Muscle-Bound Computer Interface

Je to dobrý čas na komunikaci s počítači. Už nás neomezuje myš a klávesnice – dotykové obrazovky a ovladače založené na gestech jsou stále běžnější. Startup s názvem Emotiv Systems dokonce prodává čepici, která čte mozkovou aktivitu a umožňuje nositelce ovládat počítačovou hru svými myšlenkami.

vzduchová kytara: Software interpretuje signály odeslané z elektromyografických senzorů připojených k předloktí a umožňuje uživateli ovládat počítačové hry, jako jsou Guitar Hero a Rock Band.

Nyní vědci z Microsoftu, University of Washington v Seattlu a University of Toronto v Kanadě přišli s dalším způsobem interakce s počítači: rozhraním ovládaným svaly, které umožňuje interakci gesty bez použití rukou.

Pás elektrod se připojí k předloktí člověka a odečítá elektrickou aktivitu z různých svalů paže. Tyto signály jsou pak korelovány se specifickými gesty rukou, jako je dotek prstu a palce nebo sevření předmětu pevněji než normálně. Vědci předpokládají, že pomocí této technologie změníte skladby v MP3 přehrávači za běhu nebo si zahrajete hru jako Guitar Hero bez obvyklého plastového ovladače.

Svalová interakce s počítačem není nic nového. Ve skutečnosti se svaly v blízkosti amputované nebo chybějící končetiny někdy používají k ovládání mechanické protetiky. Ale zatímco výzkumníci již dříve zkoumali interakci sval-počítač pro uživatele bez postižení, tento přístup má omezenou praktičnost. Spolehlivě odvodit gesta z pohybu svalů je obtížné, takže taková rozhraní byla často omezena na snímání omezeného rozsahu gest nebo pohybů.

Multimédia

• Podívejte se na rozhraní sval-počítač ve spojení s Microsoft Surface.

Nový projekt svalového snímání jde po zdravých spotřebitelích, kteří chtějí bohatší vstupní modality, říká Desney opálená , výzkumník společnosti Microsoft. V důsledku toho musel se svými kolegy vymyslet systém, který byl levný a nenápadný a spolehlivě snímal řadu gest.

Nejnovější rozhraní skupiny, prezentované na Software a technologie uživatelského rozhraní konference začátkem tohoto měsíce ve Victorii v Britské Kolumbii používá šest elektromyografických senzorů (EMG) a dvě zemnící elektrody uspořádané do prstence kolem pravého horního předloktí osoby pro snímání pohybu prstů a dva senzory na levém horním předloktí pro rozpoznání stisků ruky. I když jsou tyto senzory propojeny a jednotlivě umístěny, jejich orientace není přesná – to znamená, že nejsou cíleny na konkrétní svaly. To znamená, že výsledky by měly být podobné pro tenkou EMG pásku, kterou by si netrénovaná osoba mohla navléknout bez pomoci, říká Tan. Výzkum navazuje na předchozí práci, která zahrnovala dražší EMG systém pro snímání gest prstů, když je ruka položena na rovný povrch.

Senzory nemohou okamžitě přesně interpretovat svalovou aktivitu. Software musí být trénován tak, aby spojoval elektrické signály s různými gesty. Výzkumníci použili standardní algoritmy strojového učení, které zlepšují jejich přesnost v průběhu času (přístup je podobný přístupu, který Tan používá pro svá rozhraní mozek-počítač).

Strávili jsme spoustu času hledáním toho, jak přimět uživatele, aby kalibroval zařízení vhodným způsobem, říká Tan. Software se učí rozpoznávat EMG signály produkované, když uživatel provádí gesta specifickým, kontrolovaným způsobem.

Algoritmy se zaměřují na tři specifické rysy z EMG dat: velikost svalové aktivity, rychlost svalové aktivity a vlnové vzorce aktivity, které se vyskytují na několika senzorech najednou. Tyto tři funkce, říká Tan, poskytují poměrně přesný způsob, jak identifikovat určité typy gest. Po školení dokázal software přesně určit gesta mnoha účastníků více než 85 procent času a některá gesta více než 90 procent.

Zejména v raných fázích tréninku je třeba gesta účastníků pečlivě řídit, aby bylo zajištěno, že algoritmy strojového učení jsou správně natrénovány. Ale Tan říká, že i s malým množstvím zpětné vazby by se testované subjekty docela přirozeně přizpůsobily a změnily pozice a gesta, aby dosáhly drasticky lepšího výkonu. Říká, že důležitou součástí tréninkového procesu se stalo to, že uživatelé spouštějí příslušnou reakci systému.

Většina dnešních počítačových rozhraní vyžaduje plnou pozornost uživatele, říká Pattie Maes , profesor mediálních umění a věd na MIT. Zoufale potřebujeme nová rozhraní, jako je to, které vyvinul tým Microsoftu, abychom umožnili hladší integraci digitálních informací a aplikací do našeho rušného každodenního života.

Tan a kolegové nyní pracují na prototypu, který využívá bezdrátové pásmo, které lze snadno nasunout na paži člověka, a také velmi rychlý tréninkový systém. Vědci také testují, jak dobře systém funguje, když jej lidé nosí a běhají.

Nakonec, říká Tan, celotělové ovládání povede k zásadně novým způsobům používání počítačů. Víme, že to má něco společného s tím, že gesta jsou mobilní, vždy dostupná a přirozená, ale stále pracujeme na přesném paradigmatu, říká.

skrýt