Александр Егоров

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

2692

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 технологииИнтернет и ИТМир

2692

24.08.2020, 19:10

URL: https://babr24.news/?IDE=273476

Bytes: 3916 / 3766

Версия для печати

Скачать PDF

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
[email protected]

Автор текста: Александр Егоров.

Другие статьи в рубрике "Наука и технологии"

От лёгкого дуновения до смертельных бурь: итоги викторины Бабра

Ветры на Байкале – природное явление, поражающее своей мощью и разнообразием. На образование и направление ветров, а также на погоду и климат региона особенно сильно влияют горные хребты, окружающие озеро.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

8845

11.02.2025

В преддверии COP17 в Монголии обсудили продвижение «зелёных» технологий

В Монголии продолжают поднимать важные вопросы, касающиеся борьбы с изменением климата и создания новых «зелёных» рабочих мест. В 2026 году страна станет хозяином 17-й сессии Конференции сторон Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием (COP17).

Есения Линней

Наука и технологииПолитикаЭкологияМонголия

6961

05.02.2025

Учёные ТГУ: о проблеме таяния ледников и о новых полезных свойствах шиповника

Исследователи ТГУ сильно обеспокоены таянием Алтайских ледников. После проведения оценки показателей выяснилось, что продолжение активного таяния льда и снега негативно скажется на окружающей среде.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеЭкологияТомск

11308

31.01.2025

Первый чемпионат среди дроноводов: Монголия делает ставку на БПЛА

Монголия продолжает развивать технологии беспилотных летательных аппаратов. На этом фоне в стране впервые прошел чемпионат среди дроноводов. Дронокон-2025 объединил более 500 участников.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоЭкономика и бизнесМонголия

7660

29.01.2025

МС-21: сказка про белого бычка продолжается

Российский среднемагистральный пассажирский самолет МС-21, который должен был стать флагманом отечественного авиастроения ещё несколько лет назад, вновь столкнулся с задержками. Глава «Ростеха» Сергей Чемезов сообщил, что серийное производство лайнера начнется не ранее 2026 года.

Виктор Горбунов

Наука и технологииРасследованияЭкономика и бизнесРоссия Иркутск

18801

27.01.2025

Сокуи, пропарины и становые щели: итоги викторины Бабра

Байкальский лёд – это настоящее природное чудо, способное заворожить любого. Его поверхность порой напоминает звёздное небо, а благодаря кристально чистой воде под ней открывается удивительный подводный мир озера. Именно поэтому Байкал особенно любим у туристов зимой. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБурятия Байкал Иркутск

16533

24.01.2025

Картофель в Монголии: ключ к продовольственной безопасности

Монголия — страна с суровым резкоконтинентальным климатом, где температура может колебаться от -40 градусов зимой и до +40 летом. В таких условиях выращивание сельскохозяйственных культур является сложной задачей, но их значение для населения трудно переоценить.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоЭкономика и бизнесМонголия

12183

22.01.2025

А в небесах опять летит комета!

2024 год оказался «урожайным» на разные небесные явления; вспомним хотя бы нашумевшую комету «Цзыцзиньшань – ATLAS», которую в минувшем октябре можно было видеть невооруженным глазом. А теперь нас посетила даже более интересная гостья, одна из самых ярких комет - C/2024 G3 (ATLAS).

Эля Берковская

Наука и технологииСобытияМир

2811

12.01.2025

Монголия на пороге инноваций: испытательные полигоны для дронов

Руководство Монголии планирует шагнуть в будущее, создав испытательные полигоны для дронов. В рамках последнего заседания правительства было утверждено решение о создании специализированных зон тестирования беспилотников.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоЭкономика и бизнесМонголия

16625

26.12.2024

Бесстрашный учёный, описавший Байкал. Итоги викторины Бабра

Этот учёный был академиком Петербургской академии наук и сыграл значительную роль в развитии российской и мировой науки. По итогам сибирской экспедиции, возглавляемой им, был представлен десятитомный отчёт, содержащий карты региона и научное описание озера Байкал. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБурятия Байкал Иркутск

18222

22.12.2024

Инсайд. Научный реванш

По моим наблюдениям, в науке среди руководителей (особенно среди возрастных) встречается специфический психологический недуг, который очень вредит, собственно, реальному развитию науки. Это — желание совершить открытие мирового уровня и остаться в истории, не имея для того значимых результатов.

Николай Головин

Наука и технологииРоссия

8084

18.12.2024

Наносенсоры на страже нашего здоровья

Томский политехнический университет радует новыми разработками. На этот раз ученые ТПУ создали бесшумные наносенсоры. Добавим в них чат GPT – и Т-800 готов. Шутка. (А, может, и нет).

Антон Старков

Наука и технологииЗдоровьеОбществоТомск

4762

11.12.2024

Лица Сибири

Дубас Анатолий

Гага Владимир

Кушнарев Анатолий

Шевченко Валерий

Самарский Борис

Жуков Антон

Шагдарова Индира

Баранов Юрий

Липин Сергей

Коренев Юрий