Интерфейс "мозг-компьютер", нередко именуемый просто нейрокомпьютерным интерфейсом, - это система, призванная обеспечить прямой обмен информацией между мозгом человека и каким-то внешним электронным устройством. Такие системы нередко фигурирует в научно-фантастических романах и кинофильмах, однако до применения ее в реальной жизни дело пока не дошло. Но эксперименты в этом направлении ведутся уже давно, и весьма активно. Теперь ученые Берлинского технического университета решили внедрить эту технологию в сферу дорожного движения и взялись за разработку электронного ассистента торможения, подчиняющегося сигналам головного мозга водителя.

Автотренажер с электроэнцефалографом

Смонтированная в лаборатории экспериментальная установка на первый взгляд ничем не отличается от самого обычного тренажера для обучения управлению автомобилем: водительское кресло, рулевое колесо, педали сцепления, тормоза и газа, вместо ветрового стекла - три компьютерных монитора. Однако, в отличие от стандартного тренажера, здесь каждому испытуемому добровольцу из тех, кто усаживается в кресло, надевают на голову шлем, оснащенный 64 электродами. Это позволяет записать многоканальную электроэнцефалограмму - серию кривых, отражающих биоэлектрическую активность разных участков головного мозга, что, в свою очередь, дает возможность судить о его функциональном состоянии.

Руководитель проекта Штефан Хауфе (Stefan Haufe) объясняет: "Мозг - это миллиарды и миллиарды нейронов, связанных между собой и обменивающихся информацией. Передача нервных импульсов от одного нейрона к другому связана с электрической активностью мозга. Регистрируя изменение этой активности, мы пытаемся выявить у испытуемого на тренажере намерение затормозить".

Штефан Хауфе и его коллеги ищут на электроэнцефалограммах испытуемых типичные характерные пики, появляющиеся, когда имитируемая тренажером дорожная ситуация требует от водителя экстренного торможения - например, если идущее впереди транспортное средство внезапно останавливается. "При этом первое, что происходит - по крайней мере, в нашем эксперименте: у машины, маячащей перед глазами испытуемого на экране тренажера, ярко вспыхивают тормозные огни, и дистанция до нее резко сокращается, - говорит Штефан Хауфе. - На эти визуальные раздражители реагируют зрительные центры головного мозга, и в затылочных каналах электроэнцефалограммы на кривых появляются соответствующие всплески".

Три всплеска на кривых - три признака торможения

Это - первый признак, свидетельствующий о намерении резко затормозить. Но такие же всплески могут быть вызваны и другими раздражителями, например, если водитель видит красный сигнал светофора. Поэтому ученые продолжили поиск и обнаружили еще два признака, предвещающих экстренное торможение, два характерных всплеска на электроэнцефалограмме, при обычном торможении не возникающих. Штефан Хауфе говорит: "Второй признак - это электрический потенциал, указывающий на то, что водитель оценил ситуацию как аварийную, форс-мажорную или уж, по крайней мере, необычную. Этот всплеск на кривой электроэнцефалограммы возникает всегда, когда человек чем-то поражен или застигнут врасплох. А третий признак - это уже всплеск, связанный с моторной реакцией, с подготовкой к мышечному движению".

Имеется в виду намерение водителя нажать на педаль тормоза. Таким образом, наличие на электроэнцефалограмме всех трех всплесков позволяет надежно распознавать экстремальную дорожную ситуацию, требующую экстренного торможения.

Автоматика тормозит быстрее человека

Но еще важнее то, что автоматизированная система, способная реагировать на сигналы головного мозга, начала бы торможение примерно за 130 миллисекунд до того момента, когда "по тормозам" ударил бы водитель. На скорости в 100 километров в час это позволило бы сократить тормозной путь на 3,5 метра. А ведь каждый метр тормозного пути - это порой вопрос жизни и смерти. К тому же автоматизированная система выполнила бы экстренное торможение максимально эффективно - в отличие от многих водителей, не решающихся со всей силы "бить по тормозам".

Теоретически такая система могла бы регистрировать и нервные импульсы головного мозга водителя, в последний момент передумавшего тормозить (потому что он, скажем, обнаружил, что неверно оценил дорожную ситуацию). Правда, эта функция в экспериментах берлинских исследователей пока не испытывалась. Кроме того, проблему отмены ошибочной команды можно решить и иначе: например, оборудовать автомобиль лазерным дальномером и рядом других систем, контролирующих работу нейрокомпьютерного интерфейса и в случае необходимости вносящих коррективы в принимаемые им решения.

Но все это - дело далекого будущего, признает Штефан Хауфе: "Наше исследование мы проводили с использованием шлемов, в которых каждый электрод соединен с компьютером отдельным кабелем. К тому же эти электроды нужно заполнять гелем, испытуемому приходится потом мыть голову… Короче, все это пока не очень практично". Однако ученый уверен, что со временем шлем вполне может обрести размеры и форму самой обычной бейсболки. Ведь электроды, не требующие ни проводов, ни геля, на рынке уже имеются, да и миниатюризация идет полным ходом.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман