Ученые предложили математическую модель глазодвигательного отклика на движение головы человека

Ученые Межфакультетского центра виртуальной реальности МГУ и Центра «Сверхзвук» МГУ – участники Научно-образовательной школы «Математические методы анализа сложных систем» совместно с коллегами из Института проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН и Мексики построили модель глазодвигательного отклика на вынужденное движение головы человека, применив дифференциальную нейронную сеть с импульсной функцией активации.

Вестибуло-окулярный рефлекс — одна из автоматических реакций человека на движение, которая заключается во вращении глаз в сторону, противоположную вращению головы. Этот эффект позволяет удерживать интересующий объект в области наивысшей четкости зрения на сетчатке, компенсируя как естественные, так и вынужденные колебания тела. Наличие описываемого рефлекса существенно влияет на требования к системам виртуальной реальности и тренажерным комплексам с подвижными платформами. Чтобы эффективно и без задержек учитывать глазодвигательный отклик, необходимо построить модель, которая по известным входным данным позволит спрогнозировать поворот глаз.

«Наша статья описывает подобную модель, представленную в форме дифференциальной нейронной сети. Это значит, что сеть задается системой дифференциальных уравнений, выбранных так, чтобы обеспечивать уменьшение ошибки аппроксимации в процессе работы. Функции активации, связывающие входные и выходные данные, основаны на импульсной модели нейрона, что вдохновлено реальной схемой работы глазодвигательного отклика — глазные мышцы и вестибулярный аппарат связаны цепочкой из трех нейронных узлов», — отметил один из авторов статьи, младший научный сотрудник Центра «Сверхзвук» МГУ Артур Мухамедов.

Авторы проверили работоспособность модели на основе экспериментальных данных, собранных в лаборатории математического обеспечения имитационных динамических систем МГУ. Полученный результат будет использован для создания новых систем виртуальной реальности с высоким быстродействием и для оценки качества авиакосмических тренажеров.