Контрольная работа: Нейро-компьютерный интерфейс

Предполагается, что эта технология со временем может позволить миллионам инвалидов управлять роботами или инвалидными колясками, а также даст множество других возможностей.

Mindball

Mindball — настольная игра для двух игроков, в которой они должны с помощью электрической активности своего мозга управлять движениями катящегося по столу мячика. Игра производится шведской компанией Interactive Productline. Игроки надевают на лоб повязки с датчиками, регистрирующими активность различных областей мозга. Эта система основана на электроэнцефалографии (ЭЭГ), то есть — регистрации биоэлектрической активности отдельных зон, областей и долей мозга. Датчики отслеживают альфа— и тета-волны мозга, которые исходят при интенсивной концентрации и глубоком расслаблении. Датчики связаны с компьютером, который с помощью спрятанных под столом магнитов управляет перемещением стального мячика по игровому полю.

Побеждает тот, кто сумеет максимально расслабиться. В этом случае мяч покатится к воротам противника.

Электроэнцефалограммы игроков чётко отображаются на мониторе, что делает Mindball настоящим зрелищем для публики, которая видит не только катающийся мячик и лица игроков, но и «научные» диаграммы.

NIA

В марте на выставке CeBIT 2008 компания OCZ продемонстрировала на своем стенде игровой манипулятор, названный Neural Impulse Actuator (NIA). В отличие от прошлогодней выставки, где был представлен прототип NIA, в этом году OCZ показала уже полностью готовое к серийному производству изделие.

Внешне манипулятор NIA выглядит как мягкий обруч с вмонтированными датчиками, надеваемый на голову пользователя. При помощи тонкого провода он подсоединяется к аппаратному блоку, который, в свою очередь, подключается к USB-порту компьютера.

Работа NIA основана на применении так называемого нейронного интерфейса (NI). Это означает, что формирование управляющих команд, которые передаются в компьютер, осуществляется путем преобразования биопотенциалов, считываемых специальными датчиками с головы пользователя. Конструкция манипулятора позволяет анализировать мышечную, кожную и нервную активность пользователя, включая симпатические и парасимпатические компоненты.

По словам создателей, одним из основных преимуществ контроллера NIA по сравнению с мышами и клавиатурами является значительное (в 1,5-2 раза) сокращение времени реакции пользователя на изменения игровой обстановки. Кроме того, как пояснили сотрудники OCZ, манипулятор способен подстраиваться под особенности конкретного пользователя. Через одну-две недели регулярной эксплуатации точность интерпретации действий значительно повышается. Впрочем, в настоящее время NIA позиционируется не как полноценная альтернатива традиционным устройствам ввода, а как их дополнение.

Другие разработки

Добеллевским институтом (Dobelle Institute, www.dobelle.com) еще с 70-х годов разрабатывается система искусственного зрения Artificial Vision System , предназначенная для восстановления зрения у слепых. Система эта представляет собой миниатюрную видеокамеру, закрепленную на оправе очков.

Сигнал с камеры обрабатывается портативным компьютером и передается на разъем, вмонтированный в задней части черепа пациента. Оттуда он, при помощи имплантированных электродов, поступает непосредственно в область мозга, отвечающую за зрение (visual cortex).

Конечно, о полном восстановлении зрения речь не идет — пациенты видят только что-то вроде белых точек, очерчивающих предметы (так называемые phosphenes). Однако, научившись интерпретировать даже такую неполную визуальную информацию, некоторые из них уже могут свободно перемещаться по помещению и даже медленно водить машину (правда, только на территории института). Скорость обновления кадров составляет от 1 до 5 в секунду.

Операция уже проводится коммерчески и оценивается примерно в $120 тыс. Надо сказать, что данная технология позволяет вернуть зрение только людям, потерявшим его в результате несчастных случаев - то есть тех, кто уже «умел видеть» раньше.

Технологический университет в Сиднее (University of Technology, Sydney) привлёк $250 тысяч инвестиций из необычного источника — от Panthers Entertainment Group, компании работающей в индустрии развлечений .

Таким образом, речь идёт о разработке и продаже игрушек, роботов или автомобилей, которыми дети будут управлять не с помощью пульта дистанционного управления, а своим мозгом.

На выставке бытовой электроники CES 2009 в Лас-Вегасе была продемонстрирована новая игра Mindflex , которая заключается в том, что с помощью специальных датчиков, прикрепляемых на висках и мочках ушей, игрок может одной силой мысли перемещать в пространстве легкий шарик из пены. Смысл игры состоит в том, чтобы усилием воли удержать шарик на весу, провести его сквозь полосу препятствий и не дать ему упасть.

Выводы

Разработки в области НКИ набирают темп . Если в 1994 году было всего 6 исследовательских групп, занимавшихся BCI, то на первый международный съезд по BCI в 1999 году приехали исследователи из 2-х десятков лабораторий. На втором съезде в 2002 году были исследователи, представлявшие 38 исследовательских групп, включая США, Германию, Китай, Финляндию, Швейцарию, Англию, Канаду и др.

Растет и финансирование этих разработок:

· В 1999-2001 годах Европейский Союз профинансировал международный проект по созданию адаптивной BCI системы, способной к дальнейшему обучению в ходе ее использования — Adaptive Brain Interface (ABI).

· Национальный институт здоровья (NIH) США в 2002 году выделил $3.3 млн. на дальнейшую разработку клинических BCI систем.

· Американское Агентство Передовых Исследовательских Проектов (DARPA), известное своим ключевым вкладом в появление технологии Интернет, выделило $26 млн. на улучшении технологии инвазивной BCI.

Начиная с 2001 года, раз в 2 года проводится соревнование между НКИ системами.

Этот прогресс подогревается огромным спросом на технологии мысленного управления:

· медицина: искусственные конечности, восстановление зрения, управление инвалидной коляской;

· игровая индустрия: управление традиционными играми «силой мысли» и новые типы игр, основанные на свойствах мозговой активности;

· управление техникой: роботы, традиционные и беспилотные транспортные средства.

Еще лет десять тому назад об устройствах, позволяющих управлять компьютером силой мысли, можно было прочитать лишь в фантастических романах. Однако эти и другие примеры вполне убедительно показывают, что подобные технологии не только существуют на самом деле, но и готовы к выходу на рынок.

Разумеется, на данном этапе ожидать чудес не стоит : первые модели обладают весьма скромными функциональными возможностями. Но это вполне закономерно: первые образцы мышей тоже были далеки от совершенства. Существует даже мнение, что уже через 3-5 лет компьютерная мышь уступит место новым интерактивным средствам взаимодействия человека с компьютером.

Одна из недавних новостей гласит, что британские ученые создают технологию, которая сможет передавать информацию на все пять органов чувств человека и, таким образом, целиком погрузить его в виртуальную реальность. Первый виртуальный шлем с такими возможностями планируется выпустить в течение 3-5 лет.

Его стоимость составит около $3 тыс. Это означает, что подобную технику уже в ближайшие годы смогут приобрести многие люди.