18+

Александр Егоров

©  SmartBabr

Наука и технологии, Интернет и ИТ Мир

2843

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

2843

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"

В заповеднике на севере Красноярского края нашли кости древнего бизона. Он жил 12 000 лет назад

На севере Красноярского края нашли кости животного, которое жило здесь более 12 000 лет назад. Об этом сообщили в заповеднике «Тунгусский».

Два сельхозпредприятия Томского района планируют обрабатывать посевы с помощью дронов

Два сельхозпредприятия Томского района, ООО «Колпаков» и ООО «Сибирское зерно», протестировали агродроны производства томской компании «Геометрия».

Новосибирский институт теплофизики получил грант на 960 миллионов

Новосибирский Институт теплофизики СО РАН получил грант на 960 миллионов рублей из федерального бюджета по решению Министерства образования РФ.

Школьница из Бурятии взяла золото на всероссийском лесном конкурсе

Юная исследовательница из Баргузинского района Василиса Коневина доказала, что серьезная наука под силу даже школьникам.

Загадочные миграции в Байкале: итоги викторины Бабра

В Байкале ежедневно происходит перемещение водных организмов: миллионы мелких обитателей – от рачков до одноклеточных – поднимаются ближе к ...

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Байкал, Бурятия, Иркутск

8206

31.05.2025

На месте будущего «Суриков-центра» в центре Красноярска нашли старинные монеты и кресты

На месте, где в Красноярске планируют построить «Суриков-центр», продолжаются археологические раскопки.

В Новосибирске отменили условный срок бывшему президенту СО РАН

В Новосибирске областной суд отменил условный срок бывшему президенту СО РАН Александру Асееву, который ранее был признан виновным в мошенничестве.

Новосибирскую дорогу к СКИФу отремонтируют по национальному проекту

В Новосибирской области автодорогу до «Сибирского кольцевого источника фотонов» отремонтируют по национальному проекту «Инфраструктура для жизни».

В Монголии планируют внедрить интеллектуальную систему земледелия

Монгольская компания «Буянт Тув» и российское ООО «Клевер фармер» договорились о сотрудничестве в пилотном испытании системы «умного» земледелия.

Учёные ТГУ. Торжественный запуск, или Российский электролит для суперконденсатора

В Томске с 20 мая проходит масштабный Всероссийский форум U-NOVUS-2025, в котором принимают участие предприниматели, инженеры и молодые учёные.

Автор: Андрей Тихонов.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, События, Образование

Томск

1957

26.05.2025

«Денег нет, уменьшаем». Томские власти сэкономят на площади кампуса

Давно не было слышно о мегапроекте томского межвузовского студгородка, задуманного экс-губернатором Сергеем Жвачкиным без малого шесть лет назад.

Автор: Андрей Игнатьев.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Образование, Экономика и бизнес

Томск

11628

15.05.2025

Учёные ТГУ рассказали о многофункциональной программе Geant4 и суперколлайдере NICA

Томский государственный университет организует школу для изучения пакета программ Geant4.

Автор: Андрей Тихонов.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Образование, Интернет и ИТ

Томск

7864

21.04.2025