BRAIN-COMPUTER INTERFACE

BRAIN-COMPUTER
INTERFACE
Martin Knapovský, Michal Šmrha, 2013
Princip BCI
 Propojení
neuronů
 Rozdíly v elektrických potenciálech
 Myelinové pochvy
http://programujte.com/galerie/2005/06/200506080117_ai1.jpg
Princip BCI
http://computer.howstuffworks.com/brain-computer-interface1.htm
Typy BCI
 Invazivní
 Částečně
invazivní
 Neinvazivní
Princip BCI systému
 Snímání
dat
 Separace artefaktů
 Prostorová filtrace
 Parametrizace
 Klasifikátor
 Akční člen
 Zpětná vazba
Princip BCI systému
http://trilobit.fai.utb.cz/zpracovani-mozkove-aktivity-v-bci-systemech_e498d494-fd80-4948-a8d6-f5f3720bba2d
Rozpoznávání vzorů
http://trilobit.fai.utb.cz/zpracovani-mozkove-aktivity-v-bci-systemech_e498d494-fd80-4948-a8d6-f5f3720bba2d
EEG Signály
http://www.lynayre.com/images/Brain%20Waves%20Graph.jpg
Aplikace BCI
 Pro
postižené
 Hry
 Kochleární
implantáty
 Zrakové implantáty
Aplikace BCI
http://www.extremetech.com/wp-content/uploads/2012/12/jan-paraplegic-robot-arm-bci-chocolate-bar-640x353.jpg
Aplikace BCI
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cb/Cochlear_implant.jpg/230px-Cochlear_implant.jpg
Aplikace BCI
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/9/99/BCI_JensNaumann.png/220px-BCI_JensNaumann.png
Problémy EEG
 Algoritmy
pro zpracování řeči
 Výpočetní náročnost
 Adaptivní algoritmy (odolné vůči časovým změnám)
 Markovské modely, neuronové sítě
Problémy EEG
 Vysoká
variabilita signál
 Nízký odstup signál-šum
 EEG je hůře dosažitelné než řečové signály (analýza)
Neural Signals
 1986
– 2004
 Pro těžce ochrnuté
 Syntéza řeči, komunikace
 Chirurgické implantace poblíž řečového centra
 Celkem umístěno 5 implantátů (jeden rychlý)
BrainGate
 2002,
od 2009 klinické
zkoušky BrainGate2
 Chirurgická implantace u
motorického centra
http://www.extremetech.com/extreme/129499-paralyzed-woman-uses-mind-controlled-robot-arm
BrainGate
 Pro
pacienty s paralýzou
nebo bez končetin
 Snaha o přirozené ovládání
http://www.extremetech.com/extreme/129499-paralyzed-woman-uses-mind-controlled-robot-arm
The Audeo
 Tiché
ovládání přístroje
 Signály z okolí hlasivek
 Development Kit $2000
http://www.theaudeo.com/
Mindball
 Společenská
hra
 Čelenky s EEG senzory
 Hráči se musí uvolnit
http://www.mindball.se/game.html
NeuroSky
 Spolupráce
s průmyslem
 Levné produkty pro uživatele
i výzkum
 MindWave snímač $80
 (Výroba bezkontaktních
snímačů)
http://http://www.neurosky.com/Products/MindWave.aspx
Emotiv
 14
senzorů
 EPOC snímač $300
 EEG neuroheadset $750
 SDK + licence
http://www.emotiv.com
Emotiv
 Expressiv
pro rozpoznávání mimiky
 Affectiv pro rozpoznávání emocí
 Cognitiv pro sledování vědomých myšlenek a záměrů
 Umělecké a kreativní aplikace – hudba, hry
Závěr
 Vzestup
BCI
 Je co rozvíjet
 Rozvoj EEG, algoritmů
 Cenově dostupné EEG
 Vývoj aplikací
 Sci-fi
Zdroje













1. http://en.wikipedia.org/wiki/Brain%E2%80%93computer_interface
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Brain_implant
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Neural_oscillation
4. http://computer.howstuffworks.com/brain-computer-interface1.htm
5. http://www.braincomputerinterface.com/
6. http://gizmodo.com/5988342/the-first-wireless-implantable-brain+
computer-interface-will-help-us-move-things-with-our-minds-on-the-go
7. http://whatis.techtarget.com/definition/brain-computer-interface-BCI
8. http://bits.blogs.nytimes.com/2013/04/28/disruptions-no-words-no-gestures-just-your-brain-as-a-control-pad/
9. http://cs.wikipedia.org/wiki/Ucho
10. http://trilobit.fai.utb.cz/zpracovani-mozkove-aktivity-v-bci-systemech_
e498d494-fd80-4948-a8d6-f5f3720bba2d
11. http://www.extremetech.com/extreme/129499-paralyzed-woman-uses-mind-controlled-robot-arm