Интеллектуальные беседы на тему биологии, нейробиологии, генетики
Ответить
Профессор
Участник
Баланс:2178
 
Сообщения: 148
Регистрация: 26.10.2019

Нейрокомпьютерная пишущая машинка

Профессор » 16.05.2021 23:58

+
4
-
Парализованный человек, который не может двигать руками и которому к тому же трудно говорить, способен написать, что он хочет – в этом ему могут помочь специальные устройства, которые подчиняются голосовым командам или движениям глаз. Принцип действия таких устройств понятен: они либо прислушиваются к звукам, которые человек всё же как-то произносит, либо отслеживают, на какую букву он посмотрел, и печатают именно эту букву. Но скорость печати будет в среднем лишь 47,5 символов в минуту – намного меньше средней скорости в 115 символов в минуту, с которой печатает обычный здоровый человек. Кроме того, есть парализованные, которые не могут двигать глазами и вообще внятно произносить хоть какие-то звуки.

Изображение

С другой стороны, существуют так называемые нейрокомпьютерные интерфейсы. Это довольно сложны аппараты, работающие со сложными алгоритмами: электроды, вживлённые в мозг, считывают активность определённой группы нейронов, после чего нейронная информация переводится на машинный язык, и машина выполняет то действие, о котором человек подумал. Можно сказать, нейрокомпьютерные интерфейсы читают мысли: к примеру, если у человека вместо руки – протез, и он хочет им пошевелить, то машина считает это желание из нейронов и заставит протез пошевелиться.

То же самое можно было бы устроить и для печати текста. Но дело в том, что букв в алфавите много. Научить аппарат различать, когда мозг подумал про буква «а», а когда про букву «к», пока что нет никакой возможности. Приходится идти обходным путём: человек смотрит на алфавит и думает о том, что курсор на экране нужно передвинуть с одной буквы на другую, а нейрокомпьютерный интерфейс считывает мысли и превращает их в набранные буквы. До последнего времени это была самая совершенная «нейрокомпьютерная клавиатура», но её скорость была всего лишь 40 символов в минуту.

Устройство, которое описывают сотрудники Стэнфордского университета, решает проблему набора текста без помощи рук, но решает особым образом. Здесь нейрокомпьютерный интерфейс считывает из мозга письменные движения – человек представляет, как он пишет ту или иную букву или знак препинания, а машина интерпретирует письмо по активности нейронов. Но мы двигаем рукой не только для того, чтобы что-то написать. Для расшифровки нейронной активности исследователи использовали алгоритм, который раньше применялся для анализа речевых сигналов. Благодаря речевому алгоритму нейрокомпьютерная машина понимала, когда человек собирается произнести букву, и начинала декодировать двигательные импульсы как письменные. Человек писал в уме – машина печатала на экране.

Серии нейронных импульсов для каждой буквы были более-менее постоянные. Кроме того, исследователи использовали методы обучения машинных алгоритмов, чтобы машина могла более-менее точно воспроизводить раз за разом одну и ту же букву, когда бы человек о ней ни подумал. Вдобавок нейрокомпьютерный интерфейс снабдили предсказательной функцией, чтобы он мог заранее угадать по контексту, что человек хочет написать-напечатать. Точность письма составила 99,1% – то есть в 99,1% случаев напечатанная буква была именно той, которую человек писал в уме. Скорость же печати составила 90 символов в минуту – вдвое больше, чем у предыдущих нейрокомпьютерных устройств.

Правда, у нейрокомпьютерного набора текста всё равно есть ряд минусов. Во-первых, это электроды, вживлённые в мозг. Они могут оставаться в мозге достаточно долго, но всё равно было бы лучше, если бы у нас было устройство, считывающее нейронные сигналы транскраниально, то есть с поверхности черепа. Пока что такие транскраниальные аппараты работают достаточно грубо, то есть они могут достаточно точно определить активность только большой группы нейронов, целого нейронного центра, и без особой детализации.

Во-вторых, многие буквы пишутся очень похоже, возьмём, к примеру, «ш» и «щ», у многих из нас на письме они вообще неразличимы. В-третьих, есть языки с очень сложным алфавитом и своеобразной письменностью – например, языки Индии. Научить машину различать в уме письменные движения в этих языках будет отдельной большой задачей. Но развитие нейротехнологий позволяет надеяться, что и такие проблемы тоже будут решены.

https://med.stanford.edu/content/sm/new ... -text.html
Поделиться:

Теги:

Аватара пользователя
MoonBear
Участник
Баланс:4309
 
Сообщения: 267
Регистрация: 02.06.2020

Re: Нейрокомпьютерная пишущая машинка

MoonBear » 20.05.2021 11:47

+
5
-
Тема перспективная, особенно для больных и так лишенных элементарный способов коммуникации. Это касается и выбранного, на перспективу, способа неинвазивного вмешательства, а разработку устройств, способных считывать активности определенных групп нейронов не прибегая к хирургической операции.

Только, на мой взгляд, использование алфавита, сужает применение подобных устройств рамками отдельных цивилизаций или культур. Конечно, англосаксонский эгоцентризм, возникший во времена незаходящего Солнца над их империей, дает о себе знать. Зачем создавать международный универсум, когда все, создаваемое ими, априори - самое прогрессивное. Хотя, даже в рамках одной языковой среды, могут возникнуть ситуации, когда эта "пишущая" машинка не сработает: человек элементарно неграмотный, что в условиях современного мира не является редкостью. Кроме того, паралич может протекать не только на фоне отсутствия физической активности, но и разрушения памяти, когда человек забывает наименования предметов и явлений.

Выскажу свое предположение, способное оторваться от узких рамок лингвистики и буквенно-составных конструкций. Вычислительные системы способны на современной аппаратно-технической платформе, задействовав нейросети, построить прибор, где за основу работы, будет взят принцип анализа символов. В любом языке мира не так много слов, при помощи которых, возможно полноценное, бытовое общение. Главное преимущество - аппарат позволит общаться как академику так и безграмотному папуасу из джунглей, достаточно откалибровать устройство, предварительно показав картинки с предметами или действиями. Например: солнце, вода, небо и т.д. для имен существительных и действия - бег, ходьба, для глаголов.

Подобный метод окажет серьезную помощь и в общении с аборигенами, не знающих наших языков. Как показывает этнография, все сведения, получаемые от людей, скажем - первобытно-общинного строя, носят обрывочный характер и связаны с большими дефектами переводов. Опыты с высшими обезьянами доказывают и у них есть самоидентификация Я, включая личное представление об окружающем мире, причем, на эмоциональном фоне: радость, горе, да и юмор присутствует.

Чем не знаменитый универсальный переводчик из научно-фантастических романов?

Аватара пользователя
Director
Эксперт
Баланс:13245
 
Сообщения: 616
Регистрация: 20.06.2018

Re: Нейрокомпьютерная пишущая машинка

Director » 21.05.2021 12:17

+
5
-
Прокомментирую мнение уважаемого коллеги MoonBear
MoonBear писал(а):
20.05.2021 11:47
Тема перспективная, ... разработку устройств, способных считывать активности определенных групп нейронов не прибегая к хирургической операции.

Только, на мой взгляд, использование алфавита, сужает применение подобных устройств рамками отдельных цивилизаций или культур. ...

Выскажу свое предположение, способное оторваться от узких рамок лингвистики и буквенно-составных конструкций.

... построить прибор, где за основу работы, будет взят принцип анализа символов.
В любом языке мира не так много слов, при помощи которых, возможно полноценное, бытовое общение. ... достаточно откалибровать устройство, предварительно показав картинки с предметами или действиями. Например: солнце, вода, небо и т.д. для имен существительных и действия - бег, ходьба, для глаголов.
На первый взгляд, это весьма здравое предположение.

Действительно, имеется же международный язык символьный язык жестов для глухонемых людей. Значит и можно выработать символьный язык "энцефалограммных жестов".

Другое дело, что этот "энцефаллограммный электро-язык" будет таким же эмоционально бедным как и "жесто-язык" для глухонемых.

Потому что без эмоций (которые во-многом обусловлены специфической родной культурой человека) нет полноценного общения.
.... есть самоидентификация Я, включая личное представление об окружающем мире, причем, на эмоциональном фоне: радость, горе, да и юмор присутствует.
Впрочем, нельзя исключать возможность считывания с мозга не только сигналов типа "объект" (солнце, кошка, ..) и типа "действие" (бег, жевание, ...), но и сигналов типа "эмоция" (вкусно, тоскливо, ...).

Аватара пользователя
MoonBear
Участник
Баланс:4309
 
Сообщения: 267
Регистрация: 02.06.2020

Re: Нейрокомпьютерная пишущая машинка

MoonBear » 21.05.2021 17:50

+
0
-
Соглашусь с мнением уважаемого коллеги Director'а - отсутствие эмоциональной окраски лишает любую речь жизни, превращая ее в набор инструкций или техническое описание предмета\явления. Другими словами, начинает выполнять функции компьютерной программы, подчиняясь законам логики и точности изложения. Проблема возникла давно и применительно к сухому тексту, когда не было возможности пользоваться литературным языком по причине телеграфной сжатости или неуместности звучания, появилась специальная азбука, называемая смайликами.

Не буду пересказывать историю возникновения, прикреплю ссылку, по которой можно прочесть историю.
https://pikabu.ru/story/smayliki_istori ... a__5499266

Действительно, получился универсальный язык эмоций, понятный абсолютному числу жителей нашей планеты. На сегодняшний день неофициально ставший средством общения многих людей, формируя глобальную библиотеку пиктограмм.

В связи с этим, вспоминается гипотеза Андрея Склярова, увидевшего в мифе о Вавилонской башне, где боги покарали людей за гордыню и лишили их общего языка, тем самым, разъединив по своим углам:
https://youtu.be/AAlsAVhr1-0

Изначальная письменность, дарованная богами, базировалась на иероглифах-символах, что позволяло понимать смысл, не привязываясь к звучанию устной речи. Как пример, современный Китай, жители севера и юга не понимают друг друга, но отлично читают древние иероглифы, почти не изменившиеся с древних времен. Это один из стержней, лежащий в основе любой нации, как это произошло и с русским языком, создавшим нашу империю от Калининграда до Владивостока. Залог существования единое страны - единый язык.

Буквенное же словообразование, с течением времени, неузнаваемо меняет не только смысл слов, но и грамматические основы языка, разъединяя устную и письменную речь некогда одного народа. Сегодняшний день, с его быстрым доступом к любой информации, формирует новый язык, включающий не только слова, но и графические объекты (типа смайликов), создавая универсальное средство общения. Плохо или хорошо, но приходится признавать, его основой выступает английский язык. Причина утилитарна - он стал основой, поскольку алфавит, грамматика, лексика выступили шаблоном машинных языков и конструкций кода.

Ответить
   ПОМОЩЬ по форуму!