Technologia już czyta ludziom w myślach

Naukowcom z rosyjskiej korporacji Neurobotics i Moskiewskiego Instytutu Fizyki i Technologii (Moscow Institute of Physics and Technology, MIPT) udało się pokazać, że możliwe jest stworzenie interfejsu mózg-komputer wykorzystującego sztuczne sieci neuronowe i technikę elektroencefalografii (EEG).

System analizujący w ten sposób aktywność mózgu zdołał zrekonstruować w czasie rzeczywistym obrazy widziane przez osobę podłączoną do aparatury EEG (elektrody umieszczane są nieinwazyjnie na skórze głowy).

Odkrycie może przyczynić się do sprawniejszego leczenia i rehabilitacji osób po udarze mózgu. Opracowanie metod leczenia zaburzeń poznawczych i rozwój możliwych do kontrolowania przez mózg urządzeń wymaga zrozumienia, w jaki sposób mózg koduje informacje. Jednym z kluczowych aspektów jest badanie aktywności mózgu osób odbierających informacje wizualne.

Eksperyment

W pierwszej części badania 20 zdrowych osób oglądało przez 20 minut 10-sekundowe fragmenty filmów na YouTubie. Naukowcy podzielili te filmy na pięć kategorii: kształty abstrakcyjne, wodospady, ludzkie twarze, poruszające się mechanizmy i sporty motorowe (konkretnie były to nagrania ze skuterów śnieżnych, wodnych, motocykli i wyścigów samochodowych w perspektywie pierwszoosobowej).

Analiza danych EEG pokazała, że dla każdej z tych kategorii wzory fal mózgowych są różne, co umożliwiło zespołowi zbadanie reakcji mózgu na filmy w czasie rzeczywistym.

Na drugim etapie eksperymentu z pięciu uwzględnionych wcześniej kategorii obrazów wybrano trzy losowe, do tego naukowcy opracowali dwie sieci neuronowe: jedną do generowania przypadkowych obrazów z danych kategorii na podstawie szumów i drugą do generowania podobnego szumu na podstawie EEG. Obie sieci wytrenowano w taki sposób, by działały wspólnie i zmieniały sygnał EEG w obrazy podobne do tych obserwowanych przez uczestników badania (rys. 1).

W tej fazie uczestnikom pokazano wcześniej niewidziane materiały wideo ze wskazanych kategorii, a podczas ich oglądania EEG nagrywało fale mózgowe i „karmiło" sieci neuronowe, które były w stanie wygenerować wiarygodne obrazy. W 90 procentach przypadków można je było bez trudu przyporządkować do wskazanej kategorii (rys. 2).

Potencjał

Sam naukowcy byli zaskoczeni tym, że badanie procesów mózgowych za pomocą EEG daje informacje wystarczające do tego, by zrekonstruować obraz oglądany przez człowieka. Odkrycie to może być podstawą do stworzenia działającego w czasie rzeczywistym interfejsu mózg-komputer.

Czas pokaże, czy przyczyni się to do powstania nowego rodzaju urządzeń wspierających poudarową rehabilitację.

Opis eksperymentu opublikowany został na stronie bioRxiv, dostępne jest także wideo pokazujące, jak działa wypracowany system „czytania w myślach".

fot. YouTube/NeuroboticsRu, rys. 1. Anatoly Bobe/Neurobotics i @tsarcyanide/MIPT, rys. 2. Grigory Rashkov/Neurobotics