Interfejs mózg-komputer w projektowaniu architektonicznym

Kacper Radziszewski

2021-09-10 13:50

Polski start-up Designbotic pracuje nad wykorzystaniem elektroencefalografii w dziedzinie projektowania architektonicznego. Właśnie udało się im wykonać z sukcesem interfejs, który pozwala na bezbłędne sterowanie modelem budynku przy pomocy fal mózgowych. O wstępne podsumowanie badań poprosiliśmy architekta Kacpra Radziszewskiego, współzałożyciela Designbotic.

Mózg człowieka nadal stanowi zagadkę dla naukowców. Jego aktywność i budowa są ciągle eksploatowane. Pomimo braku zrozumienia dokładnego funkcjonowania 86 miliardów neuronów budujących mózg, na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci wytworzyliśmy szereg metod, które umożliwiają jego pomiar. Jedną z najpopularniejszych jest elektroencefalografia (EEG). Badanie pozwala na pomiar aktywności neuronowej, dzięki zastosowaniu zbioru elektrod rozmieszczonych na czaszce człowieka. To z kolei umożliwia pełniejsze zrozumienie, jak funkcjonują poszczególne obszary mózgu. Wraz z miniaturyzacją podzespołów i rozwojem komputerów, możliwe jest budowanie urządzeń do pomiaru fal mózgowych, które dostępne są komercyjnie wraz z odpowiednim oprogramowaniem.

Elektroencefalografia a projektowanie miast

W jaki sposób możemy wykorzystać tego typu technologię? Pierwszą metodą jest mierzenie aktywności mózgu i interpretowanie jej jako stanów emocjonalnych. Wyobraźmy sobie pracownika w przestrzeni biurowej, który korzysta z takiego urządzenia. W ciągu dnia wykonuje telefony, jest skupiony, poświęca czas na krótki odpoczynek, czy też z powodu zmęczenia jego koncentracja opada. Urządzenie do pomiaru EEG może rejestrować aktywność neuronową z dokładnością do jednej dziesiątej sekundy. Zarejestrowane dane, po interpretacji przez program pozwalają na pomiar stanów emocjonalnych. Po rejestracji dnia pracy, jesteśmy w stanie odtworzyć, jak wysoki był jego stan skupienia, w których odcinkach czasu poziom stresu przekraczał akceptowalne normy lub które zadania wywołały w nim ekscytacje. Tę samą sytuację możemy zmierzyć na przykład w odniesieniu do mieszkańca konkretnego miasta. Dzięki pomiarowi funkcjonowania mózgu, możliwy jest wgląd w jego reakcję na rozwiązania przestrzenne, warunki oświetlenia lub poziom hałasu. Mierząc i analizując dane, jesteśmy w stanie odpowiedzieć na pytanie, jaki wpływ na zdrowie człowieka ma projektowana przez nas przestrzeń.

Komunikacja mózg-komputer

Drugim rodzajem zastosowania pomiaru EEG jest interfejs mózg-komputer. Choć koncepcja komunikacji mózgu z komputerem wydaje się futurystyczna, sam proces jest bardzo prosty. Istnieje wiele metod, które to umożliwiają. Postaram się przedstawić tę, dzięki której udało nam się z wysoką precyzją kontrolować model trójwymiarowy budynku.Zanim wykonamy jakąkolwiek czynność, jest ona wcześniej zaplanowana przez nasz mózg. Dzięki współcześnie rozwijanym narzędziom, jesteśmy w stanie zarejestrować, jak wygląda aktywność mózgu w trakcie wykonywania konkretnych czynności. Aktywność neuronowa każdej z osób nieznacznie się różni oraz nie jest to jedyna czynność, jaką wykonujemy w danym momencie (równolegle reagujemy na światło, jesteśmy zmęczeni albo na przykład rozmawiamy z drugą osobą). Dlatego, zanim uda nam się do aktywności neuronowej przypisać konkretne zadanie, musimy „nauczyć” program je rozpoznawać. Ten proces nie jest jednak skomplikowany. Wykonujemy daną czynność, dla przykładu zwiększenie liczby kondygnacji, wielokrotnie na ekranie komputera, natomiast program rejestruje i uczy się, jak wówczas zachowuje się nasz mózg . Powtarzając daną funkcję wielokrotnie, możemy pozwolić programowi na „odkodowanie” z zapisu mózgu, co właściwie wykonywaliśmy w danym momencie. Raz nauczony program umożliwia wysyłanie sygnałów do komputera. Wystarczy, że wyobrazimy sobie daną funkcję, jednak zamiast wskazać ją przy pomocy myszki lub klawiatury, pozwalamy komputerowi na odszyfrowanie naszych intencji. W zaprezentowanym przykładzie nauczyliśmy program zwiększać, zmniejszać lub pozostawić bez zmian liczbę kondygnacji. Natomiast wysyłane przez program komendy połączyliśmy z popularnym wśród architektów oprogramowaniem Revit operującym w technologii BIM.

Ewolucja projektowania architektonicznego

Narzędzie nie stanowi rewolucji w projektowaniu architektonicznym, które jest dużo bardziej złożone i wymaga precyzyjnego egzekwowania niezliczonych funkcji i poleceń, jednak jest pierwszym krokiem i dowodem na to, że wraz z rozwojem technologii pomiaru mózgu i algorytmów z zakresu sztucznej inteligencji, proces projektowy również może ewoluować. Być może w przyszłości, zamiast wykonywać komendy w oprogramowaniu, program sam będzie nas rozumieć i modelować na bieżąco to, co sobie wyobrazimy.Współcześnie na rynku znajduje się kilka konkurencyjnych firm oferujących urządzenia EEG. Jednocześnie pozostałe i dokładniejsze technologie pomiaru są również rozwijane. Pozwala to przewidywać, że jesteśmy dopiero u progu możliwości, jakie oferuje nam przesyłanie sygnałów pomiędzy mózgiem a komputerem.

CHCĘ SIĘ ZAPISAĆ

Polecany artykuł:

Wizualizacje 3D: przegląd programów do wizualizacji architektonicznej