Interface d'ordinateur liée aux muscles

C'est un bon moment pour communiquer avec les ordinateurs. Nous ne sommes plus contraints par la souris et le clavier : les écrans tactiles et les contrôleurs gestuels sont de plus en plus courants. Une startup appelée Emotiv Systems vend même une casquette qui lit l'activité cérébrale, permettant au porteur de contrôler un jeu informatique avec ses pensées.

Guitare imaginaire: Le logiciel interprète les signaux envoyés par les capteurs d'électromyographie attachés à un avant-bras, permettant à l'utilisateur de contrôler des jeux informatiques tels que Guitar Hero et Rock Band.

Aujourd'hui, des chercheurs de Microsoft, de l'Université de Washington à Seattle et de l'Université de Toronto au Canada ont mis au point un autre moyen d'interagir avec les ordinateurs : une interface à commande musculaire qui permet une interaction mains libres et gestuelle.

Une bande d'électrodes se fixe à l'avant-bras d'une personne et lit l'activité électrique de différents muscles du bras. Ces signaux sont ensuite corrélés à des gestes de la main spécifiques, tels que toucher un doigt et un pouce ensemble, ou saisir un objet plus fort que la normale. Les chercheurs envisagent d'utiliser la technologie pour changer de chanson dans un lecteur MP3 pendant l'exécution ou pour jouer à un jeu comme Guitar Hero sans le contrôleur en plastique habituel.

L'interaction informatique basée sur les muscles n'est pas nouvelle. En fait, les muscles à proximité d'un membre amputé ou manquant sont parfois utilisés pour contrôler les prothèses mécaniques. Mais, alors que les chercheurs ont déjà exploré l'interaction muscle-ordinateur pour les utilisateurs non handicapés, l'approche a eu un caractère pratique limité. Il est difficile de déduire les gestes de manière fiable des mouvements musculaires, de sorte que ces interfaces ont souvent été limitées à la détection d'une gamme limitée de gestes ou de mouvements.

Multimédia

• Regardez l'interface muscle-ordinateur couplée à Microsoft Surface.

Le nouveau projet de détection musculaire s'adresse aux consommateurs en bonne santé qui souhaitent des modalités d'entrée plus riches, dit Desney bronzage , chercheur chez Microsoft. En conséquence, lui et ses collègues ont dû mettre au point un système peu coûteux et discret et capable de détecter de manière fiable une gamme de gestes.

L'interface la plus récente du groupe, présentée au Logiciel d'interface utilisateur et technologie conférence plus tôt ce mois-ci à Victoria, en Colombie-Britannique, utilise six capteurs d'électromyographie (EMG) et deux électrodes de masse disposées en anneau autour de l'avant-bras supérieur droit d'une personne pour détecter le mouvement des doigts, et deux capteurs sur l'avant-bras supérieur gauche pour reconnaître les pressions de la main. Bien que ces capteurs soient câblés et placés individuellement, leur orientation n'est pas exacte, c'est-à-dire que des muscles spécifiques ne sont pas ciblés. Cela signifie que les résultats devraient être similaires pour un brassard EMG fin qu'une personne non entraînée pourrait enfiler sans aide, dit Tan. La recherche s'appuie sur des travaux antérieurs qui impliquaient un système EMG plus coûteux pour détecter les gestes des doigts lorsqu'une main est posée sur une surface plane.

Les capteurs ne peuvent pas interpréter avec précision l'activité musculaire tout de suite. Le logiciel doit être formé pour associer les signaux électriques à différents gestes. Les chercheurs ont utilisé des algorithmes d'apprentissage automatique standard, qui améliorent leur précision au fil du temps (l'approche est similaire à celle que Tan utilise pour ses interfaces cerveau-ordinateur.)

Nous avons passé beaucoup de temps à essayer de comprendre comment amener l'utilisateur à calibrer l'appareil de manière appropriée, explique Tan. Le logiciel apprend à reconnaître les signaux EMG produits lorsque l'utilisateur effectue des gestes d'une manière spécifique et contrôlée.

Les algorithmes se concentrent sur trois caractéristiques spécifiques des données EMG : l'amplitude de l'activité musculaire, le taux d'activité musculaire et les modèles d'activité en forme de vague qui se produisent sur plusieurs capteurs à la fois. Ces trois caractéristiques, dit Tan, fournissent un moyen assez précis d'identifier certains types de gestes. Après la formation, le logiciel a pu déterminer avec précision de nombreux gestes des participants plus de 85 % du temps, et certains gestes plus de 90 %.

Surtout dans les premières étapes de la formation, les gestes d'un participant doivent être soigneusement guidés pour s'assurer que les algorithmes d'apprentissage automatique sont correctement formés. Mais Tan dit que même avec une petite quantité de commentaires, les sujets de test s'adapteraient assez naturellement et changeraient de posture et de gestes pour obtenir des performances considérablement améliorées. Il dit que le fait que les utilisateurs déclenchent la réponse appropriée du système est devenu une partie importante du processus de formation.

La plupart des interfaces informatiques d'aujourd'hui nécessitent l'attention complète de l'utilisateur, dit Pattie Maes , professeur d'arts et de sciences médiatiques au MIT. Nous avons désespérément besoin de nouvelles interfaces telles que celle développée par l'équipe Microsoft pour permettre une intégration plus transparente des informations et des applications numériques dans notre vie quotidienne bien remplie.

Tan et ses collègues travaillent maintenant sur un prototype qui utilise une bande sans fil qui peut facilement être glissée sur le bras d'une personne, ainsi qu'un système d'entraînement très rapide. Les chercheurs testent également le bon fonctionnement du système lorsque les gens marchent et courent tout en le portant.

En fin de compte, dit Tan, le contrôle du corps entier conduira à des façons fondamentalement nouvelles d'utiliser les ordinateurs. Nous savons que cela a quelque chose à voir avec le fait que les gestes soient mobiles, toujours disponibles et naturels, mais nous travaillons toujours sur le paradigme exact, dit-il.

cacher