BCI интерфейсы мозг-компьютер («brain-computer interface») — это технология, которая позволяет обмениваться информацией между мозгом человека и внешним устройством, таким как компьютер или роботизированная рука, минуя традиционные пути нервной системы. BCI позволяет человеку управлять устройствами, используя только сигналы своего мозга иными словами BCI представляют собой революционную технологию, которая позволяет мозгу взаимодействовать с внешними устройствами без необходимости использования традиционных органов управления, таких как руки или голос.
История интерфейсов мозг-компьютер (BCI) начинается с открытия Гансом Бергером электрической активности мозга и разработки электроэнцефалографии (ЭЭГ). В 1924 году Бергер первым записал активность человеческого мозга с помощью ЭЭГ.
Исследования в области интерфейсов мозг-компьютер начались в 1970-х годах Жаком Видалем в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе в рамках гранта Национального научного фонда , за которым последовал контракт с Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США ( DARPA ). В своей статье 1973 года Ж. Видал ввел в научную литературу выражение « интерфейс мозг-компьютер».
Пример: обычно, когда мы хотим управлять или взаимодействовать с устройством в нашем окружении ( например, лампой ), мы сначала решаем, что мы хотим сделать ( включить лампу) , затем мы координируем и используем мышцы рук, ног, кистей, ступней и т. д., чтобы выполнить это действие ( протянуть палец и нажать на выключатель лампы) , а затем, наконец, устройство реагирует на это действие ( лампа включается) . BCI обходят этот промежуточный этап координации и использования ваших мышц для выполнения желаемого действия, вместо этого используя компьютер для определения предполагаемого действия, а затем управляя приложением/устройством напрямую. Из-за этого BCI исследуются как многообещающая технология доступа для людей с тяжелыми физическими нарушениями, которые имеют ограниченный надежный контроль над своими мышцами и телом.
Как это работает:
Интерфейсы мозг-компьютер смоделированы по электрофизиологии нейронной сети мозга . Когда мы принимаем решение — или даже думаем о принятии решения — электрические химические сигналы искрятся. Это явление находится в нашей нервной системе; точнее, в промежутках между нейронами, известных как синапсы, поскольку они общаются туда и обратно. Чтобы зафиксировать эту мозговую активность, BCI размещают электроды вблизи этих разговоров. Эти датчики обнаруживают напряжение, измеряя частоту и интенсивность каждого «пика», когда они срабатывают или потенциально срабатывают.
Затем эта информация подается через локальное компьютерное программное обеспечение, где она транслируется в процессе, известном как нейронное декодирование. Здесь в дело вступают разнообразные алгоритмы машинного обучения и другие агенты искусственного интеллекта , преобразуя сложные наборы данных, собранные из мозговой активности, в программируемое понимание того, каким может быть намерение мозга.
Типы BCI (Интерфейсы мозг-компьютер работают путём считывания электрической активности мозга и преобразования этих сигналов в команды, которые могут быть интерпретированы компьютером или другими устройствами):
Неинвазивные: устройства, такие как электроэнцефалография (ЭЭГ), которые размещаются на поверхности головы человека и не требуют хирургического вмешательства. Они менее точны, но безопаснее и удобнее в использовании.
Инвазивные: имплантируемые устройства, которые напрямую подключаются к мозгу. Они обеспечивают более точное считывание сигналов, но сопряжены с рисками, связанными с хирургическим вмешательством.
Область применения, направление внедрения:
- Помощь людям с синдромом запертого человека;
- Роботизированные конечности и инвалидные коляски;
- Беспроводные гарнитуры;
- Интерфейс смартфона и устройства «умного дома»
- Управление дронами.
Онлайн-синтез речи для людей с неврологическими нарушениями.
Ученые разрабатывают интерфейсы мозг-компьютер, или BCI, которые могут переводить мозговую активность в письменные или слышимые слова для восстановления коммуникации. На данный момент существуют возможность довольно быстро расшифровывать мозговую речи, в слышимую речь. В ходе одного из экспериментов был получен результат когда система смогла декодировать полный набор слов со скоростью 47,5 слов в минуту. Она могла декодировать более простой набор из 50 слов еще быстрее — со скоростью 90,9 слов в минуту.
Примеры интерфейсов мозг-компьютер:
- Мозговой чип Neuralink
- Paradromics , позиционируемый как прямой конкурент Neuralink
- Наушники Neurable с усовершенствованной технологией BCI
- Графеновый чип от Inbrain Nanoelectronics
- Чип Synchron
- Электродная пленка Precision Neuroscience
- BCI от Blackrock Neurotech