Европейские ученые работают над созданием виртуального мира для инвалидов

Исследователи из Грацкого политехниче­ского университета (Австрия) и Университетского колледжа в Лондоне (Великобритания) закончили первый этап разработки виртуального мира, персонажами которого можно управлять при помощи мысленных команд. Подобные системы предназначены для парализованных людей, для которых жизнь и общение в виртуальном мире помогут вновь ощутить движение и заменить жизнь настоящую. Между тем специалисты уверены, что подобные си­стемы найдут применение и в областях хозяйства, далеких от медицины.

Система представляет собой сложный механизм, состоящий из нескольких компьютеров и электроэнцефалографа ЭЭГ, при помощи которого считываются биопотенциалы головного мозга. Компьютер анализирует картину ЭЭГ и в зависимости от активности мозга выдает команды для управления виртуальными персонажами. «Подобные системы имеют название BCI (Brain-computer interface) и разрабатываются на протяжении последнего десятилетия во многих странах мира, — рассказывает научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Владимир Конышев. — Уже сейчас при помощи ВСI можно управлять компьютером, манипулируя курсором и подводя его к иконкам с определенными командами, например «Хочу есть», «Хочу пить» или «Позвать медицинскую сестру». Такие аппараты уже существуют и проходят во многих институтах стадию опытной эксплуатации».

Но со временем системы BCI усложняются и область их применения существенно расширяется. Специалисты Грацкого политехнического университета и Университетского колледжа в Лондоне предложили не ограничиваться лишь набором экстренных кнопок. Их система на основе BCI предназначена для погружения людей в настоящий виртуальный мир, призванный заменить им мир настоящий, в котором передвигаться и полноценно жить они уже никогда не смогут.

Система представляет собой целую виртуальную комнату с телевизионными стенами. Изображение проецируется на них таким образом, что у присутствующего внутри человека создается впечатление, будто он находится внутри виртуального мира. Пациенту надевается ЭЭГ-шлем с несколькими десятками электродов, которые крепятся к коже головы. Человек представляет, что двигает руками или ногами, а на экранах видит, как его виртуальный персонаж идет по электронной земле. При этом пациент может общаться с другими жителями вселенной при помощи мысленного набора текста. Система находится пока в опытной эксплуатации, но впоследствии разработчики обещают, что после ее наладки постараются предоставить инвалидам вход в разные игровые вселенные, в том числе и в компьютерную онлайн-игру Second Life. Именно эта уже существующая игра приобретает все большую популярность среди почитателей Интернета и может стать для инвалидов настоящим спасением, сред­ством от депрессии, позволит им вновь ощутить полноту движения и активной жизни.

«Существующие системы ВСI позволяют добиться уже вполне приемлемых результатов по точности и быстроте считывания, — рассказывает научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, доктор биологических наук Георгий Иваницкий. — Сейчас в нашем институте разрабатывается печатная машинка, на которой текст можно набирать мысленными командами. Так вот если раньше на распознавание одной буквы уходило по несколько минут, то сейчас всего две-три секунды.

Получается, что скорость печати приближается к обычной механической машинке, если бы за ней сидел неумелый пользователь. В этом случае системы ВСI подошли к границе, за которой они могут считывать сигналы мозга и преобразовывать их в команды для компьютера в режиме реального времени». Этот факт позволит, по мнению специалистов, подойти к сращиванию человека с машиной, а системы ВСI, основанные на принципах мы­сленного управления, могут стать такими же привычными манипуляторами для компьютера, как современная мышка или клавиатура.

Австралийская компания Emotiv этой весной уже представила ментальный джойстик, который представляет собой уменьшенный шлем ЭЭГ и позволяет играть на компьютере без использования рук. Во время показательных демонстраций девушка в шлеме принимала позу бойца карате. При этом виртуальный персонаж повторял ее движения и при взмахах руками наносил удары своим компьютерным противникам.

Как заявляется, уже создан инструментарий Emotiv Development Kit (EDK), который предназначен для дизайнеров игр. В состав EDK входит три программы, каждая из которых отвечает за обработку определенных сигналов мозга: Expressiv — приложение, которое определяет выражение лица пользователя, Affectiv измеряет эмоциональное состояние игрока, Cognitiv преобразует мысли в команды. При помощи этих программ можно закладывать в игры поддержку австралийского ментального шлема.

Процесс мысленной игры взят на вооружение и в некоторых российских клиниках. В Институте мозга человека РАН с конца 1990-х годов разработано устройство, помогающее лечить у детей синдром рассеянного внимания. «Процедура проходит следующим образом. Ребенку на голову надевается шлем ЭЭГ, подключенный к компьютеру, который в свою очередь выводит на монитор изображения разных картинок, мультиков или видеоигры, — рассказали в лаборатории нейробиологии и программирования действий Института мозга РАН. — В тот момент, когда ребенок отвлекается и рассеивает внимание, компьютер считывает сигналы мозга и делает картинку менее четкой. Ребенок видит мутную картинку, вновь концентрируется и мысленно возвращает четкость, тем самым оттачивая у себя способность к концентрации внимания».

«Впоследствии системы ВСI и их производные можно не только применять для лечебных целей, но и использовать в хозяйстве, — продолжает Георгий Иваницкий. — К примеру, технологии управления самолетом в компьютерной игре можно применить и для управления некоторыми системами самолета настоящего. И такие приборы, возможно, появятся в эксплуатации через два-три десятилетия. По крайней мере существующие научные теории позволяют это сделать».