого став підліток, страждаючий епілепсією. Щоб виявити дільницю мозку, в якій зароджуються епілептичні припадки, підлітку хірургічним шляхом вмістили на поверхню мозку мережу електродів. Електричні імпульси з поверхні мозку передаються в комп'ютер і аналізуються за допомогою спеціальних програм.

Дослідники скористалися цією ситуацією і розробили спеціальне програмне забезпечення, що дозволяє підлітку управляти рухом курсора на моніторі силою уяви. Підліток швидко освоїв уявне управління комп'ютером. Не торкаючись до клавіатури і не здійснюючи взагалі ніяких рухів, він грає в популярну в 70-е роки гру Atari's Space Invaders, в якій треба з гармати розстрілювати космічних пришельців, що спускаються з неба.

У 2009 році Група вчених з Університету Брауна (Brown University) в Род-Айленде приступила до другої фази випробувань на людях в сфері BCI. Декілька надтонких електродів імплантуються в мозок пацієнта. Нервові імпульси що випускаються мозком прилад перетворює в команди для комп'ютера. Пацієнт силою думки буде здатний пересувати курсор мишки або іншими підключеними пристроями.

Проблеми методики імплантації датчиків

Незважаючи на всі достоїнства методу імплантації електродів і чопів безпосередньо в головний мозок, є у нього і значні недоліки.

Самий очевидний недолік в тому, що при використанні «контактного» вариантасущественна небезпека інфекції.

Інший мінус помічений в процесі експериментів. Имплантати, в основному, вимагає значного часу настройкиперед включенням, так і самоврядування дається нелегко.

Найбільш явно недоліки виявляються при маніпуляціях з курсором на екрані. Така, здавалося б, нескладна дія - перемістити курсор і вибрати об'єкт - реалізовується не без великих зусиль. У одному з варіантів такої технології для пересування потрібно 2,5 секунди (звичайний користувач робить аналогічне переміщення за одну), а попадання на потрібний об'єкт відбувається тільки в 73-95% випадків (а в нормі - практично 100%).

У одній статті в Nature фахівцями з Стендфордського університету (Stanford University) висловлена трохи відмінна концепція сенсора, який була б набагато зручніше.

Суть ідеї полягає в тому, що нужнополучать сигналивовсе не від нейронів, відповідальних за рух, аиз тих зон кори, що відповідають за намір здійснення дій. Це могло б зробити роботу системи набагато більш швидкої.

Наприклад, щоб зробити щось з об'єктом на екрані, зовсім не треба рухати до нього курсор - досить в думках призначити потрібний об'єкт, що знаходиться в полі зору, і курсор відразу ж, без всяких переміщень, виявиться там, де потрібен.

Ще одна проблема полягає в тому, чтоелектроди, впроваджені в мозок, ушкоджують тканини. Причому руйнування відбувається не тільки в момент введення електрода, але і при його знаходженні в мозку.

Поробити з цим нічого не можна, адже зараз електроди металеві, але навіть якщо їх виготовляти з більш м'яких матеріалів, вони все одно будуть травмувати. І навіть якщо це не вадить нервовій системі, то заважає роботі самого електрода: в місці його впровадження утвориться рубцовая тканина, яка погіршує контакт. Через це, через якийсь час, мозок починає гірше сприймати імпульси від зовнішньої апаратури.

Існують спроби вирішити цю проблему. Наприклад, вчені з дослідницького колективу одного Клівлендського медичного центра вважають, що справитися з проблемою допоможе биомиметическая (що тобто наслідує живій природі) стратегія. По їх думці, для електродів треба використати матеріал, який буде, як і покладається, «втикатися» в кору мозку, а потім розм'якшуватися. Цікаво, що цей матеріал вони розробили, спираючись на знання про структуру шкіри морського огірка.

Як можна взнати з їх статті, що вийшла в журналі Science, полімер, створений вченими, в звичайному стані по твердості нагадує пластик, з яких роблять компакт-диски. У іншому стані він порівняємо з м'якою гумою. Щоб зменшити твердість матеріалу, треба усього лише опустити його в обчищену воду. Цінне те, що "перемикання" між цими станами відбувається досить швидко.

У реальності, швидше усього, нічого у воду занурювати не доведеться: організм містить досить рідини, яка чудово розм'якшить електрод на основі полімеру. А у разі нейрохірургічних операцій її роль зможе зіграти спинномозговая рідина.

Леле, творці нового полімеру нічого не розказали про те, яка електропровідність їх матеріалу. Вона адже повинна бути високою, бо електрод на те і потрібен, щоб провести струм. Звісно, можна просто зробити шматочок такого полімеру, з вставленими всередину тонкими металевими проводками (які, в принципі, м'які самі по собі). Можна використати і бактерійні проводи, але це вже зовсім фантастика.

Зовнішні датчики

Вищеназвані проблеми спонукають задумуватися про інакші підходи до створення НКИ. Головною альтернативою тут безумовно є зовнішнє детектування мозкових імпульсів людини.

Способи отримання інформації про стан мозку тут різняться. Ось основні з них:

▪ електроенцифалография;

▪ функціональна магнітно-резонансна интроскопия;

▪ оптична друкарня (інфрачервоне детектування потоків крові).

Суть підходу на основі ЕЕГ

Мозкові ритми - електричні процеси, що протікають в мозку, що характеризуються амплітудою і частотою, що дозволяють визначити міру збудженості/активності мозку, а відповідно, - і стан свідомості.

Амплітуда вимірюється в микровольтах. Частота вимірюється в герцах. За частотними характеристиками мозкові ритми поділяються відповідно до букв грецького алфавіта. Так, дельта-ритми - самі повільні, тобто низькочастотні (до 1-2Гц). Тета-ритми мають частоту 3-6Гц, альфу-ритми- 7-13Гц, далі йдуть бета-ритми - самі швидкі, від 14Гц і вище.

Будь-який рух, сприйняття або внутрішня мислительная діяльність пов'язані з певним паттерном активації нейронів, які взаємодіють один з одним за допомогою електричних імпульсів. Ці струми створюють електромагнітне поле, яке можна зареєструвати зовні голови за допомогою методів електроенцефалографії (ЕЕГ) і магнитоенцефалографії (МЕГ).

Метод ЕЕГ, розроблений Гансом Бергером в 1929 році, протягом багатьох років успішно використовується для 3 цілей:

- діагностики неврологічних розладів в клініках і госпіталях;

- для дослідження функцій мозку в нейрофизиологических лабораторіях;

- для терапевтичних цілей на основі біологічного зворотного зв'язку.

Очевидно, що в основі НКИ на основі ЕЕГ повинно лежати розпізнавання паттернов биопотенциалов мозку. Якщо випробуваний може змінювати характер своїх биопотенциалов, наприклад, виконуючи певні розумові задачі, то система НКИ могла б транслювати ці зміни в контрольні коди, наприклад по переміщенню курсора миші на екрані комп'ютера або руки робота-маніпулятора. Також ці коди можна використати для вибору букв на «віртуальній клавіатурі» або для контролю інвалідної коляски.

До складу НКИ системи на основі ЕЕГ входять:

- Електроди для відведення биопотенциалов. Мінімальна кількість - 2, частіше за запис проводять з допомогою 21, 64 і навіть 128 каналів. При великій кількості електродів використовують електродні шоломи для швидкості установки і збільшення точності позиціонування електродів над певними полями мозку, а також воспроизводимости їх розташування від експерименту до експерименту.

- Підсилювач биопотенциалов, що підключається до комп'ютера або прямо (наприклад, через USB порт), або через інтерфейсну А/D карту.

- Персональний комп'ютер для реєстрації сигналів і їх обробки. Оскільки в багатьох системах використовується елементи biofeedback, то або цей же комп'ютер, або додатковий ПК показує випробуваному стимули і результати розпізнавання, наприклад, текст, що вводиться.

- Програмне забезпечення для реєстрації і обробки ЕЕГ, розпізнавання паттернов і пред'явлення стимулів і результатів розпізнавання.

Ключові події в історії розвитку методики

Фахівці берлинского Інституту комп'ютерної архітектури і програмних технологій Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Computer Architecture and Software Technology) розробили пристрій, який дає можливість маніпулювати об'єктами на екрані комп'ютера, читаючи сигнали людського мозку за допомогою датчиків.

Метою їх було створення пристрою, керованого мозком, яке б дало можливість людям з обмеженою рухливістю спілкуватися із зовнішнім світом. Навіть якщо людина повністю паралізована і не може рухати очима, його мозок виробляє сигнали, які знімаються 128 датчиками. За допомогою програмного забезпечення відфільтровувати специфічні імпульси, які розпізнаються і визначають необхідні дії.

Система здатна самообучаться і ідентифікувати «палітри» сигналів для кожної особистості індивідуально. Зараз Brain Computer Interface дозволяє, пересуваючи в думках курсор, вибирати необхідні букви на екрані.

Для набору фрази потрібно від 5 до 10 хвилин. Ще складніше з датчиками - для їх установки потрібно приблизно година. Спікер інституту Мірьям Каплов (Mirjam Kaplow) говорить, що стрибок в розвитку даної технології станеться, коли вони розроблять безконтактні датчики. Даний пристрій буде виглядати як шолом, з його допомогою можна буде також проводити діагностику потерпілих хворих на місці випадку.

Вчені з Швейцарії (EPFL, IDIAP) і Іспанії (CREB), по своїй спеціалізації одні з кращих в світі. Відмовившись від агресивного методу «розкриття черепних коробок», вчені взяли за основу електроенцефалограмму. ЕЕГ взяли лише за основу, тому що процедура замішана на альфі-ритмах і вимагає, щоб пацієнт закрив очі і розслабився, а цей варіант для досягнення поставленої мети не підходить.

Тому для аналізу отриманих даних про активність мозку було розроблене програмне забезпечення під назвою «нейроклассификатор», яка в режимі реального часу розпізнає певні зразки сигналів. Простіше говорячи, команди.

Як заявив директор IDIAP Жан-Альбер Феррес (Jean-Albert Ferrez), їх технологія розшифровки мозкових ритмів дозволяє комп'ютеру визначити, чи думає людина про обчислення, а якому-небудь місці, про колір або про вечерю. Однак, про який саме колір людина думає, комп'ютер визначити не в змозі.

Рішення допомогти інвалідам було прийнято не випадково. По двох причинах: по-перше, паралізовані люди в такій техніці особливо мають потребу, по-друге, для них її зробити простіше, ніж для здорових.

Активність мозку людини, прикованого до крісла, не така «бучлива», більше рухів - більше думок і станів, якість сигналів знижується.

У 2006 році Міжнародний інститут передових телекомунікаційних досліджень (ATR), розташований поблизу Киото, спільно з компанією Honda, розробив і продемонстрував в дії новий тип зв'язку між людиною і машиною. Робот-маніпулятор підкорявся думкам випробуваного, без всякого видимого зв'язку з ним.

BMI заснований на щосекундному аналізі картини активності дільниць мозку, черезмагниторезонансное, що отримується сканування, а також на хитромудрій програмі, яка за цими даними обчислює нервові сигнали в мозку, розпізнаючи по них рухи, що виконуються людиною (грона і пальців).

Нехай затримка між жестом людини і повторенням руху маніпулятором становила приблизно 7 секунд, все одно досягнення вражає. Тим більше, що точність розпізнавання досягла 85%.

Автори цього експерименту особливо підкреслюють два моменти, що відрізняють їх досягнення від схожих ранніх робіт: тут немає електродів, впроваджених в мозок, і навіть просто контактів (якими знімають енцефалограма, наприклад ), так і взагалі - якого-небудь зіткнення з людиною.

І що ще цікавіше, правильне розпізнавання жестів машиною відбувається в реальному часі, з першої спроби і на нетренованому "піддослідному". Раніше людям доводилося старатися, щоб отримати від машини, що прочитує мозкову діяльність, однозначно чітку і видиму реакцію на свої думки - потрібний рух кульки на екрані комп'ютера або ще щось подібне.

У тому ж році Пітер Бруннер і його колеги в медичному дослідницькому центрі штату Нью-Йорк (Wadsworth Center) розробили черговий варіант інтерфейса мозок-комп'ютер, що дозволяє паралізованим людям силою думки складати електронні листи.

Бруннер сосредоточилсяна проблемі уявного письмаи, схоже, його система працює найбільш чітко і швидко серед всіх колишніх аналогів.

Спеціальна «шапка» з 24 електродами знімає картину діяльності мозку. Доброволець сидить навпроти екрана комп'ютера і дивиться на таблицю з буквами. Машина хаотично підсвічує їх, з досить великою частотою.

Кожний раз, коли пляма підсвічування попадає на ту букву, про яку думає експериментатор, його мозок посилає трохи більш сильний сигнал. Після декількох збігів (для вірності), тобто, приблизно через 15 секунд, комп'ютер ставить цю букву в лист, і людина починає дивитися на нову букву.

Можливо, це невисокий темп, в порівнянні з нормальним листом. Але для паралізованого пацієнта, наприклад, така апаратура стане справжнім скарбом, що дозволяє спілкуватися з миром.

Приклади успішних розробок

Джерела. У 1988 році Фарвел і Дончин (Farwell 1988) уперше реалізовували систему "віртуальної клавіатури», що дозволила друкувати текст, розпізнаючи компонент Р300 при зніманні зорових викликаних потенціалів (ВП). Після цього було розроблено багато різних модифікацій BCI систем з все зростаючими можливостями, що вже знайшли своє застосування як в клініці для спілкування з пацієнтами, що повністю втратили можливість руху (Birbaumer 1999), так і інноваційні технологічні проекти по дистанційному керуванню роботами (Millá)(n 2004).

BrainGate

Меттью Нейгл (Matthew Nagle), бувша футбольна зірка з Веймута (штат Массачусетс), виявився паралізованим від плечового пояса і нижче після того, як під час бійки в 2001 році отримав ножове поранення, що безнадійно травмувало спинний мозок.

Через деякий час йому запропонували поучаствовать в експерименті, який міг би частково вирішити проблему його обездвиженности. Для дослідження використали систему BrainGate, що розробляється американською компанією Cyberkinetics Neurotechnology Systems.

Загальний принцип роботи такого пристрою нескладний. Сигнали, які формуються в мозку, передаються через сенсор - квадратну пластинку чотири на чотири міліметри з сотнею крихітних електродів. Ці електроди являють собою крихітні міліметрові металеві голочки, проникаючі безпосередньо в кору мозку.

Цей сенсор контактує з моторною зоною кори головного мозку, відповідаючої за рух лівої руки, і сполучається з роз'єм, укріпленим в отворі в черепній коробці.

При спробі здійснити якийсь рух в моторній зоні виникає електричний імпульс, який передається через уживити електроди в комп'ютер.

Коли треба почати експеримент і ввести в дію якийсь зовнішній пристрій, технік підключає до роз'єм кабель, ведучий до комп'ютера. Якщо під час підключення Метт спробує уявити собі рух власної руки, то сенсор «підслухає» сигнали рухових нейронів, які активуються в той момент, і передасть їх на підключений пристрій, наприклад, монітор або робот-протез.

Першою в світі людиною з мозковим имплантатом і став 25-літній Меттью Нейгл. За допомогою уживити пристрою він отримав можливість управляти курсором на екрані, читати електронну пошту, грати в нескладну відеогру і навіть щось малювати. Ще він навчився перемикати канали і гучність телевізора і ворушити електромеханической рукою, ні зробивши для цього жодного руху.

Рука EMAS

Кемпбелл Ейрд позбавився правої руки в 1982 році: її довелося ампутувати до плеча, щоб зупинити рака мускулів. І коли в 1993 році групі дослідників з відділення ортопедичної хірургії Едінбургського університету (Edinburgh University Department of Orthopaedic Surgery) знадобився випробувач щойно створеної електронної руки EMAS (Edinburgh Modular Arm System), Ейрд записався добровольцем. Зі слів Ейрда, біонічний рука дала йому можливість повернутися до любимого хоббі - політати на спортивному літаку. А також позаниматься в тирі стрільбою.

Над EMAS з 1987 року під керівництвом Девіда Гоу (David Gow) працює група з чотирьох биоинженеров.

Біонічний протез називається, тому що за допомогою техніки відновлює біологічну функцію. На відміну від всіх інших електромеханических рук EMAS відрізняє можливість обертання в плечі, тоді як раніше рухливість обмежувалася двома основними вузлами - ліктем і зап'ястям.

Точно не відомо, яким чином Ейрд керував EMAS. На зразок як система «підбирає» нервові імпульси або слабі струми, вихідні від мускулів плеча. (а не від мозку). Ці сигнали електроника «переводить» в певні рухи.

BMI від Honda

Дослідницький інститут Хонда (Honda Research Institute) в співпраці з Advanced Telecommunications Research (ATR) і корпорацією Шимадзу (Shimadzu Corporation) добилися управління роботів за допомогою людського мозку, так званого мозгово-машинного інтерфейса (Brain Machine Interface).

Для цього людині на голову одягається шапочка, яка за допомогою датчиків для вимірювання електричного потенціалу шкіри, мозкового кровотока знімають сигнал від людини і передають роботу. А робот, відповідно повинен виконувати ці команди. Прийом, обробка сигналу і виконання команди роботом займає декілька секунд.

Дана технологія не нова, з нею вже давно експериментують. Однак, розробники затверджують, що дана технологія сьогодні досягає самої високої в світі точності виконання роботом уявних наказів людини - точність до 90%, причому без необхідності в тривалій спеціальній підготовці людини. Звісно, технологія поки недосконала: наприклад, треба декілька годин часу для адаптації системи під кожного конкретного користувача.

Передбачається, що ця технологія згодом може дозволити мільйонам інвалідів управляти роботами або інвалідними колясками, а також дасть безліч інших можливостей.

Mindball

Mindball - настільна гра для двох гравців, в якій вони повинні за допомогою електричної активності свого мозку управляти рухами м'ячика, що котиться по столу. Гра проводиться шведською компанією Interactive Productline. Гравці надівають на лоб пов'язки з датчиками, реєструючими активність різних областей мозку. Ця система заснована на електроенцефалографії (ЕЕГ), тобто - реєстрації биоелектрической активності окремих зон, областей і часткою мозку. Датчики відстежують альфа- і тета-хвилі мозку, які виходять при інтенсивній концентрації і глибокому розслабленні. Датчики пов'язані з комп'ютером, який за допомогою схованих під столом магнітів управляє переміщенням стального м'ячика по ігровому полю.

Перемагає той, хто зуміє максимально розслабитися. У цьому випадку м'яч покотиться до комірів противника.

Електроенцефалограмми гравців чітко відображаються на моніторі, що робить Mindball справжнім видовищем для публіки, яка бачить м'ячик, що не тільки котиться і обличчя гравців, але і «наукові» діаграми.

NIA

У березні на виставці CeBIT 2008 компанія OCZ продемонструвала на своєму стенді ігровий маніпулятор, названий Neural Impulse Actuator (NIA). На відміну від торішньої виставки, де був представлений прототип NIA, в цьому році OCZ показала вже повністю готовий до серійного виробництва виріб.

Зовні маніпулятор NIA виглядає як м'який обруч з вмонтованими датчиками, що надівається на голову користувача. За допомогою тонкого проводу він приєднується до апаратного блоку, який, в свою чергу, підключається до USB-порту комп'ютера.

Робота NIA заснована на застосуванні так званого нейронного інтерфейса (NI). Це означає, що формування керуючих команд, які передаються в комп'ютер, здійснюється шляхом перетворення биопотенциалов, що вважаються спеціальними датчиками з голови користувача. Конструкція маніпулятора дозволяє аналізувати мишечную, шкіряну і нервову активність користувача, включаючи симпатичні і парасимпатические компоненти.

Зі слів творців, одним з основних переваг контроллера NIA в порівнянні з мишами і клавіатурами є значне (в 1,5-2 рази) скорочення часу реакції користувача на зміни ігрової обстановки. Крім того, як пояснили співробітники OCZ, маніпулятор здатний підстроюватися під особливості конкретного користувача. Через одна-два тижні регулярної експлуатації точність інтерпретації дій значно підвищується. Проте, в цей час NIA позиціонується не як повноцінна альтернатива традиційним пристроям введення, а як їх доповнення.

Інші розробки

Добелльовським інститутом (Dobelle Institute, www.dobelle.com) ще з 70-х років разрабативаетсясистема штучного зору Artificial Vision System, призначена для відновлення зору у сліпих. Система ця являє собою мініатюрну відеокамеру, закріплену на оправі очок.

Сигнал з камери обробляється портативним комп'ютером і передається на роз'єм, вмонтовану в задній частині черепа пацієнта. Звідти він, за допомогою імплантованих електродів, поступає безпосередньо в область мозку, що відповідає за зір (visual cortex).

Звісно, про повне відновлення зору мова не йде - пацієнти бачать тільки щось на зразок білих точок, що обкреслюють предмети (так звані phosphenes). Однак, навчившись інтерпретувати навіть таку неповну візуальну інформацію, деякі з них вже можуть вільно переміщатися по приміщенню і навіть повільно водити машину (правда, тільки на території інституту). Швидкість оновлення кадрів складає від 1 до 5 в секунду.

Операція вже проводиться коммерчески і оцінюється приблизно в $120 тис. Треба сказати, що дана технологія дозволяє повернути зір тільки людям, що втратили його внаслідок нещасних випадків - тобто тих, хто вже «умів бачити» раніше.

Технологічний університет в Сіднеї (University of Technology, Sydney) залучив $250 тисяч інвестицій з незвичайного джерела - від Panthers Entertainment Group, компанії працюючої в індустрії розваг.

Таким чином, мова йде про розробку і продаж іграшок, роботів або автомобілів, якими діти будуть управляти не за допомогою пульта дистанційного керування, а своїм мозком.

На виставці побутової електроніки CES 2009 в Лас-Вегасе була продемонстрована новаяигра Mindflex, яка полягає в тому, що за допомогою спеціальних датчиків, що прикріпляються на скронях і мочках вух, гравець може однією силою думки переміщувати в просторі легку кульку з піни. Значення гри складається в тому, щоб зусиллям волі втримати кульку на вазі, провести його крізь смугу перешкод і не дати йому впасти.

Висновки

Розробки в області НКИ набирають темп. Якщо в 1994 році було всього 6 дослідницьких груп, що займалися BCI, то на перший міжнародний з'їзд по BCI в 1999 році приїхали дослідники з 2-х десятків лабораторій. На другому з'їзді в 2002 році були дослідники, що представляли 38 дослідницьких груп, включаючи США, Німеччину, Китай, Фінляндію, Швейцарію, Англію, Канаду і інш.

Зростає і финансированиеетих розробок:

- В 1999-2001 роках Європейський Союз профінансував міжнародний проект по створенню адаптивної BCI системи, здібної до подальшого навчання в ході її використання - Adaptive Brain Interface (ABI).

- Національний інститут здоров'я (NIH) США в 2002 році виділив $3.3 млн. на подальшу розробку клінічних BCI систем.

- Американське Агентство Передових Дослідницьких Проектів (DARPA), відоме своїм ключовим внеском в появу технології Інтернет, виділило $26 млн. на поліпшенні технології инвазивной BCI.

Починаючи з 2001 року, раз в 2 роки проводиться змагання між НКИ системами.

Етотпрогресс підігрівається величезним спросомна технології уявного управління:

- медицина: штучні кінцівки, відновлення зору, управління інвалідною коляскою;

- ігрова індустрія: управління традиційною грою «силою думки» і нові типи гри, засновані на властивостях мозкової активності;

- управління технікою: роботи, традиційні і беспилотние транспортні засоби.

Ще років десять тому про пристрої, що дозволяють управляти комп'ютером силою думки, можна було прочитати лише в фантастичних романах. Однак ці і інші приклади цілком переконливо показують, що подібні технології не тільки існують насправді, але і готові до виходу на ринок.

Зрозуміло, на даному етапі чекати чудес не стоїть: перші моделі володіють вельми скромними функціональними можливостями. Але це цілком закономірне: перші зразки мишей також були далекі від досконалості. Існує навіть думка, що вже через 3-5 років комп'ютерна миша поступиться місцем новим інтерактивним коштам взаємодії людини з комп'ютером.

Одна з недавніх новин свідчить, що британські вчені створюють технологію, яка зможе передавати інформацію на всі п'ять органів чуття людини і, таким чином, цілком навантажити його у віртуальну реальність. Перший віртуальний шолом з такими можливостями планується випустити протягом 3-5 років.

Його вартість складе біля $3 тис. Це означає, що подібну техніку вже в найближчі роки зможуть придбати багато які люди.

А якщо ще врахувати переміщення до чипизації населення Землі, то можна з упевненістю затверджувати - інтеграція людини і машини йде повним ходом. І, нарівні із захопленими вигуками, застережень на цей рахунок так само прозвучало не мало. Але ні те, ні інше на цей процес вже не вплине. Залишається тільки кожному вирішити, наскільки він дозволить машині стати частиною себе (або собі стати частиною машини).

Список використаної літератури

1. Вікипедія (ru.wikipedia.org).

2. MEMBRANA (www.membrana.ru).

3. Елементи (www.elementy.ru).

4. Журнал «КомпьютерПресс» (www.compress.ru).

5. www.ve-group.ru.

6. www.neurobotics.ru