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Pilotando aviones con la mente

Científicos de la Universidad Técnica de Múnich, en Alemania, aseguran que los pilotos del futuro podrían ser capaces de controlar sus aeronaves por medio del control mental, con una precisión asombrosa.

Representación de electrodos y cerebro (infografía cedida por Investigación y Desarrollo, México)

¿Utilizar los pensamientos para controlar aviones? ¿Vuelos controlados por el cerebro? Imagine esta escena. El piloto lleva una gorra blanca con innumerables cables conectados. Su mirada se concentra en la pista que tiene delante. De repente la palanca del mando comienza a moverse sola, como por arte de magia.

El avión se ladea y luego se encamina hacia la pista de aterrizaje. La posición del aeroplano es corregida una y otra vez hasta que el tren de aterrizaje toca suavemente el pavimento. Durante toda esta maniobra el piloto no ha tocado los pedales ni los controles.
 No es una película de ciencia ficción, sino una de las pruebas efectuadas en el Instituto de Sistemas Dinámicos de Vuelo de la Universidad Técnica de Múnich, TUM, (www.tum.de), por el equipo del profesor Florian Holzapfel, que investiga las formas en que podría funcionar un vuelo controlado por el cerebro humano, dentro del proyecto “Brainflight” (vuelo cerebral), financiado por la Unión Europea, EU.

“Mediante el control cerebral, volar podría ser más fácil y se reduciría la carga de trabajo de los pilotos, aumentando por consiguiente la seguridad. Además, estos profesionales tendrían más libertad de movimiento para efectuar otras tareas manuales en la cabina del avión”, señala el ingeniero aeroespacial Tim Fricke, quien encabeza este proyecto en la TUM.

Representación de electrodos y cerebro (infografía cedida por Investigación y Desarrollo, México)

 Estos científicos alemanes han demostrado que el vuelo controlado por el cerebro es posible y puede efectuarse con una precisión asombrosa, mediante una serie de pruebas efectuadas en un simulador de vuelo en las que participaron siete personas.

Entre los participantes había individuos con diferentes niveles de experiencia de vuelo, incluyendo uno sin ninguna experiencia práctica en una cabina de un avión, pero la precisión con la que todos mantuvieron el rumbo del avión, simplemente pensando en los comandos, habría sido suficiente para cumplir algunos de los requisitos de una prueba de licencia de vuelo convencional, según la TUM.

 ATERRIZANDO CON LAS NEURONAS


“Uno de los participantes fue capaz de completar ocho de cada diez llegadas a destino con una desviación de solo 10 grados, y varios sujetos también lograron efectuar una aproximación de aterrizaje bajo condiciones de escasa visibilidad. Un piloto de pruebas, incluso aterrizó a unos metros de la línea central de la pista”, explica el ingeniero.

 “Para que los seres humanos y las máquinas se puedan comunicar entre si, las ondas cerebrales de los pilotos son medidas por medio de un racimo de electrodos de electroencefalografía (EEG) conectados a una gorra que llevan sobre su cabeza”, añade el experto.

Según la TUM, un algoritmo matemático desarrollado por científicos del equipo PhyPA (sigla de Parámetros Fisiológicos para la Adaptación), de la Universidad Técnica de Berlín (www.tu-berlin.de), que también participa en este proyecto, permite que un programa informático descifre los distintos potenciales eléctricos cerebrales detectados por el EEG y los convierta en comandos de control útiles.

“La denominada ‘interfaz cerebro-ordenador’ solo reconoce aquellos impulsos eléctricos cerebrales que estén muy claramente definidos y sean útiles para el control de una aeronave; no puede leer la mente de la persona. Este sistema efectúa un típico trabajo de procesamiento de señales”, enfatiza Fricke.
 Los sistemas capaces de procesar los pensamientos y traducirlos a un comando para mover objetos son de gran utilidad para las personas que no pueden hablar ni moverse, pero tienen la desventaja de causar fatiga mental, pero un investigador mexicano diseñó una interfaz inteligente que es capaz de aprender hasta en un 90% las instrucciones del usuario y, así, funcionar de manera autónoma y reducir el cansancio, según Investigación y Desarrollo, ID (www.invdes.com.mx)

Este proyecto, llamado “Automatización de un sistema de interfaz cerebro-máquina”, lo dirige Christian Isaac Peñaloza Sánchez, candidato a doctorado en Neurociencia Cognitiva aplicada a la Robótica en la Universidad de Osaka, en Japón, según ID.

 Su investigación se basa en las interfaces cerebro-máquina, que miden la actividad de las neuronas para obtener una señal generada por un pensamiento, la cual es procesada y convertida en una indicación para mover una prótesis robótica, un cursor de computadora o electrodomésticos”, según este científico, que forma parte de la Red de Talentos Mexicanos en el exterior, capítulo Japón, según ID.

DEL CEREBRO A LA MÁQUINA PASANDO POR EL EEG


Peñaloza explica que el sistema está constituido por electrodos que se colocan en el cuero cabelludo de la persona, los cuales miden la actividad cerebral en forma de señales de electroencefalograma o EEG.

 “Éstas se utilizan para detectar los patrones generados por diversos pensamientos, así como el estado mental del usuario (despierto, somnoliento o dormido, entre otros) y su nivel de concentración”, añade el mexicano.

Usuario del Casco EEG del Proyecto Brainflight (Foto cedida por A. Heddergott, TU München, Alemania 

 


Agrega que, para evitar que el usuario presente fatiga mental y frustración a causa de los altos niveles de la concentración durante periodos prolongados que requiere la operación de este dispositivo, se incorporó un sistema capaz de volverse autónomo.
 “Le dimos al sistema capacidades de aprendizaje mediante algoritmos inteligentes, que aprenden gradualmente las preferencias del usuario y, en un momento dado, le permiten tomar el control de los aparatos sin que la persona tenga que concentrarse más para lograr dicho objetivo”, apunta Peñaloza Sánchez.

Así, una persona podrá utilizar la interfaz cerebro-máquina para controlar una silla de ruedas eléctrica y trasladarse de su habitación al salón utilizando comandos básicos (adelante, atrás, izquierda o derecha), los cuales son aprendidos por el sistema, y la siguiente vez que quiera emprender la misma acción, solo tendrá que oprimir un botón o pensar en ello para que la silla navegue de manera automática al destino deseado, según indican desde ID.

Una vez que la interfaz funciona de forma automática, el usuario ya no tiene que concentrarse para controlar los aparatos, pero el sistema sigue monitoreando la información del electroencefalograma para detectar alguna señal de error, que surge cuando la persona se percata de algún fallo cometido por ella misma o por la máquina.

Por ejemplo, cuando en la estancia la temperatura es cálida el usuario espera que la ventana se abra automáticamente, pero si el sistema comete un error y enciende la televisión, esta acción puede detectarla el cerebro humano de forma espontánea sin que el usuario haga esfuerzo alguno. En ese caso, el comando que causó el error será corregido y el sistema reentrenado, según ID.

“Hemos tenido resultados bastante favorables en diversos experimentos en vivo con personas que han participado como voluntarios. Se comprobó que su fatiga mental disminuyó de manera significativa y que el nivel de aprendizaje del sistema incrementa substancialmente”, concluye Peñaloza Sánchez.

 
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