Александр Егоров

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

4149

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

4149

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"

Инсайд. Кольцово как кадровый магнит

Сибирь десятилетиями жила в парадигме кадрового донора: выучили специалиста - проводили в Москву или за рубеж. Регионы СФО конкурируют за людей с переменным успехом, и любой кейс, где поток удаётся развернуть в обратную сторону, заслуживает разбора.

Ярослава Грин

Наука и технологииНедвижимостьНовосибирск

2450

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. Российские и монгольские учёные решили разобраться в этих капризах основательно и создать цифровой двойник трансграничного бассейна реки.

Василий Чайкин

Наука и технологииЭкологияРоссия Монголия Иркутск

4585

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. Система позволит спрогнозировать, что произойдёт с главным притоком Байкала в будущем при любых аномалиях.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБурятия Монголия Иркутск

4554

17.09.2026

Сотни лет обновления Байкала: итоги викторины Бабра

В своих викторинах Бабр не раз акцентировал внимание на уникальности Байкала. Одной из удивительных особенностей озера является то, что оно по-настоящему «долгоживущее» с точки зрения водообмена.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

5604

15.09.2026

Монголия и наука: от исследований к большой энергетике

Развитие альтернативной энергетики стало для Монголии как вопросом экологии, так и вопросом экономики. Несмотря на большие запасы угля, страна испытывает огромную потребность в надежных источниках электроэнергии и необходимость сокращения вредных выбросов.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииЭкологияЭкономикаМонголия

7419

10.09.2026

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 Новосибирском? Расклад такой. Область резервирует под инфраструктуру синхротрона обширные территории.

Ярослава Грин

Наука и технологииНедвижимостьЭкономикаНовосибирск

4265

09.09.2026

Учёные ТГУ: молекулы-архитекторы и медицина будущего

Учёные ТГУ соединили молекулы, которые выглядят как тыква и стебель бамбука. А благодаря одной такой миниатюрной «тыкве» можно безопасно доставить лекарство прямо в раковую опухоль, не отравляя при этом здоровые органы. Звучит как фантастика?

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеОбразованиеТомск

2919

31.08.2026

Данные как ресурс: зачем Монголии новый закон

Правительство Монголии впервые готовит единые правила обращения с данными. Сегодня информация о гражданах и деятельности государства хранится в десятках разных систем, которыми управляют отдельные ведомства, банки, больницы, телекоммуникационные компании и другие организации.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоПолитикаМонголия

10847

31.08.2026

Учёные ТГУ: «Сакура полезнее, чем все думали»

Учёным Томского госуниверситета совместно с коллегами из вузов других регионов России удалось найти новые полезные химические соединения во всем известном виде деревьев, на цветение которого люди любуются каждой весной.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеТомск

3620

26.08.2026

Инсайд. Председатели тянут СО РАН на дно

Академик Коптюг, а уж тем более и отец-основатель Лаврентьев даже в самом страшном сне не могли бы представить, что будет происходить в начале XXI века с их любимым детищем – Сибирским отделением Академии наук.

Ярослава Грин

Наука и технологииНовосибирск

9882

23.08.2026

Учёные ТГУ: поиск мест обитания краснокнижных птиц и нагрев никелида титана

Учёные ТГУ в ходе летней экспедиции в ЯНАО обнаружили новые гнездовья птиц из Красной книги и объяснили причины поиска новых мест обитаний. Также исследователям Томского госуниверситета удалось выяснить, как управлять сплавом с эффектом памяти формы для медицинской сферы.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеТомск

4755

19.08.2026

Монголия и наука: международные форумы и обделенные студенты

Пока Монголия стремится закрепить за собой репутацию регионального и мирового научного центра, правительство страны приняло решение сократить финансирование студентов, обучающихся в зарубежных вузах.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоМонголия

5243

13.08.2026

Лица Сибири

Чимэдийн Сайханбилэг

Вобликова Валентина

Шульц Алексей

Стрельцов Анатолий

Ходаков Сергей

Салмин Владимир

Будашкаева Светлана

Торунов Евгений

Диксон Виталий

Зелент Иван