Ein Videospiel mit Gedankensteuerung? Diese Zukunftsvision ist gar keine: Cybathlon gibt’s schon als Wettkampfdisziplin.

Beim Cybathlon treten Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen in verschiedenen Wettkämpfen gegeneinander an. Unterstützt werden sie von modernsten technischen Assistenzsystemen.

Dabei orientieren sich sämtliche Wettkämpfe an alltäglichen Aufgaben, denn durch die Erfahrungen im Wettstreit soll auch die Forschung im Bereich alltagstauglicher Assistenzsysteme vorangetrieben werden. Unter den Disziplinen findet sich auch ein Videospiel, das die Teilnehmer nur mit ihren Gedanken steuern.

Brain Computer Interface Race: Das sind die Regeln

Eine der Disziplinen im Cybathlon ist das „Brain Computer Interface Race“. Die vom Hals abwärts gelähmten Piloten und Pilotinnen steuern mit ihren Gehirnströmen einen Rennwagen durch ein speziell entwickeltes Videospiel. Gemessen werden diese durch ein Brain Computer Interface (BCI). Andere Controller oder Steuerungsmechanismen gibt es nicht.

Das im Wettbewerb verwendete BCI-Spiel „Brain Driver“ verlangt vier gedankliche Steuervorgänge von den Piloten. In den jeweiligen Kurven muss das Fahrzeug nach rechts oder links navigiert werden. Auf den geraden Abschnitten des Kurses soll bewusst kein Signal ausgesendet und das Gehirn entspannt werden.

Der vierte Steuerungsvorgang ist das Einschalten der Scheinwerfer, wodurch der Spieler auf eine sich verändernde Umwelt reagieren soll. Gelingt es, das richtige Signal zur richtigen Zeit auszusenden, wird das Fahrzeug schneller.

Innerhalb von vier Minuten muss das in 16 Abschnitte unterteilte Rennen absolviert werden. Wer das Fahrzeug innerhalb des Zeitlimits am weitesten in Richtung Ziellinie steuert, gewinnt. Augenbewegungen zur Unterstützung des gedanklichen Steuerungsvorgangs sind nicht erlaubt.

Was sind Brain Computer Interfaces?

Bei einem Brain Computer Interface (Gehirn-Computer-Schnittstelle) wird eine Verbindung zwischen Gehirn und Computer hergestellt. Diese Schnittstelle zeichnet die elektrischen Aktivitäten oder den Blutfluss des Gehirns auf und liefert sie an einen Rechner.

Der analysiert die Messungen, erkennt Muster und wandelt sie in Steuersignale für einen Computer um. Die Steuerung des Fahrzeugs funktioniert, weil alleine der Gedanke an Bewegung schon messbare elektrische Aktivität im Gehirn auslöst.

Beim Brain Computer Interface Race kommen nicht-invasive BCIs zum Einsatz. Die messen Gehirnaktivitäten von außen durch Kopfhaut und Schädel, in der Regel per Elektroenzephalografie. Die Piloten tragen dazu eine EEG-Haube. Es müssen also keine Implantate gesetzt werden wie etwa bei Elon Musks Gehirnchip.

So steuern die Brain Driver ihr Auto

Das Verbot von Augenbewegungen hat den Hintergrund, dass die Technologie hinter dem Rennspiel eigentlich noch einem zusätzlichen Zweck dient. Sie soll weiterentwickelt werden und es irgendwann Personen mit eingeschränkter Mobilität ermöglichen, per Gedanken Geräte wie elektrische Rollstühle oder Computer zu steuern. Augenbewegungen werden im Alltag schließlich anderweitig benötigt.

Um das virtuelle Fahrzeug zu steuern, müssen die Fahrer und Fahrerinnen intensiv trainieren. Es erfordert eine ungeheure Konzentration, um das Auto im richtigen Moment das tun zu lassen, was vom Spiel verlangt wird.

Steuerungsbefehle werden generiert, indem der Fahrer an bestimmte Dinge denkt. Diese verursachen wiederum bestimmte Muster von elektrischer Aktivität im Gehirn, die das BCI aus den Messungen identifiziert. Die meisten Nutzer denken an Bewegungen eines Körperteils, beispielsweise das Heben des linken Armes für eine Linkskurve.

Ein Teilnehmer des Brain Computer Interface Race am Cybathlon 2020.

Für die Steuerung per BCI brauchen die “Brain Driver” höchste Konzentration. | Bild: ETH Zürich /Alessandro Della Bella

Auch die Vorstellung prägnanter Bilder oder das Lösen einer spezifischen Rechenaufgabe kann ein Steuerungssignal auslösen. Kommt das Signal zum falschen Zeitpunkt, wird das Auto langsamer. Gleiches gilt, wenn ein irrtümliches Signal gesendet wird.

Das erfordert eine hohe technische Genauigkeit bei den verwendeten Brain Computer Interfaces und der Software. Entwickelt wurde Brain Driver in Zusammenarbeit der ETH Zürich und Insert Coin, einem Schweizer Entwicklerstudio.

Cybathlon: Das sind die Sieger im Brain Drive 2020

Den Sieg im diesjährigen Brain Computer Interface Race trug das italienische Team WHi mit einer Bestzeit von zwei Minuten und 52 Sekunden über die gesamte Distanz davon. Wie das BCI-Rennen und die weiteren Wettbewerbe des diesjährigen Cybathlons liefen, seht ihr im folgenden Video.

Der Cybathlon ist eine Initiative der ETH Zürich und wurde 2016 zum ersten Mal in der SWISS Arena in Kloten abgehalten. Neben den sportlichen Wettkämpfen steht vor allem der wissenschaftliche Austausch im Vordergrund. Weitere Infos findet ihr auf der offiziellen Webseite des Cybathlons.

Titelbild & Quelle: ETH Zürich

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