Hochschule Rhein-Waal Wenn das Gehirn den Computer steuert
Kleve · Prof. Ivan Volosyak und sein Team von der Hochschule Rhein-Waal arbeiten an Systemen, die eine Steuerung von PC mit Gehirnsignalen ermöglichen. Jetzt haben sie in Japan einen wichtigen Preis für ihre Arbeit bekommen.
Was klingt wie Science fiction, ist längst Realität: Maschinen oder Computer nicht mehr mit der Tastatur, der Maus oder mit dem Finger auf dem Bildschirm zu bedienen, sondern sie mit Gedanken zu steuern. An der Hochschule Rhein-Waal arbeitet ein Team mit Hochdruck an solchen Systemen. Im Labor 01 017 im Gebäude fünf auf dem Campus Kleve reihen sich auf einem langen Tisch Bildschirm an Bildschirm, weiße Tafeln sind eng mit Formeln beschrieben, Verkabelungen ziehen scheinbar labyrinthisch über die Tischplatte und verschwinden in Verstärkern, Computern und Bildschirmen. Eine Studentin sitzt still vor einem der Rechner, die Hände liegen auf der Tischplatte, auf dem Kopf trägt sie eine EEG-Kappe, die die Hirnströme misst. Rund ein Dutzend feine Drähte führen von der Kappe zum Rechner. Sie schaut gelassen auf die flimmernd-pulsierenden Flächen auf dem Bildschirm. In Sekundenbruchteilen steht eine Fläche still, der Computer knarzt „select“ und blinkt erneut, macht, wie ein Smartphone, nach wenigen ausgesuchten Buchstaben Vorschläge zur Worterkennung. Es knarzt „select“ und schon ist das Wort ausgesucht, ohne dass die Studentin einen Finger gerührt hat. Kurz danach ist ihr Satz fertig: „Just do it“ – „mach’s einfach“, steht da.
Mach’s einfach – mit Gedanken: Seit Jahren arbeiten Professor Ivan Volosyak und sein Team von der Hochschule Rhein-Waal an der Gedankensteuerung für Maschinen und Computer. Mit Erfolg. Musste vor wenigen Jahren noch mühsam Buchstabe für Buchstabe „ausgeguckt“ werden, so ist die Reaktionszeit des Rechners auf die Ströme der Gedanken jetzt erheblich schneller. Das Team weiß jetzt, dass durch ein flimmerndes Bild die Hirnströme so stimuliert werden, dass sie besser messbar und schneller in Computerbefehle umsetzbar sind.
Die Forscher haben in Kleve auch ein System entwickelt, mit dem der Bildschirm in beliebig viele Sektoren eingeteilt werden kann, die der Proband dann wieder gedanklich ansteuert. Weil das Flimmern unangenehm für das Auge ist, können die Ingenieure die „Flimmer-Frequenz“ so modulieren, dass der Betrachter sie nur unterbewusst wahrnimmt. „Das kann man später zum Beispiel für die Entwicklung von interaktiven Spielen nutzen: Indem man bestimmte Ausschnitte im Spiel aussucht und dann dort hineingezogen wird“, sagt Mihaly Benda. Der Ingenieur-Master arbeitet in Kleve mit seinen Kollegen/in Aya Rezeika, Abdul Saboor und Roland Grichnik an der Weiterentwicklung der „M3S“, der Modernen Mensch-Maschine-Schnittstelle.
„BMIs sind Systeme, die eine Steuerung von Maschinen oder PCs mit Gehirnsignalen ermöglichen. BMIs besitzen ein hohes wirtschaftliches Potenzial in den Bereichen industrielle Fertigung sowie Spiele-Entwicklung. In Zusammenarbeit mit regionalen Partnern entwickeln wir neue Anzeigetechnologien zur Erzeugung messbarer Gehirnsignale zur Marktreife und verbessern die Mobilität von BMIs“, sagt Volosyak. BMI ist eine moderne Technologie, bei der die Gehirnaktivitäten mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) gemessen und mithilfe eines Brain-Machine Interface (BMI) in Echtzeit in Befehle umgewandelt werden.
„Auf diese Weise ist es auch Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen möglich, mithilfe eines Standard-BCIs einen Computer zu bedienen“, sagt Volosyak. Denn ob man Buchstaben ansteuert oder sogenannte „Icons“, also Sinnbilder beispielsweise für einen Toilettengang, macht keinen Unterschied. Man muss nur hinsehen, nicht einmal an Buchstaben oder Bilder denken. Beim BCI sind die Ingenieure Felix Gembler und Piotr Stawicki die wissenschaftlichen Mitarbeiter.
Piotr Stawicki holt eine Computerbrille, die man aufsetzt und in den Raum sieht, zugleich aber auf die Oberflächen eines Computers guckt. Mit der EEG-Kappe kann man so auch mobil den Rechner mit Blicken steuern. Stawicki erklärt, dass man später nur noch wenige Drähte für die EEG-Kappe benötigt. „Aber wir forschen, und wir wollen herausfinden, an welchen Stellen die Elektroden am Hinterkopf die besten Signale empfangen“, erklärt er.
Das Team, teils mit studentischen Hilfskräften verstärkt und unterstützt von 50 Probanden, die die Technologie anwenden, forscht in Kleve - und zwar so erfolgreich, dass es auf einer Tagung in Miyazaki in Japan ausgezeichnet wurde und die höchste Auszeichnung, den „Franklin V Memorial Award“ erhielt. Als die Wissenschaftler vom Niederrhein aufgerufen wurden, hätten erstaunte Kollegen gefragt, wo denn Kleve sei, erzählt Volosyak. Das weiß man jetzt. Und auch, dass eine Hochschule ebenso wie eine Universität solche Forschung betreiben kann. Weil sie entsprechend ausgerüstet ist und die richtige Manpower hat: „Wir haben gleich acht EEG-Geräte und viele Kappen“, sagt Volosyak. Außerdem kooperiert das Team mit der Uni in Bielefeld und der Uni in Köln sowie Unternehmen der Wirtschaft. „Wir brauchen Projektpartner aus der Wirtschaft, auch aus der Automobilindustrie, die diese Technologie in vielleicht schon zehn Jahren nutzen werden“, sagt der Professor. Denn viele Forschungsgelder seien an solche Kooperationen gebunden.
