18+

Александр Егоров

©  SmartBabr

Наука и технологии, Интернет и ИТ Мир

3046

24.08.2020, 19:10

Учёные создали программу, определяющую работу мозга

Сотрудники Сколтеха вместе с французскими и японскими коллегами протестировали алгоритмы с машинным обучением и обнаружили, что программы могут определять умственную нагрузку и аффективные состояния людей. Результаты работы опубликованы в журнале IEEE Systems, Man, and Cybernetics.

Интерфейс мозг-компьютер (ИМК) связывает живой мозг человека с неорганическими вычислительными устройствами. Уже сегодня ИМК позволяет людям управлять искусственной рукой или инвалидным креслом, а также отслеживать и классифицировать психоэмоциональные состояния. Сигналы мозга, поступающие в ИМК, как правило, измеряют при помощи электроэнцефалографии (ЭЭГ) — неинвазивного метода измерения электрической активности мозга.

В ЭЭГ используются «сырые» данные в виде непрерывных сигналов. Их хорошо обрабатывают, прежде чем по ним можно будет точно определить умственную нагрузку и аффективные состояния человека. На сегодня у исследователей имеет достаточно экспериментальные данных о том, что точность этих измерений не позволяет решать даже простые задачи, такие как определение различий между высокой и низкой умственной нагрузкой. Это не позволяет использовать такие методы на практике.

«Такая низкая точность измерений обусловлена чрезвычайно сложным устройством человеческого мозга. Представьте себе, что наш мозг — это огромный оркестр, в котором участвуют тысячи инструментов, а нам нужно при помощи ограниченного числа микрофонов и датчиков выделить характерное звучание каждого отдельного инструмента», — объясняет один из авторов статьи, профессор Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных (CDISE) Анджей Чихоцкий.

Российские ученые решили создать более точную и эффективную программу для такой цели. Авторы рассмотрели две группы алгоритмов с машинным обучением — классификаторы на основе римановой геометрии (RGC) и сверточные нейросети (CNN), которые уже использовались в активных ИМК. Ученые решили выяснить, справятся ли эти алгоритмы не только с воображаемыми двигательными задачами, в которых испытуемый представляет в своем воображении определенные движения конечностей, в реальности не совершая их, но и с задачами оценки умственной нагрузки и аффективных состояний.

Для этого исследователи сравнили семь алгоритмов, два из которых они создали сами на основе римановых алгоритмов. В одном из двух экспериментов исследователи использовали типичную для ИМК схему, в которой программы сначала обучали на данных об определенном испытуемом, а затем на нем же и тестировали. Во втором эксперименте привязки к испытуемому не было. Пройти такое «испытание» было сложнее, ведь у каждого мозг работает индивидуально.

В результате авторы показали, что глубокая нейросеть обходит все остальные алгоритмы и наиболее точно оценивает умственную нагрузку. Однако такой алгоритм плохо справляется с классификацией эмоциональных состояний. С другой стороны, два алгоритма с римановой оптимизацией решают обе задачи на среднем уровне. Согласно результатам работы, пассивный ИМК не совсем годится для классификации аффективных состояний. Он лучше подойдет для оценки умственной нагрузки.

«На следующих этапах исследования мы планируем использовать более сложные методы на основе искусственного интеллекта (ИИ) и, в первую очередь, методы глубокого обучения, с помощью которых можно выявлять самые незначительные изменения в сигналах и паттернах мозга. Глубокие нейронные сети можно обучать на больших наборах данных, содержащих информацию о большом количестве испытуемых, различных тестовых сценариях и условиях испытаний. Искусственный интеллект, создание которого стало настоящей революцией, может оказаться весьма полезным для ИМК и решения задач распознавания человеческих эмоций», — говорит Анджей Чихоцкий.

Александр Егоров

©  SmartBabr

Наука и технологии, Интернет и ИТ Мир

3046

24.08.2020, 19:10

URL: https://m.babr24.info/?IDE=273476

Bytes: 3916 / 3766

Скачать PDF

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
[email protected]

Другие статьи и новости в рубрике "Наука и технологии"

Археологи нашли захоронение «голодной зимы» XVII века в Красноярске

В Красноярске во время земляных работ на улице Каратанова археологи нашли массовое захоронение, относящееся к середине XVII века.

Археологи обнаружили в Красноярском крае уникальный сосуд возрастом до 4,5 тысячи лет

В районе Ангары в Красноярском крае археологи нашли керамический сосуд с изображением лося, выполненным в технике петроглифов.

В СФУ представили экологичные панели для строительства с улучшенной звукоизоляцией

В Сибирском федеральном университете в Красноярске разработали новые звукоизоляционные панели, которые можно использовать при строительстве жилья и ...

На Стрелке в Красноярске археологи обнаружили древние украшения возрастом 16 тысяч лет

В Красноярске на территории Стрелки археологи обнаружили украшения эпохи древнекаменного века. Их возраст составляет около 15,5–16 тысяч лет.

Обещанного кампуса 11 лет ждут?

Названа новая дата завершения строительства томского межвузовского кампуса.

Автор: Андрей Игнатьев.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Образование, Экономика и бизнес

Томск

10469

27.08.2025

Новосибирский поселок Кольцово сохранил статус наукограда

Новосибирский поселок Кольцово сохранил статус наукограда. Соответствующее решение приняли в правительстве РФ.

В Красноярске нашли иглы из рога оленя возрастом 16 тысяч лет

В Красноярске археологи во время раскопок обнаружили коллекцию древних игл из рогов северного оленя. Их возраст оценивают в 15–16 тысяч лет.

Телеграм Томска за неделю: авария в Стрежевом, строительство «Южного моря» и напечатанная остановка

Бабр представляет обзор ключевых событий и обсуждений в томском сегменте мессенджера Telegram за неделю с 11 по 17 августа 2025 года включительно.

Автор: Андрей Игнатьев.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Происшествия, Экономика и бизнес

Томск

11096

18.08.2025

В Красноярском крае могут появиться роботы-доставщики

Минэкономики вынесло на общественное обсуждение проект постановления, который впервые законодательно закрепит правила движения роботов-доставщиков на ...

На острове Татышев нашли сосуды возрастом более 2000 лет

Во время археологических раскопок на острове Татышев в Красноярске археологи обнаружили древнюю керамику, возраст которой может превышать 2000 лет.

Космонавт из Назарово Кирилл Песков завершает почти пятимесячную миссию в космосе

Космонавт из Назарово Кирилл Песков должен вернуться на Землю после почти пяти месяцев, проведённых на Международной космической станции.

В Хакасии нашли бронзовые котлы возрастом более 2300 лет

В окрестностях Абакана археологи обнаружили два бронзовых котла, возраст которых превышает 2300 лет.