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Commander une machine par la pensée, c’est presque possible !

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Depuis plusieurs années, des équipes de plus en plus nombreuses s'attaquent à cette forme de télécommande qui ressemble à de la science-fiction. Même si les possibilités sont limitées et les applications éloignées, la faisabilité est démontrée et on remarque de notables progrès.

L'activité cérébrale produit des courants de faible amplitude à la surface du cuir chevelu. Enregistrez les. Traduisez les. Voilà la recette d'une interface humain-ordinateur, dont l'objectif est de nous permettre un contrôle sur le monde extérieur sans passer par les muscles. Objectif très utile pour des patients dont le système moteur est déficient... mais aussi pour jouer à des jeux vidéo sans les mains !

Les chercheurs désignent cette application par l'acronyme BCI (Brain Computer Interface) et y consacrent une attention grandissante. Si on recense 180 articles publiés à ce sujet entre 1990 et 2005, la période 2005-2007 en compte déjà 185 ! Toutefois, plusieurs problèmes devront être résolus avant que ces dispositifs ne parviennent sur nos têtes.

Le principal est de traduire l'activité enregistrée sur le cuir chevelu en commande informatique. Une palette d'approches a été proposée et une compétition continue se déroule pour les améliorer ou en trouver d'autres. Des résultats encourageants ont déjà été produits. Ainsi, plusieurs algorithmes ont un taux de reconnaissance élevé, c'est-à-dire qu'ils permettent d'établir un canal de communication fiable entre la pensée et l'ordinateur.

Des progrès importants restent toutefois à faire. D'abord au niveau de la vitesse : si les BCI ne permettent pas de tirer assez vite sur le dinosaure qui vient d'apparaître à l'écran, aucun joueur n'en voudra. Si les BCI ne permettent pas de taper plus de 10 lettres à la minute, rares seront les patients intéressés.

Bien sûr, le casque n’est pas très esthétique et on remarque sur l’écran que les jeux vidéo testés aujourd’hui restent sommaires (pour les moins de trente ans, signalons que nous sommes en présence du vénérable Pong, qui faisait fureur dans les années 1970). Joystick et souris ont encore de beaux jours devant eux. © Institut Fraunhofer

Un second défi est de transposer ces systèmes depuis les laboratoires jusqu'à la vie de tous les jours. Placés dans leur milieu naturel (le labo), les chercheurs n'hésitent pas à passer une heure pour positionner les électrodes sur le cuir chevelu des sujets en prenant soin d'imbiber peau et électrodes d'un gel ou d'une solution électrolytique facilitant le passage du courant. Une telle préparation est irréaliste pour un joueur mais aussi pour les patients qui ne pourront pas tous bénéficier d'une heure de personnel qualifié par jour.

Exclusion des mauvais conducteurs

Afin de contourner ce problème, Florin Popescu et ses collaborateurs ont développé un casque simplifié (à six électrodes contre une soixantaine habituellement) et basé sur des électrodes dites sèches, c'est-à-dire n'ayant pas besoin d'être imbibées d'électrolyte. Leurs premiers résultats semblent plutôt encourageants, même si deux sujets sur sept ont dû être exclus faute de pouvoir établir un contact électrique suffisamment bon.

Au final, Popescu et son équipe ont démontré une vitesse de communication faiblement réduite (30 %) par rapport à une méthode classique, soit environ 40 bits/minute. Pour rappel, un bit représente la quantité d'information correspondant à une alternative entre deux choix équiprobables. Deux bits permettent quatre choix possibles et, plus généralement, n bits représentent 2n possibilités équiprobables. A titre de comparaison, une souris standard utilise facilement 320 bits/seconde.

Cette vitesse doit donc être encore améliorée avant que les BCI ne puissent prétendre au statut de dispositif de commande usuel. En revanche, la technique est d'ores et déjà intéressante pour les patients dont les déficits moteurs sont les plus graves. Gageons que de nouveaux progrès verront le jour et, qui sait, nos télécommandes prendront peut-être un jour la forme d'un casque...

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