W głowie się nie mieści

Chciała pomagać ludziom, a jednocześnie była dobra z przedmiotów ścisłych. Medycyna? Tylko że to wymaga nauki pamięciowej. – A ja wiedziałam, że “wkuwanie” mnie nie pociąga. Za to kręci mnie szukanie innowacyjnych rozwiązań. Dlatego pomyślałam, że mogę przyczynić się do powstania technologii, które pomogą ludziom. – tak Natalia Browarska tłumaczy, jak znalazła się na robotyce i automatyce na Politechnice Opolskiej, a potem – zajęła się interfejsami mózg-komputer.

Łączymy się na Skype wkrótce po Dniu Otwartym dla Dziewczyn na uczelniach technicznych, w czasie którego Natalia i jej znajomi z koła naukowego prezentowali swoje osiągnięcia kandydatkom na studia. Możliwość obracania czy podrzucania sześcianu na ekranie za pomocą własnych myśli zaciekawiła też chłopaków z drugiej klasy technikum. Bo to akurat jest nowatorska technologia również dla pokolenia, które niby w technologiach jest zanurzone i przyzwyczajone do ich dynamicznego rozwoju: – Nawet im nie mieściło się w głowach, że – mrugając okiem – mogą dać lajka na Facebooku. – opowiada Natalia.

EmoBot rozpoznaje i naśladuje mimikę twarzy. Dzięki temu programowi można przypisać minę do akcji (wywoływanie kliknięcia myszą lub wywołanie przycisku klawiatury lub skrótów klawiszowych)

Ta blondynka o subtelnej urodzie dziś jest pewna, że to jej “konik”. Ale jeszcze na początku studiów nie było to takie oczywiste: –Myślałam, że będę zajmować się tworzeniem inteligentnych systemów domowych. Jednak ciągle chodziła za mną ta medycyna. W końcu przeczytałam o moim obecnym promotorze, który, przygotowując doktorat z robotyki, sterował robotem mobilnym przy pomocy interfejsu mózg-komputer. Poszłam do niego, to była spontaniczna decyzja – i powiedziałam, że nie mam pojęcia o tym, co robi, ale chcę się wszystkiego o tym dowiedzieć.

Pierwsze doświadczenia z robotami zdobyła już na początku studiów. Oprócz intensywnej nauki matematyki, fizyki i programowania miała praktyki w fabryce quadów. –To było ciekawe i dużo się dzięki temu nauczyliśmy. Przyglądaliśmy się pracy robotów przemysłowych, uczyliśmy się ich budowy i programowania, np. tak, żeby mogły używać systemu wizyjnego (wbudowanej kamery). Nie miałam z tym problemów, ale też specjalnie mnie to nie pociągało.

Zajmowanie się interfejsami mózg-komputer okazało się tą wymarzoną “wyższą szkołą jazdy”, choć wymagało przygotowania stricte medycznego. Po pierwsze, musiała dowiedzieć się wszystkiego o układzie nerwowym człowieka. Po drugie, opanować technologię badań EEG (encefalograficznych). Za pomocą elektrod umieszczonych na skórze głowy bada się aktywność bioelektryczną mózgu – zmiany potencjału elektrycznego (czyli, powiedzmy, “siły sygnału”) na powierzchni skóry można przełożyć na sekwencje kodu i z ich pomocą ułożyć algorytm: – Na zapisie graficznym naszego sygnału EEG można zauważyć szereg zakłóceń, kiedy np. uśmiechamy się czy mrugamy oczami. – tłumaczy Natalia. –  W zwykłych badaniach EEG, które stosuje się w medycynie, żeby sprawdzić aktywność mózgu np. po urazie głowy – takie zakłócenia eliminuje się za pomocą specjalnej technologii. W interfejsach mózg-komputer wprost przeciwnie – wykorzystuje się je do sterowania. Działają jak komendy w kodzie.

Zapis sygnału EEG w czasie trzykrotnego zaciśnięcia zębów (widać duże zakłócenia na sygnale)

Żeby tymi komendami móc się posługiwać – trzeba być podpiętym do elektrod. Kilkanaście urządzeń, które Politechnika Opolska kupiła do swojego laboratorium NeuroScience – z wyglądu przypomina nieco słuchawki. Tyle że zamiast “uszu” jest 16 elektrod. Filcowe nakładki na części z nich nasącza się solą fizjologiczną, dzięki czemu impuls elektryczny jest lepiej przewodzony między elektrodą a skórą głowy.

Do czego się to wykorzystuje? Są pomysły, by pomagać w ten sposób osobom niepełnosprawnym. Jednak Natalia przekonała się na przykładzie własnej pracy inżynierskiej, że to wcale nie jest proste. Miała stworzyć komunikator dla nastolatki cierpiącej na zespół Dandy-Walkera. Karolina jest niepełnosprawna ruchowo i ma poważne zaburzenia mowy. Komunikowała się z innymi za pomocą pisma obrazkowego: miała pudełko z kartonikami, na których były piktogramy. Tyle że posługiwanie się nimi było w jej przypadku mocno utrudnione – i tak narodził się pomysł, żeby napisać dla niej specjalny program, sterowany właśnie myślami. Natalia stworzyła w nim kategorie, określające to, co najbardziej lubiła robić Karolina, np. “oglądanie telewizji”, w której znajdowały się obrazki ”telewizor”, “patrzeć”, “popcorn” i “jeść”.

Niby niedużo, ale z jednych zajęć na drugie i tak musiałam ten komunikator upraszczać. Na początku chciałam wrzucić wszystkie symbole, którymi się posługiwała, tak, żeby mogła budować pełne zdania. Okazało się jednak, że ona nie podoła temu intelektualnie, a zbyt duża liczba obrazków na stronie by ją rozproszyła, nie ogarnęłaby tego manualnie. – mówi Natalia. Szybko przekonała się również, że nie da się stworzyć uniwersalnego komunikatora dla wielu osób niepełnosprawnych, a taki plan miała, kiedy jej projekt startował: –Po pierwsze, nie ma dwóch takich samych niepełnosprawności. Po drugie, nawet jeśli wykorzystać jakiś uniwersalny system, jak np. pismo Blissa, okazuje się, że komunikujący się w ten sposób ludzie wykupują licencje na posługiwanie się określonymi symbolami. Pakiet kilkuset symboli kosztuje ok. 500 zł. Dziewczynka, którą się zajmowałam, miała ich kilka, a używała może stu pięćdziesięciu symboli, więc nawet ten mocno zindywidualizowany system indywidualizuje się jeszcze bardziej, gdy konkretny człowiek robi z niego praktyczny użytek. Zresztą sam fakt, że ten prywatny zbiór pojęć jest płatny, też powoduje, że taki komunikator musi powstać dla określonej osoby i nie można wrzucić go jako open source do sieci. Dlatego, według Natalii, takie projekty najlepiej sprawdzały by się w przypadku osób, które kiedyś zwyczajnie się komunikowały, ale mają problem z odnalezieniem w pamięci czy wyartykułowaniem odpowiednich słów, np. sparaliżowanych lub częściowo sparaliżowanych czy z zaburzeniami pamięci i mowy po wypadkach.

Podobnych trudności nastręcza drugi “oczywisty” pomysł, jaki nasuwa mi się jako laikowi: sterowanie urządzeniami w domu. – Niby tak, ale mózg człowieka nie udźwignie tylu aktywności naraz. – wyjaśnia Natalia. – Wymagałoby to jakiejś dodatkowej, zewnętrznej aplikacji. Choćby po to, żeby skoordynować działanie kilku sprzętów w tym samym czasie! Trudno sobie wyobrazić życie w domu, w którym należałoby wyłączyć pralkę w trakcie prania, żeby wysuszyć włosy suszarką czy przygotować obiad na kuchence elektrycznej.

To najśmielsze plany, ale również dobrze interfejs mózg-komputer można wykorzystać do celów rozrywkowych. Są już gry sterowane w taki sposób, a komunikator oparty na tej technologii planuje niedługo przetestować Facebook. No i wielkie nadzieje wiąże się z “neuromarketingiem”: – Bo EEG nie oszukasz! – mówi wprost Natalia. – Jeśli masz opisać swoje reakcje na jakąś reklamę w ankiecie, możesz się zastanowić, coś “podkoloryzować”. W przypadku systemu, który sprawdza aktywność twojego mózgu, takiej opcji nie ma.

Programowanie zawsze interesowało Natalię bardziej, niż konstruowanie urządzeń. Na potrzeby studiów musiała opanować kilka języków, bo komendy robotom mobilnym wydaje się w Javie, Pythonie, C++ – zależy to od preferencji samego autora, ale też od mikroprocesora danego urządzenia.

Przyznaje jednak, że na jej wyobraźnię działają roboty o różnych zastosowaniach, również tych domowych czy rozrywkowych: – W ramach wprawek robiłam choćby układ karmienia kota. To było oprogramowanie dla robota, który wydziela twojemu kotu karmę o ustalonej porze, jeśli ciebie nie ma wtedy w domu. – wspomina. Żeby podpatrzeć projekty innych, wciągnęła się też w organizację Opolskiego Festiwalu Robotów (od tego roku European Robot Challenge). Pomaga przy marketingu i rekrutacji uczestników. Jest również dumna z działalności Koła Naukowego Inżynierii Biomedycznej (to drugi kierunek, który studiuje od roku), któremu szefuje i którego opiekunem jest jest jej promotor, doktor Szczepan Paszkiel.

Żartujemy, że wszystko w jej życiu jest związane z wykształceniem, które wybrała. Ulubione zabawy w dzieciństwie? Szachy, lego i łamigłówki matematyczne – jeśli lalki, to też od strony trochę “inżynierskiej” (“Szyłam dla ich ubranka”). Mało tego. Przez interfejs mózg-komputer poznała swojego chłopaka. Prezentował na sobie działanie elektrod na jednej z konferencji naukowych Politechniki, w której Natalia też brała udział (to nadal ich wspólna pasja, choć on zawodowo zajmuje się grafiką 3D) –Chcę zostać na uczelni i dzielić się zdobytą wiedzą. – mówi. Ale przyznaje, że jej plany na przyszłość mogą ewoluować: –To się ciągle rozwija: już teraz mówi się choćby o programowaniu egzoszkieletów rehabilitacyjnych. Kto wie, czy z czasem nie “zakocham się” w jeszcze lepszym, ciekawszym projekcie z pogranicza technologii i medycyny.

Komentarze

Karolina Wasielewska

Pracuję w radiu i od czasu do czasu w prasie. Lubię: jesień, książki Lema, sporty przeróżne, koty, niespieszne pichcenie w wolne dni, czerwone wino, wesołe miasteczka, historie o superbohaterach, czasami Beastie Boys, a czasami Dianę Krall. Nie lubię: upałów, agresji, gotowania w pośpiechu i wielu innych rzeczy, których nie lubię, więc nie chcę nawet o nich pisać.