Ученые из США изобрели интерфейс «мозг-компьютер» (BCI), превращающий мысленное движение руки с ручкой в текст на экране монитора. Причём скорость набора при данном методе равна 90 символам в минуту, что более чем в два раза превышает предыдущий рекорд для бесконтактного набора текста путем визуального выбора символов на виртуальной клавиатуре. Результаты своих исследований специалисты опубликовали в журнале Nature.
Как правило, люди, потерявшие возможность двигаться и говорить в результате травм или тяжелых заболеваний, продолжают мысленно совершать привычные движения. Именно эта особенность человеческого мозга и легла в основу новой разработки. Так, ученые создали комплексную систему, состоящую из интерфейса «мозг-компьютер» и программного обеспечения. И все это возвращает возможность общения.
«Мы знаем, что мозг сохраняет способность представлять точные движения в течение десятилетий после того, как тело утратило способность выполнять их, — рассказывает научный сотрудник Медицинского института Говарда Хьюза Стэнфордского университета, один из авторов статьи Фрэнк Уиллетт. — Теперь мы узнали, что сложные запланированные движения, включающие искривленные траектории, такие как почерк, могут быть легче и быстрее интерпретированы алгоритмами искусственного интеллекта, чем более простые движения, такие как перемещение курсора».
Благодаря миниатюрным датчикам у ученых впервые получилось расшифровать активность мозга, связанную с попытками писать буквы от руки. Отметим, что до этого все разработки в этом направлении были сосредоточены на создании программного обеспечения, отслеживающего мысленные движения курсора мыши и выбора символов. Однако американские специалисты нашли другое решение — они дешифровали мысленный «почерк». Таким образом, у одного из участников эксперимента (65-летнего мужчины, парализованного от шеи до низа тела в результате травмы спинного мозга) скорость «набора» составила 90 символов в минуту. По мнению исследователей, именно с такой скоростью люди такого возраста вводят текст на экране смартфона.
В ходе исследования в мозг мужчины (в отдел, который управляет движением правой руки) было установлено два миниатюрных электрода. Датчики интерфейса получали сигналы от отдельных нейронов, когда человек мысленно писал письмо, а уже потом передавали их в систему, и алгоритм машинного обучения начинал распознавать шаблоны, создаваемые мозгом для каждой буквы. Кроме того, система отображала текст на экране в формате реального времени.
«Важная миссия нашего исследования — восстановление быстрой интуитивной коммуникации для людей с серьезными речевыми или двигательными нарушениями, — рассказывает невролог-реаниматолог и профессор инженерной школы Института мозговых исследований Университета Брауна, один из авторов статьи Ли Хохберг — Демонстрация возможности быстрого и точного нейронного декодирования почерка знаменует собой новую захватывающую главу в развитии клинически полезных нейротехнологий».
Ученые назвали новую технологию Mindwriting — «мысленное письмо».
В дальнейшем специалисты будут использовать технологию мысленного почерка, как часть комплексной системы, включающей также навигацию по принципу «укажи и щелкни». Причём последняя похожа на ту модель, которая используется на современных телефонах.
«Мы, естественно, объединим эти два или три режима, предусмотрим возможность переключения между ними, и проверим ее на человеке, который не может говорить, например, пациенте с боковым амиотрофическим склерозом — дегенеративным неврологическим расстройством, которое приводит к потере движения и речи»— говорит руководитель исследования Кришна Шеной.
Ещё недавно такие изобретения казались чем-то из области фантастики, а сегодня это реальность. Новая разработка очень адресна и она может улучшить жизнь тех, для кого она и создавалась. А сам интерфейс – это современный продукт, возвращающий возможность утраченного человеческого общения.
