Александр Егоров

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

3466

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

3466

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"

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

827

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

9712

18.02.2026

Глубоководные чудовища Байкала: итоги викторины Бабра

Эта обширная группа ракообразных в озере обитает как в толще воды, так и на дне озера. Будучи всеядными, они выполняют роль «санитаров Байкала», питаясь растениями и останками организмов. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр. Дальше некуда» спросил у читателей, как называют этих рачков.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

9946

16.02.2026

Где в Байкале скапливается микропластик и что обнаружили учёные

Байкал привыкли называть чистым и почти нетронутым. И каждый раз, когда появляется новость об очередной машине, провалившейся под лёд, это звучит как тревожное напоминание: даже зимой озеро испытывает на себе давление человека.

Анна Моль

Наука и технологииЭкологияИркутск Байкал Томск

11565

12.02.2026

Учёные ТГУ: новая технология для детекторов и переработка тяжёлой нефти

Учёные ТГУ совместно с коллегами из ООО «ФИНПРОМАТОМ» уже создали и внедрили новую технологию производства материалов, которые составляют основу детекторов рентгеновских цветовых изображений. Кроме того, учёные ТГУ нашли способ сделать тяжёлую нефть более лёгкой с помощью трёх доступных компонентов.

Андрей Тихонов

Наука и технологииОбразованиеТомск

3564

04.02.2026

Затерянный мир вирусов: что на самом деле нашли ученые в Байкале

В научных и новостных лентах появилась новость, которая быстро вышла за пределы узкого профессионального круга: в планктоне озера Байкал обнаружены десятки ранее неизвестных ДНК-вирусов. Секвенирование показало, что речь идет о 47 геномах, не имеющих полных аналогов в международных базах данных.

Анна Моль

Наука и технологииБайкал Иркутск Бурятия

4179

29.01.2026

Подводные лабиринты великого озера: итоги викторины Бабра

Берега Байкала в большей части береговой линии переходят в крутые подводные склоны, которые спустя несколько десятков метров резко обрываются вниз. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр. Дальше некуда» предложил читателям угадать, как называются эти склоны.

Есения Линней

Наука и технологииИсторияБайкал Бурятия Иркутск

5690

18.01.2026

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 микроорганизмов в воздухе. Процесс устранения биологических угроз, связанных с бактериальным заражением воздуха, станет мгновенным.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияТомск

20237

13.01.2026

Горящий лёд Байкала: итоги викторины Бабра

На глубине Байкала находятся загадочные «кристаллы энергии» – твёрдые соединения метана и воды, рождающиеся в холоде и под давлением. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр. Дальше некуда» предложил читателям угадать, как эти кристаллы называются.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

24942

07.01.2026

Время наблюдать за светилами

Наступление 2026 года отмечено яркими астрономическими событиями, так что самое время полюбоваться небом. Солнце 3 января 2026 года в 20:15 по московскому времени Земля окажется в перигелии – самой ближайшей к Солнцу точке своей орбиты.

Эля Берковская

Наука и технологииСобытияМир

3162

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 территориях. Платформа позволит узнавать не только о количестве клещей и их заражённости, но и о сезонной активности.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияТомск

28501

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 онкологических заболеваний. 20 декабря с ходом этой программы ознакомился премьер-министр страны Гомбожавын Занданшатар, посетив Национальный онкоцентр.

Есения Линней

Наука и технологииЗдоровьеЭкономикаМонголия

6496

24.12.2025

Лица Сибири

Намсараев Намсарай

Гордина Юлия

Нестерович Геннадий

Песчинская Ника

Евтюхов Николай

Пашинский Сергей

Ермаков Иннокентий

Казакевич Анатолий

Выговский Евгений

Зубарев Игорь