Вчені представили систему для управління комп'ютером силою думки. Orbital - велосипед, винайдений заново Управління комп'ютером силою думки

Можливості та ресурси людського мозку величезні, але до кінця ще не вивчені. Дослідники у всьому світі давно намагаються знайти відповіді на непрості запитання. І схоже, вони дуже близько підійшли до розкриття однієї з головних таємниць, яка хвилює уми протягом багатьох століть: Чи справді існує телепатія? Чи можна налагодити зв'язок між мозком людини та комп'ютером, чи навіть з Інтернетом?

Одними з перших до вирішення цього завдання підійшли Московські вчені. Вони розробили інтерфейс "мозок-комп'ютер". За допомогою технології управління силою думки людський мозок має можливість надсилати команди та керувати комп'ютером без застосування миші. Наразі вчені розробляють системи інтерфейсу «мозок-комп'ютер», який допоможе керувати андроїдним роботом та маніпуляторами-протезами.

Нейро-комп'ютерний інтерфейсце система обміну інформацією з відривом. У його основі застосовується метод зворотний зв'язок. За допомогою інтерфейсу комп'ютер може приймати сигнали від мозку, так і посилати сигнали мозку людини.

Подібними дослідженнями займаються і в університеті Буффало. Там вчені розробляють технологію, яка також допоможе керувати роботами за допомогою людського мозку. Вони прагнуть створити протези, які підключатимуться до мозку, щоб той подумки віддавав роботу різні команди.

Сила думки

А ось останні досягнення американських вчених із Вашингтона в галузі досліджень можливостей людського мозку ще більш разючі. Вони представили нейро-комп'ютерний інтерфейс "мозок-мозок", який працює через Інтернет. Дистанційне управління рухами людини та її думками за допомогою Інтернету дало однозначну відповідь: контакт мозку однієї людини з мозком іншої цілком реальний.

В експерименті взяли участь два вчені-добровольці. Один із них, Раджеш Рао, виконував роль «передавача» інформації – грав у гру на комп'ютері. Другий, Андреа Стокко, був у ролі «приймача» інформації. В експерименті використовувалися електроенцефалограф та транскраніальна магнітна стимуляція. Сигнал від «людини-передавача» до «людини-приймача» мав надійти до певної частини кори головного мозку.

З допомогою медичних приладів дослідники змогли вловити сигнал, відповідальний певні дії: точний малюнок електричної активності мозку, який зафіксував момент натискання «передавачом» клавіші пропуску – тобто. постріл у комп'ютерній грі. Сигнал передався через Інтернет на транскраніальний стимулятор "людини-приймача" Андреа Стокко. І в цей момент його палець натиснув на клавішу пробілу і вистрілив. За його словами, це був мимовільний рух, який контролювати він ніяк не міг, бо сидів спиною до комп'ютера, на якому грав інший учасник експерименту.

Лише зусиллями думки Раджеш Рао змусив палець Стокко зробити рух. Миттєва передача сигналу на відстані за допомогою Інтернету – це технотелепатія. Дослідники кажуть, що подібне «переконання мозку» насправді виявилося набагато простішим, ніж передбачалося раніше.

Що може чекати людство у майбутньому, якщо налагодиться виробництво нейроінтерфейсів, страшно уявити. Адже можливістю застосування на практиці технотелепатії з метою вторгнення в мозок не проминуть скористатися хакери. А про те, що інтерфейс "мозок-мозок" знайде широке застосування у майбутніх поколінь, говорять і самі розробники. Але сподіваються, що в благих цілях.

Управління думкою та віртуальна реальність

Поки вчені досвідченим шляхом намагаються отримати користь для людства, використовуючи сучасні технології, великі виробники вже налагоджують випуск інтелектуальних приладів та техніки. Схоже, передача людиною думки на відстані вже застосовується для керування комп'ютерами та іншими пристроями! І це не експерименти.

Технологія, що дозволяє не використовувати мишку під час роботи на комп'ютері, контролювати у віртуальній реальності руху героя у грі та навіть керувати інвалідним кріслом способом передачі думки вже знайшла своє застосування.

Моделі нейропрогравачів та iPhone з функцією відтворення та зупинки музики, коли людина про це подумає, вже мають деякі щасливі власники. Для дітей випущено вертоліт із програмним забезпеченням, який також контролюється мозком.

Для інвалідів виготовлений унікальний протез руки, який керується за допомогою думки. Все це ще раз доводить, що можливості та ресурси людського мозку величезні. І хоч до кінця він не вивчений, але люди вже намагаються застосовувати їх на практиці.

Незважаючи на те, що керування пристроями силою думки не є кінцевою метою таких пристроїв, як Muse, у силах діадеми – показати вам, що відбувається всередині вашої голови.

"Технологія просто незрівнянна", - говорить Гартен. – «Одна з найбажаніших речей для людей – посилити їхні уявні здібності, щоб показувати справді видатні результати скрізь – на роботі та вдома. Над цим варто працювати».

Muse- лише один з декількох пристроїв на зростаючому ринку BCI-орієнтованих штук. Котячі вушка Brainwave Cat Ears від Necomimi (70 доларів) ворушаться, коли «ворушаться» ваші мізки. А на виставці CES 2013 невролог та колишній інженер-програміст Руджеро Скорціоні виграв Хакатон від AT&T з додатком Goog Times, який дозволяв скидати телефонний дзвінок, поки ви зайняті, за допомогою цих самих вушок.

"Я вважаю, що це лише одна з потенційних технологій управління силою думки", - заявив Скорціоні. - «Всі вони стануть невід'ємною частиною нашого життя, і можливо колись ми будемо повністю залежати від них».

Good Times повідомляється з Brainwave Cat Ears, читаючи рівень активності вашого мозку. iOS-додаток використовує ці показники, щоб вирішити, чи варто прийняти дзвінок або надіслати абонента дзвонити пізніше.

«Якщо ви психічно зайняті, сигнал не стане вищим», - каже Скорціоні. - Він просто змінить тип електричної активності. Питання над виявленні порога, а аналізі даних і фіксуванні моменту, коли мозок завантажений під зав'язку».

Як Muse, так і Good Times дозволяють вам працювати зі смартфоном на базовому рівні, але не дозволяють виконувати складніші та комплексніші завдання. Ви поки що не можете опублікувати щось у Twitter, просто подумавши про це, або керувати персонажем гри, віддаючи команди силою думки.

"Як правило, Muse працює з речами, які циклічні за своєю суттю і можуть повторюватися туди-сюди".

За межами дотику

Хоча дослідження BCI тривають, залишається незрозумілим, чи вони обіцяють повністю безконтактне мобільне управління: технологія BCI не може насправді обробляти та інтерпретувати ваші думки, а лише вимірює електричну активність, що відбувається у вашій голові.

"BCI не читає думки", - говорить Хасан Аяз, науковий співробітник сфери біомедичної інженерії в Університеті Дрексель у Філадельфії. - Це просто захоплення того, чим захоплений користувач. Воно не втручається в індивідуальне мислення, що дуже добре для приватної безпеки».

Сьогодні BCI використовується в основному з клінічною метою, щоб допомогти користувачам з обмеженими фізичними можливостями, м'язовими розладами і тим, хто не може повною мірою використовувати свої кінцівки. Як каже Аяз, дослідження BCI почалися ще 23 роки тому, а їхньою метою мало бути спрощення комунікації клінічних хворих.

«Незважаючи на те, що BCI знаходиться на ранній стадії свого розвитку та постійно доопрацьовується, вона є єдиним варіантом для деяких», - каже Аяз. - «Цільова аудиторія представлена ​​здебільшого клінічними пацієнтами, тому все, що може покращити їхню взаємодію з навколишнім світом, важливо і корисно».

Це саме той принцип створення нових шляхів взаємодії із мобільними пристроями, яким зацікавилася Samsung. У співпраці з Техаським університетом у Далласі, виробник смартфонів створює покриття, усіяне датчиками ЕЕГ, які дозволять користувачам керувати планшетом Galaxy силою думки. Дослідники з'ясували, що користувачі можуть запускати програми і робити вибір, концентруючись на іконці.

"Кілька років тому маленька клавіатура була єдиним методом керування телефоном, проте в даний час користувач має право використовувати голос, жести, дотики і рухи очей для роботи", - розповів Інсу Кім, один з головних розробників Samsung. - «Додавання ще кількох способів введення забезпечить нас багатшими можливостями взаємодії з мобільними пристроями».

Боротьба зі стисненням

Серйозною проблемою у розвитку пристроїв, керованих силою думки, залишається розміщення та зовнішній вигляд датчиків ЕЕГ. На думку Скорціоні, переваги, які надають ці пристрої, що носяться в реальному житті на постійній основі, є недостатніми для того, щоб переконати більшість людей носити гарнітуру.

"Наші дослідження показали, що не багато людей готові носити гарнітуру", - каже Скорціоні. - «Вони отримають не так багато переваг поки що. Є ряд обмежень перед тим, як ви просто скажете «що ж, ви зможете керувати пристроєм силою думки». А навіщо зараз надягати ці діадеми та датчики?»

InteraXonобійшла цю перешкоду з гарнітурою Muse, оскільки її можна просто помістити в шапку чи кепку, успішно сховавши. У той же час, інші носії BCI-пристроїв будуть в авангарді, подібно до тих, хто одягає . «На голові воно виглядає стильно та зухвало. Але при цьому він повинен демонструвати феноменальні можливості, які дозволяє технологія», - коментує Гартен.

Є й проблема в розробці сухих датчиків ЕЕГ настільки, щоб їх можна було легко використовувати всім споживачам. Звичайний ЕЕГ-датчик, поширений у клінічних умовах, вимагає шару рідини між датчиком і шкірою голови, щоб посилити сигнал. Samsung вивчає можливості використання сухих датчиків і сподівається одного прекрасного дня створити якусь кепку з BCI-технологією, щоб її можна було носити постійно.

«Сухі датчики практичні у повсякденному використанні, оскільки вам не потрібно використовувати гель щоразу. Якщо ми зможемо досягти успіхів у покращенні потужності сигналів або машинному устаткуванні, ми зможемо зробити і більш хитромудрі пристрої».

Думаючи про майбутнє

Мине зовсім небагато часу і керовані мозком інтерфейси стануть частиною повсякденного життя людей. Гартен вважає, що у своїй технології можуть трансформуватися на інші форми, найбільш відповідні щоденним заняттям людей.

«Може з'явитися інший пристрій, відмінний від окулярів чи елемента мобільного телефону… річ, яка сидить за вухом і тримається цілком природно. Може виникнути нова технологія, яка стане основною ланкою наших».

Скільки мине років, перш ніж BCI стане мейнстрімом? Все залежить тільки від темпу розвитку інновацій, а й від визнання користувачів. Гартен каже, що пройде 20-25 років за нинішніх обставин, перш ніж технологія стане такою ж популярною, як сьогодні сенсорні дисплеї.

Американська корпорація Facebook вперше офіційно розповіла про методи, які розробляє в галузі керування комп'ютером силою думки. З доповіддю виступилаРегіна Дуган, яка очолює в компанії секретний відділ Building 8, який займається такими дослідженнями. Ідея у тому, щоб «записувати думки безпосередньо» без застосування периферійних пристроїв, пояснила вона, виступаючи на конференції розробників під F8, організованої Facebook у Сан-Хосе (штат Каліфорнія). «Це здається нереальним, але таке, ймовірно, буде можливим раніше, ніж ви припускаєте», - висловила впевненість Дуган.

За словами керівника Building 8, компанія сподівається незабаром випустити систему, що дозволяє записувати силою думки 100 слів за хвилину, що вп'ятеро швидше за швидкість набору тексту на смартфоні. При цьому Facebook прагне того, щоб робота пристрою не вимагала вживлення будь-яких елементів у тіло людини. Під час виступу представник соціальної мережі показав відеозапис, де паралізована жінка набирає текст силою думки за допомогою спеціального імпланту. Глава Building 8 пояснила, що поки що система дозволяє набирати вісім слів за хвилину.

У Facebook вивчають можливість стежити за активністю мовних центрів у мозку людини, що мовчить, і передавати інформацію на комп'ютер за допомогою особливих датчиків. Дуган зазначила, що компанія не прагне створити систему, яка б «розшифровувала б випадкові думки людей». «Можна уявити це так: ви багато фотографуєте, але не всі знімки викладаєте. Також у вас багато думок, але ділитеся лише деякими», - пояснила вона.

У 2015 році засновник Facebook Марк Цукерберг (№5 у глобальному рейтингу мільярдерів за версією Forbes, статки $56 млрд) стверджував, що майбутнє комунікації цілком може стати «телепатією». «Я вірю, що ми зможемо відправляти повністю оформлені думки один одному безпосередньо, використовуючи технології», - говорив він. "Ви просто зможете придумати щось, і ваші друзі відразу зможуть випробувати це разом з вами", - зазначав підприємець.

Керівник Building 8 розповіла також, що Facebook займається також технологіями, які б дозволили глухим сприймати звуки. Компанія тестує метод перетворення звуку на вібрацію та інші сигнали, які користувач відчуває шкірою - "складною системою нервів, які передають дані в мозок". Під час презентації Дуган показав запис, на якому чоловік, позбавлений можливості говорити та бачити, спілкується за допомогою пристроїв від Facebook.

Глава секретного підрозділу Facebook раніше керувала Управлінням перспективних досліджень проектів міністерства оборони США (DARPA). До квітня 2016 року вона також керувала підрозділом «Інноваційних технологій та проектів» (ATAP) у Google, який займається розробкою інноваційних технологій, доки її не переманив засновник Facebook. У Google Дуган зокрема відповідала за створення технології побудови 3D-моделі простору за допомогою смартфона (проект Tango).

Ізраїльські вчені з Університету імені Давида Бен-Гуріона у Негеві представили систему MindDesktop, яка дозволяє взаємодіяти практично з усім інтерфейсом операційної системи комп'ютера виключно за допомогою думок. Про це пише MIT Technology Review, препринт наукової статті з подробицями опубліковано на arxiv.org.

Система ґрунтується на нейроінтерфейсі EPOC+ від компанії Emotiv, який через аналіз ЕЕГ здатний розпізнавати сигнали мозку, пов'язані з конкретною мімікою. Після навчання пристрій також можна налаштувати на розпізнавання певних образів – наприклад, якщо користувач думає про улюблену пісню або свою домашню тварину.

Вчені на чолі з Орі Оссмі (Ori Ossmy) розробили систему, в якій розпізнавання образів у EPOC+ є засобом введення для інтерфейсу управління комп'ютером. Подумавши про якийсь образ, асоційований з елементом інтерфейсу, користувач, наприклад, вибирає алфавіт, потім потрібний набір літер, а потім потрібну літеру для введення тексту.

Ієрархія елементів інтерфейсу MindDesktop, які користувач вибирає силою думки

За тією ж схемою нейроінтерфейс дозволяє керувати курсором: щоб запустити потрібну програму: екран поділяється на чотири частини, користувач "силою думки" вибирає потрібну частину, яка потім поділяється на ще чотири частини, і так далі до іконки програми.

Інші інтерфейси, як правило, використовують для цих цілей аналіз міміки користувача, проте це не завжди зручно – ввести букву, наприклад, іноді виходить лише за хвилину, зазначає видання. Система дослідників з Університету імені Давида Бен-Гуріона дозволяє скоротити цей час до 20 секунд, йдеться у статті вчених.

Система була протестована на 17 випробуваних. Після кількох сесій навчання користувачі навчилися працювати з нейроінтерфейсом помітно швидше та змогли відправити за допомогою нього електронного листа. Чоловіки, однак, справлялися краще за жінок – це пояснюється довжиною волосся, яка впливала на ефективність нейроінтерфейсу, зазначили вчені.

Коли система може бути випущена на ринок і чи взагалі буде випущена – не уточнюється. Як зазначає видання, 20 секунд для введення однієї літери – це все ж таки досить довго в порівнянні з іншими методами комунікацій, і розробка більш чутливих нейроінтерфейсів може скоротити цей розрив.

Раніше нейроінтерфейс для набору тексту на комп'ютері анонсували в Facebook, а також нейроінтерфейсами компанія Ілона Маска Neuralink і ряд інших стартапів і наукових колективів по всьому світу. Останніми роками у цій галузі відбувся помітний прогрес: нещодавно, наприклад, науковці, який може витягувати з мозку користувачів інформацію, що допомагає підбирати їх паролі.

Продемонстровано пристрій для керування комп'ютером за допомогою електричних сигналів мозку. Після короткого навчання будь-яка людина може, віддаючи уявні накази, переміщати курсор екраном.

Прямі інтерфейси "мозок-комп'ютер" розробляються вже далеко не перший рік. Їхня робота заснована на стеженні за електричною активністю мозку, виявленні характерних станів та перетворенні їх у команди для комп'ютера. Головна проблема полягає в тому, щоб надійно ототожнювати різні стани мозку та пов'язувати їх із бажаннями людини.

Звичайно, про те, щоб читати думки людини, не йдеться. Механізми абстрактного мислення поки що залишаються зовсім недоступними для розуміння. Тому творці ранніх моделей інтерфейсу «мозок-комп'ютер» навіть не намагалися розумітися на природних станах мозку, пов'язаних з різними намірами людини. Натомість людям пропонувалося самим навчитися приводити свій мозок у той чи інший стан, зручний для розпізнавання комп'ютером. Наприклад, електрична активність мозку помітно відрізняється у станах релаксації та бурхливої ​​діяльності. Причому зміни виявляються помітними навіть у тому випадку, коли людина лише подумки уявляє ці стани - головне виразніше на них сконцентруватися. Але, погодьтеся, не дуже зручно розслаблятися щоразу, коли потрібно посунути курсор вліво, і навпаки підбадьорюватися, щоб змістити його вправо.

Спільно з медичною школою Шаріте (Charité) при берлінському університеті Гумбольдта розроблена нова система, що отримала назву Mental Typewriter (думковий машинопис). Для роботи з системою не потрібно займатися такими напруженими медитативними практиками. Натомість програма, написана в інституті Фраунгофера, сама вивчає електроенцефалограму та пристосовується до індивідуальних особливостей людини.

Уся процедура займає близько 20 хвилин. За цей час людина повинна, дотримуючись вказівок комп'ютера, постаратися віддати близько 150 команд, пов'язаних з переміщенням курсору по екрану. Для підвищення якості розпізнавання команд рекомендується подавати при цьому рухи лівою та правою рукою.

Для роботи з системою необхідно надіти спеціальну гумову шапочку з електродами, що реєструють біопотенціали мозку. Щоб підвищити якість сигналів електроди розміщують безпосередньо на скальпі з використанням електропровідного мастила. Відповідні місця на голові доводиться голити. І все ж такий спосіб зв'язку мозку з комп'ютером є набагато більш щадним, ніж вживлення електродів безпосередньо в мозок. Звичайно, вживлення електродів забезпечує набагато точнішу передачу сигналів комп'ютеру, але їх застосування поки обмежене пацієнтами, яким така операція виконується за медичними показаннями, наприклад, для запобігання епілептичним нападам.

Звичайно, розміщення електродів на скальпі теж не назвеш особливо приємним, а при тривалому використанні можуть викликати подразнення на шкірі голови. Але паралізованим хворим або інвалідам з ампутованими руками такий пристрій може виявитися дуже корисним.

Але розробники бачать ширші перспективи застосування своєї системи. Наприклад, вона може використовуватися як засіб управління в комп'ютерних іграх. Інший напрямок – допомога водію у критичних ситуаціях на дорозі. Інтерфейс "мозок-комп'ютер" може розпізнати реакцію мозку на небезпечну ситуацію та передати сигнал гальмівній системі швидше, ніж водій сам натисне на педаль гальма.

З урахуванням таких планів не слід дивувати, що своїм найближчим завданням розробники вважають таке вдосконалення системи, щоб електроди не вимагали прямого контакту зі скальпом. Неминуча при цьому ослаблення сигналів, що реєструються, можна спробувати компенсувати за рахунок розвитку методів їх обробки. Нині ці методи розвиваються дуже швидко і навіть фахівці, які традиційно працюють з імплантованими електродами, визнають, що в області неінвазивних (нетравматичних) методів аналізу роботи мозку зараз спостерігається дуже швидкий прогрес. Свідченням цього є нова німецька розробка «mental typewriter».