Нанотехнологии и интересные разработки
Российские учёные научат компьютер читать мысли
В полутёмной комнате за единственным столом перед компьютером сидит молодой мужчина и сосредоточенно смотрит в монитор. На голове у него устройство, похожее на ободок с щёточками. В комнате, кроме мужчины, в полном молчании сидит человек 40. Все они не сводят глаз с большого экрана, висящего на одной из стен. На экране возникает картинка то с изображением соблазнительного гамбургера, то красного автомобиля. Если под ней появляется подпись «правильно», присутствующие начинают довольно улыбаться, если надписи нет – растерянно отводят глаза. Именно в такой атмосфере 25 апреля в Политехническом музее проходил первый в мире публичный (возможно, даже исторического значения) эксперимент по распознаванию воображаемых образов.
Открою секрет: испытуемый, сидящий перед монитором, не кто иной, как фотокорреспондент STRF.ru Игнат Соловей. На голове у него беспроводной компактный электроэнцефалограф Emotiv EPOC, сенсоры которого смочены физраствором. Это устройство позволяет компьютеру распознавать образы, «живущие» у Игната в голове. В данном случае предполагается, что таких образов всего два: гамбургер и автомобиль. Человек учит компьютер распознавать эти образы, а компьютер человека – управлять своими мыслями. В результате обучение «Соловей-компьютер» оказалось успешно только на 50 процентов: умная машина узнала лишь четыре воображаемых объекта из восьми.
Рис. 1. Игнат Соловей общается с компьютером силой мысли.
Рис. 2. У Александра Жаворонкова взаимодействие
с компьютером отличное: машина прекрасно
понимает, думает он о гамбургере или об автомобиле.
Рис. 3. Александр Фролов: «Научная значимость
нашего проекта заключается в том, что в конце
концов мы получим большую специализированную
базу данных, связанную с паттернами
электроэнцефалограмм, которые соответствуют
представлению образов различных классов, а также
образов одного класса».
«Всё дело в тренировке», – резюмировал технический директор проекта NeuroG, директор Фонда биогеронтологических исследований в Великобритании Александр Жаворонков.
У самого Жаворонкова взаимодействие с компьютером отличное: машина прекрасно понимает, думает он о гамбургере или об автомобиле.
«Это на самом деле уникальная ситуация, когда все сто процентов распознаваний успешны, – прокомментировал успехи своего коллеги заведующий лабораторией математической нейробиологии обучения Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, главный научный руководитель проекта NeuroG Александр Фролов. – Это благодаря тому, что Александр очень натренированный. Он эти дни много занимался тем, что тренировал устойчивость паттернов».
Паттерны нейронной активности, о которых говорит Фролов, отвечают за представление человеком каждого отдельного объекта и располагаются в зоне мозга, активирующейся при представлении класса этих объектов. Несколько лет назад Нэнси Кэнуишер и её группа в Массачусетском технологическом институте показали, что, когда мы смотрим на лицо (чьё угодно), у нас в мозгу активируется определённый участок. При этом активны примерно десять процентов нейронов. Когда мы смотрим на другое лицо, активны другие десять процентов нейронов в этой зоне, хотя они и могут пересекаться с предыдущей группой.
В основе метода по распознаванию воображаемых образов, представленного российскими учёными, лежит получение с помощью Emotiv EPOC данных электроэнцефалографии – регистрации паттернов нейронной активности.
«В первой части эксперимента человеку подаётся образ, – объясняет Александр Фролов. – Он пытается удержать этот образ в памяти. Устройство снимает электроэнцефалограмму (ЭЭГ), которая соответствует представлению образа, и передаёт её классификатору (компьютерной программе. – STRF.ru). Классификатор учится. Во второй части эксперимента включается обратная связь и тестируется, насколько классификатор научился распознавать картинки и насколько человек точно умеет воспроизводить два паттерна электроэнцефалограммы».
Рис. 1. Михаил Бахнян уверен, что
каждый из 30 тысяч обладателей
беспроводного электроэнцефалографа –
потенциальный участник научного
эксперимента.
Электроэнцефалограф, используемый в эксперименте, на самом деле штука не очень дорогая. Любой желающий может приобрести её в интернет-магазине всего за 300 долларов. Сегодня по всему миру продано свыше 30 тысяч таких устройств. В основном используют их либо в медицинских целях (для контроля за процессом реабилитации неврологических больных), либо в игровых. Разработчики нового метода рассматривают эти 30 тысяч в качестве потенциальных участников эксперимента. Для этого с начала мая начнёт работать интернет-портал NeuroG, который создан специально для того, чтобы вовлечь как можно большее число желающих в широкомасштабное научное исследование в области нейроинформатики.
«Любой пользователь электроэнцефалографа может зайти на нашу страницу, зарегистрироваться и начать работать, – отметил научный сотрудник физического факультета МГУ, руководитель проекта NeuroG Михаил Бахнян. – В частности, проверить, как работает наша система. Первоначально человек проходит тренировочную сессию. По её результатам создаётся профайл на конкретного пользователя, то есть связь “человек – картинка – показания ЭЭГ”. В дальнейшем, используя уже математические методы, мы сопоставляем его профайл с другими, которые хранятся в нашей базе: 30 тысяч пользователей позволят нам создать очень большую базу профайлов».
«Научная значимость нашего проекта заключается в том, что в конце концов мы получим большую специализированную базу данных, связанную с паттернами электроэнцефалограмм, которые соответствуют представлению образов различных классов, а также образов одного класса, – подтвердил слова коллеги Александр Фролов. – Я надеюсь, что, получив такую базу данных, мы сможем провести статистику, определить степень способности разных людей овладеть нашей технологией. Наконец, сумеем приспособить классификаторы для наибольшей группы людей. Это практически невозможно сделать в лабораторных условиях».
Предполагается, что, кроме поиска изображения в базе NeuroG, любой обладатель электроэнцефалографической шапочки силой мысли сможет делать запросы в поисковые системы, такие как «Яндекс» (правда, во время эксперимента даже у Александра Жаворонкова не получилось воспользоваться поисковиком таким образом). Однако «нейропоиск» не единственное, хотя пока и самое удивительное применение новой технологии.
По словам учёных, в будущем такой метод может быть использован при лечении неврологических заболеваний – рассеянного склероза, болезней Альцгеймера, Паркинсона, в реабилитации пациентов после инсульта.