Gry logiczne

Marco Della Torre siedzi przed ogromnym płaskim ekranem, ma na głowie dziwne, podobne do pająka urządzenie. Powoli unosi ramiona, a wirtualny kamień zaczyna świecić i drżeć na ekranie. Trochę się chwieje, a następnie unosi, wisząc na chwilę w powietrzu.

Kontrola mózgu : Pokazano tutaj prototyp komercyjnej wersji nowego kontrolera do gier wideo firmy Emotiv Systems. Bezprzewodowy zestaw słuchawkowy ma 16 wbudowanych czujników, które rejestrują sygnały elektryczne z mózgu.

Della Torre, inżynier produktu w startupie Emotiv Systems z San Francisco, demonstruje nowy kontroler gier firmy — zestaw słuchawkowy z czujnikami, które mogą wykrywać aktywność mózgu. Emotiv i jego konkurent, firma Neurosky z siedzibą w San Jose, opracowują pierwsze urządzenia do gier wykorzystujące elektroencefalografię (EEG), technologię, w której elektrody umieszczone na skórze głowy mierzą aktywność elektryczną mózgu.

Ta historia była częścią naszego wydania z lipca 2008 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

W rękach neurologów EEG może być potężnym narzędziem do, powiedzmy, identyfikacji źródła napadów padaczkowych u pacjentów z padaczką. Ale twórcy gier chcą używać EEG, aby umożliwić graczom kontrolowanie wirtualnych środowisk za pomocą swoich umysłów. Mają nadzieję, że EEG stanie się kolejnym dużym interfejsem komputerowym - krokiem poza urządzeniami, takimi jak pilot Nintendo Wii, które pozwalają graczom przekształcać ruchy rąk w działania na ekranie.

Zarówno Emotiv, jak i Neurosky wywołały ogromne zainteresowanie w świecie gier. Ale czy zestawy słuchawkowe naprawdę zapewniają wrażenia, których oczekują gracze? Ludzie zwykle chcą tworzyć science fiction i [używać sygnałów EEG do] celowania z broni lub pilotowania samolotu, mówi Scott Makeig, neurobiolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. Ale w rzeczywistości zmiany w EEG są powiązane ze zmianami w czujności i pobudzeniu, które z natury są powolne. Próba użycia go do robienia szybkich rzeczy nie jest zbyt naturalna.

WIĘCEJ INFORMACJI:

• Zestaw słuchawkowy Epoc

  Emotiwny, 299 USD
  Premiera zaplanowana na sezon świąteczny 2008

  
  
  

• Sposób myślenia

  Neurosky, szacunkowo 49 USD i więcej
  Jeszcze niedostępne dla publiczności

Po pierwsze, mierzenie sygnałów mózgowych jest dość trudne. Na przykład niewielkie ruchy mięśni mogą generować potencjały elektryczne ponad 10 razy silniejsze niż te wytwarzane przez neurony. Naukowcy korzystający z EEG próbują odfiltrować ten szum na różne sposoby: poprawiając czułość czujnika poprzez nałożenie żelu przewodzącego na skórę głowy, układając czujniki w czapkach specjalnie dopasowanych do głowy pacjenta i stosując złożoną analizę sygnału. Alan Gevins, neurobiolog i założyciel SAM Technology z San Francisco, firmy opracowującej testy medyczne oparte na EEG do oceny uwagi i pamięci, okazało się trudne do przekonującego usunięcia zanieczyszczeń z sygnałów EEG.

Próbując zaprojektować zestaw słuchawkowy odpowiedni do gier, Emotiv i Neurosky stają przed trudnym wyzwaniem: nie może wymagać lepkich żeli, musi być na tyle prosty, aby każdy użytkownik mógł się założyć (niezależnie od tego, jak dziwnie ukształtował jego głowę) i to musi używać powolnych odpowiedzi EEG, aby kontrolować szybkie działania. Aby zobaczyć, jak sobie radzą, poleciałem do Kalifornii na początku tego roku, aby przetestować oba ich urządzenia - z pomocą Gevinsa.

Multimedia

• Alan Gevins, neurobiolog i założyciel SAM Technology, opowiada o EEG.

Yoda-podobny
Siedząc na czarnej skórzanej kanapie w eleganckich biurach Emotiv w centrum San Francisco, producent gier Zachary Drake wciska mi na głowę zestaw słuchawkowy Epoc. Zarys głowy na ekranie telewizora przede mną wskazuje na jakość sygnału dochodzącego z każdej z 14 elektrod zestawu słuchawkowego. Rejestr kopalni głównie żółty – średni do słabego.

Testuję grę opracowaną specjalnie w celu zaprezentowania możliwości Epoc. Naprzeciw pagody na tle stromych szczytów i sylwetek drzew mistrz sztuk walki każe mi podnieść kamień, używając tylko moich myśli. Próbując przywołać intensywność podobną do Yody, skupiam się na kamieniu i wykonuję ruch unoszący dłonią. (Chociaż Della Torre mówi, że fizycznie nie trzeba wykonywać ruchu, często to pomaga). Na początku skała nic nie robi. Potem lekko się unosi, faluje w powietrzu i opada.

Gra zawiera kilka sesji treningowych, podczas których oprogramowanie wyszukuje określone wzorce aktywności elektrycznej, które pojawiają się, gdy albo myślę o podniesieniu skały, albo wykonuję ruch w celu podniesienia. Następnie program spróbuje wykryć te wzorce i zareagować na nie po rozpoczęciu gry. Teoretycznie nie muszę wyobrażać sobie podnoszenia skały: każdy określony wzorzec aktywności mózgu, a potencjalnie nawet aktywności mięśni, może być powiązany z poleceniem. Gdybym wielokrotnie myślał o pchaniu w okresie treningowym, komputer uznałby, że sygnał do podniesienia.

Ta kalibracja systemu nie zawsze jest dokładna. Podczas mojego testu kamień unosi się w powietrze, gdy odwracam się od ekranu, aby zapisywać notatki w notesie. Wysadzam też górę bez zamiaru robienia czegokolwiek. Drake wyjaśnia to, mówiąc, że jestem jak czarodziej, który dopiero uczy się rzucać zaklęcia – czasami wybuchają, gdy nawet nie próbujesz.

Zestaw słuchawkowy Emotiv ma dwie inne rzekome moce, z których obie mogą być bardziej zgodne z mocnymi stronami EEG. Wykorzystując sygnały mięśniowe odbierane z ruchów twarzy i oczu, może odczytywać mimikę twarzy, dzięki czemu może pomóc animować awatary ludzi – ich cyfrowe alter ego – w wirtualnych światach, takich jak Second Life. (Opracowywane są aparaty z ulepszonym oprogramowaniem, które mają robić podobne rzeczy.) Bardziej nowatorska jest zdolność zestawu słuchawkowego do zgrubnego wykrywania stanu umysłu – niezależnie od tego, czy jesteś zaangażowany (zły lub uważny), czy nie. Niebo w grze w sztuki walki świeci na pomarańczowo, kiedy zaczynam się koncentrować, i blednie na zielono, kiedy patrzę przez okno.

Chris Linder, programista pracujący nad grą, która będzie dostarczana z komercyjną wersją urządzenia Emotiv, mówi, że jego zespołowi najbardziej podobało się projektowanie funkcji, które wykorzystują te dwa aspekty. Podczas gdy Linder, współzałożyciel Demiurge Studios w Cambridge, MA, nie chce zdradzać szczegółów swojej powstającej gry, podaje przykład, jak pozwolić graczowi chodzić po wodzie – ale tylko przy zachowaniu stałego poziomu spokoju. Jeśli jesteś zbyt podekscytowany, po prostu toniesz, mówi Linder, którego firma opracowała również kilka pierwszych gier na Wii.

Około 80 km na południe od biur Emotiv w San Francisco znajdują się biura głównego konkurenta firmy Neurosky, który przyjął znacznie prostsze podejście do stworzenia komercyjnego urządzenia EEG. Opracowany przez nią zestaw słuchawkowy ma tylko jeden czujnik, który spoczywa na czole, oraz wbudowany procesor, który analizuje przychodzące sygnały, zanim bezprzewodowo wyśle ​​dane do komputera.

Urządzenie Neurosky próbuje wykrywać różne stany umysłu, analizując fale mózgowe – rytmiczne fluktuacje napięcia mierzonego elektrodami EEG. Chociaż nie ma zależności jeden do jednego między stanem psychicznym a określonym rytmem mózgu, naukowcy donoszą o konkretnych powiązaniach. Pewne wzorce rytmów theta, które występują z częstotliwością od czterech do siedmiu herców, są powiązane z sennością. Fale alfa, od ośmiu do dwunastu herców, są charakterystyczne dla relaksacji. (Fale alfa mogą być również wywołane przez zamknięcie oczu.) Algorytmy destylują sygnały elektryczne zarejestrowane przez czujnik w pojedynczy numer wyjściowy, który można następnie wykorzystać jako element sterowania w grze wideo lub innej aplikacji. Drugi zestaw algorytmów ma na celu wykrycie stanu psychicznego, który firma nazywa medytacją. (Podobnie jak w przypadku urządzenia Emotiv, w grę wchodzi prawdopodobnie również aktywność mięśni. Kiedy na przykład próbujesz się skoncentrować, prawdopodobnie siedzisz nieruchomo i nie poruszasz głową ani oczami; osłabienie aktywności mięśni może do analizy urządzenia.)

Grając w prostą grę mającą na celu pokazanie możliwości urządzenia, z powodzeniem unoszę w powietrze wirtualny klocek poprzez koncentrację. Podpalam również gałąź, podtrzymując tę ​​koncentrację: gałąź iskrzy i dymi, a następnie eksploduje w płomieniach, co jest niespodziewanie satysfakcjonującym doświadczeniem. Następnie dzielnie skupiam się na sobie i udaje mi się podnieść zatopiony samolot z jeziora.

Kupujący uważaj!
Co neurobiolodzy – którzy od dziesięcioleci używają EEG – myślą o próbach tych firm, aby przekształcić narzędzie badawcze w technologię gier? Ci, z którymi rozmawiałem, są jednakowo sceptyczni, że urządzenia opierają się wyłącznie na aktywności mózgu. (Neurosky przyznaje się do tego, podczas gdy prezes Emotiv, Tan Le, twierdzi, że funkcja telekinezy wykorzystuje wyłącznie sygnały elektryczne emanujące z mózgu.) Gerwin Schalk, naukowiec z Wadsworth Center w Albany w stanie Nowy Jork, opracowuje systemy oparte na EEG które pozwalają poważnie sparaliżowanym osobom na interakcję z komputerami. Mówi, że dzięki jego systemowi drugiej generacji potrzeba kilku godzin treningu, aby kontrolować jeden stopień swobody ruchu – czego potrzebujesz, aby podnieść kamień w grze wideo Emotiv. Do opracowania sterowania wielowymiarowego potrzebna jest szersza praktyka. Jeśli chcesz odbierać sygnały, aby przesunąć statek kosmiczny w lewo lub w prawo, znacznie łatwiej byłoby zrobić to z wyrazem twarzy niż z aktywnością mózgu, mówi Schalk.

Zgadza się z tym Alan Gevins, który bada EEG od 40 lat. Jeśli czujniki nie mają dobrego kontaktu ze skórą głowy, poruszą się nieznacznie i wygenerują artefakt, gdy głowa się poruszy, mówi. Takie artefakty często nie są tak oczywiste i niełatwo je usunąć algorytmicznie. Emotiv odmówił pokazania nam nieprzetworzonych danych EEG zebranych przez jego urządzenie, powołując się na zastrzeżone zastrzeżenia, więc nie można było ustalić, czy zestaw słuchawkowy i oprogramowanie do analizy rzeczywiście odfiltrowują hałas i konsekwentnie mierzą aktywność mózgu.

Chociaż Gevins przyznaje, że w przypadku systemu do gier nie ma znaczenia, jakiego rodzaju sygnałów używa urządzenie, obawia się, że zawyżenie zdolności EEG do czytania w myślach może zaszkodzić reputacji technologii. Mówi, że są na skraju wytrzymałości z etykietami, które przyczepiają do rzeczy.

Inni mają nadzieję, że urządzenia EEG mogą mieć zastosowanie medyczne. Lesco Rogers, specjalista od leczenia bólu w Duke University Medical Center w Durham, NC, rozmawiał z Neurosky na temat testowania swojego urządzenia pod kątem stosowania u pacjentów po udarze. Rogers rozważa bardzo proste zastosowania tej technologii, takie jak umożliwienie niepełnosprawnym pacjentom włączenia telewizora. To, co sprawia, że ​​technologia jest dla mnie interesująca, to cena – mówi.

Tymczasem zdolność EEG do pomiaru czujności i pobudzenia może dodać interesującą nową warstwę do gier wideo: na niezamierzonym pokazie jednej z funkcji Epoc niebo świeciło jasnopomarańczowo, gdy Della Torre, nadal nosząca zestaw słuchawkowy po demonstracji, kłóciła się z sceptyczny naukowiec. Ale technologia nadal wydaje się zbyt ograniczona, aby mieć transformacyjny wpływ Wii. To prawda, że ​​urządzenia Emotiv i Neurosky mogą, na bardzo prostym poziomie, czytać w twoich myślach – a podnoszenie tej płaszczyzny mocą koncentracji było bardzo imponujące. Ale nowość urządzeń prawdopodobnie szybko się skończy, a gracze oczekujący umiejętności precyzyjnej kontroli umysłu prawdopodobnie będą zawiedzeni.

Emily Singer jest DZIECI redaktor ds. biotechnologii i nauk przyrodniczych.

ukryć