18+

Александр Егоров

©  SmartBabr

Наука и технологии, Интернет и ИТ Мир

3394

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

3394

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"

Учёные ТГУ: борьба с патогенными бактериями в воздухе станет эффективнее

Учёные ТГУ совместно с коллегами из СО РАН создали нанотермитные системы, способные предотвращать распространение и снижать концентрацию ...

Автор: Андрей Тихонов.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Томск

3081

13.01.2026

В Новосибирской области предпринимателя подключили к электроэнергии после вмешательства прокуратуры

В Новосибирске предпринимателя подключили к электрическим сетям после вмешательства надзорного ведомства.

Горящий лёд Байкала: итоги викторины Бабра

На глубине Байкала находятся загадочные «кристаллы энергии» – твёрдые соединения метана и воды, рождающиеся в холоде и под давлением.

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Байкал, Бурятия, Иркутск

8508

07.01.2026

Время наблюдать за светилами

Наступление 2026 года отмечено яркими астрономическими событиями, так что самое время полюбоваться небом.

Автор: Эля Берковская.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, События

Мир

2543

03.01.2026

Учёные ТГУ: всё о клещах и местах их обитания на новой платформе Ixodecs

Учёным Томского госуниверситета удалось создать открытую интерактивную платформу, которая позволит отслеживать обилие иксодовых клещей на конкретных ...

Автор: Андрей Тихонов.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Томск

13219

29.12.2025

ИИ спасает от рака: в Монголии запустили современную диагностику онкологии

Монголия реализует один из самых амбициозных медицинских проектов последних лет – национальную систему профилактики и раннего выявления ...

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Здоровье, Экономика

Монголия

2813

24.12.2025

Кибербезопасность как точка сближения: Япония усиливает партнерство с Монголией

Отношения между Японией и Монголией в последние годы постепенно выходят за рамки классического дипломатического и экономического взаимодействия.

Автор: Эрнест Баатырев.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Общество, Экономика

Монголия

2843

24.12.2025

От ссылки к открытиям: итоги викторины Бабра

Этот зоолог, исследовавший фауну Байкала в период ссылки, работал вместе с Бенедиктом Дыбовским.

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, История

Байкал, Бурятия, Иркутск

4841

19.12.2025

Перчатки и обувь с датчиками: в СФУ создали тренажеры для больных Паркинсоном

Специалисты Сибирского федерального университета создали уникальный комплекс для реабилитации людей, перенесших инсульт или страдающих болезнью ...

Прорыв в монгольской ботанике: ученые открыли уникальный вид растений

В научном сообществе Монголии произошло событие, которое уже называют одним из самых значимых открытий последних лет.

Автор: Эрнест Баатырев.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Общество

Монголия

4605

02.12.2025

В Новосибирской области готовность СКИФа оценивают в 95%

В Новосибирской области готовность СКИФа оценивается в 95,1%. Об этом рассказали в телеграм-канале «Зона 54».

В Новосибирской области назначили нового руководителя Центра цифровой трансформации

В Новосибирске назначили нового директора ГКУ «Центр цифровой трансформации». Им стала Наталья Чернышева.