Учёные Apple представили новый метод машинного обучения под названием PARS (PAirwise Relative Shift), позволяющий анализировать электроэнцефалограмму (ЭЭГ) без предварительной разметки данных. Обычно для обучения моделей ЭЭГ требуются большие объёмы данных, размеченных вручную экспертами, которые указывают, какие участки записи соответствуют фазам сна, эпилептическим припадкам и другим состояниям.
Суть разработки PARS заключается в том, что модель сама учится предсказывать временные интервалы между различными фрагментами ЭЭГ, основываясь только на необработанных данных. Вместо того чтобы учить модель «заполнять пробелы» в сигнале, как это делается в других методах, PARS позволяет ИИ понять более широкую структуру ЭЭГ. Это достигается за счёт анализа относительных временных сдвигов между случайно выбранными парами участков ЭЭГ.
В своей работе авторы продемонстрировали, что модель, обученная с помощью PARS, превосходит или соответствует результатам существующих методов на трёх из четырёх тестовых наборах данных ЭЭГ. Эти наборы включали данные о стадиях сна, обнаружении аномалий ЭЭГ, выявлении эпилептических припадков и анализе образов. Важно, что в одном из использованных наборов данных (EESM17) применялась система ЭЭГ, встроенная в наушники, что потенциально открывает путь для интеграции подобных технологий в носимые устройства, такие как AirPods.
Apple ещё в 2023 году подала патентную заявку на «носимое электронное устройство для измерения биосигналов пользователя», в которой прямо упоминается возможность использования ЭЭГ-датчиков в наушниках в качестве альтернативы традиционным системам ЭЭГ. В патенте также описываются способы решения проблем, связанных с обеспечением надёжного контакта электродов с кожей внутри уха, например, использование нескольких датчиков и алгоритмов машинного обучения для выбора наиболее качественного сигнала.
Хотя новое исследование не упоминает AirPods напрямую и не связано с патентной заявкой 2023 года, оно демонстрирует интерес Apple к разработке как аппаратного, так и программного обеспечения для анализа ЭЭГ. Вполне возможно, что в будущем AirPods смогут не только воспроизводить музыку, но и отслеживать состояние мозга пользователя, предоставляя информацию о сне, стрессе и других важных параметрах.
