Александр Егоров

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

3582

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

3582

24.08.2020, 19:10

URL: https://babr24.com/?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:
newsbabr@gmail.com

Автор текста: Александр Егоров.

Другие статьи в рубрике "Наука и технологии"

Байкал глазами ссыльного: итоги викторины Бабра

Этот зоолог, сосланный в Сибирь после восстания 1863-1864 годов, жил в посёлке Култук и провёл там фундаментальные исследования фауны Байкала. Учёный впервые описал живородящие свойства голомянки, дал научное описание бычка‑желтокрылки и открыл более 100 новых видов гаммарид.

Есения Линней

Наука и технологииИсторияЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

3537

14.04.2026

Учёные ТГУ: защита краснокнижных птиц и отечественный метилпарабен

Учёные ТГУ находятся в процессе разработки подхода к охране птиц из Красной книги. В период с 2002 года по 2025 год численность трёх видов таких птиц сильно снизилась, поэтому учёные поставили перед собой задачу сохранить их.

Андрей Тихонов

Наука и технологииТомск

3857

07.04.2026

Учёные ТГУ: новый эффективный катализатор и 24 запатентованных сорта декоративных растений

Учёным-химикам из Томского госуниверситета удалось разработать новую улучшенную версию катализатора, способствующего получению молочной кислоты из глицерина. Этот ускоритель оказался в два раза эффективнее предыдущей версии.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияТомск

14603

27.03.2026

РУСАЛ меняет технологию производства алюминия

Компания РУСАЛ начала программу замены технологии производства алюминия ЭкоСодерберга на своих заводах. Завершены промышленные испытания первого в мире электролизера с инертными анодами.

Ярослава Грин

Наука и технологииЭкономикаИркутск

6446

23.03.2026

Учёные ТГУ: голографические камеры и подводные обсерватории

Учёные ТГУ планируют использовать свою разработку в подводных обсерваториях. Голографические камеры смогут в реальном времени следить за состоянием планктона, благодаря чему можно будет выявлять загрязнения водных объектов на ранних стадиях.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияТомск

14777

17.03.2026

Инсайд. СКИФ выходит на финишную прямую

Заявление полпреда президента в Сибирском федеральном округе Анатолия Серышева о том, что научное оборудование для Центра коллективного пользования «СКИФ» готово на 100%, — это не просто очередной этап большой стройки.

Ярослава Грин

Наука и технологииНовосибирск

6542

17.03.2026

Неубиваемый червь Байкала: итоги викторины Бабра

Этот обитатель Байкала поражает своей способностью восстанавливать утраченные части тела – даже из небольшого фрагмента может развиться полноценный организм. По своей сути – это плоские черви, которые отличаются большим разнообразием в озере, а около 50 видов является эндемиками.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

20220

14.03.2026

Учёные ТГУ: новая программа обучения для микробиологов и биотехнологов

Учёные Томского госуниверситета запускают новую программу для подготовки специалистов в сферах микробиологии и биотехнологии.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеСобытияТомск

4538

11.03.2026

Цифровой воздух за 32 миллиона: как Красноярск семь лет боролся со смогом без науки

История с красноярским смогом, похоже, выходит на новый уровень. Власти решили наконец разобраться, что именно происходит с воздухом в городе. Но цена вопроса — минимум 32 миллиона рублей и два года ожидания. И возникает логичный вопрос: а чем тогда занимались все предыдущие годы?

Анна Моль

Наука и технологииЭкономикаЗдоровьеКрасноярск

4253

11.03.2026

Учёные ТГУ – о новых спектральных сенсорах и выбросах парниковых газов

Учёные ТГУ разработали для одной из самых современных установок в мире уникальные спектральные сенсоры на основе арсенида галлия, компенсированного хромом.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияТомск

19059

05.03.2026

Первая путеводная звезда Байкала: итоги викторины Бабра

Запуск паромной переправы через Байкал стал точкой перезагрузки всего побережья. Ради безопасной навигации акваторию озера впервые системно исследовали. Судоходство стало предсказуемее, а значит, удобнее для торговли и рыбного промысла.

Есения Линней

Наука и технологииИсторияБурятия Байкал Иркутск

5797

28.02.2026

Учёные ТГУ: фильтр от микропластика и повышающий износостойкость техники материал

Учёные ТГУ давно занимаются изучением проблемы загрязнения водоёмов и почвы синтетическими волокнами. Чтобы помочь природе, учёные создали специальный фильтр, задерживающий более 90% микропластика, не давая ему проникнуть в окружающую среду.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияТомск

22944

18.02.2026

Лица Сибири

Мироненко Елена

Дёмин Эдуард

Курьянович Николай

Кондрашов Виктор

Иванов Алексей

Юдин Сергей

Ярошенко Олег

Соломатина Татьяна

Кармазина Раиса

Гришин Сергей