НЕЙРОИНТЕРФЕЙСЫ: БУДУЩИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА И МАШИНЫ

NEUROINTERFACES: FUTURE INTERACTIONS BETWEEN HUMANS AND MACHINES

Maxim Kozlov

student, 3rd year, Volga Region State University of Telecommunications and Informatics,

Russia, Samara

Artem Popov

student, 3rd year, Volga Region State University of Telecommunications and Informatics,

Russia, Samara

Tatiana Kovalenko

scientific supervisor, PhD, Assoc. Prof., Volga Region State University of Telecommunications and Informatics,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

Предметом исследования являются современные тенденции и методы применения нейроинтерфейсов в контексте развития технологий взаимодействия человека и машины. Объект исследования — использование нейроинтерфейсов для управления устройствами, оптимизации пользовательского опыта и расширения возможностей людей с ограниченными функциями. В исследовании использованы аналитические и сравнительные методы, позволившие определить актуальность внедрения нейротехнологий в области интерфейсного проектирования. В статье рассматриваются такие аспекты, как биосигналы для управления, интерфейсы мозг-компьютер (BCI), влияние нейроинтерфейсов на UX-дизайн и вопросы этики. Основным выводом является признание нейроинтерфейсов как одного из ключевых направлений будущего взаимодействия человека с цифровыми системами. Авторы обосновывают важность разработки интуитивных и адаптивных интерфейсов, способных учитывать индивидуальные особенности нейросигналов пользователей.

ABSTRACT

The subject of the study is the current trends and methods of applying neurointerfaces in the context of human-machine interaction technologies. The object of the research is the use of neurointerfaces for device control, user experience optimization, and assisting people with functional impairments. Analytical and comparative approaches were applied in the study to identify the relevance of implementing neurotechnologies in interface design. The article explores aspects such as biosignal-driven control, brain-computer interfaces (BCI), the impact of neurointerfaces on UX design, and ethical considerations. The main conclusion emphasizes that neurointerfaces are a key vector in the future of human interaction with digital systems. The authors justify the importance of developing intuitive and adaptive interfaces that take into account users' neural signal characteristics.

Ключевые слова: нейроинтерфейс, мозг-компьютер, UX-дизайн, интерфейс, ИИ, адаптивность, нейросигналы.

Keywords: neurointerface, brain-computer, UX design, interface, AI, adaptability, neurosignals.

Применение нейроинтерфейсов становится всё более актуальным в контексте стремительного развития технологий искусственного интеллекта, нейробиологии и человеко-машинного взаимодействия. Нейроинтерфейсы, или интерфейсы мозг-компьютер (Brain-Computer Interfaces, BCI), представляют собой технологию, обеспечивающую прямое взаимодействие между мозгом человека и цифровыми устройствами без участия периферийной нервной системы. Они основаны, как правило, на неинвазивных методах регистрации нейронной активности, среди которых наибольшее распространение получила электроэнцефалография (ЭЭГ). Электрические сигналы мозга считываются с поверхности головы и обрабатываются с использованием алгоритмов машинного обучения, что позволяет преобразовать их в команды управления различными устройствами. [1]

Основным направлением развития нейроинтерфейсов является обеспечение возможности управления компьютерами и техническими средствами без участия мышц и речи. Это особенно значимо для людей с ограниченными двигательными функциями, которым нейроинтерфейсы предоставляют новый уровень свободы и доступ к цифровой среде. Системы BCI уже сегодня позволяют печатать текст, управлять курсором, выполнять простые действия в пользовательских интерфейсах. Точность таких систем продолжает расти благодаря внедрению алгоритмов глубокого обучения, что делает их всё более надёжными и доступными. [2]

Нейроинтерфейсы находят применение не только в медицинских и реабилитационных целях, но и в проектировании пользовательских интерфейсов широкого применения. Современные исследования показывают, что интерфейсы, способные адаптироваться к психоэмоциональному состоянию пользователя, существенно улучшают качество взаимодействия. Считывание параметров внимания, утомляемости, эмоционального возбуждения позволяет системе реагировать на состояние пользователя, изменяя структуру интерфейса, степень сложности задач, оформление элементов интерфейса. Такой подход формирует основу нейроадаптивных интерфейсов, ориентированных на персонализацию пользовательского опыта. Подобные решения находят применение в образовательных платформах, системах профессиональной подготовки, а также в интерфейсах операторов сложных технических систем, таких как авиасимуляторы или пульты управления в энергетике. [3]

Широкое распространение нейроинтерфейсы получают в индустрии развлечений и виртуальной реальности. Уже сегодня существуют игровые продукты, способные реагировать на эмоции и внимание игрока. Виртуальная реальность, дополненная нейросигналами, позволяет достичь более глубокого погружения в цифровую среду. Игры с управлением «силой мысли» становятся не только технологическим достижением, но и способом развития когнитивных способностей. Коммерчески доступные нейрогарнитуры используются для контроля игрового процесса, взаимодействия с персонажами, а также для создания адаптивных сценариев, основанных на психофизиологической обратной связи. [4]

Одним из важнейших трендов является интеграция нейроинтерфейсов с искусственным интеллектом. Алгоритмы ИИ обеспечивают высокую точность интерпретации нейросигналов, способствуют индивидуализации моделей взаимодействия, позволяют системе учиться на примерах конкретного пользователя. Кроме того, ИИ играет ключевую роль в автоматической калибровке интерфейсов, компенсации низкого качества сигнала, обработке шумов и повышении общей надёжности взаимодействия. Системы становятся более устойчивыми к внешним воздействиям и индивидуальным особенностям мозговой активности, что приближает нейроинтерфейсы к массовому применению. [5]

Однако активное внедрение нейроинтерфейсов порождает серьёзные этические и правовые вопросы. Особое значение приобретает проблема защиты нейроданных, так как мозговая активность может раскрывать личную информацию, в том числе эмоциональное состояние, привычки и когнитивные особенности пользователя. Возникает необходимость разработки механизмов правовой защиты и обеспечения конфиденциальности при сборе и хранении таких данных. Кроме того, важным становится принцип добровольности использования BCI, особенно в случаях, когда технологии применяются в корпоративной среде или в образовательных учреждениях. Разработка международных стандартов и нормативов должна идти параллельно с технологическим прогрессом, чтобы избежать возможных злоупотреблений. [6]

В перспективе нейроинтерфейсы способны коренным образом изменить подходы к проектированию пользовательских интерфейсов. Взаимодействие человека и машины выходит на новый уровень, где управление осуществляется не посредством внешних действий, а через внутренние психофизиологические процессы. Это делает возможным создание интуитивных, предиктивных и глубоко персонализированных интерфейсов. Такие системы смогут не только воспринимать команды, но и предугадывать намерения пользователя, подстраиваясь под его когнитивное состояние в реальном времени. В ближайшем будущем ожидается распространение гибридных интерфейсов, объединяющих традиционные средства взаимодействия, голос, жесты и нейросигналы. Это обеспечит более естественное и эффективное взаимодействие с цифровыми средами в самых разных сферах — от здравоохранения и образования до промышленности и транспорта. [7]

Таким образом, нейроинтерфейсы становятся ключевым направлением развития пользовательских интерфейсов нового поколения. Их внедрение открывает уникальные возможности для создания человекоориентированных систем, способных не только реагировать на команды, но и формировать новое качество взаимодействия на основе данных, полученных напрямую из мозга пользователя. При этом важно учитывать не только технические, но и социально-этические аспекты, обеспечивая гармоничное и безопасное включение этих технологий в повседневную жизнь. [8]

Список литературы:

1. Петров С. А., Иванова Е. Ю. Интерфейсы мозг-компьютер: современные технологии и вызовы // Вестник нейротехнологий. — 2023. — № 2. — С. 25–31.
2. Lebedev M.A., Nicolelis M.A.L. Brain-machine interfaces: From basic science to neuroprostheses and neurorehabilitation // Physiological Reviews. — 2021. — Vol. 101 (1).
3. Lin C.-T. et al. EEG-Based Brain–Computer Interfaces: A New Era of User Experience Design // IEEE Systems, Man, and Cybernetics Magazine. — 2022. — Vol. 8 (3).
4. Game-Based Brain Training with Neurofeedback Headsets // Journal of Neurotechnology. — 2023. — Vol. 10 (1).
5. Ethical Considerations in BCI Development and Use // Nature Biotechnology. — 2023. — Vol. 41 (4).
6. Zhang Y. et al. AI-enhanced Brain–Computer Interfaces: A Review // Neural Networks. — 2024. — Vol. 169.
7. Wolpaw J.R., Wolpaw E.W. Brain-Computer Interfaces: Principles and Practice // Oxford University Press. — 2020. — 432 p.
8. Rao R.P.N. et al. Neural Control of Artificial Limbs: Challenges and Opportunities // Nature Neuroscience. — 2022. — Vol. 25 (5). — P. 412–424.