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Operant BMI learning in humans: an EEG based approach. | Nuno Loureiro | TEDxCampoSantana


[Musica]
tu
[Musica]
ciao a tutti, quindi parlerò
Inglese perché so che ce ne sono alcuni
persone che non capiscono il portoghese
tra la folla ma così abbiamo appena visto a
clip da una delle mie serie preferite
Teoria del Big Bang che sono sicuro di più
di voi lo sapete e l’abbiamo visto
Sheldon sta cercando di insegnare la penny dovrebbe
comportarsi con la conica cosa pensa
il comportamento corretto, quindi ne sta dando un po ‘
i rinforzi possono vincere qualche premio ciascuno
volta che lei fa qualcosa che lui
pensa sia corretto e, naturalmente, Leonard
non è così divertito e sta dicendo gioco
che non puoi insegnare agli umani come a
ogni parola di laboratorio ma in realtà questo è
esattamente come impariamo a fare cose nuove
questo è il modo in cui impariamo ad andare in bicicletta
camminare o guidare una macchina e spostarsi
ingranaggi questo è qualcosa che in
neuroscienze che chiamiamo apprendimento operante o
yeah apprendimento o rafforzamento operante
imparando e lo facciamo attraverso il processo e
errore quindi quando vogliamo imparare qualcosa
proviamo soluzioni diverse o diverse
azioni per quel compito specifico e noi
ascolta molte volte ma molte volte ce l’abbiamo
giusto e imparare significa più spesso
arriviamo a selezionare quell’azione specifica
questo dà la parola riassuntiva e così noi
treno miglioriamo e aumentiamo il nostro
performance per esempio diciamo così
vuoi imparare a giocare a tennis
tutti conoscono le regole del gioco
vuoi servire all’angolo opposto
e vuoi colpire la palla sul
rettangolo quando inizi a imparare cosa
succede che tu colpirai il
palla troppo forte e la palla sta andando
cadi molto più a lungo di quanto non sia
dovrebbe cadere se hai bisogno di agevolmente
Sara ‘ha colpito la rete e sta andando
fallire ma ogni tanto tu
colpiscilo esattamente come dovresti
colpisci e la palla cade esattamente dove
dovrebbe cadere e imparare significa
che il tuo cervello interpreterà
quella sensazione che ricompensa e sta andando
per dire ok, dovrò selezionare
più volte questa attività sta andando
per inviare questi comandi ai miei muscoli a
contratto in questa cosa
esattamente come dovrebbero fare in
ordina che la palla arrivi esattamente
dovrebbe essere e lo facciamo sopra e
di nuovo con la pratica e otteniamo
meglio aumentiamo le nostre prestazioni ma
tutti questi esempi sono le abilità motorie
esempi che ti ho dato ti piacerebbe camminare come
cavalca la pipa giocando a tennis quello che sono
qui per dire oggi è che non è così
è vero solo per le abilità motorie e per
esempio abbiamo fatto questo con il cervello
Macchina interfaccia un’interfaccia difetto
è un sistema che ci permette di registrare
attività neurale per convertirlo in un modo
trasformalo in un comando di input in a
dispositivo a un dispositivo esterno che può
vanno da giochi molto semplici a molto
sistemi più complicati e complessi
come un braccio robotico o addirittura un aereo e
poi si arriva a ottenere il feedback da parte del
comportamento o l’azione su quello esterno
dispositivo e confrontarlo con quello che era il nostro
intento e ciò che speriamo sia questo se noi
sono in grado di modulare la nostra attività con
tempo e formazione siamo in grado di ottenere il
azione sul dispositivo esterno esattamente
lo stesso o molto simile a quello che noi
destinato a essere in primo luogo e
così per gli ultimi anni sul mio dottorato e
nel nostro laboratorio abbiamo lavorato con il cervello
interfacce macchina con esseri umani che utilizzano a
lettera in fotografia e molti dei
la folla qui viene dalla scuola di medicina
l’hanno visto di sicuro e lo usiamo
la lettera encephalography per registrare il
attività cerebrale dai soggetti di
il cervello dei soggetti e usiamo questo con
un sistema che è simile a quello che vedi
è un gatto che ha un sacco di buchi
il nostro caso 64 fori dove abbiamo messo
elettrodi che entrano in contatto con il
scolpire dove possiamo misurare il cervello
l’attività e possiamo quindi trasformarla in
un modo un po ‘più ci dà un po’
più informazioni quindi per esempio vedi
sulla destra ci sono le onde cerebrali
sono stati trovati molti molti anni fa e
siamo in grado di nominarli prima con
Lettere greche quindi queste migliori onde alfa
per esempio ma siamo anche in grado di farlo
correlare comportamenti specifici e
azioni specifiche
una persona sta facendo per esempio dormire o
sonnolenza o eccitazione siamo in grado di
correlarli con bande specifiche su
questo su questa attività dell’attività cerebrale
in realtà con cosa stiamo facendo allora
l’interfaccia della macchina del cervello stiamo prendendo
queste onde cerebrali stiamo combinando e
combinandoli in un modo tale che siamo
quindi in grado di elaborarlo e inviarlo a
dispositivo che viene quindi dovrebbe essere
controllato dall’utente in modo simile
prima di ora sostituiamo quel cervello con a
il cervello della persona e il cervello di una persona reale
portiamo questi soggetti al laboratorio noi
imposta il limite che abbiamo impostato su tutto il sistema
avere il sistema che acquisisce ed elabora
quel piatto nel computer e poi noi
invia questo a un gioco molto semplice semplice
ma coinvolgente perché il nostro obiettivo qui
nella scienza è controllare tanto quanto
possibile tutte le variabili e quindi cosa
vedi qui è un esempio di questo compito
che i soggetti si esibiscono e
che ho corso per tutto il mio dottorato
quindi vedi o è sulle linee e
il compito è davvero semplice tu hai un
cursore che la posizione è verticale
cambiando secondo l’attività cerebrale
che sto trasformando e l’obiettivo
inizialmente per l’utente deve essere in grado di
mantenere la palla o discorsivo questo rosso
cursore all’interno delle due linee centrali
lo schermo se si è in grado di farlo per
due secondi viene poi andando essere a partire un
prova che è indicata da una freccia
quel punto è punti su o giù e con
questo l’ obiettivo è molto semplice
deve farlo se la freccia sta puntando verso di lui
deve superare la soglia più alta se
la freccia è rivolta verso il basso appena oltre il
struttura di fondo così super facile ora
c’è un’altra regola che è quella
quel collegamento è più o meno a ciò che noi
visto con Sheldon e penna che è ogni
volta facendo è andando nella giusta
direzione se passa uno dei
Soglie il primo a cui diamo un
leggera luce un leggero bagliore di luce così
se è fatto per esempio la gente scivola
il lampo della luce blu se è in grado di farlo
andare più lontano e raggiungere l’obiettivo
dare un lampo di luce più lungo e più scuro
e quindi sono sicuro che puoi già metterti in relazione
questo al cioccolato che Sheldon è
dando a Penny giusto così questo è il
rinforzo questa è la ricompensa e allora
l’utente vuole è quello di ottenere più di questo
questo è un gioco che diventa super coinvolgente
vuoi davvero esibirti meglio e
meglio con il tempo quindi giusto per chiarire di più
o meno ciò che l’utente vede dall’utente
e ciò che vede è questo dopo un
alcuni giorni di allenamento speriamo che possiamo
riprodurre quel video No okay ci andiamo
quindi quello che l’utente vede è questa palla
andando su e giù e gli obiettivi
poi è rimasto per due secondi nel
in mezzo deve spostare la palla verso il basso così
sta cercando di farlo sta ottenendo questo
piccolo colpetto sulla spalla diciamo
okay stai andando alla grande continua
selezionando quell’attività e alla fine
lo prende e poi torna di nuovo al centro
ora passa un’altra prova ora che deve andare
su riesce a fare questo e come ho detto
questo è a metà del percorso ma
anche se è sempre molto bravo a farlo
ci sono ancora molte cose che lui
non è in grado di farlo e così per esempio
qui sta provando ad abbassarlo quasi
raggiunge la soglia ma alla fine lo fa
va nel modo sbagliato e quindi questo era un
traccia errata , quindi cosa abbiamo detto di fare in
il nostro dottorato di ricerca o nel mio dottorato di ricerca con il nostro laboratorio è stato quello di
svolgere questo compito e vedere i soggetti possono
in realtà imparo a controllare per modulare
la loro attività cerebrale nel modo in cui noi
vogliono in modo che possano giocare meglio a
questo gioco e così come lo abbiamo fatto
abbiamo portato i piccoli soggetti al laboratorio
per due settimane, quindi a partire da lunedì
ha avuto cinque giorni di allenamento e abbiamo dato
loro il fine settimana perché quello è uno
cosa che penny o Leonard ha ragione
di questi non sono un topo da laboratorio, quindi abbiamo dato
loro il fine settimana poi li abbiamo portati
di nuovo lunedì un’altra settimana per cinque
giorni di formazione e volevamo vedere fare
aumentano le prestazioni quindi il 50%
sarebbe la possibilità quindi se mi presenterò loro
può andare su o giù in modo che è del 50% se loro
meglio al gioco che stanno andando a
migliorare o superiore
percentuale delle tracce di preparazione quindi questo è
quello che abbiamo visto così dal primo giorno che già
iniziato meglio del 50% che avevano
lieve calo durante il fine settimana ma loro
continua a migliorare, così loro davvero
riuscito a diventare bravo in questo gioco e
capiscono come devono cambiare
la loro attività cerebrale al fine di controllare
quel gioco ma non solo quello anche noi
volevo capire se questo
la formazione può essere consolidata posso
conservare le cose che ho imparato
pensa ad esempio andando in bicicletta se io
ho imparato ad andare in bicicletta
molti anni dopo se non l’ho cavalcato per
molto tempo posso tornare indietro e scrivere
di nuovo così è vero anche per questo tipo
di imparare bene quello che abbiamo fatto è stato mantenuto
questo soggetto per tre settimane senza
facendo nessuna di queste attività e poi noi
li ha riportati in laboratorio e noi
ha chiesto loro di fare esattamente lo stesso di
cosa avevano fatto per questo allenamento
periodo e quello che abbiamo visto è stato il sì
parcheggiare quindi quello che abbiamo visto è stato il
le prestazioni erano decisamente migliori rispetto a
la prima volta e quindi c’erano davvero alcuni
consolidamento quindi è stato davvero bello
perché ora vediamo che ce ne sono alcuni
paralleli tra il modo in cui siamo
usato per imparare un’enorme abilità come un normale
abilità motorie e cosa stiamo imparando
qui non solo, ma controlliamo anche noi
che questi strumenti saranno veri da
confrontandoli con le sessioni di controllo
e in questo caso quando non ce l’ hanno
qualsiasi feedback o che non sono a conoscenza
di come sta cambiando l’ attività cerebrale
la posizione del palo ha una possibilità
livelli in modo che non siano in grado di eseguire
così come quando hanno il controllo
quindi questo è grande, intendo per ora noi
capire che le persone sono in grado di
controllo per modulare le onde apparenti a
giocare a questi giochi interessanti e così noi
volevo vedere possiamo prenderlo un po ‘
inoltre come va bene questo è un super semplice
gioco come ho detto molto limitato
situazione possiamo portarlo sul campo
per esempio, quindi abbiamo collaborato con
compagnia a Lisbona per provare a controllare a
droga e in questo caso quello che abbiamo fatto è stato
esattamente lo stesso sistema ma invece di
inviando il segnale a una normale partita
lo stavamo mandando a un drone oltre che a
questo display dove l’utente o il pilota
stava ottenendo un feedback così lui davvero
nell’angolo in basso a sinistra dello schermo
all’utente puoi vedere lo stesso tipo di
gioco e e sul resto dello schermo
vediamo questo è la spiaggia dove il drone
volava sopra di noi e c’era un
linea gialla che c’era il passato
Drone dovrebbe prendere e lo vediamo
in basso a destra c’era un
conversione da su e giù a sinistra e
a destra va bene così che cosa ci possiamo vedere ora
è che l’aereo o il drone è davvero
in grado di seguire quella linea siamo in grado di
trasformalo su e giù a sinistra e
a destra del pilota è in grado di farlo
e anche se è come barcollare come noi
probabilmente non vorremmo volare in questo
drone adesso voglio dire che almeno è un
prova del concetto che questo può essere
applicato ad altre applicazioni e questo
può essere ampiamente usato e di nuovo questo era
davvero bello da fare ma volevamo solo
fare un altro passo come possiamo prendere allora
la stessa identica cosa ma inizia ad applicare
in un modo più o simile vedere più reale
situazione diciamo che così abbiamo fatto
abbiamo fatto una collaborazione con il
Università tecnica di Monaco e questo
tempo volevamo avvicinarci ad un reale
aereo e hanno questo fantastico
simulatore di un aereo all’interno della stanza
è come una vera cabina di pilotaggio all’interno dell’aereo
la stanza e stavamo mandando i segnali
al pozzetto o a questo schermo per
feedback così come agli attuatori di
l’aereo e quindi se funziona
qui funzionerebbe in un vero aeroplano
questo è dove i piloti di Lufthansa
provando ad esempio e quindi quello che abbiamo visto
era quello quando l’utente stava provando okay
ecco il pilota stava cercando di
dirigere l’aereo verso uno specifico
intestazione
difficile da vedere ma sullo schermo lì
è un piccolo bersaglio verde quindi devi
il bio test per far ruotare l’aereo su quello
avendo soggiorno lì per qualche tempo in modo
c’è questa barra di caricamento che si riempie
e poi una volta che è completamente pieno di nuovo
l’obiettivo è dato al pilota deve girare
l’aereo per quel nuovo target peso loro
sono fino a quando la barra è piena e questo
ripete ancora e ancora e così ancora
questo è stato davvero bello da vedere adesso no
abbiamo solo un laboratorio dove siamo
facendo questo esperimento in un molto
modo controllato ma questo è molto simile
alla realtà quindi vedi ok c’è un
applicazione e c’è qualcosa che
possiamo fare con questi segnali okay tutti
giusto ma così di nuovo questo è questo
fantastico ma abbiamo come si vede su
immagine abbiamo un berretto con un mucchio di
cavi di elettrodi che escono abbiamo bisogno di a
computer per elaborare tutti quei dati che noi
è necessario è ancora molto controllato
impostazione non sarebbe in grado di usarlo
su una vita giorno per giorno, quindi cosa è il prossimo
bene ora sto finendo il mio dottorato e
la nostra idea è di spostare ancora un passo avanti
vogliamo portare questo tipo di tecnologia
più per un giorno per giorno impostazione che vogliamo
ti permettono di usare questo tipo di questo tipo
della tecnologia e quindi quello che siamo
sviluppo a mente che è un sistema
questo ci permette di registrare esattamente il
stessa attività quindi ne abbiamo di meno
elettrodi ma ancora vogliamo essere in grado
per fornire esattamente l’esatto segnale CB
la forza del segnale, come abbiamo visto è
impostazione molto clinica e di ricerca ma
vogliamo farlo anche in modalità wireless, così noi
voglio elaborare tutti i dati e questo è
quello che il nostro primo prototipo elabora
tutti i dati sulla cuffia e poi
lo invia a qualsiasi dispositivo tu voglia
controlla quindi se hai un gioco che ha
stato sviluppato per il telefono che sei in grado
per controllare quel gioco al telefono così
stiamo sviluppando questo per consentire un
uso più democratico di questo
la tecnologia alimenta anche noi
il targeting di Games è il nostro primo passo, ma il nostro
obiettivo reale sarebbe quello di indirizzare il
mercato di cura degli elfi o mercato medico
perché penso che qui è dove il
le applicazioni possono davvero fare un
differenza possiamo davvero avere un impatto sulle persone
vite quotidiane ma così con questo lo spero
puoi vedere che abbiamo un futuro brillante
avanti, abbiamo una partita
modo semplice di controllare i dispositivi se
vuoi che possiamo anche scavalcare il nostro
ingresso motore un giorno si spera e così
con che mi piacerebbe ringraziare tutti questi
persone che hanno contribuito così di
Naturalmente questo non è solo il mio lavoro, questo è
il lavoro di tutti i nostri laboratori e di tutti questi
istituzioni in cui non sarebbe
possibile raggiungere tutti questi incredibili
risultati senza di loro e voglio ringraziare
per aver prestato attenzione grazie
[Applausi]
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