студия дизайна

Миллионы людей в мире страдают от рассеянного склероза, мышечной дистрофии, повреждений спинного мозга или ампутации конечностей – все эти ужасные вещи сильно снижают качество жизни. Чтобы дать таким пациентам возможность полноценного общения с помощью компьютера, инженеры уже много лет пытаются создать удобную и доступную систему для управления компьютером без рук. Одним из самых привлекательных способов для связи с компьютером считается управление глазами, но до сих пор такие системы были слишком дороги, но теперь ученые из Имперского колледжа в Лондоне разработали систему GT3D, цена которой в серийном производстве не должна превысить 60 долларов.

Новая система ввода команд в компьютер с помощью глаз состоит из элементов, которые уже производятся серийно. Даже при использовании готовых элементов система GT3D позволяет точно отслеживать направление взгляда, так что пациент может эффективно управлять курсором на экране, как будто с помощью обычной компьютерной мыши. Ключевым компонентом новой системы, если не считать оборудования, является инновационное программное обеспечение.

Выгодно отличаясь по набору функций от ранее известных систем, новая технология GT3D позволяет, например, играть в классическую компьютерную игру Pong без дополнительного обучения пользователя. Кроме того, испытания на добровольцах доказали, что с помощью этой технологии можно полноценно использовать веб-браузер и переписываться по электронной почте.

Аппаратная составляющая GT3D состоит из двух камер с повышенной скоростью съемки – они заимствованы из портативных игровых консолей, их цена не превышает 20 долл. за штуку. Камеры монтируются к специальной оправе чуть ниже линии зрения, цена которой – меньше 5 долларов. Всю остальную работу выполняют программные компоненты системы. Камеры непрерывно отслеживают положение зрачка в глазах пациента, вычисляя, куда именно направлен взгляд. Система позволяет калибровать канал управления, так что точность вводимых команд очень высока.

Что впечатляет еще больше, так это способность системы GT3D определять глубину взгляда, то есть расстояние до предмета, на котором сфокусирован взгляд в текущий момент. Предполагается, что такая функция позволит людям с ограниченными возможностями управлять электрической каталкой, просто посмотрев в ту точку, где им нужно оказаться. Также определение дистанции взгляда может помочь в интуитивном управлении механизированными протезами конечностей.

Чтобы показать эффективность технологии GT3D, исследователи заставили добровольцев играть в классическую игру Pong – прототип знаменитого «Арканоида». В этой игре подопытные использовали свои глаза, чтобы управлять битой, отражая очередной удар мяча на экране. Что характерно, при использовании других технологий схожего назначения, включая технологии на базе электроэнцефалографии, такие задачи оказываются практически непосильными даже для полностью здоровых испытуемых.

Как показали эксперименты, шесть пациентов с фактическими поражениями опорно-двигательной системы смогли показать результаты на уровне 20% от показателей здоровых добровольцев из контрольной группы всего через 10 минут после первого знакомства с системой. По мнению доктора Альддо Файзала (Aldo Faisal), нейробиолога из Имперского колледжа, это очень многообещающий результат.

Готовое к массовому производству устройство на базе технологии GT3D потребляет всего 1 Вт мощности и может передавать данные по беспроводному каналу Wi-Fi или через кабель USB на любой компьютер под управлением ОС Windows или Linux. Кроме того, системе GT3D удалось решить проблему, известную под названием «прикосновение Мидаса» (по имени легендарного царя, который превращал в золото все, к чему касался). Теперь пользователи могут щелкать по объектам на экране с помощью глаз, а не с помощью отдельной кнопки. Ранее эту проблему решали с помощью длительной задержки взгляда на элементах управления, но это слишком естественно для человека, поэтому слишком часто воспринималось, как аналог щелчка мыши. В системе GT3D исследователи откалибровали систему таким образом, что щелчок выполняется с помощью явно обозначенного подмигивания – система отличает его от непроизвольных кратковременных морганий.

Как говорит доктор Файзал, авторам удалось решить две главных задачи: построить систему 3D-захвата взгляда в сотни раз дешевле, чем известные серийные системы, а также создать интерфейс «мозг-машина» в режиме реального времени. Этот новый интерфейс позволяет пациентам взаимодействовать с машиной намного легче и быстрее, чем с помощью инвазивных технологий (вживления электродов), которые, к тому же обходятся в десятки тысяч раз дороже. Фактически, за счет буквально повсеместно доступного оборудования и мощного программного обеспечения осуществлен настоящий прорыв в оказании помощи миллионам людей по всему миру, ограниченных в своих физических возможностях.

По материалам сайта PhysORG.