|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Разработка гибридного интерфейса глаз-мозг-компьютер, использующего саккады в ответ на стимулыдипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Шишкин С.Л.
- Автор: К.Д. Вигасина
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2015
- Аннотация: Разработке систем управления компьютерами и подключенными к ним устройствами на основе распознавания направления взгляда в последние десятилетия уделяется много внимания. Такие системы могут использоваться не только парализованными людьми, в том числе в качестве основного средства взаимодействия с внешним миром, но и здоровыми пользователями, которым в некоторых случаях может оказываться удобным отдавать команды технике с помощью взгляда. Работа систем «управления взглядом» основана, как правило, либо на детекции длительных фиксаций взгляда в определенных позициях (например, на экранных кнопках), либо на распознавании «глазных жестов» – саккад в определенных направлениях или их последовательностей. С помощью саккад возможно отдавать лишь ограниченное число команд, но преимуществом такого подхода по сравнению с другими способами регистрации взгляда, в частности видеоокулографией, является то, что предварительная калибровка системы регистрации направления взгляда не требуется. Использование саккад, зарегистрированных с помощью метода электроокулографии, особенно удобно в случае одновременной регистрации ЭЭГ, поскольку для регистрации электроокулограммы в этом случае может использоваться то же оборудование с минимально расширенным комплектом электродов. Несмотря на то, что уже существуют коммерческие системы для ввода текста с помощью взгляда, «управление взглядом» пока что плохо работает во многих задачах, в том числе в управлении робототехникой, из-за так называемой «проблемы прикосновения Мидаса». Человек не может воздерживаться от фиксаций и саккад, спонтанно совершающихся в процессе обычной глазодвигательной деятельности, и вследствие этого команды, кодируемые фиксациями или саккадами, нередко будут отдаваться тогда, когда пользователь вовсе не собирается их отдавать – подобно тому, как прикосновения царя Мидаса из античного мифа превращали в золото все подряд. Существующие способы решения этой проблемы – прежде всего, повышение длительности фиксаций и усложнение глазных жестов, требующихся для отдачи команды – неудобны для пользователя или имеют очень ограниченную область применения. Помочь решить проблему прикосновения Мидаса могло бы добавление к системе управления с помощью взгляда интерфейса мозг – компьютер (ИМК), который определял бы, собирается ли пользователь в данный момент отдать команду. В частности, при использовании для управления саккад можно было бы попытаться совместить широко распространенный ИМК на основе волны Р300 или какие-либо из его модификаций с методикой кодирования отдаваемых команд саккадами, осуществляемыми в ответ на зрительные стимулы, предъявляемыми в фиксируемой взглядом позиции (эта методика была предложена в патенте Шишкин и др., 2013). В гибридном интерфейсе глаз – мозг – компьютер (ИГМК) глазные жесты могут быть естественным образом связаны с позицией предъявления стимула: сначала пользователь делает саккаду в эту позицию, а затем, отсчитав заданное число предъявлений стимула, совершает саккаду в направлении, кодирующем нужную ему команду. Возможно, в такой методике могла бы использоваться «одностимульная» модификация ИМК на основе Р300, в которой пользователь считает предъявления лишь одного стимула. Такой ИМК сам по себе может кодировать только одну команду, однако обеспечивает особенно быстрое срабатывание при очень низкой для неинвазивного ИМК частоты ложных срабатываний, что важно, в частности, при управлении робототехникой, когда иногда возникает необходимость экстренной отдачи команды (Fedorova et al., 2014). Поскольку саккады в ответ на стимул могут выполняться в разных направлениях, гибридный ИГМК даже при использовании одного стимула был бы способен распознавать несколько команд. Нетипичное для ИМК на основе Р300 полное отсутствие нецелевых стимулов существенно упрощает размещение целевого стимула непосредственно на управляемых устройствах. Однако оставалось неясным, не приводит ли отсутствие нецелевых стимулов к значительному снижению амплитуды потенциалов мозга, возникающих при внимании к целевому стимулу. Кроме того, динамика потенциалов мозга при быстром переводе взгляда в позицию постоянно предъявляемого зрительного стимула, по-видимому, ранее не изучалась, и было неясно, в частности, воспроизведутся ли при начале счета одновременно с переводом взгляда закономерности влияния номера отсчитываемого стимула, установленные в условиях постоянной фиксации позиции стимула в ИМК на основе Р300 (Ганин и др., 2013).
- Добавил в систему: Шишкин Сергей Львович