В Калифорнийском университете в Сан-Франциско парализованный пациент наконец-то смог думать о движении своих конечностей, а роботизированная рука имитирует его намерения благодаря недавно разработанному интерфейсу мозг-компьютер (BCI) — устройству, которое интерпретирует сигналы мозга и преобразует их в команды движения.
Большинство доступных на сегодняшний день BCI работают не более двух дней с возможностью прерывания работы, однако этот, что удивительно, проработал целых семь месяцев без серьезных перестроек.
Самый большой прорыв связан с моделью искусственного интеллекта, на которой основан этот ИКМ. Она адаптируется к естественным изменениям активности мозга с течением времени, позволяя участнику совершенствовать свои воображаемые движения.
«Такое сочетание обучения человека и искусственного интеллекта — это следующий этап развития интерфейсов «мозг-компьютер», — говорит невролог Карунеш Гангули, — это то, что нам нужно для достижения сложных и реалистичных функций».
Как работает система
Участнику исследования, парализованному в результате инсульта, вживили небольшие датчики на поверхность мозга. Когда пациент представлял, что двигает конечностями или головой, эти датчики улавливали активность в мозге. Со временем исследователи обнаружили, что, хотя паттерны движения мозга остаются неизменными, их точное расположение слегка меняется изо дня в день.
Это примерно объясняет, почему ранние BCI так быстро выходили из строя.
Чтобы решить эту проблему, команда исследователей разработала модель на основе ИИ, которая подстраивалась под ежедневные изменения. В течение двух недель испытуемый пытался визуализировать простые движения, в то время как ИИ учился на сигналах его мозга. Когда он впервые попытался управлять роботизированной рукой, его движения были неточными. Чтобы повысить точность, он тренировался с виртуальной роботизированной рукой, которая обеспечивала обратную связь в режиме реального времени.
Как только он научился пользоваться виртуальной рукой, он смог быстро перенести эти навыки на реальную роботизированную руку. Он смог захватывать блоки рукой, поворачивать их и устанавливать в разные положения. В более сложной задаче он открыл шкаф, достал чашку и поставил ее под дозатор воды.
Продолжительный прогресс и будущие цели
Даже спустя несколько месяцев испытуемый смог использовать роботизированную руку после короткого 15-минутного сеанса калибровки. Гангули и его коллеги намерены и дальше совершенствовать искусственный интеллект, чтобы сделать движения руки более плавными и быстрыми. Они также намерены развернуть систему для тестирования в реальных домашних условиях.
Для людей, страдающих параличом, даже самые обыденные задачи, такие как получение питья или кормление, могут быть сложными. «Я уверен, что мы научились создавать систему и сможем заставить ее работать», — говорит Гангули. [.
Исследование было опубликовано в журнале Cell.