近日,“讀心術(shù)(思維閱讀,mind reading)”技術(shù)在美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(ACM)主辦的人機(jī)界面軟件與技術(shù)研討會(huì)(UIST, 2007年10月7-10日)上展出。采用功能性近紅外光學(xué)(fNIRS),塔夫斯大學(xué)研究人員已經(jīng)成功地設(shè)計(jì)出一種能推知用戶“壓力水平”的機(jī)器運(yùn)算法則,同時(shí)執(zhí)行具有不同水平智力勞動(dòng)(從無(wú)聊到焦噪)的任務(wù),并對(duì)人機(jī)界面調(diào)整到與之匹配的程度。
“我們想從大腦搜集信息,來(lái)改善計(jì)算機(jī)的用戶界面,但我們還不會(huì)嘗試幫助殘疾人,” 塔夫斯大學(xué)的教授 Robert Jacob說(shuō),“相反,我們正嘗試為正常的計(jì)算機(jī)用戶來(lái)改進(jìn)用戶界面。”
功能性近紅外光學(xué)目前是臨床試驗(yàn)中通過(guò)皮膚檢測(cè)腫瘤的一種前沿技術(shù)。然而,塔夫斯的研究人員正在對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行重新規(guī)劃,以增強(qiáng)重要計(jì)算機(jī)用戶的人機(jī)界面,像空中交通管制人員,他們就需要對(duì)壓力水平進(jìn)行跟蹤和控制,以確保公共安全。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的,Jacob獲得了塔夫斯生物醫(yī)學(xué)工程教授Sergio Fantini的支持,他一直在從事針對(duì)檢測(cè)和Jacob的人機(jī)界面(HCI)工作小組的功能性近紅外光學(xué)的研究。
“該技術(shù)的工作方式類似于通過(guò)你的手指把燈光擦亮。在這里,紅外線激光二極管發(fā)出穿透大腦的光,根據(jù)你的血液被氧化的情況,這些光或者被吸收,或者被反射,氧化的血液越多,在大腦的這一區(qū)域就有越多的活動(dòng)在發(fā)生,” Jacob表示。
紅外線傳感器被貼裝在一個(gè)頭帶上,這個(gè)頭帶具有8個(gè)激光二極管,能把近紅外光通過(guò)前額發(fā)送到兩到三厘米(約一英寸)的深度,紅外光在大腦的額葉會(huì)散開。光會(huì)通過(guò)血液中的去氧血色素,但卻會(huì)受到氧化血色素的阻礙。由于氧化水平顯示出大腦活動(dòng),由頭帶上的兩個(gè)紅外線傳感器檢測(cè)到的被分散的光量,就能檢測(cè)出從無(wú)聊(低壓力)到焦燥(高壓力)的等級(jí)范圍的壓力水平。
一種感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),具有16個(gè)輸入端,一個(gè)隱藏層,并配有多達(dá)5個(gè)的輸出端,這些輸出端被用于與具有壓力水平的特定用戶的被傳感血液氧化水平發(fā)生聯(lián)系。在測(cè)試中,不同模式的魔方會(huì)呈現(xiàn)給用戶,只給用戶9秒的時(shí)間來(lái)識(shí)別在每個(gè)魔方中出現(xiàn)了多少種顏色。先從兩種顏色開始,并且從這種方法逐步開始,研究人員就能利用神級(jí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)識(shí)別壓力水平。
要使用被傳感的壓力水平數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)計(jì)算機(jī)用戶界面,研究人員尋找到了使他們的傳感器的適度性能與所提供的用戶界面增強(qiáng)水平相匹配的途徑。與借助計(jì)算機(jī)用戶界面(如控制鼠標(biāo))的精確方便給予殘疾人提供精神控制來(lái)試圖幫助殘疾人不同,Jacob的工作小組在尋找一種更合適的增強(qiáng)用戶界面,從而與他們所搜集的與用戶有關(guān)的信息相匹配。
“由于目前我們關(guān)于大腦的信息是非常有限的,作為對(duì)這些信息進(jìn)監(jiān)控的結(jié)果,我們想用相對(duì)有限但卻有用的信息,使用戶界面得到改進(jìn)。
例如,目前的空中交通中心把它們的工作負(fù)載由軟件監(jiān)控,從而在當(dāng)班管制人員中平均劃分任務(wù)。但是,對(duì)每個(gè)管制人員大腦中的壓力水平進(jìn)行監(jiān)控,根據(jù)當(dāng)值管制人員的現(xiàn)在壓力水平,可能進(jìn)行更智能的飛機(jī)分配。
“到目前為止我們的工作還處在非常初步的階段:我們正準(zhǔn)備開始對(duì)我們能從大腦獲得什么和我們?cè)鯓幽馨褟拇竽X獲得的信息用于人機(jī)界面進(jìn)行測(cè)量,并試圖得出設(shè)計(jì)方案,其實(shí)我們并沒(méi)有真正在一個(gè)空中交通管制中心開始部署這個(gè)項(xiàng)目,” Jacob說(shuō),“但是,我們?cè)O(shè)想了這樣一個(gè)情形,其中下一個(gè)飛機(jī)的分配可能由某個(gè)處于最煩躁的人處理,那么,這些目前處于焦躁?duì)顟B(tài)下的人,只有當(dāng)他們的壓力降到某一更低水平時(shí),才會(huì)分配給他們管制的新飛機(jī)。”
Jacob的人機(jī)界面項(xiàng)目獲得了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)44.5萬(wàn)美元的基金。參與此次項(xiàng)目的還有塔夫斯工程大學(xué)的研究人員Leanne Hirshfield 和Erin Solovey。
