- Eksperyment PhotonGrav: Badanie przeprowadzone podczas misji IGNIS sprawdziło działanie interfejsu mózg–komputer w warunkach mikrograwitacji.
- Skuteczność algorytmów BCI powyżej założeń: System osiągnął średnią trafność rozpoznawania intencji użytkownika na poziomie ok. 82%, przekraczając zakładany próg 70%.
- Sterowanie komputerem za pomocą sygnałów mózgu: Wykorzystano technologię Brain–Computer Interface opartą na Functional near‑infrared spectroscopy, która analizuje zmiany natlenienia krwi w korze mózgowej.
- Testy z udziałem astronautów: W eksperymencie uczestniczył m.in. Sławosz Uznański‑Wiśniewski; badania obejmowały fazę kalibracji algorytmów oraz sterowanie obiektem na ekranie wyłącznie poprzez intencję.
- Wpływ mikrograwitacji na sygnał mózgowy: Zmiany w dystrybucji płynów ustrojowych w kosmosie nie pogorszyły jakości pomiaru, a w części przypadków nawet wzmocniły sygnał rejestrowany przez czujniki.
Polscy naukowcy sprawdzili, czy sterowanie urządzeniami za pomocą sygnałów z mózgu może działać także poza Ziemią. Eksperyment PhotonGrav, przeprowadzony podczas misji technologiczno-naukowej IGNIS na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), pokazał, że interfejs mózg–komputer (BCI) zachowuje wysoką skuteczność również w warunkach mikrograwitacji.
Średnia trafność algorytmów rozpoznających intencję użytkownika przekroczyła 80 %, co znacznie przewyższyło minimalny próg skuteczności zakładany przez badaczy.
Jak działa interfejs mózg–komputer
Technologia BCI umożliwia komunikację z komputerem bez użycia mięśni – wyłącznie poprzez sygnały generowane przez mózg. W eksperymencie wykorzystano autorskie urządzenie oparte na technologii fNIRS (funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni).
Czujniki umieszczone na głowie rejestrują zmiany poziomu tlenu we krwi w wybranych obszarach mózgu. Na tej podstawie algorytmy rozpoznają stan skupienia lub relaksu, co pozwala sterować elementami interfejsu – w tym przypadku obiektem poruszającym się na ekranie.
Cały system wykorzystany w eksperymencie został zaprojektowany i zbudowany w Polsce.
Testy na orbicie
W badaniu przeprowadzonym na ISS wzięło udział dwóch astronautów: dr Sławosz Uznański-Wiśniewski oraz drugi członek misji Ax-4. Każdy z nich uczestniczył w trzech sesjach badawczych trwających około pół godziny.
Pierwsza część eksperymentu polegała na „nauczeniu” algorytmów indywidualnych wzorców aktywności mózgu. W drugiej uczestnicy sterowali ruchem kolorowego obiektu na ekranie wyłącznie za pomocą intencji.
Badacze zakładali, że sukcesem będzie przekroczenie progu 70 proc. trafności. Ostatecznie średnia skuteczność systemu osiągnęła około 82 proc.
Mikrograwitacja zmienia sygnał z mózgu
Jednym z głównych pytań badawczych było to, czy w kosmosie sygnał z mózgu będzie wystarczająco czytelny dla systemu. W mikrograwitacji płyny ustrojowe przemieszczają się bowiem w kierunku głowy, co może wpływać na odczyty sensorów.
Okazało się jednak, że w niektórych przypadkach sygnał był nawet silniejszy niż na Ziemi. Wynika to m.in. ze zmniejszonego dystansu między mózgiem a czujnikami oraz zwiększonego przepływu krwi w górnej części ciała.
Efektem ubocznym było nawet powiększenie obwodu głowy astronautów na orbicie, co wymagało stosowania czepków z sensorami w różnych rozmiarach.
Możliwe zastosowania technologii
Choć eksperyment przeprowadzono w kosmosie, technologia BCI może znaleźć zastosowanie również na Ziemi. Badacze wskazują m.in. na możliwość wspierania pracy osób działających w izolacji lub trudnych warunkach – np. nurków, ratowników czy naukowców pracujących w stacjach polarnych.
Interfejsy mózg–komputer mogą w przyszłości pozwolić na sterowanie systemami bez użycia rąk, co zwiększa bezpieczeństwo i efektywność pracy w środowiskach, gdzie obsługa klasycznych urządzeń sterujących jest utrudniona.
Eksperyment PhotonGrav jest jednym z pierwszych tego typu badań przeprowadzonych w kosmosie. Zespół badawczy podkreśla również, że zdobył tzw. „flight heritage” – potwierdzenie, że technologia sprawdziła się w realnych warunkach misji kosmicznej.
Komentarze (0)