18+

Александр Егоров

©  SmartBabr

Наука и технологии, Интернет и ИТ Мир

4150

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

4150

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"

Инсайд. Кольцово как кадровый магнит

Сибирь десятилетиями жила в парадигме кадрового донора: выучили специалиста - проводили в Москву или за рубеж.

Автор: Ярослава Грин.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Недвижимость

Новосибирск

2784

18.09.2026

Инсайд. Цифровой двойник Байкала

Селенга приносит в Байкал почти половину всей поступающей в него воды, поэтому любые её капризы озеро чувствует первым.

Автор: Василий Чайкин.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Россия, Монголия, Иркутск

5063

18.09.2026

Селенгу отдают искусственному интеллекту: учёные готовят цифрового двойника главного притока Байкала

Селенгу решили отстроить в цифровом формате: с помощью спутников, математических моделей и искусственного интеллекта.

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Бурятия, Монголия, Иркутск

5049

17.09.2026

Сотни лет обновления Байкала: итоги викторины Бабра

В своих викторинах Бабр не раз акцентировал внимание на уникальности Байкала.

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Байкал, Бурятия, Иркутск

5927

15.09.2026

Монголия и наука: от исследований к большой энергетике

Развитие альтернативной энергетики стало для Монголии как вопросом экологии, так и вопросом экономики.

Автор: Эрнест Баатырев.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология, Экономика

Монголия

7731

10.09.2026

Красноярские археологи обнаружили 17 тысяч древних артефактов на стоянке Усть-Базаиха-2

На правобережье Красноярска завершается второй полевой сезон археологических работ на стоянке Усть-Базаиха-2.

Инсайд. Кто заработает на СКИФе?

Пока федеральные СМИ обсуждают научную ценность СКИФа, мы посмотрим на вопрос прагматично: кто и как капитализирует появление объекта мегасайенс под ...

Автор: Ярослава Грин.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Недвижимость, Экономика

Новосибирск

4416

09.09.2026

Маршруты расписали раньше самолётов: иркутские МС-21 отправят между Москвой и Петербургом

У самолётов, которые ещё не построены серийно и не прошли сертификацию до конца, уже появилось расписание.

200 иркутских самолётов для Индии: сколько согласования, а сколько намерения

На Восточном экономическом форуме прозвучала цифра, которая напрямую касается Иркутского авиационного завода.

Тысячелетний бивень мамонта нашли рабочие в Туруханске

На севере Красноярского края, в Туруханске, рабочие случайно обнаружили бивень мамонта.

В медучреждения Томской области поступило десять современных УЗИ-аппаратов

В медучреждения Томской области поступила партия современного диагностического оборудования: десять УЗИ-аппаратов общей стоимостью 45,44 миллиона ...

Магнитную аномалию нашли учёные на Ольхоне

Полевой этап комплексных геофизических исследований на Байкальской магнитотеллурической обсерватории завершили учёные Института солнечно‑земной ...