竜太です。
今回はALS患者用の脳波で機械を操作したりするシステムについてご紹介します。
ブレインマシンインターフェイスは脳波が最も簡単
脳から出る信号を直接使って操作する機械等を総じてブレインマシンインターフェイスと呼びます。 ブレインマシンインターフェイスは脳波やfMRIでの脳内の立体的な血流動態反応を調べる方法などがあり、後者のほうが精度は高いのですが、 fMRIが高価な機械であることと、大きくて頭蓋部を固定しなくてはならないことなどから、最も手軽なのはやはり頭に電極をつけて脳波を測定する脳波キャップ方式になります。 この方式でも電極部に導電性クリームを塗らなくてはならないのですが、頭を固定する必要はないのではるかに便利でしょう。
機械学習で「はい」と「いいえ」を覚えさせられる！
まず最初に次のような教師付き学習を脳波キャップに接続したコンピュータにさせます。 僕が日本人なのでとりあえず日本語で考えることにしましょう。
まず最初に「はい」と「いいえ」を認識させます。 「「はい」と頭の中でしゃべってください」と表示されたら頭の中で「はい」としゃべります。
しばらくすると
「「いいえ」としゃべってください」と表示されたら頭の中で「いいえ」としゃべります。
しばらくすると再び
「「はい」としゃべってください」と表示されます。 ここでもし頭の中で「いいえ」としゃべると先ほどの荒っぽい学習から「はい」と「いいえ」だけは教師付き学習で学習済みですので 画面に「「いいえ」と認識されました！」と表示されます。」
ここで学習を直近の一万件とかにしておくと古い学習結果が破棄され、だんだん「はい」の脳波が加齢等によって変化しても対応できるようになります。 このようにして「はい」と「いいえ」が学習出来たら簡易操作モードはすぐに使用できます。こんな感じです。
「のどが渇いてますか？」「はい」、「いいえ」
「窓を開けてほしいですか？」「はい」、「いいえ」
などなど。
機械学習で五十音を覚えさせられる！
この方法を用いると少し手間はかかるのですがひらがな五十音全部を学習できます。
例えばすでに「あ行」を学習済みの時に 「頭の中で「か」としゃべってください」 と表示されたとき、誤って「あ」としゃべったとしましょう。 もちろんこの時の脳波は文字「あ」を教師とする教師付き学習で「あ」と認識されていますから 当然「「あ」と認識されました！」と表示されます。 しかしもし、きちんと「か」としゃべっていればそれは新しい脳波の波形が教師データ「か」と紐づけされて学習されます。 これにより「か」はもちろん五十音すべてが学習できます。
五十音を学習するとGoogle検索だってできる！
五十音を手にした今ALS患者さんは脳波キャップにつながったパソコンでGoogle検索すらできます。 もちろんYouTubeとかも見れます。ALS患者さんの世界が広がりますね。
学習は常時が良い
例えば「まどをあけて」と頭の中で唱えたのに「までをあけて」と認識されてしまったとしましょう。 この時オートコレクト機能で「まどをあけて」に変換されて入力された場合、「で」の教師付き学習でなく、 「で」の部分は「ど」と解釈しなおして「ど」の教師付き学習にすることにします。 こうすることによって、何度「ど」と発音しても「で」と認識される問題は回避できます。 直近の学習結果しか利用しないからです。
脳波入力支援装置はALS患者を救えるか
この装置は実は比較的安く作ることも十分可能かもしれません。 というのも、脳波測定は現在では比較的安価な装置ででき、それを通常のパソコンにつなげればすぐにこの装置が実現できるからです。 また使用している機械学習もありふれた教師付き学習ですので問題なく実現できるはずです。 ALS患者たちが機械の支援を受け、意思疎通ができる時代がやってきたといえるのではないでしょうか。
この案を商品化してもいいよという方がいらっしゃったらご連絡お待ちします. SONYさん如何ですか？
ここまで読んでくださって有難うございます． 何か間違い等ございましたら，ご報告いただけると幸いです^^
