18+

Александр Егоров

©  SmartBabr

Наука и технологии, Интернет и ИТ Мир

3468

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

3468

24.08.2020, 19:10

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

Bytes: 3916 / 3766

Скачать PDF

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
newsbabr@gmail.com

Другие статьи и новости в рубрике "Наука и технологии"

Первая путеводная звезда Байкала: итоги викторины Бабра

Запуск паромной переправы через Байкал стал точкой перезагрузки всего побережья.

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, История

Бурятия, Байкал, Иркутск

1031

28.02.2026

20 лет исследований: красноярский краевед пересчитал все скалы на Столбах

Красноярский краевед Владимир Матвеев подсчитал точное количество скал на территории национального парка «Красноярские Столбы».

В Красноярске продемонстрировали технологии рыболовства каменного века

Красноярские археологи продемонстрировали уникальную музейную коллекцию древних рыболовных снастей.

Учёные ТГУ: фильтр от микропластика и повышающий износостойкость техники материал

Учёные ТГУ давно занимаются изучением проблемы загрязнения водоёмов и почвы синтетическими волокнами.

Автор: Андрей Тихонов.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Томск

9785

18.02.2026

Учёные из России и Монголии собирают экспедицию для оценки рисков строительства ГЭС «Эгийн-Гол»

В Институте систем энергетики имени Л. А.

Глубоководные чудовища Байкала: итоги викторины Бабра

Эта обширная группа ракообразных в озере обитает как в толще воды, так и на дне озера.

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Байкал, Бурятия, Иркутск

10058

16.02.2026

Археологи выяснили, кто жил на месте будущей станции метротрама в Красноярске: это были педагоги-офицеры

Красноярские археологи завершили раскопки на месте будущей станции метротрам «Центральный парк».

В Новосибирске планируют объединить два института СО РАН

В Новосибирске планируют объединить Институт теплофизики и Институт гидродинамики СО РАН. Об этом сообщили в пресс-службе регионального правительства.

Где в Байкале скапливается микропластик и что обнаружили учёные

Байкал привыкли называть чистым и почти нетронутым.

Автор: Анна Моль.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Иркутск, Байкал, Томск

11649

12.02.2026

На стройке метротрама в Красноярске раскопали усадьбу XIX века с «секретом» в фундаменте

Красноярские археологи поделились итогами раскопок на территории будущей станции метротрама «Центральный парк».

Учёные ТГУ: новая технология для детекторов и переработка тяжёлой нефти

Учёные ТГУ совместно с коллегами из ООО «ФИНПРОМАТОМ» уже создали и внедрили новую технологию производства материалов, которые составляют основу ...

Автор: Андрей Тихонов.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Образование

Томск

3586

04.02.2026

В Новосибирске по подозрению в получении взятки задержали сотрудника научного центра «Вектор»

В Новосибирске сотрудник научного центра «Вектор» был задержан по подозрению по части 6 статьи 290 и части 3 статьи 159 УК РФ – мошенничество и ...