Российские ученые создали робота, которым можно управлять ..

О том, как человек сам моделировать реальность, в которой он живет

Модератор: iskatel

Аватара пользователя
Crystal
Сообщения: 215
Зарегистрирован: Пн ноя 03, 2008 9:41 pm
Откуда: Russia ,Moscow

Российские ученые создали робота, которым можно управлять ..

Сообщение Crystal » Ср апр 08, 2009 2:48 pm

Российские ученые создали робота, которым можно управлять с помощью мысли
Человек вполне способен управлять компьютером и различными механизмами с помощью мысли.
Изображение
Ученые доказали, что роботами можно управлять силой мысли. (Фото: Дмитрий Пленкин)

В ходе испытаний, проведенных в последние годы в европейских и российских лабораториях, удалось разработать мозго-компьютерный, или, как еще его называют, нейрокомпьютерный интерфейс. Это научное направление зародилось в начале 70-х годов прошлого века. Тогда ученый Жак Видаль из Института исследований мозга при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе сформулировал два принципиальных вопроса. Можно ли использовать данные об электрической активности мозга в качестве носителя информации при общении человека с компьютером? И можно ли их использовать для управления различными механизмами - от протеза до космического корабля? Впрочем, в то время эти вопросы были чисто теоретическими. Мощность компьютеров тогда была очень небольшой, а чувствительность датчиков, фиксирующих активность мозга, низкой. Но прошло около пятнадцати лет, и взрывное развитие технологий позволило приступить к практическому решению вопросов, поставленных Видалем. Если в 1999 году над проблемами создания нейрокомпьютерного интерфейса работала 21 лаборатория, то сейчас их число перевалило за сотню. В 2006-2010 годах в ЕС потратят 33 миллиона евро в рамках четырех проектов в этой области.

Мировыми лидерами в этом направлении являются сегодня Германия, Австрия, Австралия и США. Но есть успехи и у российских ученых. Так, недавно зеленоградская софтверная компания "Нейроботикс" совместно с лабораторией академика Игоря Шевелева из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН разработала свою версию интерфейса, и сейчас идет его доводка для практического использования. "Мне представляется, что наиболее интересное приложение нейрокомпьютерного интерфейса - помощь больным нейрохирургической клиники при восстановлении после травмы мозга, когда сознание появилось, а возможностей для коммуникации еще нет, - говорит академик Игорь Шевелев. - Мы уже начали отработку совместно с НИИ нейрохирургии им. Н. Н. Бурденко РАМН системы, с помощью которой такие пациенты смогут сообщать окружающим о своих нуждах. Это важная задача".
Тайный шифр

О том, что человеческая мысль материальна, ученые догадывались давно. Ведь мыслительный процесс - это процесс общения нейронов, во время которого в мембранах нервных клеток открываются и закрываются ионные каналы и вырабатываются специальные химические вещества - медиаторы. Они попадают в пространство между отростками нервных клеток (аксонами), благодаря чему передаются электрические импульсы. Передача электрического импульса, равно как и перетекание ионов сквозь мембрану нейрона неизбежно порождают изменения электрических потенциалов и излучение электромагнитных волн. Кроме того, к активно работающей области мозга притекает больше крови, она должна доставить работающим нейронам энергию и удалить продукты их распада. Получается, что рождение мысли сопровождается целым набором сигналов, которые можно зафиксировать, а потом расшифровать.
Изображение
Когда человек хочет, чтобы курсор на экране компьютера или механизм начал двигаться, активность мозга возрастает. Поступающие сигналы фиксируются с помощью специальных электродов. (Фото: Дмитрий Пленкин)

Из всего этого многообразия сигналов для передачи мысли в компьютер ученые выбрали те, что фиксируются при снятии энцефалограммы. При этом используются шапочка с вмонтированными в нее электродами, компьютер, расшифровывающий энцефалограмму в режиме реального времени, и система связи - с ее помощью дешифратор, обнаружив характерные черты мысленной команды, сообщает об этом обстоятельстве в управляемый компьютер. А тот уже выполняет задуманное действие. Пока что с помощью "силы мысли" удается решить три задачи: движение курсора на мониторе в разных направлениях, воспроизведение задуманных слов на экране и перемещение пользователя в виртуальной реальности.
Изображение
В качестве "курсора" может выступать робот - он также будет двигаться в задуманном направлении. Таких роботов уже пытаются делать в лабораториях разных стран. Хороших результатов достигли ученые из США, создавшие инвалидную коляску, управляемую силой мысли. Правда, при этом используются электроды, вживляемые в мозг человека. С одной стороны, таким способом гораздо легче получать информацию об электрической активности выбранной области мозга, но с другой - всегда есть риск отторжения электрода организмом. Российского робота, созданного учеными из Зеленограда, недавно показывали на одной из технических выставок, и во время демонстрации пока еще не очень послушная экспериментальная модель наехала на ногу кому-то из зрителей. "Это исследовательское направление возникло в России совсем недавно, объем его финансирования не сопоставим с другими странами, где проблемой создания нейрокомпьютерного интерфейса занимаются целые институты, - говорит один из разработчиков российского робота Дмитрий Карловский. - Мы пока что создаем базу, однако сразу решили ориентироваться на такие разработки, от которых можно получать практическую отдачу". Один из примеров - система для мысленного ввода букв и слов в компьютер. Ее уже можно использовать при создании устройств, способных помочь совершенно неподвижному инвалиду с пораженным спинным мозгом общаться с внешним миром. По мнению Карловского, перспективы у такого рода устройств хорошие.
На волне Р300

Физиологам, работающим над созданием нейрокомпьютерного интерфейса, предстоит найти такую точку на поверхности головы человека, потенциал которой лучше всего отразит появление той или иной команды, а также определит, сигнал какого вида следует искать. Здесь возможно несколько вариантов.
Изображение
Так можно графически отобразить изменение активности мозга, преобладание зеленого цвета - состояние покоя, а фиолетовые тона - показатель активности

Например, австрийские ученые во главе с Гертом Пфюртшеллером обнаружили, что мысленное движение правой ногой или рукой "отражается" в одном полушарии мозга, а движение левой конечностью - в другом. Значит, сравнивая эти сигналы, можно понять, в каком направлении "приказано" двигаться курсору или некоему компьютерному существу, гуляющему по виртуальной реальности. Именно этот алгоритм лежит в основе мысленных прогулок по виртуальной библиотеке.

"Мы используем другой интерфейс, - рассказывает Дмитрий Карловский. - Он основан на анализе компонента Р300". Что это такое? Например, человеку, который сидит перед дисплеем, говорят, что на экране произойдет какое-то событие, например, загорится буква. Если человек сосредоточит свое внимание и будет ждать этого события, то спустя примерно 300 миллисекунд после того, как оно наконец случится, возникнет четко выраженный след на энцефалограмме. Его-то компьютер и должен зафиксировать. Из-за характерного времени задержки компонент и получил свое название - Р300.

Вот как работает созданная на основе анализа компонента Р300 система для печатания букв на экране дисплея. Человек задумывает букву или слово. Перед ним находится экран с алфавитом. Буквы по очереди мерцают случайным образом. Человек сосредотачивается на нужной букве, и когда она начинает мигать, то есть наступает долгожданное событие, возникает тот самый сигнал Р300. К сожалению, сила его мала, и, чтобы выделить его из "шума", приходится проводить опыт несколько раз. Поэтому в среднем на опознание одной задуманной буквы уходит полторы минуты. Конечно, много текста таким способом не напечатаешь, однако это ведь только начало.

Интересно, что австралийские ученые придумали специальный шлем, в котором проецируется изображение некоего пространства. Чтобы ориентироваться в нем, пользователь должен вертеть головой или работать манипулятором. Это неестественно, ведь в реальной жизни если мы решаем пойти налево, то идем туда без дополнительных движений руками или головой. При управлении с помощью мысли человеку не придется делать лишних движений.
Изображение
Производство специальных электродов для изучения энцефалограмм налажено на одном из предприятий зеленограда

Специалисты отмечают, что подход, при котором компьютер точно знает, когда ему отдают мысленную команду, несомненно, надежен, но весьма ограничен. Гораздо больше возможностей дает более сложный подход, когда анализ электрической активности мозга идет постоянно, и компьютер должен выделять некие знакомые ему сигналы, свидетельствующие о том, что отдана мысленная команда. Именно в этом направлении сосредоточены усилия исследователей нейрокомпьютерного интерфейса, которые и должны привести к принципиально новым устройствам для виртуальной реальности. Примером интереса к подобным исследованиям может служить европейская инициатива "Презенция" (Presencia). Ее цель - как раз создание таких технических условий, при которых присутствие человека в виртуальном пространстве станет столь же полноценным, как и в реальном.

В будущем разработка необходимых инструментов - компьютерных алгоритмов и методов изучения активности мозга - скорее всего приведет к созданию совершенно фантастических систем, управляемых мыслью человека, которые качественно изменят нашу жизнь. Это и возможность совершения виртуальных путешествий, и компьютер, лишенный клавиатуры и "мышки". Это и новые виды искусства - создание виртуальных миров, по степени достоверности идентичных реальным. Более того, получается, что и давние мечты фантастов о прямом исследовании недостижимых для человека планет с помощью искусственно созданных существ, подвластных воле человека-оператора, или о параллельной жизни в виртуальной реальности постепенно приближаются к реализации. Каким бы невероятным это сегодня ни казалось...

Материал взят с источника http://www.itlicorp.com/news/673



Вернуться в «2012 - ЧЕЛОВЕК: сила мысли»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 7 гостей