Хабрахабр

ЭЭГ-гарнитура — гаджет для музыки и коррекции эмоций

В этом году произошло знаменательное событие: бельгийский технологический центр Imec, институт научно-промышленных исследований университета Осаки и компания Datwyler представили прототип крайне любопытного устройства. Гаджет в виде шлема снимает ЭЭГ и анализирует полученный сигнал, “понимая”, какая музыка нам нравится. Кроме того, устройство может анализировать когнитивные процессы, измерять эмоциональный фон и самостоятельно генерировать музыку для того, чтобы этот фон улучшить.

Мне понравилась идея, заложенная в принцип действия устройства: использовать сравнительный анализ ЭЭГ для определения эмоциональной реакции, в т. Авторитетное интернет-издание phys.org назвала устройство “крупным прорывом”. на музыкальные произведения. ч. Я решил подробнее узнать о девайсе и принципе его работы.

Первая демонстрация

Прототип гарнитуры был впервые представлен на Международной выставке потребительской электроники (CES 2018) в Лас-Вегасе в январе 2018 года. По отзывам посетителей, имевших возможность протестировать шлем на себе, шайтан-устройство действительно оценивало их музыкальные вкусы. Более того, алгоритм, работающий с устройством, генерировал музыкальные сигналы, поднимающие настроение.

Отчеты присутствовавших на выставке зафиксировали множество восторгов по поводу новинки и её возможностей. По заявлениям разработчиков, устройство также может определять и фиксировать эмоции в реальном времени, например, в процессе игры или просмотра кино. Исследователи охотно рассказывали посетителям о том, как работает это девайс.

Принцип действия

Сам шлем создан для того, что удобно разместить т.н. сухие электроды ЭЭГ, выполненные в виде металлических шипов с тупым концом. Ранее самыми большими проблемами вне клинического использования ЭЭГ считались возможность быстрого сухого размещения электродов и длительного использования устройства. Конструктивные особенности шлема, сухие электроды от Datwyler и емкий аккумулятор помогли с решением этих проблем. Также шлем оснащен 3,5-мм разъемом для наушников и bluetooth для потоковой передачи звука.

Затем программное обеспечение обрабатывает сигналы и определяет эмоциональную реакцию, например, на музыку. С помощью электродов аппарат может точно снимать фронтальные сигналы ЭЭГ, которые дают сведения об эмоциональных реакциях. Затем множество сигналов конкретного пользователя обрабатываются ИИ, снабженным функцией самообучения. Алгоритм не только анализирует эмоциональное состояние при воспроизведении музыки, но также фиксирует результаты в личном профиле пользователя. При запуске режима коррекции алгоритм генерирует музыкальное произведение, исходя из предпочтений пользователя в режиме реального времени.

Кто и чем занимался

Известно, что алгоритмами машинного обучения и искусственным интеллектом системы занимался центр инноваций университета Осаки, где специалистом удалось объединить персонализированную классификацию эмоций, комплексную оценку музыкальных вкусов пользователя и формирования музыкального контента на этой основе. Профессор Масаюки Нумао из Института научно-промышленных исследований (ISIR), Университета Осаки отметил:

«Наш опыт в области машинного обучения и индивидуальной классификации эмоций помог нам создать уникальную систему ЭЭГ, которая связывает музыку с эмоциональными изменениями… Мы объединили распознавание эмоций на основе моделей с методами сочинения музыки в реальном времени».

Imec в свою очередь гордится разработкой шлема, который на данный момент является, пожалуй, наиболее универсальным форм-фактором для ЭЭГ-электродов. В частности, Крис Ван Хоф, старший директор Imec по разработке медицинских решений подчеркивает:

«Значительный опыт Imec в этой области является результатом почти десятилетия работы по созданию схем и компактных систем для носящего мониторинг ЭЭГ».

Ван Хоф также отмечает вклад коллег из Университета Осаки и Datwyler и уточняет, что главной заслугой Imec является универсальность конструкции шлема. По мнению ученого, интерфейс можно использовать как для клинических исследований, так и в качестве ежедневного гаджета, который не требует много времени для установки электродов и способен работать достаточно длительное время.

Представитель компании Ронни Врижанс отметил, что разработка прототипа нового устройства совместно с Imec помогла создать сухие электроды с более высокой стабильностью сигнала, что само по себе уже большое достижение Datwyler занимались непосредственно сухими электродами.

Немного об ЭЭГ и отечественных исследованиях

Для тех, кто не совсем в курсе, ЭЭГ или электроэнцефалограмма — это регистрация биоэлектрической активности головного мозга для исследования его функционального состояния. Зачастую ЭЭГ применяют в диагностических (медицинских) и исследовательских целях. Регистрация электрической активности происходит неинвазивно, с помощью прикрепленных к голове электродов электроэнцефалографа. Сигналы от электродов усиливаются, после чего сигнал обрабатывается АЦП и записывается в цифровой форме.

В зависимости от состояния и факторов, влияющих на человека, каждый из 10 исследуемых ритмов (α, β, γ, δ, θ, κ, λ, μ, σ, τ) может меняться. На ЭЭГ определяется ритмичность электрической активности мозга.

Прослушивание музыки и получение удовольствия от музыкальных произведений не стали исключением. Проведение экспериментов по психоакустике продемонстрировали стойкую взаимосвязь психических явлений с изменениями ЭЭГ.

Вполне вероятно, что это отечественное исследование в числе прочих легло в основу японско-бельгийской разработки. Так в достаточно емкой статье об экспериментах “ЭЭГ-корреляты реагирования на музыку разных стилей” русские исследователи Надежда Кайгородова, Михаил Яценко, Николай Афанасьев подробно описывают взаимосвязь эмоций, полученных при прослушивании музыки различных стилей с записями электроэнцефалограмм во время прослушивания.

Дальнейшее исследование результатов ЭЭГ, записанных при прослушивании музыки, навели исследователей на мысль об объединении электроэнцефалографа и звуковоспроизводящего устройства, которое могло бы быть использовано для коррекции стрессовых состояний.

И., Сан Чжун О., Семикин Г. Методы, по принципу близкие к ЭЭГ-гарнитуре от Imec, были описаны в 2014-м году в работе “Сочетание технологии ЭЭГ-биоуправления с музыкальной терапией для эффективной коррекции стресс-вызванных расстройств” (Федотчев А. Работа продемонстрировала относительную эффективность метода в отношении расстройств, вызванных стрессом, и хорошие показатели похожего устройства во время эмоциональной коррекции. И.).

Итог

Ежегодно появляются всё новые устройства на основе нейроинтерфейсов, в основу которых часто положен принцип ЭЭГ. Как видно, ничего теоретически нового в этом шлеме не предложили. Заслуга его создателей в другом: они впервые реализовали на практике универсальное носимое ЭЭГ устройство с функционалом по коррекции эмоций при помощи музыки. Объединение форм-фактора и функционала, теоретической базы и технологий в очередной раз привело к реализации смелой идеи, которая может легко масштабироваться. Буду признателен за ваши мнения о новинке и том, как ещё можно использовать этот гаджет.

Джинса
В нашем каталоге пока нет гаджетов с нейроинтерфейсами, но много другой электроники способной поднимать настроение высокой верностью воспроизведения звука, например акустические системы, наушники и усилители

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть