Et nytt system leser brukerens hjernemønstre for å styre et leketøyhelikopter - første gang et flybil er styrt helt av tanke. Bilde via University of Minnesota
Tenk på å knytte høyre knyttneve. EN kvikk 14-ounce helikopter flyr rett. Se for deg å knytte venstre neve. Hakkeren går igjen. Tenk på å knytte begge nevene, og den stiger loddrett.
Dette bemerkelsesverdige helikopterkontrollsystemet er arbeidet til en gruppe forskere ved University of Minnesota ledet av ingeniørprofessor Bin He. Det som skiller det ut er at å kontrollere flyturen krever absolutt ingen reell bevegelse for piloten - ingen knapp-trykk eller throttle-pulling. I stedet for en konvensjonell fjernkontroll, bruker brukerne kjøretøyet med en EEG (elektroencefalografi) hette med 64 elektroder, som oppdager elektrisk aktivitet i forskjellige deler av hjernen nær hodebunnen og effektivt leser tankene.
Systemet, som først ble demonstrert i april og nå fullstendig beskrevet i en artikkel publisert i dag i Journal of Neural Engineering, er en del av den voksende studien av hjerne-datamaskin-grensesnitt - direkte kommunikasjonsveier mellom hjerner og datastyrte eller robotiske enheter. De siste årene har forskere laget sinnstyrt robotikk som kan mate noen sjokolade eller hjelpe dem med å drikke kaffe, men dette er den første forekomsten av et flybil styrt helt av tanke.
Systemet er avhengig av tidligere EEG og annen nevrologisk forskning fra teamet, som identifiserte hvilke aktivitetsmønstre i hjernen som var korrelert med tanker som “lage en knyttneve med høyre hånd” og “lage en knyttneve med begge hender.” Disse slags bevegelser orienterte tanker forekommer mest i den motoriske cortex, et område i hjernen som er ansvarlig for kontroll av kroppen. EEG-hetten er følsom nok til bare å oppdage aktivitet relativt nær hodebunnen - det er der motorcortex er lokalisert - slik at forskerne var i stand til å programmere EEG-programvaren for å skille mellom disse relevante tankemønstrene spesielt.
Som et resultat, når systemet opplever en av de spesifiserte tankene, konverterer det tanken ("gjør en første med høyre hånd") til en kommando for helikopteret ("sving til høyre") og sender deretter signalet til kjøretøyet over Wi-Fi. Med det, voilà: et tankekontrollert helikopter.
Teamet hadde tidligere laget et system som tillot brukere å kontrollere et virtuelt helikopter, og modifisert det for denne studien ved hjelp av et faktisk fysisk kjøretøy, ARDrone Quadcopter. Som en del av prosjektet ga de fem studenter en sprekk ved å flyge helikopteret, og alle var i stand til å finne ut hvordan de kunne holde tingen oppe - og til og med fly den gjennom bøyler - med minimal trening.
Forskere ser for seg en rekke bruksområder for denne typen teknologi. Forskning pågår allerede for en av de mest åpenbare bruksområdene: protetiske lemmer. I februar presenterte et sveitsisk team arbeid med en sinnskontrollert kunstig hånd som lar en bruker plukke opp gjenstander og til og med kan videresende stimuli (for eksempel hånden som blir stukket av en nål) til brukerens hjerne. Andre har jobbet med tankekontrollerte rullestoler, noe som vil gi større mobilitet for quadriplegic brukere.
En av tingene som gjør helikoptereksperimentet så interessant, er at som i noen få nyere hjern-datamaskin-grensesnitt (inkludert rullestolen), involverer det hjernemønstre oppdaget med en ikke-invasiv prosedyre - brukere kan ganske enkelt sette på eller ta av EEG-hetten når de vil. Sammenlignet med andre slags hjerne-datamaskin-grensesnitt, som ofte er avhengige av kirurgisk implanterte sensorer, kan denne typen system brukes i et mye større spekter av situasjoner.
For en kan lammede pasienter som er motvillige eller ikke er i stand til å ha kostbar og invasiv kirurgi for å bli mer autonome, ganske enkelt ha på seg hetten. I tillegg kan amputerte og pasienter som har en ikke-lammende sykdom som fremdeles begrenser mobilitet - som ALS eller en annen nevromuskulær lidelse - i teorien kunne bruke denne typen teknologi for å kontrollere rullestoler eller til og med andre kjøretøyer, for eksempel biler, uten å kreve en permanent hjerne implantatsystem.
En dag kan det til og med brukes til å forbedre teknologibruk for mennesker uten relaterte medisinske problemer. Hvis det for eksempel blir pålitelig og følsomt nok, kan kanskje piloter en dag kontrollere helikoptre i full størrelse med tankene sine for å redusere utmattelse av hånd og arm, og kirurger kan manipulere kirurgiske instrumenter uten å måtte bekymre seg for å håndhilse.
