Без пробиване на черепа? Нов неинвазивен невроинтерфейс позволява управление на обекти със силата на мисълта

Учените от университета „Карнеги Мелън“ демонстрираха нов неинвазивен мозъчно-компютърен интерфейс, който дава възможност на хората да управляват курсора на екрана с мисълта си. За разлика от инвазивните устройства, той не изисква хирургическа намеса. Интерфейсът се базира на невронна мрежа, обучена на данни от електроенцефалографии, които записват мозъчната активност на участниците. В крайна сметка изкуственият интелект се е научил да разбира намеренията на участниците по отношение на движещите се обекти на екрана, като просто е анализирал данните от сензорите на неврокомпютърния интерфейс. Изследователите проучват приложимостта на технологията за пациенти с инсулт и планират да я използват за управление на роботи.

Мозъчните чипове, разработвани от Neuralink, Synchron и други компании за невроинтерфейси, се делят на две категории: инвазивни и минимално инвазивни. Това означава, че тези устройства се имплантират или директно в мозъка, или вътре в черепа. Съществуват много опасения относно използването на такива невроинтерфейси (BCI). Така например, какво ще стане, ако мозъкът или черепът бъдат повредени по време на имплантирането на чипа? Какво ще се случи, ако някой хакне чипа? Как ще се отрази чипът на здравето на мозъка в дългосрочен план? Има ли гаранция, че разработчиците на чипа няма да злоупотребят с получените невронни данни? Неинвазивните невронни интерфейси биха могли да бъдат идеалното решение.

Но проблемът с традиционните неинвазивни BCI е, че те не са толкова точни, колкото инвазивните BCI. Тези устройства събират данни с помощта на външни сензори, които не са в пряк контакт с мозъчната тъкан, и всякакви смущения в околната среда на потребителя могат да повлияят на работата им. Според изследователите проблемът с неточността на неинвазивните BCIs може да бъде решен чрез дълбоки невронни мрежи, базирани на изкуствен интелект. Те са много по-усъвършенствани от стандартните невронни мрежи, използвани за разпознаване на лицата, гласа и изпълнение на други, по-прости задачи.

Дълбоките невронни мрежи, за разлика от конвенционалните невронни мрежи, имат повече слоеве и възли, което им позволява да решават по-сложни проблеми. Благодарение на тях невронният интерфейс е в състояние да извлича точни резултати дори от големи и сложни набори от данни, съдържащи смущения и шум. Така например в проучването 28 участници са успели непрекъснато да проследяват обект на екрана, използвайки само силата на мисълта.

Изследователите са свързали неинвазивните невронни интерфейси към главите на участниците. В същото време те използвали електроенцефалография (ЕЕГ), за да записват мозъчната активност на участниците. Данните от ЕЕГ са използвани за обучение на дълбока невронна мрежа, базирана на изкуствен интелект. Тази мрежа в крайна сметка успя да разбере намеренията на участниците по отношение на движещите се обекти, като просто анализира данните от сензорите на неврокомпютърния интерфейс.

Проучването показва, че в бъдеще неинвазивните интерфейси мозък-компютър, базирани на изкуствен интелект, биха могли да помогнат на хората да контролират външните устройства, без да използват ръцете и мускулите си. Това ще улесни взаимодействието с технологиите, ще позволи на учените да изследват в детайли функциите на човешкия мозък и ще подобри качеството на живот на хората с увреждания. Учените тестват приложимостта му не само при здрави хора, но и при пациенти с инсулт и двигателни увреждания.

Това не е първият път, в който авторите на изследването демонстрират потенциала на неинвазивните BCI интерфейси. През 2019 г. те приложиха подобен подход, като позволиха на роботизирана ръка да преследва курсора на мишката. Изследователите смятат, че неинвазивните невроинтерфейси, базирани на изкуствен интелект, ще доведат до по-усъвършенствани роботи. Учените вече тестват технологията за неинвазивни невронни интерфейси, за да контролират сложни задачи за дадена роботизирана ръка.