Usar las interfaces cerebro-computador para detectar la satisfacción de personas

En este caso como en el artículo anterior, no se trata de regular el estado de ánimo sino que se intenta maximizar la satisfacción humana. Hay personas que por su discapacidad en un futuro podrían disponer de robots que les ayudasen a hacer sus tareas ¿pero qué pasa si estas no las llega a realizar como debería? ¿Cómo explicas eso a una máquina?

Estas preguntas tienen respuesta dentro del uso de interfaces cerebro-ordenador (BCI) por medio de la obtención de retroalimentación emocional de un ser humano en respuesta al movimiento de los robots humanoides en entornos de colaboración. El propósito de este estudio es detectar el nivel de satisfacción humana y el uso de esta como una retroalimentación para corregir y mejorar el comportamiento del robot y así maximizar la satisfacción humana. De manera que para estas personas podría ser la única manera de hacer llegar su agrado o desagrado ante la petición que se realizó.

Para el desarrollo de estas interfaces, como sucede con el resto, se han realizado y están realizando los oportunos experimentos y desarrollado los algoritmos que utilizan la actividad de los cerebros humanos recogidos a través de BCI con el fin de estimar el nivel de satisfacción. Los usuarios usan un electroencefalograma (EEG) auricular y controlar el movimiento del robot por la imaginación mental. Los robots cuando responden a la petición es complicado conseguir la exactitud que se puede desear con la imaginación mental de las personas y la acción puede no ser la misma que el usuario requirió y eso afectará al nivel de satisfacción emocional.

El auricular registra la actividad cerebral de 14 ubicaciones en el cuero cabelludo. La densidad espectral de potencia de cada banda de frecuencias del EEG y cuatro más grandes exponentes de cada señal EEG forman el vector de características. La pruebas se utilizan después para clasificar todas las características. Las características de más alto rango son seleccionados para entrenar un clasificador discriminante lineal (PMA) para determinar el nivel de satisfacción. Los resultados experimentales demuestran una precisión de 79,2% en la detección del nivel de satisfacción humana.

Como se ve las limitaciones en la mejora de los BCI van a depender en una parte importante del los limites que se impongan los propios investigadores.

Regular el estado de ánimo con música

“Investigadores desarrollan un sistema que interpretará señales neuronales para conocer el humor del usuario, y producirá el sonido que éste necesite.”

El uso de las BCI en el campo médico no se queda solo en el empleo para prótesis, con el estudio de este sistema se podrá conocer el estado anímico de la persona y regularlo por medio de la música. La respuesta del sistema (la emisión de música)  estará sujeta a determinados patrones,cada uno de ellos asociado con determinadas emociones específicas. En un futuro, una vez estudiada  y desarrollada esta interfaz podría ser utilizado para tratar la depresión, convirtiéndose así en una herramienta terapéutica.

Aquí al usuario no se le pregunta si está feliz o infeliz, sino que lo que hacemos es reconocer su estado de ánimo para que el sistema le proporcione un estímulo adecuado. Por lo tanto el usuario no controla el sistema, siendo esto una importante característica.

 El ordenador será el que genere su propia música sintética, basándose en el estado mental del usuario y en sus necesidades.  Este se guiará por una serie de métodos basados en reglas para generar música con el ordenador además se empleará un programa informático para tratar de identificar las normas que gobiernan los patrones musicales que producen ciertas emociones. Después se incorporan estas reglas al sistema, para que éste genere la música adecuada.

En música ya se sabe que, por ejemplo, una clave menor evoca tristeza, mientras que una clave mayor evoca felicidad. Los compositores han aprovechado estas características de los efectos de la música durante siglos.

Por otro lado, la música que genere el sistema se ajustará a los gustos de los usuarios, aunque tendrá siempre un sonido similar al de la música producida por el piano. Esta adaptación a los gustos personales será el principal desafío del sistema, porque la gente tiene gustos muy variados y lo que puede hacer que un individuo se aburra, a otro puede emocionarle.

Quien sabe puede que llegue un día en el que la palabra tristeza quede obsoleta en nuestro diccionario.

USO DE ANIMALES PARA EL DESARROLLO DE LAS BCI

Como en otros ámbitos de la ciencia, en las interfaces cerebro computador también se usan animales como monos o ratas para poder desarrollar o mejorar los diseños antes de arriesgarse a probarlo con humanos. Un ejemplo de esto es el de una noticia que habla acerca del uso de un hibrido entre rata y robot para mejorar el diseño de un vehículo para mejorar la movilidad de personas con discapacidad.

Realizado por investigadores de la Universidad de Tokio, comprobaron la capacidad de las ratas para controlar un vehículo en miniatura a través de las señales del cerebro que se mueven por sus extremidades, esto es mediante tecnología invasiva con electrodos para detectar la actividad neuronal. ”” Diminutos electrodos neurales fueron implantados en la corteza motora del cerebro de las ratas, y los animales fueron suspendidos en virtud de un peso ligero, motorizada " plataforma neuro-robótica  " con ruedas.El objetivo era hacer que el vehículo colaborara con las ratas para lograr la locomoción que desean. Las ratas fueron entrenadas en el coche remolcando a su alrededor un área cerrada con los motores desactivados.Un sistema de visión situado sobre un seguimiento de las ratas siguiendo marcadores de colores en la espalda y el vehículo.Se alimenta de las posiciones en una "estimación de la locomoción modelo" del programa que se correlaciona el movimiento de los animales con las lecturas de los electrodos. A continuación, las ratas fueron suspendidas con más fuerza a su vehículo para sus miembros tocaran el suelo sólo ligeramente. Luego, los investigadores cambiaron el sistema en "neuro-robótica modo," utilizando las señales neuronales para ayudar a conducir el coche. Seis de las ocho ratas utilizadas en el estudio adaptado bien al coche. "El vehículo avanzó de forma sincrónica con una rata cuando se colocó en el interior", pero el grado en que el coche estaba siendo controlado por la rata en sí no era claro. Dado que la rata le obligaría a moverse a lo largo con el coche, la medición de sus verdaderas intenciones se convirtió en un problema difícil.Otra dificultad era que sólo un pequeño porcentaje de los electrodos en realidad registraron la actividad neuronal, y las neuronas registradas no se correlaciona necesariamente con los movimientos de destino.””hay pensados hacer más experimentos para disminuir estas incertidumbres y confirmar si las ratas pueden conducir el coche en distintas direcciones y medir el nivel de fuerza que las ratas hacen al tratar de moverse bajo el coche.

Este es un prototipo simplificado para desarrollar mejores electrodos, dispositivos y algoritmos para los sistemas.

Otros investigadores han utilizado esta técnica para conseguir las ratas para controlar la garra robótica y monos para controlar el cursor de ordenador e incluso los brazos robóticos avanzados .

Así los animales establecen una relación entre la conducta y la causa que la produce, por ejemplo, al igual que sucede que si siempre que se pulsa una palanca se obtiene comida al cabo de un tiempo el animal es consciente de lo que produce su conducta y asi sabe que si actúa de una forma determinada se moverá el vehículo y podra desplazarse, al igual que sucede con el movimiento por parte de los monos de brazos robóticos.