Нейро -компьютерный интерфейс (нки)



Скачать 23.06 Kb.
Pdf просмотр
Дата16.02.2017
Размер23.06 Kb.
Просмотров124
Скачиваний0

Нейро
-компьютерный интерфейс (НКИ).
Дёмин Владимир Сергеевич
ТюмГНГУ, АТПб-15-1
Тюмень, Россия
Развитие общества и технологий с каждым годом задает всё более высокие требования к каждому отдельному человеку. Темп жизни растет, и количество информации, которую необходимо воспринять и обработать, становится всё больше. Совершенствование электронных гаджетов и возникновение новых помогает адаптироваться к новым условиям, но использование некоторых из них остается невозможным или неудобным для людей с ограниченными возможностями.
Нейро-компьютерный интерфейс (НКИ) – устройство для обмена информацией между мозгом и электронным устройством.
НКИ, регистрирующие активность нейронов с помощью системы микроэлектродов, вживляемых непосредственно в ткань головного мозга, называются инвазивными.
Разработки инвазивных нейро-компьютерных интерфейсов начались в 60 – 70 годах прошлого века. В 90-х количество исследовательских групп, занимающихся разработкой нейро-компьютерного интерфейса значительно выросло. В 1999 году Джон Чапин и Мигэль
Николелис, американские ученые, опубликовали работу, в которой описывались результаты их экспериментов над крысами. Крысам, обученным нажимать на рычаг, чтобы получить воду для питья, были вживлены в головной мозг 40 электродов, считывающих активность нейронов. Вода подавалась по появлению этой активности, и в скором времени крысы перестали нажимать на рычаг и получали воду только силой намерений. Эти эксперименты отлично продемонстрировали возможность управления внешним устройством по средствам электрической активности групп нейронов головного мозга.
В 1998 году была проведена первая операция по восстановлению двигательной функции полностью парализованному больному, в результате которой он научился управлять курсором на экране компьютера.
Однако использование инвазивных НКИ имеет определенные сложности. Через трепанационные отверстия может произойти инфекционное заражение, вероятность которого может быть сведена к минимуму в дальнейшем разработкой системы беспроводной передачи сигнала между электродами, полностью изолированными от внешней среды, и внешним приемником.
В результате зарастания электродов соединительной тканью ухудшается электрический контакт между нейронами и электродами.
К тому же установка электродов является сложной и дорогостоящей операцией, связанной с риском для жизни. Все это делает инвазивные НКИ непригодными для широкого использования. Однако существуют неинвазивные нейро-компьютерные интерфейсы, основанные на улавливании электрических сигналов мозга с поверхности кожи головы, иначе говоря, использующие электроэнцефалограмму. Такие интерфейсы уступают инвазивным по точности из-за того, что сигнал, проходя через кожу и кости черепа, искажается и ослабевает.

Один из принципов работы неинвазивных НКИ основывается на анализе потенциалов мозга, связанных с событиями. Если человеку предоставить набор элементов, то при показе ему необходимого элемента через 300-400 мс возникнет позитивное значение потенциала, называемое компонентом P300. Таким образом возможно управление по принципу «да/нет».
Другой принцип работы основывается на выявлении паттернов. Человеку предлагается, например, представлять движение разных частей тела, устно считать. Каждому виду когнитивных процессов соответствует определенная амплитуда ритмов электроэнцефалограммы. Эти процессы распознаются, и каждому из них присваивается действие.
НКИ, основанные на выявлении паттернов, можно использовать для управления различными движущимися механизмами. При этом существует алгоритм, позволяющий в результате длительного обучения неосознанно сформировать и обозначить паттерны, связанные с представлениями о движении этого механизма, что делает управление удобным.
В настоящее время существует ряд коммерческих неивазивных нейро-компьютерных интерфейсов разной сложности и направленности. Некоторые из них разрабатывались как доступный по цене геймпад, другие - в первую очередь для помощи полностью парализованным людям. Цена последних остается высокой для среднестатистического человека, но, возможно, со временем, как это происходило с многими техническими устройствами, качественный скачек в какой-либо области науки, сделает нейро- компьютерные интерфейсы доступными и более совершенными. Они войдут в наш быт и изменят его. Тогда люди с ограниченными возможностями смогут пользоваться различными электронными устройствами по средствам НКИ наравне с людьми без патологий и травм, а новые устройства в совокупности с НКИ могут полностью компенсировать их недостатки.
Список
использованной литературы
1.
Каплан, Александр. Как мозг человека будет управлять машинами [Электронный ресурс] /
Forbes.

Электрон. текстовые. дан.

Режим доступа: http://m.forbes.ru/article.php?id=275489, свободный.
2.
История возникновения и развития технологии интерфейс мозг-компьютер [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые. дан. – Режим доступа: http://repetitora.com/istoriya- vozniknoveniya-i-razvitiya-tehnologii-interfejs-mozg-kompyuter, свободный.
3.
Первый нейрокомпьютерный интерфейс в продаже [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые. дан. – Режим доступа: https://xakep.ru/2010/03/09/51382, свободный.


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал