Eye-tracking и нейроинтерфейсы, как альтернатива ручному и голосовому вводу

0

На данный момент существуют следующие альтернативы ручному и голосовому вводу – это eye-tracking (технология отслеживания взгляда) и нейроинтерфейсы. Рассказывает Полина Гиверц, CEO «ЗДРАВМЕДИНФО».

Eye-tracking

Eye-tracking — это технология, которая позволяет регистрировать и анализировать положения и движения глаза с помощью специального устройства eye-tracker. Оборудование состоит из нескольких видеокамер и инфракрасных датчиков. Лучи инфракрасных ламп направлены на глаза человека и образовывают на поверхности роговицы глаза блики. При помощи данных бликов происходит фокусировка камер, которые фиксируют движение взгляда человека по экрану.

Система ввода данных на основе eye-tracking может представлять собой специальный интерфейс бесконтактного взаимодействия с компьютером посредством зрительного управления, отслеживания взгляда за перемещениями курсора или высвечиванию нужных клавиш виртуальной клавиатуры на экране.

Eye-tracking и нейроинтерфейсы, как альтернатива ручному и голосовому вводу

Где это можно применять. Есть ряд профессий, в которых требуются производить обработку больших объемов информации, поступающей от разных источников и быстрое принятие решения на основе поступивших данных о последующих действиях. Также люди с ограниченными возможностями вследствие ампутации или парализации конечностей не могут полноценно работать с компьютерными системами, а eye-tracking дает им эту возможность. Эта технология может быть востребована и в игровой индустрии, так как дает возможность переложить некоторые действия с игровых контроллеров, мышек и клавиатур на взгляд геймера.

Нейроинтерфейсы

В настоящее время нейроинтерфейсы быстро развиваются благодаря бурному росту вычислительных мощностей, робототехники, методов записи сигналов мозга и математических алгоритмов для их декодирования. По степени проникновения в биологические ткани организма выделяют инвазивные (глубоко проникающие в мозг) и неинвазивные (взаимодействующие лишь с поверхностью головы, но не проникающие) нейроинтерфейсы.

Global Brain Computer Interface Market (Type, Application and Geography) - Size, Share, Global Trends, Company Profiles, Demand, Insights, Analysis, Research, Report, Opportunities, Segmentation and Forecast, 2013 - 2020

From Visually.

Неинвазивные нейроинтерфейсы представляют собой беспроводную гарнитуру или шапочку для снятия электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с электродами, которые записывают мозговые волны и переводят их в команды для управления. ЭЭГ — чувствительный метод исследования (и подвержен помехам), он отражает малейшие изменения функции коры головного мозга и глубинных мозговых структур.

Ученые пока не добились высокой быстроты ввода текста с помощью нейроинтерфейсов. С помощью данной технологии ввод текста пока осуществляется очень медленно, и поэтому ее применение в настоящее время ограничено сферой медицины. Парализованные люди таким образом получили возможность взаимодействовать с внешним миром. Нейроинтерфейсы позволяют таким пациентам общаться при помощи печатного текста.

Для набора текста человеку нужно представить, как он двигает рукой, нажимая на виртуальную кнопку с буквой, показываемую ему на экране. Специальная система воспринимает мозговые сигналы, обрабатывает с помощью алгоритма и передаёт по кабелю на компьютер с устройством ввода.

По такому принципу, например, работает аппаратно-программный комплекс «Нейрочат». Он состоит из нейрогарнитуры, которая считывает данные ЭЭГ и синхронизирует их с компьютером по BlueTooth, и специально разработанного компьютерного интерфейса. Мысленно концентрируясь на символах пациент может печатать текст только при помощи мозговых усилий.

Коммуникационная система НейроЧат создаёт возможность сетевого общения людей, не имеющих сегодня возможности говорить и двигаться, людей с такими диагнозами, как: ДЦП, БАС, инсульт, рассеянный склероз и различными нейротравмами (ЧМТ, спинальные травмы и другие) с родными, медицинским персоналом, друзьями и всем миром. На сегодняшний день АПК «НейроЧат» уже используются пациентами из России в медицинских учреждениях и на дому, а также был успешно представлен в Азии и Америке.

Какие прогнозы по развитию нейронных интерфейсов существуют и что нас ждет в будущем? Сможем ли мы управлять техникой силой мысли и когда?

Многие факторы влияют на производительность нейроинтерфейсов, понимание основных нейрональных механизмов корково-подкорковых сетей имеет решающее значение. Некоторые проблемы могут существенно снизить производительность нейроинтерфейсов. Поддержание приемлемого отношения сигнал / шум в неинвазивных долгосрочных записях имеет решающее значение, так как более зашумленный сигнал понижает точность и скорость управления.

В конце июня 2019 года было объявлено, что ученые из США преодолели эту основную проблему неинвазивного нейроинтерфейса. Команда робототехников из Университета Карнеги — Меллон и Университета штата Миннесота создала первый эффективный неинвазивный нейроинтерфейс. При помощи нового нейроинтерфейса они заставили механический манипулятор выполнять команды мозга с недостижимой до сих пор точностью. До сих пор нейтроинтерфейсы показывали хорошие результаты только если получали сигналы от имплантов, вживленных в мозг. Такая операция требует от хирурга хорошей подготовки и большого опыта, не говоря уже о стоимости и риске для пациента.

При помощи новейших датчиков и машинного обучения, исследователи смогли получить сигналы из глубины мозга, очистить их от помех и впервые добились высокого качества контроля роботизированной рукой, которая повторяла движения курсора на экране компьютера. При этом робот двигался плавно, без рывков. Такой подход повысил показатель непрерывного отслеживания курсора на 500%, по сравнению с предшествующими достижениями.

Технология уже протестирована на 68 здоровых добровольцах, с каждым из которых проведено до 10 сессий. Теперь изобретатели планируют провести клинические испытания технологии.

Есть ли прогресс по вживляемым интерфейсам?

В середине июля 2019 года Илон Маск впервые рассекретил результаты своих разработок в сфере инвазивных нейроинтерфейсов. Специалисты стартапа Илона Маска Neuralink показали устройство, вживленное в мозг лабораторной крысы и способное считывать информацию от множества нейронов сразу. Импланты изготовлены из гибких, похожих на целлофан проводов, которые вживляет в мягкие ткани мозга так называемая «швейная машина», созданная учеными из калифорнийских университетов. Сигнал с устройства можно считать беспроводным способом снаружи. Электроды передают нервные импульсы в процессор, закрепленный на поверхности черепа, который считывает информацию одновременно по 1536 каналам, что примерно в 15 раз лучше современных аналогов. Аппарат отвечает требованиям научных и медицинских исследований.

Среди ближайших целей Neuralink — имплантация «нитей» парализованным людям, что позволит им взаимодействовать с компьютерами и телефонами «силой мысли». Долгосрочные планы Маск озвучивал ранее и они не изменились: импланты Neuralink помогут людям «общаться телепатически» и загружать в мозг любые новые знания, например, незнакомый иностранный язык.

 

Digital Report
Share.

About Author

Digital-Report.ru — информационно-аналитический портал, который отслеживает изменения цифровой экономики. Мы описываем все технологические тренды, делаем обзоры устройств и технологических событий, которые влияют на жизнь людей.

Comments are closed.

Перейти к верхней панели