Ich denke, also “beame” ich

Feature | 19. Juli 2004 von admin 0

Wie kann ein Computer die Vorstellung eines Menschen, etwas bewegen zu wollen, “verstehen” und in ein technisches Signal umsetzen?

Müller: Wir benutzen für die Kommunikation zwischen Mensch und Computer ein herkömmliches EEG-Gerät. Mit 128 Elektroden nehmen wir an der Kopfhaut die Gehirnströme ab. Der Vorstellung, etwa die rechte oder linke Hand zu bewegen, entspricht ein bestimmtes Muster in unserer Gehirnaktivität. Dieses filtern wir mit Hilfe von intelligenten Signalverarbeitungs- und Klassifikationsalgorithmen aus der Vielzahl der Daten heraus und setzen es in ein entsprechendes Steuersignal um.

Was kann ein an BCI angeschlossener Proband mit der Kraft seiner Gedanken ausrichten?

Müller: Um die Versuchspersonen während der langwierigen Tests zu motivieren, haben wir ein einfaches Computerspiel, das so genannte Brain-Pong, ans BCI angeschlossen. Hier können die Probanden allein mit der Vorstellung, die rechte oder linke Hand zu bewegen, einen Balken steuern und “Teletennis” spielen. Außerdem können sie einen Cursor auf bestimmte Buchstaben lenken und so “sprechen”, ohne den Mund zu öffnen. BIsher können wir allerdings nur sehr einfache Impulse umsetzen, etwa “rechts oder links”, “oben oder unten”, vielleicht noch “auf oder zu”. Befehle wie “Tür öffnen” wären erst einmal viel zu komplex.

Wie schnell wird momentan beispielsweise der Gedanke “ich will meine Hand bewegen” mit Hilfe des BCI in eine sichtbare Bewegung umgewandelt?

Müller: In 40 Millisekunden.

Das ist ja schon relativ schnell. Welche Impulse benötigen mehr Zeit?

Müller: Je komplexer das Bewegungsmuster, desto länger dauert die anfängliche Trainingszeit. Sofern das Muster jedoch einmal klassifiziert ist, dauert die Umsetzung in eine sichtbare Bewegung Hardware-bedingt immer gleich lang – also wieder etwa 40 Millisekunden.

Welche Projektziele haben Sie für die kommenden Jahre?

Müller: Zum einen wollen wir das Gerät noch schneller machen, damit es sich wirklich als Kommunikationsmittel eignet. Zu Beginn unserer Forschungsarbeiten vor rund drei Jahren konnten nur fünf Bit pro Minute übertragen werden, mittlerweile schaffen wir bis zu 37 – das ist im internationalen Vergleich Weltklasse. Dennoch – herkömmliche Computermäuse übertragen rund 300 Bit pro Minute. Auf der anderen Seite wollen wir die Hardware vereinfachen. Zur Zeit dauert es rund eine Stunde, die EEG-Elektroden zu platzieren. Unser Traum ist ein berührungsfreies EEG, das, in eine Art Baseballkappe integriert, einfach auf den Kopf gesetzt werden kann.

Eine weitere Zukunftsvision ist, dass schwer kranke Menschen mit Hilfe des BCI wieder mit ihrer Umwelt kommunizieren und Prothesen steuern können, ohne hierfür in aufwendigen Trainings fremde Muskeln trainieren zu müssen. Vielleicht werden auch unsere Autos sicherer sein, weil sie eine abrupte Bewegung wie ein Herumreißen des Lenkrades oder eine Vollbremsung rechtzeitig vorher “erkennen” und sich entsprechend darauf einrichten können. Und natürlich könnten die Computerspieler dieser Welt ihre Joysticks durch eine coole Mütze ersetzen – wenn sie das denn wollen …

Wodurch zeichnet sich das Fraunhofer BCI-Programm im Vergleich zur bisherigen Forschung zur Mensch-Maschine-Interaktion aus?

Kaplow: Bisherige Forschungsarbeiten zum Thema gehen davon aus, dass sich der Mensch an die Maschine anpassen soll. Bei uns heißt das Motto: “Let the machines learn,” das heißt, unsere Algorithmen passen sich den Gehirnströmen der Probanden an, und lernen sie immer besser herauszufiltern und zu klassifizieren. Der eigentliche Lernanteil liegt also beim Computer. Dadurch konnten wir die bisher üblichen Trainingszeiten der Probanden von mehreren Hundert Stunden auf 20 Minuten reduzieren.

Hat der Impulse sendende Proband Einfluss darauf, wie sein Hirnsignal vom Computer ausgewertet wird?

Müller: Nein.

Kann ein und dasselbe Hirnsignal zu unterschiedlichen Bewegungen führen – je nachdem, welches Computerprogramm es auswertet?

Müller: Nein, es gibt ja für jede Bewegung genau eine Repräsentation im Gehirn, die der Computer in Nullen und Einsen umsetzt. Es gibt für den Computer keine “Interpretationsmöglichkeit” – keine Auswahl zwischen Alternativen.

Nun mögen ja Ängste aufkommen, dass das auswertende Programm einen bestimmten Hirnimpuls anders, als vom Probanden beabsichtigt, ausführt. Ist so etwas grundsätzlich denkbar?

Müller: Nein, denn der Computer bekommt ja keinen anderen Impuls als den, den der Proband beabsichtigt hat.

Wir müssen also nicht befürchten, durch diese Technik manipulierbar zu werden?

Kaplow: Nein. Die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine ist eine Einbahnstraße.

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