Comment la technologie d’interface cerveau-ordinateur non invasive de la Chine parvient-elle à « dactylographier l’esprit » ?

En mai 2023, il y a eu une nouvelle à laquelle de nombreux amis ont peut-être prêté attention. Des chercheurs de l'Université de Tianjin, dans notre pays, ont développé une interface cerveau-ordinateur à haute performance appelée système d'interface cerveau-ordinateur non invasive à « ensemble d'instructions ultra-large et à grande vitesse », qui a également établi le record du monde du plus grand ensemble d'instructions d'interface cerveau-ordinateur non invasive.

Après avoir lu les nouvelles précédentes, certains amis ont demandé : à quoi sert un « jeu d'instructions super large » et « non invasif » ? En fait, lorsqu'il s'agit d'interface cerveau-ordinateur, de nombreux amis savent qu'il s'agit d'établir un chemin de connexion direct ou indirect entre le cerveau humain et des appareils externes, permettant au cerveau et à la machine de communiquer. Pour le dire franchement, il s’agit d’analyser ce que pense votre cerveau et de le transformer en instructions qui sont directement transmises à la machine. Bien sûr, il existe un autre type d’interface cerveau-ordinateur de type entrée, qui introduit des informations externes dans le cerveau.

Qu'il s'agisse d'entrée ou de sortie, on peut le diviser en formes invasives et non invasives. La méthode invasive est facile à comprendre. Pour faire simple, une électrode est implantée dans le cerveau. Nous avons vu des choses similaires dans de nombreux films de science-fiction. Une fois les électrodes implantées, elles peuvent collecter les signaux électriques neuronaux du cerveau, puis analyser ces signaux pour savoir approximativement ce que vous pensez. Ensuite, ce que vous pensez est codé et transmis, puis converti en instructions à la machine.

L’autre type est non invasif, qui ne nécessite pas d’implantation. Il collecte des signaux extérieurs au cerveau, comme l'EEG du cuir chevelu, puis les analyse pour comprendre ce que vous pensez. Nous vendons également en ligne des voitures jouets contrôlées par le cerveau, qui peuvent être contrôlées par la pensée pour avancer ou reculer. Cependant, vous constaterez peut-être que la voiture n'avance pas lorsque vous pensez à avancer et qu'elle ne recule pas lorsque vous pensez à reculer. Il se peut que la voiture avance lorsque vous pensez à quelque chose de spécifique, par exemple, la voiture avance lorsque vous pensez à « l'aubergine » et recule lorsque vous pensez à la pomme de terre. Alors, est-ce que c'est juste tourner en rond de penser aux trois légumes frais ? Il faut l'essayer pour savoir.

Bien sûr, c'est un jouet et c'est plutôt grossier. Mais le principe est le suivant : collecter des informations sur votre activité cérébrale à partir de l’extérieur de votre tête. Cependant, cette interface cerveau-ordinateur non invasive présente des défauts relatifs. Il est difficile d’obtenir de grandes quantités d’informations ou des informations plus précises, et la transmission d’informations est soumise à certaines contraintes. Après tout, par rapport aux méthodes invasives, elles collectent les signaux électriques des nerfs directement depuis le cerveau, ce qui est plus direct. Les méthodes non invasives sont à l’extérieur, moins directes et un peu éloignées. Par conséquent, les gens essaient constamment d’identifier les signaux EEG avec plus de précision et d’augmenter la quantité d’informations qui peuvent être extraites et transmises par unité de temps. Car si la quantité d’informations par unité de temps est trop faible, il me sera difficile d’analyser ce que vous pensez à tout moment. Si vous pensez à une pomme de terre, je pense que vous avancez.

Cette réalisation de recherche scientifique de l'Université de Tianjin consiste à utiliser un ensemble d'instructions ultra-large pour transmettre des instructions plus complexes et plus précises, et transmettre plus d'informations par unité de temps. Bien entendu, derrière cela se cache également la reconnaissance et la distinction précises des signaux EEG. Pour le dire franchement, cela rend les interfaces cerveau-ordinateur non invasives plus faciles à utiliser.

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C'est en fait très significatif, car lorsque nous disons que des électrodes invasives sont placées dans le cerveau, il y a quand même un certain risque, à moins que ce soit absolument nécessaire. Tu veux que j'implante une électrode dans mon cerveau juste pour jouer avec une voiture télécommandée ? Personne ne joue de cette façon. Mais la méthode non invasive est différente. J'ai juste besoin de porter quelque chose, d'utiliser un appareil portable. Cela élargit considérablement le champ d’application des interfaces cerveau-ordinateur. Tout comme nous le disons, la technologie de réalité virtuelle VR nous donne l’impression que l’expérience de jeu est formidable, réelle et immersive. Mais la raison pour laquelle tout le monde est prêt à jouer et à l'utiliser est qu'il suffit de porter un casque et des lunettes. Si vous devez percer un trou dans votre tête pour jouer à des jeux VR, alors peu importe la qualité de l'expérience ou son caractère immersif, peu de gens y joueront. Ainsi, les interfaces cerveau-ordinateur non invasives s’intègrent plus facilement dans nos vies.

L’équipe a également utilisé cette technologie pour démontrer la « saisie mentale ». Le soi-disant « typage mental » a en fait été étudié par de nombreuses personnes. Cela signifie que vous ne tapez pas avec vos mains, mais que vous pensez simplement avec votre cerveau et les mots sortiront. Certains d'entre eux imaginent le processus de frappe, et certains utilisent un clavier virtuel clignotant, comme Newlink créé par Musk, mais le sien est invasif. Il existe également la saisie mentale, qui reconnaît les lettres auxquelles vous pensez en imaginant le processus d'écriture. En 2021, quelqu’un a publié un article dans Nature. En imaginant le processus d’écriture des lettres dans l’esprit, la reconnaissance a été affichée avec un taux de précision de 99 %. Cela peut permettre à certains patients paralysés d'écrire en pensant, et la vitesse de saisie est également très rapide. Mais cela est également invasif et nécessite l’implantation d’électrodes. Ce serait formidable si c’était une saisie mentale non invasive. Beaucoup d’entre nous utilisent désormais la saisie vocale, mais à l’avenir, nous pourrions utiliser la saisie mentale, en pensant simplement et en tapant. Cependant, pour y parvenir, de nombreuses avancées technologiques restent à réaliser.

En fait, l'équipe de l'Université de Tianjin a désormais construit un système national d'interaction d'informations cerveau-ordinateur non implantable à chaîne complète, allant des puces, des électrodes et des algorithmes aux systèmes. Les trois indicateurs clés que sont la précision de la reconnaissance EEG, le nombre d'instructions de contrôle et le taux de transmission des informations ont atteint le plus haut niveau international. Ce record établi par des scientifiques chinois montre également que nos capacités de recherche scientifique deviennent de plus en plus fortes. Je crois en l’avenir, avec le développement de la technologie. Les interfaces cerveau-ordinateur non invasives entreront progressivement dans nos vies, et les scientifiques chinois apporteront davantage de contributions à cet égard.

Cet article est un travail soutenu par le projet de vulgarisation scientifique du ciel étoilé de Chine.

Auteur : Zhang Yuzhi

Réviseur : Ye Sheng (professeur à l'Université d'aéronautique et d'astronautique de Pékin)

Produit par : Association chinoise pour la science et la technologie, Département de vulgarisation scientifique

Producteur : China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.