Силой мысли: Обезьяна управляет роботом
Прежде американским исследователям во главе с Мигелем Николелисом (Miguel Nicolelis) удалось передать роботу из обезьяньего мозга команду протянуть руку и взяться за рукоятку манипулятора. Теперь, вместе с коллегами из Японии они сделали еще один шаг. Вернее — много, очень много шагов. А дело было так.
В штате Северная Каролина, в медицинском центре Университета Дьюка обезьяна с вживленными в мозг электродами шла по движущейся дорожке. В это время в лаборатории Научно-технологического агентства Японии ее движения повторял специально сконструированный робот.
Электрическая активность сотен отдельных нейронов двигательной и чувствительной зон коры головного мозга обезьяны регистрировалась в Америке энцефалографом в режиме реального времени. Вся эта информация передавалась в Японию, обрабатывалась сложнейшей компьютерной программой и преобразовывалась в сигналы, поступающие на сервоприводы человекообразного робота. Как он шагал, можно увидеть в видеоролике — с разной скоростью и даже спиной вперёд:
Чтобы добиться этого, исследователи проанализировали километры энцефалограмм и записей датчиков, отслеживавших движение обезьяньих ног при ходьбе, и разработали математическую модель. На ее основе была написана программа, позволяющая организовать «виртуальный интерфейс» между мозгом живого существа и экзоскелетом.
«Мы выяснили, что определенные нейроны в различных участках мозга срабатывают с разной частотой на определенных фазах движений ног при ходьбе, в зависимости от их роли в управлении этим сложным, обеспечиваемым многими мышцами процессе. Каждый нейрон дает нам небольшой кусок головоломки, которую нужно собрать, чтобы с высокой точностью превратить их активность в схему движений обезьяны», — объясняет Мигель Николелис. «Мы рады этому замечательному результату и теперь можем пойти еще дальше, чтобы лучше понять, как мозг обрабатывает информацию», — добавляет Мицуо Кавато (Mitsuo Kawato), руководитель группы кибернетиков.
Еще один интересный момент состоит в том, что когда обезьяна останавливалась и просто смотрела на телевизионный экран, передающий изображение из Японии, робот в течение нескольких минут продолжал шагать: одного представления о ходьбе хватало, чтобы считать активность нейронов и правильно расшифровать их.
Правда, и робот, и обезьяна при этом держались за опору, поскольку для полноценной ходьбы в системе пока не хватает еще одного ключевого звена — сигналов обратной связи, поступающих в мозг от мышц конечностей. Но на земле хватает людей, которые и такой возможности будут очень рады. К разработке прототипов искусственных ног для парализованных больных исследователи рассчитывают приступить уже в следующем году.
Между тем и другие исследователи работают над созданием интерфейса, позволяющего управлять различными устройствами с помощью одной лишь силы мысли. Читайте об их успехах в заметке «Мир как воля и представление».