Generel hjerne-computer-grænseflade bringer tankekontrol til enhver pc

For mennesker, der er lammet, er en hjerne-computer-grænseflade nogle gange den eneste mulige måde at kommunikere på. Tanken er, at sensorer overvåger hjernebølger og de nervesignaler, der styrer ansigtsudtryk. Foruddefinerede signaler kan derefter bruges til at styre computeren.

For eksempel kan mønsteret af nervesignaler, der er forbundet med et venstre smil, få markøren til at flytte til venstre, mens et højre smil kan få den til at bevæge sig til højre; hjernebølgerne forbundet med koncentration kan være forbundet med et dobbeltklik og så videre. På den måde kan en ellers lammet bruger styre en computer.

Men der er betydelige problemer med denne form for tilgang. Den første er, at disse systemer er meget følsomme over for støj, så de laver ofte fejl. Den anden er, at de er akavede og klodsede at bruge, så kommunikationen er smerteligt langsom. Skrivehastigheder kan være så lave som omkring et tegn i minuttet. En måde at fremskynde hjernekontrolgrænseflader markant på ville være enormt nyttig.

Indtast Ori Ossmy og venner på Ben-Gurion University i Israel, som har skabt en generel hjerne-computer-grænseflade kaldet MindDesktop, der giver en bruger mulighed for at kontrollere de fleste aspekter af en Windows-pc med skrivehastigheder helt op til 20 sekunder pr. tegn. Det er en størrelsesorden bedre end nogle andre systemer.

Først lidt baggrund. I de senere år er forskellige virksomheder begyndt at sælge hyldevare-hjerneovervågningsenheder, der måler signaler produceret af hjernen og de nerve-affyringsmønstre, der er forbundet med ansigtsbevægelser. Enhver kan købe disse enheder for et par hundrede dollars.

En af de mere kendte er Emotiv EPOC+ neuro-headsettet og 14-kanals EEG, som linker til enhver computer via Wi-Fi. Enheden koster $800 (selvom virksomheden laver en billigere model med lavere specifikationer, der sælges for $300).

At bruge dette eller andre hjernemåleapparater til at styre en computer er dog svært, ikke mindst fordi mange grænseflader er klodsede og langsomme. Så Ossmy og co har bygget et system, der tager de signaler, der registreres af Emotiv-headsettet, og udnytter dem i en grænseflade, der er relativt nem at bruge.

Ud af æsken kan Emotiv-headsettet spotte de nervesignaler, der er forbundet med forskellige ansigtsudtryk. Men den kan også trænes til at få øje på hjernebølgemønstrene forbundet med at tænke på for eksempel en yndlingsblomst eller -sang eller -kæledyr.

Hver af disse tanker kan derefter bruges til at udløse en anden handling i softwaren. Faktisk er hele systemet designet til at fungere med kun tre indgange. Den kan tilpasses enhver form for input, forudsat at den kan skelne mellem tre forskellige.

Grænsefladen har nogle unikke tilgange. For eksempel kan brugere vælge et element hvor som helst på skærmen ved hjælp af et hierarkisk pegeredskab. Dette deler hele skærmen i fire kvartaler. Brugere vælger det kvartal, der indeholder emnet af interesse, og dette kvartal er selv opdelt i fire mindre kvartaler, hvoraf brugeren vælger et, og så videre. Denne opdeling fortsætter, indtil et kvarter er fyldt med interessepunktet, som brugeren kan klikke på ved at vælge det.

Dette giver brugeren mulighed for at åbne eller lukke enhver applikation. Et skærmtastatur, forudsigelig tekst og andre genveje fremskynder kommunikationsprocessen.

Det israelske team gennemgik softwaren ved at bede 17 raske voksne om at bruge den på en almindelig pc-laptop og derefter måle, hvor lang tid det tog at udføre bestemte opgaver, såsom at åbne en mappe, afspille en video og søge på internettet efter en emne.

Resultaterne viser en klar læringsprogression. På kun tre læringssessioner afsluttede alle brugere deres opgaver hurtigere og var i stand til at sende en simpel e-mail.

Interessant nok identificerede forskerne langt hår som et potentielt problem, fordi det forårsager flere signalfejl; det gjorde opgaverne sværere for kvinder end for mænd. Resultaterne indikerer, at brugerne hurtigt kan lære at aktivere den nye grænseflade og effektivt bruge den til at betjene en pc, siger Ossmy og co.

Der er dog meget arbejde, der skal gøres for at gøre disse systemer sammenlignelige med andre kommunikationsformer, såsom sms og almindelig maskinskrivning. Bedre sensorer vil helt klart hjælpe, men selve brugergrænsefladen vil altid være kritisk.

Ref: arxiv.org/abs/1705.07490 : MindDesktop: A General Purpose Brain Computer Interface

skjule