Biomorphic Neuroadaptive Interfaces in the Ergatic Systems: Problems and Solutions
https://doi.org/10.17587/mau.17.599-605
Abstract
The article shows evolution of the human-machine interface ergonomic systems in the direction of improvement of integration with human, who connects the controlled technical environments. The author presents a classification of the interfaces and the interface environments depending on the degree of the user's integration with the operating environment. The author describes the following types of the integrative interfaces based on the level of the physical interaction of the mechanical controls intended to complete integration of an actor (actors) in the organized working environment: mechanical, with an immediate visual feedback, the mechanical feedback through an information model, a computer user virtual, neurocomputing, symbiotic, biomorphic, technobiotics hypothetical interfaces embodied in the artificial intelligence environment. The author considers the brain-computer interface, ensuring a direct link with the brain of an operator as one of the promising areas of the inter-system integration, which can be used in the form of a "brain-computer" technology. The author shows fundamental limitations in the technology and methodology for creation of this class of interfaces. The next section of the paper deals with the problems of creation of the hybrid biomorphic neuroadaptive interfaces, including creation of the artificial sensory modalities, which ensure an effective interaction with the operator control system. The author notes the potential of creation of the biomorphic and hybrid interfaces as a result of the joint use of the genetic engineering and technical design as a part of the system of non-classical representations. The key problem in creation of the biomorphic interfaces is the problem of inter-system integration between the classic technical systems and biological systems, which implement the cyclic self-reproduction (autopoiesis), because of the interference in the operational structure of the autopoietic systems, which leads to their destruction. In conclusion, the author points out that the evolution of the human integration with the artificial environment can lead to appearance of an embodied mind in an artificial environment, which goes beyond the human nature, organized like a non-biological media. This issue is currently on the cutting edge of the scientific knowledge and can be interesting as a philosophical problem arising in the extreme boundaries of the inter-system integration of man and technology.
About the Author
S. F. Sergeev
St. Petersburg State University, 7/9 Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034 Russia
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Интеллектуальная поддержка человека-оператора в эргатических системах управления // Труды Второй Междунар. науч.-практ. конф. "Человеческий фактор в сложных технических системах и средах" (Эрго-2016). СПб.: Межрегион. эргономическая ассоциация, 2016. С. 117-123.
2. Сергеев С. Ф. Психологические аспекты проблемы интерфейса в техногенном мире // Психологический журнал. 2014. Т. 35, № 5. С. 88-98.
3. Сергеев С. Ф., Падерно П. И., Назаренко Н. А. Введение в проектирование интеллектуальных интерфейсов. СПб.: СПБ-ГУ ИТМО, 2011. 108 с.
4. Вудсон У., Коновер Д. Справочник по инженерной психологии для инженеров и художников-конструкторов. М.: Мир, 1968. 520 с.
5. Ошанин Д. А. Предметное действие и оперативный образ. Воронеж: НПО МОДЭК, 1999. 512 с.
6. Обознов А. А. Представление о структуре концептуальной модели в трудах Д. А. Ошанина // Д. А. Ошанин и современная психология: к 100-летию со дня рождения Д. А. Ошанина / Под общ. ред. В. И. Панова и Н. Л. Мориной. М.: Обнинск: ИГ СОЦИН, 2008. 292 с.
7. Завалова Н. Д., Ломов Б. Ф., Пономаренко В. А. Образ в системе психической регуляции деятельности. М.: Наука, 1986. 176 с.
8. Сергеев С. Ф. Методы тестирования и оптимизации интерфейсов информационных систем: учеб. пособ. СПб: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2015. 150 с.
9. Сергеев С. Ф., Соколов В. Н., Коротеев Г. Л. Методы юзабилити в тренажерах и обучающих системах. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. 132 с.
10. Сергеев С. Ф. Обучающие и профессиональные иммерсивные среды. М.: Народное образование, 2009. 432 с.
11. Сергеев С. Ф. Введение в инженерную психологию и эргономику иммерсивных сред: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2011. 258 с.
12. Гончаров С. М., Маркин М. Е. "Интерфейс мозг-компьютер" как нестандартная технология управления и передачи информации // Доклады ТУСУР. 2014. № 2 (32). С. 252-256.
13. Ганин И. П., Шишкин С. Л., Кочетова А. Г., Каплан А. Я. Интерфейс мозг-компьютер "на волне P300": исследование эффекта номера стимулов в последовательности их предъявления // Физиология человека. 2012. Т. 38, № 2. С. 5-13.
14. Vidal J. J. Towards direct brain-computer communication // Annual review of Biophysics and Bioengineering. 1973. Vol. 2, N. 1. P. 157-180.
15. Wolpaw J. R., Birbaumer N., McFarland D. J. et al. Brain- computer interfaces for communication and control // Clinical Neurophysiology. 2002. V. 113. P. 767.
16. Фролов А. А., Рощин В. Ю. Интерфейс мозг-компьютер. Реальность и перспективы: Научная конференция по нейроинформатике, МИФИ 2008 год, Лекции по нейроинформатике. URL: http://neurolecures.narod.ru/2008/Frolov-2008.pdf.
17. Сонькин К. М. Система классификации электроэнцефалографических сигналов воображаемых движений мелкой моторики для интерфейса мозг-компьютер: дис.. канд. техн. наук: 05.11.16. СПб., 2016. 163 с.
18. Сергеев С. Ф. Адаптивность в тренажерах // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2011. № 6 (76). С. 118-123.
19. Сергеев С. Ф. Адаптивная автоматизация деятельности оператора в среде иммерсивного интерфейса мехатронного подвижного объекта // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 5. С. 15-21.
20. Сергеев С. Ф., Заплаткин Ю. Ю., Захаревич М. А., Соколов В. Н. Проблема адаптивности в тренажерах // Российский научный журнал. 2012. № 2 (27). С. 132-141.
21. Сергеев С. Ф. Регуляция, саморегуляция, самоорганизация, саморазвитие в понятийном базисе психологии // Актуальные проблемы психологии труда, инженерной психологии и эргономики. Вып. 4. М.: Институт психологии РАН, 2012. С. 238-259.
22. Сергеев С. Ф. Методологические проблемы человеко-машинного интерфейса // XII Всеросс. совещание по проблемам управления ВСПУ-2014. Москва, 16-19 июня 2014 г.: Труды. [Электронный ресурс] М.:Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН. 2014. С. 6414-6421.
23. Анохин А. Н. Адаптивный интерфейс для операторов сложных систем // Тр. XII Всеросс. совещания по проблемам управления: ВСПУ-2014 (Москва, 16-19 июня 2014). М.: Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН, 2014. С. 6345-6356.
24. Инженерная психология / Под ред. Б. Ф. Ломова, В. Ф. Ру-бахина, В. Ф. Венды. М.: Наука, 1977. 302 с.
25. Дикая Л. Г. Адаптация: методологические проблемы и основные направления исследований // Психологическая адаптация и социальная среда: современные подходы, проблемы, перспективы. М.: Институт психологии РАН, 2007. С. 17-41.
26. Матурана У. Биология познания // Язык и интеллект / Пер с англ. и нем. / Сост. и вступ. ст. В. В. Петрова. М.: Прогресс, 1996. С.95-142.
27. Матурана У., Варела Ф. Древо познания / Пер. с англ. Ю. А. Данилова. М.: Прогресс-Традиция, 2001.
28. Edelman G. M. The remembered present. A biological theory of consciousness. New York: Basics Books, 1989.
29. Иваницкий А. М. Мозговая основа субъективных переживаний: гипотеза информационного синтеза // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. 1996. Т. 46, № 2. C. 241-252.
30. Dodson R. F. et al. (1978). Cerebral tissue response to electrode implantation // Can. J. Neurol. Sci. 5 (4). P. 443-446.
31. Suga H., Tschopp P., Graziussi D. F., Stierwald M., Schmid V., Gehring W. J. (2010) Flexibly deployed Pax genes in eye development at the early evolution of animals demonstrated by studies on a hudrozoan jelly fish // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107 (32): 14263-14268.
32. Miran M. D., & Miran E. R., Chen N. Design Of Living Systems In The Information Age: Brain, Creativity and the Envi-ronment,In J Seckbach et al. (Eds.), Origin(s) of Design in Nature: A Fresh, Interdisciplinary Look at How Design Emerges in Complex Systems, Especially Life, Springer: 2012.
33. Куксова Н. С. Эти удивительные дельфины // Нейрохирургия. 2011. № 3. С. 3-7.
34. Сергеев С. Ф. Интеллектные симбионты в дружественном интерфейсе глобальных техногенных сред // Матер. 8-й Всеросс. мультиконф. по проблемам управления (28 сентября - 3 октября 2015 года). Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федерального университета, 2015. Т. 1. С. 150-153.
35. Сергеев С. Ф. Проблема эффективного взаимодействия человека-оператора с интеллектуальными техническими системами и средами // Матер. 3-го междунар. науч.-техн. семинара "Современные проблемы прикладной математики, информатики, автоматизации, управления" (9-13 сентября, г. Севастополь). М.: ИПИ РАН, 2013. С. 183-197.
36. Сергеев С. Ф. Эргономика иммерсивных сред: методология, теория, практика: дис.. д-ра психол. наук: 19.00.03: защищена 7.04.10: утв. 28.01.11 / Сергеев Сергей Федорович. СПб., 2010. 420 с.
37. Сергеев С. Ф. Присутствие и иммерсивность в обучающих средах. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. 122 с.
38. Сергеев С. Ф. Наука и технология XXI века. Коммуникации и НБИКС-конвергенция // Глобальное будущее 2045. Конвергентные технологии (НБИКС) и трансгуманистическая эволюция. М.: ООО "Издательство МБА", 2013. С. 158-168.
Review
For citations:
Sergeev S.F. Biomorphic Neuroadaptive Interfaces in the Ergatic Systems: Problems and Solutions. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2016;17(9):599-605. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.17.599-605
Views:
536
.png)
Email this article 