От Пуденко Сергей Ответить на сообщение
К Пуденко Сергей Ответить по почте
Дата 12.08.2006 09:47:18 Найти в дереве
Рубрики Прочее; Версия для печати

Brain Storm part I

Подборка науч-поп статей с тчоными ссылками


http://www.grani.ru/Techno/p.64571.html
Ученые NASA начали компьютеризировать человека и создали первых телепатов
Специалисты NASA разработали компьютерную программу, которая может угадывать слова еще до того, как их произнесут, - по нервным импульсам в гортани и речевом аппарате. Результаты предварительных исследований показывают, что сенсорные датчики размером с пуговицу, подсоединенные по обеим сторонам кадыка (иными словами, "адамова яблока"), улавливая сигналы, исходящие от языка, горла и голосовых связок, действительно могут применяться как устройства для чтения мыслей.

Сенсорные датчики уже использовались для элементарных поисков по Интернету, и вскоре они, возможно, будут применяться для коммуникации астронавтами в скафандрах, спецназовцами и людьми, лишенными речи. В повседневной жизни их можно использовать для конфиденциального общения (например, люди могут переговариваться в переполненном автобусе без боязни, что кто-то их услышит), в шумных местах вроде аэропортов (чтобы правильно зафиксировать команды авиадиспетчера) или даже в традиционных программах распознавания речи, чтобы увеличить точность этого самого распознавания.

"Биологические сигналы регистрируются даже в том случае, если человек просто читает про себя, не шевеля при этом губами", - утверждает Чак Йоргенсен (Chuck Jorgensen), нейроинженер из исследовательского центра NASA Ames в калифорнийской Силиконовой долине, руководивший исследованиями.

Во время первого эксперимента с сенсорами ученые научили программу распознавать несколько слов, в том числе "двигаться" ("go"), "остановиться" ("stop"), "налево" ("left"), "направо" ("right"), "альфа", "омега" и 10 чисел. Участники эксперимента, подсоединенные к сенсорным датчикам, мысленно произносили эти слова, и в 92% случаев программа делала правильный выбор (надо заметить, впрочем, что современные программы распознавания речи, по заявлениям разработчиков, обеспечивают 95-99-процентную точность, однако повсеместного применения они до сих пор не получили). Затем ученые составили матрицу, в которую ввели все буквы алфавита и пронумеровали цифрами все строки и колонки. Таким образом каждой букве соответствовала своя "пара координат". Использовав эту матрицу, ученые мысленно ввели слова NASA в программу для интернет-поиска и, "называя" цифры, "листали" открывшиеся поисковые страницы. "Это подтвердило возможность поиска в Интернете без использования клавиатуры", - говорит Йоргенсен.

Специалист по компьютерам Фил Грин (Phil Green) во время обсуждения новой технологии в британском Университете Шеффилда (Speech and hearing research, University of Sheffield) назвал это исследование "новым и интересным". "Вы даже не говорите, а просто думаете, что сказать, но какая-то часть вашей внутренней речи все равно доходит от мозга до артикуляционного аппарата", - говорит он. Однако Грин считает, что относительный успех первых экспериментов связан с малым набором использованных слов и советует опробовать эту программу на большем количестве разных людей, чтобы убедиться, что сенсорные датчики одинаково хорошо срабатывают на всех. "Использование небольшого словарного запаса и распознавание изолированных слов гораздо проще реальной слитной разговорной речи, это качественно другой процесс", - говорит он и утверждает, что уже известные технологии распознавания голоса более эффективны, чем то, что использовалось в экспериментах с сенсорными датчиками, поэтому очевидным развитием этих экспериментов было бы добавление в них элементов акустики для обеспечения коммуникаций в зашумленной среде.

Составляя более полное представление о нервных структурах и сигналах, управляющих голосовыми связками, мышцами и позицией языка, ученые из Ames надеются улучшить качество "передачи телепатем". "Мы используем усилитель, чтобы повысить уровень обрабатываемых электрических нервных сигналов, убираем шум, выделяем содержательную часть, помогающую отличить одно слово от другого", - объясняет Йоргенсен.

После того, как сигналы усилены, программное обеспечение считывает их, пытаясь сопоставить им соответствующие слова и звуки. "Ключевыми технологиями данной системы являются система датчиков, а также способы обработки сигналов и распознавания образов. Мы планируем продолжить расширение словаря доступных системе английских слов и улучшить различение набора звуков так, чтобы все это стало пригодным для использования в полноценных компьютерных программах распознавания речи".

Команда ученых NASA в настоящий момент работает также над изготовлением сенсоров, улавливающих сигналы сквозь одежду. А еще они планируют в ближайшем будущем провести испытания по управлению моделью марсианского "ровера" подобным образом и даже мечтают нацепить свое "хозяйство" на всех астронавтов, совершающих посадку на Землю или Марс после длительного полета. Ослабленные перегрузкой люди способны только шептать молитвы, которые и будут "преобразованы" в соответствующие команды реактивным двигателям. Наверно такая "телепатия" поможет и в том случае, если на Красной планете вдруг встретятся разумные и агрессивные марсиане, и нужно будет тайно от них "посовещаться". Впрочем, такие марсиане могут ко всему прочему оказаться обидчивыми и зловредными телепатами, и тогда хитроумных землян ждет большая засада...

Источники:
NASA Develops System To Computerize Silent, 'Subvocal Speech' - Ames News
http://www.scienceblog.com/community/article2484.html
Subvocal Speech Demo - фотографии
http://amesnews.arc.nasa.gov/releases/2004/subvocal/subvocal.html
NASA разрабатывает систему, читающую мысли - InoPressa
http://www.inopressa.ru/newscientist/2004/03/19/16:25:26/slova
NASA develops 'mind-reading' system - New Scientist
http://www.newscientist.com/news/news.jsp?id=ns99994795
NASA device 'reads minds' by sensing nerve signals - Science Blog
http://www.scienceblog.com/community/article2484.html

22.03.2004 20:37



http://www.grani.ru/Techno/p.65214.html

Мозговые волны управляют видеоигрой

Видеоигра, в которой управление осуществляется непосредственно человеческим мозгом, и при этом нет никакой потребности в проводах, мышках и клавиатурах, была продемонстрирована в лаборатории MIT Media Lab Europe в Дублине. "Геймплэй" этой игры, созданной Mind Games Group, правда, пока весьма незамысловат, это понятно уже из названия - игра называется Mind Balance
http://mindgames.mle.ie/mindbalance.html
("Следите за равновесием"), однако новинка может оказать неоценимую помощь при разработке более совершенных интерфейсов, связывающих мозг человека прямо с компьютером. В подобном интерфейсе остро нуждаются не только инвалиды, ограниченные в движениях, но и люди самых что ни на есть "активных" профессий - летчики, астронавты, военные, полицейские. Ну и про весьма обширный и массовый рынок компьютерных игр будущего тоже не стоит забывать. Возможно, к тому времени геймеры так обленятся и ослабеют, что не смогут даже кнопки нажимать.

Идея управления электронными устройствами через какие-нибудь разъемы, втыкаемые прямо в мозг, хорошо известна массовому читателю и кинозрителю по книгам так называемых киберпанков (вроде романа Уильяма Гибсона "Нейромансер" - Neuromancer) или хотя бы по фильмам "Матрица" и "Джонни Мнемоник". Научно-исследовательские лаборатории во всем мире теперь упорно работают над технологиями, которые бы позволили управлять компьютерами подобным образом. К числу таких исследовательских групп принадлежит и Cyberkinetics, чья система BrainGate в настоящее время проходит испытания.

Вместо кнопок и проводов игра Mind Balance использует электроэнцефалограмму, снимаемую с мозга испытателя, и беспроводную технологию Bluetooth - все оборудование умещается в высокотехнологических наушниках Cerebus.

Шесть датчиков устанавливаются в определенных точках на затылке игрока - соответствующие участки головного мозга ответственны за обработку световых сигналов, за зрение и даже галлюцинации и связаны с оптическими нервами. Различного типа сигналы передаются на разных частотах, что и позволяет различить тот или иной отклик, который возникает в ответ на игровой процесс в визуальной коре. Эти фиксируемые аппаратурой изменения называют визуально вызванными потенциалами (Visually Evoked Potentials - VEPs).

"Мы способны обрабатывать электрические сигналы, возникающие в человеческой голове, и транслировать эту мозговую деятельность в механизм обработки сигналов, который анализирует, что ему сообщают, в реальном режиме времени и принимает (в данном случае) решение, на какое из двух полей смотрит игрок". Таким образом можно "балансировать" на канате в виртуальной реальности. Если игровой персонаж, которым таким образом управляют, например, падает влево, то игрок должен сосредоточиться на поле в правой части экрана и выровнять равновесие.

Разработчики написали готовые для использования библиотеки на новом объектно-ориентированном языке Microsoft C# - разновидности популярного C++, но с Java-подобными функциями, - что сделало обработку сигналов и трансляцию гораздо проще и доступнее для любых сторонних разработчиков игр, которые смогут встраивать "управление мыслью" в собственные творения.

Одно из самых очевидных приложений новинки - это связь с полностью парализованными людьми, например, страдающими боковым амиотрофическим склерозом (Amyotrophic Lateral Sclerosis - ALS, болезнь Шарко), когда больные буквально ничего не могут передать своим близким, несмотря на то, что их мозг продолжает прекрасно работать. Они все еще могут видеть и слышать, но не могут двигаться или говорить.

На верхней иллюстрации:
Нужно помочь пройти, сохранив равновесие, по натянутому на большой высоте канату (на фоне некоего урбанизированного футуристического ландшафта), какому-то странному существу, одновременно похожему на бегемота и лягушку с гипертрофированными конечностями. Монстра зовут Мог (Mawg).

Источники:
Mind Balance - Rob Burke's Home Page
http://www.mle.ie/~rob/mindbalance/
Brain waves control video game - BBC News
http://news.bbc.co.uk/1/hi/technology/3485918.stm
It's all in the mind - p2pnet
http://p2pnet.net/story/1037

26.03.2004 22:49


Максим Борисов
Полная версия



http://www.grani.ru/Techno/p.40860.html
В Sandia Labs разработана "машина познания"
Новый тип "разумной" машины, которая может в самое ближайшее время существенно изменить процесс общения людей с компьютерами, разработан в национальной лаборатории Министерства энергетики США Sandia Labs (г.Альбукерке, штат Нью-Мексико).

Такое громкое заявление сделала группа специалистов вышеозначенной солидной корпорации во главе с Крисом Форсайтом (Chris Forsythe), психологом, который специализируется на проблемах человеческого познания. Последние пять лет они занимались разработкой "познающих машин" (cognitive machines), которые могут точно предугадывать намерения пользователей, непрерывно накапливают опыт работы с конкретным человеком, имитируют общение с экспертами в той или иной области, помогают анализировать аналогичные встречавшимся ситуации и принимать решения.

"В долгосрочной перспективе эти системы, как ожидается, серьезно увеличат эффективность общения человека и машины, причем разработанные познавательные модели можно будет встраивать, например, в автомобили и роботов для решения проблемы повседневных взаимодействий человека и механизмов, - говорит Джон Вагнер (John Wagner), менеджер Отдела вычислительных инициатив Sandia Labs. - Мы ожидаем, что это позволит моделировать, имитировать и анализировать поведение людей и целых сообществ индивидуумов в интересах Министерства энергетики, вооруженных сил и национальной безопасности".

Начальная цель работы, как пишут они в своем пресс-релизе, состояла в том, чтобы создать так называемого "синтетического человека" ("synthetic human") - то есть компьютерную программу, который могла бы думать подобно человеку.

Вот так - ни много ни мало... По существу, речь идет от создании искусственного интеллекта, проблеме, решению которой были отданы многие десятилетия и усилия самых мощных исследовательских коллективов, но последнее время даже упоминание этого словосочетания в научных кругах считается дурным тоном. В лучшем случае предпочитают говорить о каких-нибудь "экспертных системах". В принципе то, на что ныне способны компьютеры - распознавание символов и звуков, синтез речи, перевод, анализ текста и т.д., - еще полстолетия назад однозначно сочли бы проявлением этого самого "пресловутого" AI, однако теперь всякий программист, работающий над "интеллектуальными" компьютерными программами, прекрасно понимает, что в решении той давней фантастической задачи мы не очень-то и продвинулись, просто удается найти множество "обходных путей" для решения той или иной конкретной прикладной задачи. А те задачи, что эффективно просто невозможно решить без участия реального "искусственного интеллекта", просто отложены в долгий ящик. Это касается, например, реального стопроцентного распознавания слитной устной речи - проблемы, решение которой лет десять ожидается "буквально на днях", однако фирмы, взявшиеся за это, предпочитают либо забывать о своих обещаниях, либо преувеличивать реальные возможности своих программ. Поэтому вполне понятно то недоверие, с которым воспринимается новость о фактическом решении проблемы искусственного интеллекта - то есть программы или компьютерной системы, имитирующей человеческое мышление.

"Мы имеем мощные компьютеры, которые способны перерабатывать большие массивы информации, однако программного обеспечения, которое могло бы реалистично моделировать образ мыслей людей и принимать на основе этих моделей решения, до настоящего времени не существовало", - говорит Форсайт.

На пути к "синтетическому человеку" возникали весьма серьезные препятствия. Так, программы в принципе не могли знать, как на самом деле люди принимают решения. Конкретное решение, конечно, следует за цепью логических рассуждений, однако есть нечто в принципе неформализуемое. Люди принимают решения основываясь частично на своем опыте и ассоциативном знании. Кроме того, программные модели человеческого познания не принимали во внимание факторы, органически присущие самому человеку, вроде эмоций, напряжения, усталости - все это жизненно важно для реалистичного моделирования процессов человеческого мышления.

Первоначально группа Форсайта, по их словам, разработала каркас для компьютерной программы, которая учитывала эти важные факторы, тем самым приблизившись к созданию "синтетического человека". В дальнейшем были разработаны методы, которые позволили знания определенного эксперта переносить в эти компьютерные модели и обеспечили синтетических людей подходящим запоминающим механизмом - памятью накопленного опыта (memory of experiences), - так что в дальнейшем можно было применять эти накопленные экспертами знания и опыт к решению проблем способом, который аналогичен тому, что обычно используют сами люди.

Затем произошел случай, серьезно изменивший направление исследований - Форсайт обратился к специалистам по робототехнике за какой-то справкой и в разговоре признался, что его группа разрабатывает компьютерные модели человеческого познания. Его собеседники сразу же сообразили, что эта модель может использоваться для создания интеллектуальных машин. После этого акцент исследований сместился - группа стала работать над познающими машинами, а не только над синтетическими людьми.

В 2002 году был заключен контракт со знаменитой DARPA
http://www.sandia.gov/cog.systems/Projects.htm
- Defense Advanced Research Projects Agency (Управление перспективных исследований Министерства обороны США, из стен этого учреждения, в частности, вышел наш Интернет). Цель - решение одной из проблем национальной безопасности, разработка системы
http://www.sandia.gov/cog.systems/Projects.htm
, способной в реальном времени следить за деятельностью оператора, оценивать его "познающие способности" и по ходу дела исправлять, если нужно, ошибки, исходя из Обнаружения Несоответствия ("Discrepancy Detection") - вычисленных машиной отклонений от "познающей модели" оператора. Причем о "не соответствующем модели" поведении тут же и сообщается куда следует.

"Цель нашей технологии состоит в том, чтобы внедрить в мир машин очень реалистическую компьютерную модель процессов познания, которые лежат в основе человеческого понимания ситуации и принятия подлинного решения. Системы, использующие эту технологию, приспособлены к определенному пользователю, включая уникальное знание привычек этого конкретного пользователя и понимание его способов решения задачи", - говорит Форсайт.

Идея идет от всем известного "аналога": когда люди "взаимодействуют" друг с другом, они изменяют свою речь так, чтобы быть понятыми, то есть исходят из того, что каждый конкретный собеседник знает и чего он не знает, - это касается как общедоступного человеческого опыта, так и знаний, известных той или иной человеческой группе. Цель состоит в том, чтобы дать машинам очень реалистические модели тех же самых "процессов познания", таким образом, чтобы человеческо-машинные взаимодействия получили характеристики взаимодействий человека с человеком. Причем Форсайт считает возможным включение этой технологии в большинство компьютерных систем в течение ближайших 10 лет.

Впрочем, о самой чудо-системе почему-то не говорится ничего конкретного (возможно, это связано с тем, что в дело замешаны "проблемы национальной безопасности"?). Неясно, например, представляет ли она собой лишь некую программу, готовую работать на уже существующих компьютерах (и тогда сразу же возникает вопрос, какие требования по быстродействию предъявляются к "железу", способному в реальном времени обеспечить имитацию процессов принятия решений человеком?), или это какой-то специализированный программно-вычислительный комплекс (может, имеются в виду нейронные сети)? Ничего не сказано и про взаимодействие новой программы с уже существующим программным обеспечением. Правда, имеется фотография оператора, работающего с такой системой, однако из этого тоже мало что можно понять. Надо заметить, что Sandia National Laboratories - фирма известная, однако пресс-релизы, выходящие из ее стен, часто кажутся излишне фантастичными, и фантастикой им, видимо, суждено оставаться еще долгое время.

Источники:
Sandia team develops cognitive machines - Sandia Corporation - News Center
http://www.sandia.gov/news-center/news-releases/2003/comp-soft-math/cognitive.html
Cognitive Machines Help Decision-Making - Slashdot
http://slashdot.org/articles/03/08/15/1451223.shtml?tid=126&tid=185
20.08.2003 00:22
http://www.sandia.gov/news-center/news-releases/2003/comp-soft-math/cognitive.html

Максим Борисов
-----