Un esperimento collaborativo tra uomo e macchina nello sviluppo delle BCI

Due partecipanti tetraplegici hanno usato l’interfaccia cervello-computer per vincere una gara virtuale, allenandosi con l’AI per migliorare le proprie prestazioni.

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May 27, 2018 · 3 min read
Il pilota con il suo avatar nel gioco (Credit: Cybathlon)

Le interfacce cervello-computer (BCI) non invasive possono ripristinare le funzioni perse a causa della disabilità, consentendo un controllo cerebrale diretto e spontaneo dei dispositivi esterni senza i rischi associati all’impianto chirurgico delle interfacce neurali. Ma mentre gli algoritmi di apprendimento automatico sono diventati più veloci e potenti, i ricercatori si sono concentrati principalmente sul miglioramento delle prestazioni ottimizzando gli algoritmi di pattern-recognition.

Ma perché non permettere ai pazienti di usare attivamente l’AI per migliorare le prestazioni?

Per testare questa idea, i ricercatori dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), con sede a Ginevra, Svizzera, hanno condotto una ricerca utilizzando l’ “apprendimento reciproco” tra computer e umani, con due partecipanti gravemente impossibilitati (tetraplegici) da lesioni croniche del midollo spinale. L’obiettivo: vincere una gara di corse virtuali in diretta ad un evento internazionale.

I partecipanti sono stati addestrati per migliorare il controllo di un avatar in un gioco di corse virtuale. L’esperimento ha utilizzato un’interfaccia cervello-computer (BCI), che utilizza elettrodi sulla testa per raccogliere i segnali di controllo dal cervello di una persona. Ogni partecipante (chiamato “pilota”) controllava un avatar sullo schermo in una gara divisa in tre parti. Questo richiedeva la padronanza di comandi separati per girare, saltare, scivolare e camminare senza inciampare.

Un’interfaccia grafica computerizzata per l’utente del circuito di gara nel gioco “Brain Runners” di Cybathlon 2016. I “piloti” (partecipanti) hanno dovuto consegnare (pensando) il comando corretto in ogni pad colorato (ciano, magenta, giallo) per accelerare il proprio avatar in gara. (Credit: Serafeim Perdikis e Robert Leeb)

Dopo alcuni mesi di allenamento, l’8 ottobre 2016 i due piloti hanno partecipato (nel team “Brain Tweakers”) al Cybathlon di Zurigo, Svizzera — la prima paraolimpiade internazionale per persone disabili con tecnologie di assistenza bionica.

La gara basata sulle BCI consisteva in quattro avatar controllati dal cervello che gareggiavano in un gioco di corse virtuale chiamato “Brain Runners”. Per accelerare l’avatar di ogni pilota, era necessario inviare fino a tre comandi mentali (o intenzionali al minimo) sui corrispondenti segmenti di pista, ciascuno con un proprio colore.

I due partecipanti alla ricerca EPFL hanno ottenuto il miglior risultato complessivo per tre volte nella prova. Uno di questi piloti ha vinto la medaglia d’oro e l’altro ha detenuto il record del torneo.

I ricercatori ritengono che con l’approccio di apprendimento reciproco, hanno “massimizzato le possibilità di apprendimento umano attraverso la ricalibrazione non frequente del computer, lasciando tempo all’uomo di imparare meglio a controllare i ritmi sensomotori che sono più efficienti per evocare il movimento desiderato dall’avatar. I nostri risultati mostrano forti e continui effetti di apprendimento a tutti i livelli — macchina, soggetto e applicazione — con entrambi [i partecipanti], nel corso di uno studio della durata di diversi mesi,” concludono i ricercatori.


Tradotto in Italiano. Articolo originale: KurzweilAI


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