Человек мысленно контролирует движение черепахи

В блокбастере 2009 года «Аватар» человек дистанционно управляет телом инопланетянина. Он делает это путем инъекции человеческого интеллекта в удаленно расположенное биологическое тело. Однако в реальности все происходит немного иначе.

Исследователи продолжают совершенствовать так называемые «нейро-компьютерные интерфейсы» (НКИ) на основе последних достижений в области электроники и вычислительной техники. Эти технологии позволяют «прочитать» и использовать человеческую мысль, чтобы управлять машинами, например, человекоподобными роботами.

Новые исследования показали возможность комбинирования НКИ с устройством, которое передает информацию от компьютера в мозг. Сочетание этих устройств может быть использовано для установления функциональной связи между разными видами мозга. Недавно исследователи из Корейского институт науки и технологий (KAIST) разработали систему взаимодействия между человеком и черепахой, в которой сигнал от человеческого мозга может воздействовать на маршрут перемещения черепахи.

В отличие от предыдущих исследований, в которых ученые пытались контролировать движение животных путем применения инвазивных методов, особенно с насекомыми, профессор Филл-Сынг Ли предлагает концептуальную систему, которая может направлять траекторию движения животного, контролируя его инстинктивное избегание препятствий. Они выбрали черепаху из-за ее познавательных способностей, а также умения распознавать разную длину световых волн. В частности, черепахи могут распознать источник белого света и двигаться к нему. Они также демонстрируют специфическое поведение, избегая препятствия, которые закрывают им вид. Черепахи при этом двигаются в сторону от препятствий предсказуемым образом. Именно это инстинктивное, предсказуемое поведение, исследователи вызывали с помощью НКИ.

Вся установка человек-черепаха выглядит следующим образом. Персональная видео гарнитура (ПВГ) сочетается с НКИ, чтобы погрузить человека в окружающую черепаху среду. Оператор использует систему НКИ-ПВГ, в то время как черепаха имеет «систему киборг», которая включает видеокамеру, трансивер Wi-Fi, компьютерный модуль управления и батареи. Все это смонтировано на панцире черепахи. Также на панцире имеется черный полуцилиндр с разрезом, который выполняет роль «устройства стимуляции». Оно может поворачиваться на ± 36 градусов через НКИ.

Взаимодействие человека с черепахой происходит следующим образом. Человек-оператор получает изображение с установленной на черепахе камеры. Это видео в режиме реального времени позволяет оператору выбрать траекторию перемещения для черепахи. Человек формирует мысленные команды, распознаваемые системой НКИ как сигналы электроэнцефалограмм. НКИ может различать три мысленных состояния: влево, вправо и режим ожидания. Команды влево и вправо активируют устройство стимуляции черепахи с помощью Wi-Fi, поворачивая его так, что оно загораживает черепахе вид. При этом у нее срабатывает естественный инстинкт, заставляющий изменить направление, чтобы двигаться к свету. А человек получает обновленную визуальную обратную связь от установленной на черепахе камеры и, таким образом, продолжает удаленно отслеживать траекторию ее движения.

Исследование показывает, что схема управления животным через НКИ может быть использована в различных средах. Черепаха может перемещаться внутри и снаружи помещений по разной поверхности, преодолевая мелководье и небольшие препятствия. Эта технология может быть усовершенствована с использованием систем позиционирования, методов дополненной и виртуальной реальности, что позволяет использовать ее для военной разведки, наблюдения и в других условиях.