Un’interfaccia cervello-computer permette di comporre musica utilizzando i pensieri
Un team di ingegneri neurali in Austria ha progettato una speciale interfaccia che permette ai soggetti paralizzati affetti da SLA di comporre musica, utilizzando il pensiero.
Immaginate di essere imprigionati in una malattia neurodegenerativa come la SLA in stadio avanzato (malattia di Lou Gehrig) o di essere completamente paralizzati a causa di una lesione traumatica del midollo spinale. Potreste ancora pensare, sognare e percepire emozioni, ma non sareste in grado di esprimerle. Per decenni, i ricercatori hanno sperimentato interfacce uomo-macchina per dare alle persone con gravi disabilità il potere di comunicare usando solo la mente.
Negli ultimi anni, la tecnologia relativa alla Brain Computer Interface (BCI) ha permesso alle persone con disabilità di scrivere messaggi, inviare e-mail, navigare in Internet, controllare una smart home e persino spostare una sedia a rotelle motorizzata. E nel 2010, un gruppo di ricerca in Germania ha utilizzato la BCI per testare il primo brain painting di persone con la SLA, sbloccando la creatività di artisti affetti da paralisi.
Ora un team di ingegneri neurali in Austria ha ampliato il potenziale artistico della tecnologia BCI progettando il primo programma di composizione musicale controllato esclusivamente dal cervello. I ricercatori hanno testato la tecnologia della mente artificiale con un gruppo di volontari sani in grado di copiare melodie musicali e comporre musica originale con una precisione impressionante, come riporta un articolo scientifico pubblicato sulla rivista Plos One.
L’autore capofila Gernot Müeller-Putz, responsabile dell’ Istituto di Ingegneria Neurale dell’Università di Graz in Austria, ha dichiarato di essere stato ispirato dal successo del programma di pittura cerebrale e dalla soddisfazione che ha dato ai pazienti affetti da SLA, molti dei quali ex artisti.
“Hanno allestito delle mostre d’arte. Vendono il loro lavoro”, ha detto a Seeker Müeller-Putz. “Perché non provarlo con la musica e la composizione?”
L’ultima tecnologia BCI è diversa da altre interfacce che permettono agli utenti di riprodurre la musica con i pensieri. Invece di usare le onde cerebrali per calibrare i toni musicali, questa tecnologia permette di svolgere qualsiasi operazione che può essere eseguita con una serie di caratteri o comandi individuali.
La strumentazione può essere utilizzata per scrivere una parola lettera per lettera o per selezionare la dimensione del pennello e il colore della vernice. Müeller-Putz ha pensato che allo stesso modo, tale tecnologia potrebbe essere utilizzata per selezionare un tipo specifico di nota musicale (una nota intera o una nota di quarto, per esempio) e il tono della stessa, per scrivere una partitura musicale.
La tecnologia alla base del BCI ha avuto un periodo di gestazione di 20 anni e si basa su un segnale cerebrale particolarmente forte chiamato P300. I segnali cerebrali sono registrati da un elettroencefalogramma indossato sulla testa con una speciale cuffia. Poiché il cervello di tutti è un po’ diverso, il sistema deve essere calibrato per leggere accuratamente la mente di ciascun soggetto.
La calibrazione viene eseguita facendo visionare al soggetto una griglia di 6 lettere per 6 al computer. Mentre il soggetto guarda lo schermo, una serie di lampeggi casuali illuminano singole righe e colonne della griglia. Con ogni flash, il cervello del soggetto reagisce emettendo una forma d’onda specifica. Ogni segnale proveniente dal cervello differisce leggermente a seconda del punto in cui il flash si proietta sulla griglia.
Una volta terminata la calibrazione, è tempo per il soggetto di provare a scegliere un singolo carattere utilizzando la mente. La griglia continua a lampeggiare in modo casuale, proprio come prima. Il trucco, come ha specificato Müeller-Putz, risiede nel concentrare l’ attenzione sul carattere desiderato e contare silenziosamente ogni volta che lampeggia la riga o la colonna di quel dato carattere.
Come ha dichiarato Müeller-Putz, che lavora con le BCI dal 1999:
“Gli algoritmi computerizzati alla base della BCI individuano dove appaiono le diverse forme d’onda, capiscono a quale riga e a quale colonna corrispondono, e poi identificano il carattere selezionato dall’ utente”.
Utilizzare la mente per selezionare i singoli caratteri è un processo lento, ma abbastanza facile da imparare. Negli esperimenti di Müeller-Putz, un gruppo di principianti della BCI è stato in grado di copiare parole ortografiche con una precisione superiore all’88% già al primo tentativo. Un risultato simile è stato ottenuto copiando le note musicali nella canzone popolare “Alouette”, anche se ci sono voluti 21 minuti in media per scegliere le 25 note della melodia.
I ricercatori hanno anche invitato un musicista professionista a comporre con il suo cervello. In questo esperimento, la precisione ottenuta durante l’esercizio di composizione usando “Alouette” è stata maggiore (attestandosi al 93,6%), ma ci sono voluti ancora 20 minuti per finire.
Il musicista si è dimostrato molto più abile sulla parte libera della composizione dell’ esperimento, dove è stato in grado di scrivere una melodia di 26 note in soli 14 minuti, due volte più velocemente dei musicisti non professionisti che hanno impiegato 30 minuti per scrivere canzoni che contavano in media solo 18 note.
“La velocità non rappresenta una fonte di preoccupazione significativa, dal momento che le persone per le quali questa tecnologia è stata progettata non hanno lo stesso stile di vita frenetico e affrettato che abbiamo noi. La loro prospettiva è un po’ diversa.” Müeller-Putz
I primi esperimenti del team hanno dimostrato che una BCI basata su un segnale P300 funziona bene per la composizione musicale. Il passo successivo è quello di provarlo con persone disabili e raccogliere il loro feedback. L’obiettivo a lungo termine, come sostiene Müeller-Putz, è quello di passare da un’interfaccia basata su laptop a una più piccola da poter essere supportata da uno smartphone. Questo è il modo migliore per farlo entrare nelle case dei musicisti che sono intenzionati a condividere le loro creazioni musicali con il mondo.
Tradotto in Italiano. Articolo originale: Live Science
VISIONARI è un network di imprenditori, scienziati, artisti, scrittori e changemakers che pensano e agiscono al di fuori degli schemi.
Puoi fare domanda per entrare qui: https://bit.ly/visionari-entra
Seguici sulla nostra pagina Facebook per scoprire nuovi progetti innovativi:
Visionari
