Александр Егоров

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

2912

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

2912

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"

«Рыцарь» Байкала: итоги викторины

С именем этого академика РАН неразрывно связана научная судьба Байкала. Он являлся директором Лимнологического института c 1961 по 1987 год. Вошёл в историю как крупный специалист в области экологии, лимнологии и геоботаники. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияПолитикаБайкал Бурятия Иркутск

2255

13.07.2025

Учёные ТГУ. Лаборатория с системой ИИ и эксперимент со стиркой и микропластиком

9 июля 2025 года на площадке ИХТЦ состоялось открытие новой лаборатории искусственного интеллекта в химии и молекулярной инженерии. Она была реализована Томским государственным университетом совместно с Институтом AIRI.

Андрей Тихонов

Наука и технологииИнтернет и ИТЭкологияТомск

5850

10.07.2025

Великан среди озёр: итоги викторины Бабра

Байкал – не просто глубокое озеро, это крупнейший резервуар пресной воды на планете. В его водной чаше хранится около 20 % всех мировых запасов незамороженной (!) пресной воды. Чтобы вычерпать всё до дна, потребовалось бы потратить десятки тысяч лет. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

11692

28.06.2025

Томский кампус: пациент скорее мёртв, чем жив

Компанию, которая создавалась с целью возведения томского межвузовского кампуса, хотят признать банкротом – Федеральная налоговая служба подала в Арбитражный суд Москвы соответствующее заявление. Губернатор Владимир Мазур заявил, что реализацией мегапроекта займутся только в феврале 2026 года.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбразованиеЭкономика и бизнесТомск

10480

26.06.2025

Учёные ТГУ. Следы юрского периода и экспедиция в Арктику

Палеонтологам Томского госуниверситета удалось обнаружить следы растений и животный юрского периода. Также из интересного: студент ТГУ возглавил группу в Арктической экологической экспедиции на остров Ловецкий.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияЗдоровьеТомск

12841

20.06.2025

Солнечная альтернатива угольному дыму: удачный эксперимент или утопия?

На фоне ежегодного ухудшения экологической ситуации в Улан-Баторе, одной из самых острых проблем остается высокий уровень загрязнения воздуха. Виновниками часто называют частные домохозяйства, использующие угольные печи для отопления в холодное время года.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоЭкологияМонголия

11426

18.06.2025

Телеграм Томска за неделю: «ковровый» скандал и возможное падение ракеты

Бабр представляет обзор ключевых событий и обсуждений в томском сегменте мессенджера Telegram за неделю с 9 по 15 июня 2025 года включительно. «Ковровый» скандал Администрация Томской области решила приобрести километр ковров за 10 миллионов рублей.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбществоТомск

3167

16.06.2025

Байкал глазами Палласа: итоги викторины Бабра

Это учёный мирового уровня – академик Петербургской академии наук, который успел возглавить несколько крупных научных экспедиций по России, в том числе на Байкал. Многие из его трудов – крупные исследования, такие как «Флора России» и «Азиатско-русская фауна». Телеграм-канал «Бурятия. Бабр.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

25654

13.06.2025

Загадочные миграции в Байкале: итоги викторины Бабра

В Байкале ежедневно происходит перемещение водных организмов: миллионы мелких обитателей – от рачков до одноклеточных – поднимаются ближе к поверхности, а с рассветом снова опускаются на глубину. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр. Дальше некуда» предложил читателям угадать, про какое явление идёт речь.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

19508

31.05.2025

Учёные ТГУ. Торжественный запуск, или Российский электролит для суперконденсатора

В Томске с 20 мая проходит масштабный Всероссийский форум U-NOVUS-2025, в котором принимают участие предприниматели, инженеры и молодые учёные. 23 мая 2025 года стало известно, что в рамках этого форума прошёл запуск установки по получению органического электролита для суперконденсаторов.

Андрей Тихонов

Наука и технологииСобытияОбразованиеТомск

4777

26.05.2025

«Денег нет, уменьшаем». Томские власти сэкономят на площади кампуса

Давно не было слышно о мегапроекте томского межвузовского студгородка, задуманного экс-губернатором Сергеем Жвачкиным без малого шесть лет назад.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбразованиеЭкономика и бизнесТомск

23451

15.05.2025

Учёные ТГУ рассказали о многофункциональной программе Geant4 и суперколлайдере NICA

Томский государственный университет организует школу для изучения пакета программ Geant4. Такая технология используется в крупных научных проектах в области физики высоких энергий. Кроме того, программу Geant4 используют для моделирования прохождения частиц на большом адронном коллайдере.

Андрей Тихонов

Наука и технологииОбразованиеИнтернет и ИТТомск

10652

21.04.2025

Лица Сибири

Кузин Александр

Петров Валерий

Галсанов Ким

Шевченко Валерий

Халецкий Федор

Худоногов Сергей

Мартыняк Дениc

Зуляр Юрий

Волошина Елена

Панченко Юлия