Александр Егоров

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

4311

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

4311

24.08.2020, 19:10

URL: https://www.babr24.news/?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"

Учёные ТГУ: очистка рек от нефтепродуктов и имплантаты нового поколения

Учёные Томского государственного университета подводят итоги своей работы. Главные события — ликвидация последствий одной из крупнейших экологических катастроф последних лет в Арктике и прорывные разработки в области медицины.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияЗдоровьеМир Томск

2483

27.10.2026

Инсайд. Красноярские учёные выяснили, что реформы развалили управление лесами

За последние 30 лет реформы лесного законодательства привели к серьёзным проблемам в лесном секторе. К такому выводу пришли учёные Красноярского научного центра СО РАН.

Кирилл Богданович

Наука и технологииОбществоЭкологияКрасноярск

4581

20.10.2026

Учёные ТГУ: лидерство в мировых рейтингах и прорыв в нейробиологии

Томский государственный университет продолжает укреплять свои позиции как один из ведущих научно-образовательных центров мира. Согласно данным международного рейтинга RUR в 2026 году ТГУ вошёл в тройку лидеров среди российских вузов в категории «Естественные науки».

Андрей Тихонов

Наука и технологииСобытияЗдоровьеТомск

1496

15.10.2026

Томский кампус: столько лет – и ни черта нет

С 2019 года тянется эпопея с томским межвузовским кампусом, а его всё никак не начнут возводить. В начале октября 2026 года «Интерфакс» со ссылкой на региональный департамент строительства сообщил о том, что подготовительные работы по студгородку приостановлены.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбразованиеЭкономикаТомск

1502

15.10.2026

Монголия и наука: религия, осадки и перелетные птицы

Эпоха Чингисхана занимает особое место в монгольской историографии. Но это не мешает ученым уделять внимание и другим периодам. Например, на днях в Улан-Баторе состоялась конференция, посвященная более древним культурам, населявшим территорию современной Монголии.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоЭкологияМонголия

4594

15.10.2026

Морской офицер, создавший байкальскую навигацию: итоги викторины Бабра

Это выдающийся русский гидрограф, посвятивший значительную часть своей работы исследованию Байкала. В конце XIX – начале XX века он руководил масштабной гидрографической экспедицией, в ходе которой впервые были подробно изучены глубины, берега и навигационные особенности озера.

Есения Линней

Наука и технологииИсторияЭкологияБайкал Байкал Иркутск

11502

09.10.2026

Монголия и наука: инженеры, медики и региональная геология

Монгольское руководство старается идти в ногу со временем и постоянно работает над развитием образовательной инфраструктуры. Благодаря этому в стране открываются учебные заведения, которые сотрудничают с ведущими зарубежными вузами. При этом не остаются без внимания и традиционные направления.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоМолодежьМонголия

11249

24.09.2026

Инсайд. Кольцово как кадровый магнит

Сибирь десятилетиями жила в парадигме кадрового донора: выучили специалиста - проводили в Москву или за рубеж. Регионы СФО конкурируют за людей с переменным успехом, и любой кейс, где поток удаётся развернуть в обратную сторону, заслуживает разбора.

Ярослава Грин

Наука и технологииНедвижимостьНовосибирск

8086

18.09.2026

Инсайд. Цифровой двойник Байкала

Селенга приносит в Байкал почти половину всей поступающей в него воды, поэтому любые её капризы озеро чувствует первым. Российские и монгольские учёные решили разобраться в этих капризах основательно и создать цифровой двойник трансграничного бассейна реки.

Василий Чайкин

Наука и технологииЭкологияРоссия Монголия Иркутск

13724

18.09.2026

Селенгу отдают искусственному интеллекту: учёные готовят цифрового двойника главного притока Байкала

Селенгу решили отстроить в цифровом формате: с помощью спутников, математических моделей и искусственного интеллекта. Система позволит спрогнозировать, что произойдёт с главным притоком Байкала в будущем при любых аномалиях.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБурятия Монголия Иркутск

14005

17.09.2026

Сотни лет обновления Байкала: итоги викторины Бабра

В своих викторинах Бабр не раз акцентировал внимание на уникальности Байкала. Одной из удивительных особенностей озера является то, что оно по-настоящему «долгоживущее» с точки зрения водообмена.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

15388

15.09.2026

Монголия и наука: от исследований к большой энергетике

Развитие альтернативной энергетики стало для Монголии как вопросом экологии, так и вопросом экономики. Несмотря на большие запасы угля, страна испытывает огромную потребность в надежных источниках электроэнергии и необходимость сокращения вредных выбросов.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииЭкологияЭкономикаМонголия

15139

10.09.2026

Лица Сибири

Тощева Мария

Бардалеев Александр

Шишмарёв Виталий

Федоров Андрей

Гомбоев Сергей

Труфанов Николай

Шангин Василий

Колотовкина Светлана

Битаров Александр

Глисков Александр