18+

Александр Егоров

©  SmartBabr

Наука и технологии, Интернет и ИТ Мир

3154

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

3154

24.08.2020, 19:10

URL: https://m.babr24.news/?IDE=273476

Bytes: 3916 / 3766

Скачать PDF

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
[email protected]

Другие статьи и новости в рубрике "Наука и технологии"

Северный хранитель гор и тайги: итоги викторины Бабра

Этот редкий зверь с тёмно-бурой шерстью обитает в горах Хамар-Дабана.

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Бурятия, Байкал

7019

10.10.2025

Новые исследования учёных ТГУ

Учёные Томского государственного университета, специализирующиеся на молекулярной биологии и генной инженерии, продолжают проводить исследования в ...

Автор: Андрей Тихонов.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология, Образование

Томск

6690

08.10.2025

Ученые из Красноярска вошли в число самых цитируемых в мире

Несколько ученых Сибирского федерального университета вошли в международный список самых цитируемых исследователей.

На острове Татышев проведут археологические раскопки перед благоустройством

Перед началом благоустройства острова Татышев в Красноярске проведут археологические раскопки.

Полпред в СФО посетил строительство СКИФа

В Новосибирскую область приехал полномоченный представить прездиента РФ в Сибирском федеральном округе Анатолий Серышев, который посетил ...

Археологи восстановят лица первых жителей красноярского острога. Останки нашли в массовом захоронении XVII века

Археологи начали работу над реконструкцией лиц первых жителей красноярского острога и изучением их жизни.

Лор-отделение томской ГКБ №3 получило операционный микроскоп стоимостью 16,5 миллиона

Лор-отделение томской Городской клинической больницы №3 имени Б.И. Альперовича получило новый операционный микроскоп.

Учёные ТГУ: новые доступные прототипы хирургического клея и кровоостанавливающего средства

9 сентября стало известно, что учёные Томского государственного университета создали две разработки для применения в сфере хирургии.

Автор: Андрей Тихонов.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Здоровье, Образование

Томск

3842

16.09.2025

Красноярские ученые научили бактерии превращать рыбные отходы в пластик

Ученые Красноярского научного центра СО РАН разработали биотехнологию, которая позволяет превращать рыбные отходы в пластик.

В Новосибирске сотрудник СО РАН получил во время работ ожоги

4 сентября в Новосибирске сотрудник ФГБУН «Институт ядерной физики имени Г. И. Будкера» СО РАН получил ожоги во время работы.

Бывший мэр Новосибирска возглавил совет директоров «Сибпроектнииавиапром»

Бывший мэр Новосибирска Анатолий Локоть возглавил совет директоров компании «Сибпроектнииавиапром».

Инсайд. «Технопром»: совершенствуя ценность и смыслы

Форум технологического развития «Технопром», по-прежнему, остается визитной карточкой Новосибирской области на федеральном уровне.

Автор: Ярослава Грин.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии

Новосибирск

6451

09.09.2025