Společný pilot AI zvyšuje neinvazivní rozhraní mozkového počítače interpretací záměru uživatele

Inženýři UCLA vyvinuli nositelný, neinvazivní systém rozhraní mozkového počítače, který využívá umělou inteligenci jako spoluzakladatel, aby pomohl odvodit záměr uživatele a dokončit úkoly přesunutím robotického ramene nebo počítačového kurzoru.

Publikováno v Inteligence přírodyStudie ukazuje, že rozhraní ukazuje novou úroveň výkonu v neinvazivním rozhraní mozkového počítače nebo BCI, systémů. To by mohlo vést k řadě technologií, které by lidem pomohly s omezenými fyzickými schopnostmi, jako jsou ty s ochrnutím nebo neurologickými podmínkami, snadněji a přesněji se pohybovat a přesouvat objekty.

Tým vyvinul vlastní algoritmy pro dekódování elektroencefalografie nebo EEG – metodu zaznamenávání elektrické aktivity mozku – a extrahující signály, které odrážejí pohybové záměry. Spárovali dekódované signály s platformou pro umělou inteligenci založenou na kameře, která v reálném čase interpretuje směr uživatelů a záměr. Systém umožňuje jednotlivcům plnit úkoly výrazně rychleji než bez pomoci AI.

„Použitím Umělá inteligence Abychom doplnili systémy rozhraní mozkového počítače, usilujeme o mnohem méně riskantní a invazivní cesty, “řekl vedoucí studie Jonathan Kao, docent elektrotechniky a počítačové inženýrství na UCLA Samueli School of Engineering.

„Nakonec chceme vyvinout systémy AI-BCI, které nabízejí sdílenou autonomii, což lidem umožňuje Poruchy pohybujako je ochrnutí nebo ALS, znovu získat určitou nezávislost pro každodenní úkoly. “

Nejmodernější, chirurgicky implantovaná zařízení BCI mohou převádět mozkové signály do příkazů, ale výhody, které v současné době nabízejí, jsou vyváženy riziky a náklady spojenými s neurochirurgií, aby je implantovaly. Více než dvě desetiletí poté, co byly poprvé prokázány, jsou taková zařízení stále omezena na malé pilotní klinické studie.

Mezitím nositelné a jiné vnější BCIS prokázaly nižší úroveň výkonu při spolehlivosti detekce signálů mozku.

Aby se tato omezení vyřešila, vědci testovali své nové neinvazivní BCI pomocí čtyř účastníků-tři bez motorických poruch a čtvrtý, který byl ochromen z pasu dolů.

Účastníci nosili čepici hlavy k zaznamenávání EEG a vědci použili vlastní dekodérní algoritmy k převodu těchto mozkových signálů do pohybů a počítačový kurzor a robotická paže. Současně systém AI s vestavěnou kamerou pozoroval dekódované pohyby a pomohl účastníkům dokončit dva úkoly.

V prvním úkolu byli instruováni, aby přesunuli kurzor na obrazovce počítače, aby zasáhli osm cílů a drželi kurzor na místě na každém po dobu nejméně půl sekundy. Ve druhé výzvě byli účastníci požádáni, aby aktivovali robotickou rameno, aby přesunuli čtyři bloky na stole z jejich původních míst na určená pozice.

Všichni účastníci dokončili oba úkoly výrazně rychleji s pomocí AI. Zejména paralyzovaný účastník dokončil robotická paže Úkol asi za šest a půl minuty s pomocí AI, zatímco bez něj nebyl schopen úkol dokončit.

BCI dešifrované elektrické mozkové signály, které kódovaly zamýšlené akce účastníků. Pomocí systému počítačového vidění AI vyvolala záměr uživatelů-nikoli jejich pohyby očí-vést kurzor a umístit bloky.

„Další kroky pro systémy AI-BCI by mohly zahrnovat vývoj pokročilejších spolužáků, kteří pohybují robotické zbraně s větší rychlostí a přesností a nabízejí dotyk obratu, který se přizpůsobuje objektu, který uživatel chce pochopit,“ řekl spolupráce Johannes Lee, elektrárnu UCLA, doktorandský kandidát na KAO.

„A přidání údajů o školení ve větším měřítku by také mohlo pomoci AI spolupracovat na složitějších úkolech a zlepšit se dekódování EEG.“

Autoři papíru jsou všichni členy Kao’s Neural Engineering and Computation Lab. Kao, členem výzkumného ústavu UCLA Brain Research Institute, pořádá také schůzky fakulty v oddělení informatiky a meziresortního Ph.D. Program v neurovědě.