Возможно ли пространственное управление через нейроинтерфейс с 1 электродом?

Question

[TimeCoder]

Судя по https://habrahabr.ru/company/neuronspace/blog/262357/ научить компьютер понимать команды "влево", "вправо" и пр. несложно, но при наличии множества электродов (где 5, а где и 14). Возможно ли это сделать с использованием одного электрода (точка FP1)? Также очень интересует подход, как это работает, классификация нейронными сетями, на вход подаются относительные веса разных ритмов (альфа, бета, ..)?

Comments

[sim3x]

Как сделать триангуляцию с помощью одного датчика?

[TimeCoder]

sim3x: вы уверены, что это именно так работает? Что если человек думает "вправо", то меняется соотношение каких-то величин (может быть, амплитуды) между сигналами, снятыми с левой и правой стороны мозга? Возможно, некие характерные изменения происходят и в отдельно взятой точке. Кроме того, как я понял, сигнал из FP1 содержит "эхо" сигналов от других зон.

[sim3x]

TimeCoder: как определить, где

с левой и правой стороны мозга

при наличии одного датчика?

[TimeCoder]

sim3x: я не знаю как это работает. Может быть нужно 2 датчика, один слева, другой справа. А может, как я уже сказал, это работает иначе. Например, при мыслях "влево", "вправо" меняется форма сигнала с одного датчика. Вы реально с этим работали и знаете о чем говорите, или это только предположения, что одним датчиком принципиально не решить задачу?

[sim3x]

TimeCoder: почитайте про триангуляцию

[TimeCoder]

sim3x: я прекрасно знаю что такое триангуляция. Вопрос про нейроинтерфейс. Не тратьте, пожалуйста, свое и мое время впустую, если нечего сказать по делу.

[sim3x]

TimeCoder: когда вы поймете, что магии не существует - все станет сильно проще

Почитайте про устройство мрт

Answer 1

[Сергей]

Понимаете, если подключить по электроду к каждому нейрону в вашем мозге, то компьютер сможет читать ваши мысли. У него просто будет достаточно для этого информации. А еще он сможет видеть те сны, которые вам снятся.

Но пока техника до такого не дошла, и с головы снимают очень мало информации. И заставляют НС обучатся "распознавать" по этим крошечным обрывкам чего же вы хотите.

Теперь вы предлагаете уменьшить кол-во электродов до 1.Тем самым сократив поступление информации.
В общем случае ответ: ДА МОЖНО.
Но вот на практике он врядли достижим.

Comments

[TimeCoder]

Я понимаю, что количество информации сокращается, вопрос в принципиальной возможности. В комментариях к моему посту была высказана мысль о принципиальной невозможности. Мне для начала хотелось бы понять, как (в самых общих чертах) мысли о пространственном направлении проецируются в ЭЭГ. Действительно ли тут нужна своего рода триангуляция? Понятно, что нельзя задать линию одной точкой, или плоскость двумя, или цвет, используя только R и G. Тогда задача изначально сформулирована неправильно, и я откажусь от ее выполнения. Если же уже имеющиеся системы работают иначе, если при мысленных "поворотах" происходят характерные изменения даже в одном отведении (FP1) - тогда шанс есть. Может быть, это сложно, но возможно в принципе. Вот об этом вопрос. Я пока не смог найти описания подобных алгоритмов.

[Сергей]

Нет такого, что если человек подумал право, то в его левом полушарии амплитуда сигналов увеличиватется.
Более того, когда люди делают такие устройства, то они сами не понимают как они работают.
Т.е. устройства обучаются на общей совокупности сигналов от дачиков раличать то или иное состояние мозга.
Причем я даже скажу что для каждого человека оно индивидуально.
Т.о. такие устройства (на базе НС или еще чего-то) просто черные ящики, на входе которых сигналы с мозга ,а на выходе суждения устройства об этих сигналах.
Каким образом происходит преобразование входа в выход -- этого никто не знает. Точнее знает что применяется суперпозиция простых функций со сверткой по коэффициентам, но что конкретно обозначает каждый коэффициент и как он влияет на общее качество распознавания не знает ни кто.

Т.о. вы можете реализоваьть любой функционал и на одном электроде, вопрос лишь в качестве этого самого распознавания. Если оно будет 0% -- ну что же распознавание состоялось, но не верно.
если он будет 1% -- распознавание есть, но только очень редко.
Это все дело экспериментов.

[TimeCoder]

Сергей: ну я примерно так и думал, а как тогда подобные устройства работают из коробки для разных людей, без обучения нейронной сети на каждом конкретном человеке?

[Сергей]

Обучают коробочку на разных людях.
Статистически корбочка выделяет паттерны присущие этим людям.
Чем больше людей, тем больше паттерном - тем сложнее коробочка.
Соотвественно больше люде учавствовало в обучении, больше людей будут довольны сервисом коробочки в продакшне.

[Сергей]

Вообще я не слышал чтобы "без обучения" на конкретном человеке. Всегда есть период адаптации.

[TimeCoder]

Сергей: понял, спасибо! А есть хоть примерное понимание, что при этом подают на вход нейронной сети? Я так понимаю, вход - это N переменных типа float в диапазоне [0..1]. Можно разложить сигнал на спектральные диапазоны, и подать нормированные значения амплитуд каждого из них (типа, альфа - 0.2, бета - 0.4, дельта - 0.1 и т.д.). Вот тут такое решение используют: ai2-s2-pdfs.s3.amazonaws.com/9ded/c198b4e9c1286a75...
Но как еще можно сигнал во временной области подать на НС - что-то даже идей нет. Ну а на выходе, как я понимаю, нужные нам состояния, например 4 выхода - это 4 направления движения, где 1 - туда и сработала команда.

[Сергей]

Неважно что подается. Главное чтобы нейронная сеть была способна переварить временные последовательности и небыло взаимной корреляции сигналов друг-другу. Другими словами, чтобы сигналы несли уникальную информацию.
Вы можете как угодно предобрабатывать входные сигналы, выделять что-то. глушить что-то. Важно чтобы на входе сети были уникальные, взаимо независимые сигналы. В таком случае вы получите лучшие результаты.
Как таковое любое ноухау в НС - это ноухау предобработки, т.к. в большинстве случаев используются уже готовые НС (алгоритмы) для обучения.

Answer 2

[Fraxi]

По одному датчику снимать состояние мозга теоретически возможно, но это уже будет не известный нам электрод а что-то принципиально иное. Поэтому мой ответ на "возможен нейроинтерфейс с 1 электродом?" - нет, но на "возможен нейроинтерфейс с 1 датчиком?" - да. Проблема в датчике.

Comments

[TimeCoder]

Почему же, таких девайсов полно в продаже, один электрод на точке FP1, и к уху цепляется "земля".