Архив рубрики ~Лента новостей~

Нейромышечный браслет научили декодировать жесты любого человека без калибровки. Он позволяет управлять компьютером

Нейромышечный браслет научили декодировать жесты любого человека без калибровки. Он позволяет управлять компьютером

b05d3bdb56fa2dbd0200bc4ce69b157a

Он позволяет управлять компьютером

Исследователи из Reality Labs, исследовательского подразделения компании Meta*, разработали неинвазивный нейромышечный интерфейс в формате браслета, который декодирует электрические сигналы мышц на запястье и позволяет с их помощью управлять компьютером. Устройство способно распознавать отдельные жесты пальцев руки и отклонения кисти. С его помощью пользователи управляли курсором и вводили рукописный текст со скоростью до двадцати одного слова в минуту. В основе системы лежат универсальные нейросетевые модели, натренированные на большом массиве данных, полученных от нескольких тысяч добровольцев — это позволяет новым пользователям использовать браслет без долгой предварительной калибровки. Статья опубликована в журнале Nature.

Самсунг IT школа

Способы взаимодействия человека с компьютером не ограничиваются привычными клавиатурой и мышью. Например, нейроинтерфейсы наподобие Neuralink позволяют управлять устройствами буквально силой мысли. За счет хирургического вживления электродов Neuralink может считывать активность нейронов непосредственно из мозга, что обеспечивает высокую точность и скорость передачи. Благодаря такому подходу парализованные люди, например, получают возможность использовать компьютер и даже играть в видеоигры. Тем не менее необходимость в хирургической операции ограничивает массовое применение этой технологии.

Существуют и более безопасные (неинвазивные) методы. К примеру, электроэнцефалография позволяет регистрировать электрическую активность мозга на коже головы. Однако из-за слабости сигналов ЭЭГ имеет низкое соотношение сигнал-шум, что снижает точность декодирования. Альтернативный подход — нейромышечные интерфейсы, считывающие электрические моторные импульсы в мышцах с помощью поверхностной электромиографии. Хотя эти сигналы заметно сильнее и их проще регистрировать, чем сигналы ЭЭГ, до недавнего времени попытки создать полноценный ЭМГ-интерфейс сталкивались с проблемами: устройства были слишком громоздкими, требовали точного расположения электродов и длительной настройки под каждого пользователя.

Команда инженеров под руководством Патрика Кайфоша (Patrick Kaifosh) и Томаса Рирдона (Thomas R. Reardon) из Reality Labs, исследовательского подразделения Meta*, уже несколько лет разрабатывает универсальный нейромышечный интерфейс, решающий эти проблемы. Недавно они продемонстрировали его новую версию. Устройство представляет собой надеваемый на запястье браслет с размещенными по окружности 48 сухими электродами. Они с частотой 2 килогерца считывают с кожи ЭМГ-сигналы мышц предплечья, управляющих движениями кисти и пальцев. Браслет беспроводной, передает данные по Bluetooth, и может работать от встроенного аккумулятора более четырех часов.

Вместо того чтобы подстраивать систему декодирования ЭМГ-сигналов под каждого пользователя, разработчики создали несколько универсальных нейросетевых моделей. Для этого потребовалось собрать большой массив данных от более чем шести тысяч добровольцев. Участники исследования с браслетом на руке выполняли три типа заданий. В одном им приходилось управлять одномерным движением курсора, наводя его на заданную точку отклонением кисти. Во втором требовалось выполнять различные жесты пальцами, такие как щелчки или свайпы. Третье задание заключалось в написании текста воображаемой ручкой. Во время выполнения заданий браслет регистрировал поверхностные ЭМГ-сигналы, которые сопоставлялись с действиями, формируя обучающую выборку.

На собранных таким образом данных были обучены три нейросетевые модели под каждую из задач. Величина и разнообразие набора данных позволили им научиться выделять общие паттерны для конкретных действий и жестов, игнорируя при этом индивидуальные различия в анатомии, манерах движений, а также небольших смещениях браслета на руке. Для проверки эффективности системы в режиме реального времени были проведены тесты с новыми пользователями, которые не участвовали в сборе обучающей выборки. В задаче управления курсором испытуемые в среднем достигали 0,66 цели в секунду. В эксперименте на распознавание дискретных жестов скорость составила 0,88 жеста в секунду. Наконец, в задаче рукописного ввода пользователи достигли средней скорости 20,9 слова в минуту.

По словам авторов, эти показатели несколько хуже, чем при использовании традиционных устройств ввода. Однако, в отличие от них, ЭМГ-браслет имеет свои плюсы: он не занимает много места, оставляет руки свободными и может использоваться на ходу, что делает его идеальным устройством для будущего применения в области виртуальной и дополненной реальности. Кроме того, пользователи благодаря тренировкам могут улучшить результаты, а сама система обладает потенциалом для роста производительности — например, за счет дальнейшего увеличения обучающего массива данных или небольшой персонализации. В частности, разработчики показали, что короткая индивидуальная настройка (около 20 минут) позволяет снизить ошибку распознавания текста в среднем на 16 процентов. Этого же результата можно добиться, дообучив модель на 14 тысячах минут новых данных от других людей.

Благодаря нейроинтерфейсам люди, утратившие из-за болезней или вследствие травм определенные навыки, в будущем могут вновь обрести их. Например, недавно нейробиологи из США смогли декодировать внутреннюю речь пациента с тетраплегией по его нейронной активности.

*Деятельность компании Meta в России запрещена.

Источник: nplus1.ru

❌ Нет похожих статей с такими тегами

Оцените материал:

Поделиться
Понравилась статья? Расскажите другим
ВКонтакте
Читайте также
Новости робототехники Искусственный интеллект в БПЛА: преимущества и риски Новости робототехники Новая система искусственного интеллекта поможет машинам более детально понимать трехмерное пространство. Новости робототехники Ростех показал кобота с «умным» зрением Новости робототехники ДНК-роботы могли бы доставлять лекарства и выслеживать вирусы внутри вашего тела. Новости робототехники Человекоподобные роботы, играющие в футбол, забили важный гол в области робототехники, продемонстрировав высокую координацию движений. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Здравствуйте! Предлагаю участие в совместном конкурсе в Telegram, где вы… Новости робототехники Специалист по робототехнике утверждает, что безопасность человекоподобных роботов должна быть первостепенной задачей. Новости робототехники Приводимый в движение мышечными клетками, тончайший, как бумага, робот плывет по водному лабиринту. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Поселил ИИ‑агента в чёлку макбука: он слушает мой день и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Немой парень впервые признался в любви СИЛОЙ МЫСЛИ — его………… Новости робототехники GM делает ставку на вычислительные технологии и искусственный интеллект, которые, по её мнению, помогут ей конкурировать с китайскими автопроизводителями. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В легендарный Need for Speed: Underground 2 теперь можно поиграть… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ ИИ придумал пистолет, и его напечатали на 3D-принтере Однозарядный пистолет… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В Швейцарии с помощью бактерий разработали печатный материал, похожий на бетон Новости робототехники Искусственный интеллект в БПЛА: преимущества и риски Новости робототехники Новая система искусственного интеллекта поможет машинам более детально понимать трехмерное пространство. Новости робототехники Ростех показал кобота с «умным» зрением Новости робототехники ДНК-роботы могли бы доставлять лекарства и выслеживать вирусы внутри вашего тела. Новости робототехники Человекоподобные роботы, играющие в футбол, забили важный гол в области робототехники, продемонстрировав высокую координацию движений. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Здравствуйте! Предлагаю участие в совместном конкурсе в Telegram, где вы… Новости робототехники Специалист по робототехнике утверждает, что безопасность человекоподобных роботов должна быть первостепенной задачей. Новости робототехники Приводимый в движение мышечными клетками, тончайший, как бумага, робот плывет по водному лабиринту. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Поселил ИИ‑агента в чёлку макбука: он слушает мой день и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Немой парень впервые признался в любви СИЛОЙ МЫСЛИ — его………… Новости робототехники GM делает ставку на вычислительные технологии и искусственный интеллект, которые, по её мнению, помогут ей конкурировать с китайскими автопроизводителями. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В легендарный Need for Speed: Underground 2 теперь можно поиграть… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ ИИ придумал пистолет, и его напечатали на 3D-принтере Однозарядный пистолет… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В Швейцарии с помощью бактерий разработали печатный материал, похожий на бетон