Focus sur les interfaces neurales

Publié: 24 février 2015 dans Informatique et IA
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(Cet article fera l’objet de plusieurs posts). Les interfaces neurales, vous connaissez ? Loin d’être de la science fiction, il s’agit de pouvoir capturer, traiter et utiliser les informations fournies par vos ondes cérébrales, en temps réel.

Le concept n’est pas nouveau. Depuis très longtemps, à des fins thérapeutiques, ou simplement de recherche académique, de très nombreux dispositifs ont été imaginés afin de capturer les ondes  cérébrales. Toutefois, depuis ces cinq dernières années, on assiste à une explosion du domaine, liée à la fois à la mise en place sur le marché de systèmes « grand public » et à l’apparition de technologies de capture et de traitement dont le coût n’a plus rien à voir avec ce qui était pratiqué jusqu’alors.

L’apparition sur le marché de dispositifs EEG extrêmement légers, faciles d’installation (sans gel de contact) et d’utilisation suscite des travaux originaux : au-delà des célèbres et inutiles oreilles de chat pilotées par ondes alpha (produit Necomimi présenté à la Japan Expo de 2011 par la société japonaise Neurowear), on a vu apparaître ici et là des dispositifs destinés aux joueurs, ou organisateurs d’évènements. Citons par exemple INTERAXON, dont la charismatique CEO Ariel Garten n’hésite pas à payer de sa personne (sic) pour démontrer le potentiel de sa technologie.

En France, le projet ANR OpenViBE 2, a démontré en janvier 2013 que les technologies dites « BCI » (Brain Computer Interface ou Interfaces Cerveau Ordinateur) avaient atteint une maturité suffisante pour être intégrés dans des environnements virtuels commerciaux – nous y reviendrons. Citons également les dispositifs d’EMOTIV (casques de capture low cost) ou de NEUROSKY. Le système BodyWave dont j’ai repris plus haut la publicité, de la société Freer Logic propose de capter les ondes cérébrales sur les bras et les jambes de l’utilisateur.

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A quoi tout cela sert-il dans le domaine qui est le nôtre ? Au-delà des clichés de science-fiction, l’alliance de l’analyse de l’activité EEG (électroencéphalographique) et l’utilisation des techniques de machine learning (apprentissage automatique) permet aujourd’hui de fournir des informations en temps réel sur l’état cognitif d’un utilisateur, notamment sur son état de vigilance et sa charge mentale. Nous développerons les différentes utilisations dans différents articles, mais j’ai choisi de commencer par deux cas d’utilisation emblématiques.

En premier lieu, la société BrainWave science a développé une technologie de « brain fingerprinting », permettant, en présence d’un suspect, de savoir avec « un taux de succès supérieur à 99% » si ledit suspect a connaissance d’un crime, ou d’un aspect particulier d’un crime. Beaucoup de questions se posent : est-il possible d’utiliser une telle preuve au tribunal ? Sur quoi se fonde le taux de caractérisation ?, etc…  Entre nous, le site Internet fait un peu froid dans le dos, mais je n’ai pas encore recoupé ni analysé les informations pour connaitre le bien-fondé scientifique de la technologie de BWS. A suivre, donc.

Une utilisation bien plus directe se trouve être dans le champ d’activité qui m’occupe depuis de nombreuses années : la simulation. Le principe consiste à équiper de casques légers les opérateurs d’une simulation. Ces casques comportent des capteurs destinés à enregistrer les ondes cérébrales. Il s’agit de casques extrêmement légers pouvant être en particulier portés sous un casque de combat ou de pilotage, et doté d’émetteurs WIFI permettant une liaison avec une station de recueil des signaux.

Lorsque la simulation est lancée, les ondes cérébrales de chacun des opérateurs sont enregistrées par le système. Il s’agit en particulier de mesurer le degré de concentration, le degré de surcharge éventuelle (information overload) vis-à-vis des informations présentées, éventuellement le degré de stress. Bien évidemment ces différentes mesures peuvent être corrélées, et complétées par d’autres indicateurs vitaux (tension artérielle, rythme cardiaque, etc.…).

Il s’agit ensuite de mettre en corrélation les différents événements survenus dans la simulation et les mesures effectuées. Ce faisant, on arrive d’une part à analyser lors d’une séance de re-jeu ou d’analyse après action le comportement des différents opérateurs confrontés à un scénario.et d’autre part, in fine (cela relève encore de la recherche) à adapter le scénario de simulation en fonction de l’état de l’opérateur.

Une telle démonstration avait été présentée lors du salon IITSEC 2012, par une société californienne baptisée Advanced Brain Monitoring (ABM), société initialement spécialisée dans la recherche sur le système nerveux et la psychophysiologie.

ABM2

Un tel feed-back cognitif s’avère utile dans trois contextes :

  • en situation d’apprentissage, pour adapter individuellement la progression des scénarios,
  • en analyse après action (débriefing), pour affiner l’évaluation des progrès du sujet,
  • en situation d’action, pour contrôler le risque de stress cognitif individuel en mission collective.

Nous examinerons dans de futurs articles le potentiel de cette technologie, à la fois sous ses aspects captures, évoqués ici, et sous l’angle du contrôle-commande (thought-controlled computing).

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