Можно ли с помощью ЭМГ управлять протезом руки? Да, можно!

И наилучшие результаты на этой стезе показывает Анна Макарова, сотрудник Центра искусственного интеллекта МГУ. На конференции AI Journey Анна расскажет о том, как архитектура трансформера переводит ЭМГ в буквы:

Расшифровка письма по сигналам ЭМГ с использованием архитектуры трансформера

Поверхностная электромиография (ЭМГ) является перспективным неинвазивным интерфейсом для протезирования и взаимодействия человека с компьютером. Однако декодирование почерка из ЭМГ-сигналов остается сложной задачей из-за высокой индивидуальной вариативности и зависимости традиционных методов от трудоемкой ручной предобработки, что ограничивает их генерализацию. Классические подходы, такие как метод Винера или линейный дискриминантный анализ, требуют обучения для каждого субъекта отдельно и не обобщаются на других людей.

В качестве решения предлагается модель глубокого обучения, которая работает непосредственно с сырыми ЭМГ-сигналами. Модель включает модуль обучаемой предобработки, сверточные слои для извлечения локальных временных паттернов и трансформер для моделирования долгосрочных зависимостей. Для обучения использовался общедоступный набор данных с записями ЭМГ восьми мышц предплечья и кисти во время написания цифр. Модель способна обобщаться и адаптироваться к индивидуальным особенностям.

Данный подход устраняет необходимость ручной предобработки, снижает инженерную сложность и открывает возможности для создания масштабируемых интерфейсов для управления протезами и человеко-машинного взаимодействия на основе декодирования мелкой моторики.

Не менее секретный Кремлевский семинар, чем в прошлый раз. Поэтому ограничиваю репортаж этой картинкой.

Всех приглашаю посетить канал Артура Биктимирова. И подписаться, естественно.

https://t.iss.one/Biktimirovneuro/13

Проекты Артура — это фантастика!!!

Рассказ Артура об очувствлении бионических конечностей:

https://t.iss.one/Biktimirovneuro/13

Упоминаются инженерный гений Михаил Синцов и не менее гениальный нейроученый и нейротехнолог Гурген Согоян.

Ну, насчет Мэри, вроде бы, все ясно. Она изучает нейробиологию цветового зрения, но никак не проблему красноты красного.

Вообще — на мой дилетантский взгляд — типичная уловка философов — это переводить собственное незнание (красноты красного, например) в плоскость того, что это проблема кого-то еще — Мэри, либо летучей мыши.

https://t.iss.one/anton_philosophy/686

Из рубрики «Философские притчи»

Однажды Владимир Ильич Ленин решил пролезть сквозь дырку от бублика.

Все. Это была самая короткая философская притча.

Я, кстати, тоже участвую в конференции AI Journey с коротким выступлением «Нейронауки и нейроинтерфейсы: задачи для искусственного интеллекта»

Содержание презентации будет примерно такое:

«Нейроинтерфейсы создают двустороннюю связь между мозгом и внешними системами, и сегодня в роли такой системы всё чаще выступает искусственный интеллект. Какую же роль будет играть ИИ в этом симбиозе? Чтобы ответить на этот вопрос, полезно проследить эволюцию нейроинтерфейсов. Исторически развитие шло двумя путями: во-первых, учёные научились расшифровывать сигналы — от отдельных нейронов до целых их ансамблей. Во-вторых, были усовершенствованы неинвазивные методы, а нейростимуляция открыла возможность не только считывать, но и передавать информацию в нервную систему. На этой основе искусственный интеллект сможет решить три ключевые задачи: (1) Точное декодирование: Высокоточное «считывание» намерений и мыслей из мозговой активности. (2) Адресная стимуляция: Генерация оптимальных паттернов стимуляции для точной и эффективной передачи данных в мозг. (3) Интеллектуальное посредничество: Интерпретация и фильтрация информации из внешнего мира перед её отправкой в нервную систему, создавая тем самым умный буфер между сознанием и реальностью».

(Первоначальный текст написал я. Но потом, учитывая специфику конференции, я попросил дипсик улучшить изложение. Он сразу же добавил что-то про сознание; я убирать не стал.)

Сайт конференции:

https://aij.ru/about

Но там пока никакой информации нет. Будем надеяться, что что-то появится ближе к делу.

Я участвовал в конференции «наука o+» года 3 назад, а потом не слишком за этим следил. Но, как мне показалось, в этом году конференция оказалась особенно удачной, с большим количеством интересных докладов.

К сожалению потом, когда все эти видео выкладывают, они получают 5-10 просмотров, а не миллиарды, как у Татьяны Черниговской. С этим я не могу ничего поделать, но могу показать какие-то небезинтересные клипы.

Начну с выступлений коллег по близкой мне тематике:

https://t.iss.one/ai_center_msu/31

(А потом посмотрю на другие темы.)

Дария Клеева в своей презентации изложила некоторую критику по поводу хайпа, связанного с нейроинтерфейсами, в особенности по поводу утверждений, что они крайне эффективны в медицине.

С такой критикой можно согласиться, но нужно, конечно, смотреть на конкретику. Например, кохлеарный имплантат крайне эффективен, но кто-то, может, скажет, что это вообще не нейро интерфейс, а стимулятор.

В общем, критика, очевидно, справедлива, если речь идет о каком-нибудь неинвазивном считывании каких-нибудь мыслей. Как правило, это пресловутое моторное воображение.

Здесь первый затык в том, что сигнал ЭЭГ крайне слабый и в нем много артефактов. Причем его еще нужно уметь записывать, что не всегда удается в клинике.

Второе — информативность ЭЭГ в качестве источника моторных команд под большим сомнением.

Третье — не совсем понятно, что нейроинтерфейс добавляет к процессу реабилитации, даже если предположить, что он работает. Здесь я имею в виду постинсультную реабилитацию в первую очередь. Ну, воображает пациент движение. Ну, как-то считывает это воображение нейроинтерфейс. Но чем нейроинтерфейс помогает? Якобы дает супер-полезную обратную связь? Якобы считывает из мозга тот самый сигнал, который нужно считывать?

В общем, критика правильная. Думаем дальше.

Кьяра Макиевская рассказала о проекте «Пифия», причем назвала его шуточным — все это было сделано для отработки методики, что важно для большого количества нуждающихся пациентов и для производства собственных медицинских технологий в России.

Но, думаю, условное ЦРУ с этим не согласится, и наших условных партнеров на западе и востоке заинтересует именно расширение мозговых функций животного при помощи нейроинтерфейса и ИИ.

Пифия, конечно, всех затмила, но в прошлом уже были яркие робо-животные: крыса, которая сама себя стимулировала, робокрыса, которой управляли с пульта, а также крыса, которая видела в инфракрасном свете (моя, кстати, идея). Все это заслуживает отдельного упоминания, но в самом деле все это до сих пор рассматривали как шуточные эксперименты, не более.

Но здесь есть и серьёзный потенциал, и думаю, он скоро себя покажет. Благодаря Пифии.

Задокументирую, кстати, как лично я вижу Пифию 2.0. И теперь только остается посмотреть, кто первый это воплотит.

Пока Анил Сет продолжает свою бредодеятельность, его двойники уже повсюду.

Новая статья Марии Серверы. Очень интересно:

Определение свойств биологических тканей с помощью фотоплетизмографии

Фотоплетизмография (ФПГ) — это технология, используемая в умных часах и фитнес-браслетах для измерения таких показателей, как пульс и насыщение крови кислородом. Современные методы искусственного интеллекта могут извлекать из сигналов ФПГ гораздо больше информации, но они работают как «чёрный ящик»: непонятно, какие именно физиологические процессы лежат в основе их прогнозов. Это затрудняет использование таких моделей в клинической практике и мешает разработке новых датчиков.

Чтобы решить эту проблему, мы создали PPGen — биологическую модель, которая генерирует синтетические ФПГ-сигналы на основе реальных физических и оптических параметров тканей, таких как концентрация меланина, уровень кислорода в крови и изменения объёма крови с течением времени. Эта модель позволяет понять, как именно физиологические процессы влияют на форму сигнала.

На основе PPGen мы разработали метод гибридного амортизированного вывода (HAI). Он позволяет быстро и точно оценивать физиологические параметры по реальным ФПГ-сигналам, даже если на данные влияют помехи или наша модель не идеальна. В ходе экспериментов на синтетических данных мы показали, что HAI успешно справляется с шумом и неточностями модели, точно восстанавливая заданные параметры.

Наши результаты открывают путь к созданию моделей ФПГ, которые сочетают высокую предсказательную способность методов искусственного интеллекта с клинической интерпретируемостью. Это может помочь в разработке новых носимых датчиков и неинвазивном мониторинге здоровья.

https://arxiv.org/html/2510.02073v1

Для справки:

Мария Сервера — автор вот этой статьи

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/acn3.544

И еще Мария — соавтор вот в этой статье:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-54760-4

(Кстати, определенная цитируемость.)

Влияние лишения сна на внимание: связь с нейроваскулярными, зрачковыми и цереброспинальными динамиками
Статья, опубликованная в журнале Nature Neuroscience, исследует, как лишение сна влияет на когнитивные функции, особенно на внимание, и связывает это с динамикой мозга и тела. Авторы используют одновременную быструю фМРТ-ЭЭГ для анализа изменений в мозге человека после депривации сна. Они показывают, что сбои в внимании во время бодрствования после лишения сна тесно координируются с серией изменений, включая нейронные сдвиги, сужение зрачка и пульсации цереброспинальной жидкости (ЦСЖ), что указывает на связанную систему динамики жидкостей и нейромодуляторного состояния.
В абстракте подчеркивается, что лишение сна быстро нарушает когнитивные функции и в долгосрочной перспективе способствует неврологическим заболеваниям, но причины этого не были полностью поняты. Исследование демонстрирует, как ЦСЖ и гемодинамика связаны с функцией внимания в состоянии бодрствования, с пульсациями ЦСЖ, следующими за нарушениями внимания. Временные характеристики этих динамик соответствуют сосудистому механизму, регулируемому нейромодуляторным состоянием. Таким образом, когнитивные издержки лишения сна могут отражать неудержимую потребность в периодах отдыха, управляемую центральной нейромодуляторной системой, которая регулирует как нейронную, так и жидкостную физиологию.
Это открытие предполагает, что проблемы с вниманием после бессонной ночи не просто усталость, а результат сложного взаимодействия между мозговыми сигналами, кровотоком, зрачковыми реакциями и движением ЦСЖ. Такие insights могут помочь в понимании, почему сон так важен для мозга, и потенциально привести к новым подходам в лечении расстройств, связанных со сном и вниманием, подчеркивая роль сосудистых и жидкостных систем в когнитивном здоровье.

https://x.com/ninaelise9/status/1983587626083885185?s=46&t=h2xEAx3NdOOQUE3qZQvdrA

В этом что-то есть

Снова зеркальный тест

💡Учитесь, исследуйте, открывайте – с нашей папкой лучших каналов!💡

Собрали для вас самые актуальные каналы по образованию и науке в одной удобной папке.

Получите доступ к:
✅ Свежим научным новостям и открытиям
✅ Топовым образовательным курсам и ресурсам
✅ Советам по саморазвитию и обучению
✅ Вдохновляющим материалам от экспертов

➡️ СОХРАНИТЬ ПАПКУ ⬅️

Если у Вас есть свой канал и Вы хотите попасть в подборку - пишите сюда

Полина Кривых была права: в мозге нет кровеносных сосудов. Они снаружи.

Знакомые все лица

Герои сегодняшнего дня.

Обсудили проблемы нейро интерфейсов, внутреннего голоса, сознания, свободы воли и многое другое.