Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 214: нейроимплант позволил набирать текст силой мысли рекордно быстро

Нейроимплант, разработанный специалистами из Стэнфордского университета, позволил парализованному мужчине набирать текст силой мысли с рекордной на сегодняшний день скоростью. О своем изобретении исследователи рассказали в майской статье в журнале Nature.

Сегодня уже существуют устройства, которые позволяют людям с параличом набирать текст с помощью голосовых и даже зрительных команд. Однако в случае, когда паралич нарушил работу речевого аппарата и глаз, эти устройства будут бесполезны. Нейрокомпьютерные интерфейсы взаимодействуют с мозгом напрямую, расшифровывая рисунки (паттерны) его активности. 

До сих пор нейрокомпьютерные интерфейсы сильно проигрывали в скорости даже системам зрительного набора текста, которые сами по себе не отличаются выдающимися показателями: с помощью глаз можно набирать около 47,5 знаков в минуту, с помощью нейрокомпьютерного интерфейса — не более 40 (для неинвазивного ИМК — намного меньше). Для сравнения, обычный пользователь компьютера печатает со скоростью 150-200 знаков в минуту.

Так как определить на основе активности мозга, какую букву задумал пользователь, довольно сложно, нейрокомпьютерные интерфейсы работают следующим образом: предоставляют пользователю визуальные подсказки и анализируют реакцию на них, определяя нужную букву. Наилучших результатов удается достичь, имплантировав устройство напрямую в мозг.

Исследователи использовали иной подход. Пользователь их нейроимпланта должен был не просто думать о буквах или словах, а представлять, как пишет их от руки. Нейросеть анализировала сигналы от воображаемых движений и определяла, какую букву «пишет» пользователь.

Имплант ученые установили в мозг 65-летнего добровольца, парализованного после травмы позвоночника в 2007 году. Новый алгоритм позволил набирать текст со скоростью до 90 знаков в минуту, определяя задуманные буквы и знаки препинания с точностью до 94,1 процентов. После того, как исследователи добавили к нейросети систему автокоррекции, точность повысилась до 99,1 процентов.

Скорость и точность набора текста — не единственные факторы, которые следует учитывать при оценке импланта, как отмечают исследователи. Также важно будет понаблюдать, как поведет себя устройство в будущем, по мере изменения активности мозга пациента. Кроме того, пока неясно, насколько имплант универсален и будет ли он так же хорошо работать и у других пациентов, в том числе и при использовании за пределами лаборатории.

Исследователи рассчитывают, что их работа откроет новые горизонты для применения нейроимплантов. Однако предстоит решить еще много проблем, касающихся других языков — например, в тамильской письменности есть 247 элементов, часто схожих между собой, что явно затруднит расшифровку. Кроме того, многие языки сегодня еще недостаточно представлены в системах машинного обучения.

Текст: Алла Салькова

High-performance brain-to-text communication via handwriting by Francis R. Willett, et al in Nature. Published May 2021, https://doi.org/10.1038/s41586-021-03506-2

Источник: neuronovosti.ru

Комментарии: