Dzisiaj podczas przedświątecznej gorączki postanowiłem przedstawić Wam bliżej pojęcie BCI. Interfejs mózg – komputer (z ang. BCI: brain – computer interface) jest to interfejs pozwalający na bezpośrednią komunikację pomiędzy mózgiem a urządzeniem zewnętrznym. Celem badań nad BCI jest usprawnienie lub naprawa ludzkich zmysłów i czynności ruchowych.Ale na początek trochę historii.
Początek BCI sięga roku 1924 , kiedy to Hans Berger jako pierwszy nagrał ludzką aktywność mózgu przy pomocy elektroencefalografu (EEG). Od tego czasu naukowcy badali aktywność ludzkiego mózgu i zależności jakie zachodzą pomiędzy mózgiem a urządzeniami zewnętrznymi. Prace nad badaniem BCI przyspieszyły od lat 70 tych zeszłego wieku, kiedy głownie amerykańscy naukowcy pracowali nad tym tematem. Niestety były to metody inwazyjne, a doświadczenia przeprowadzano na zwierzętach i skupiały się głównie na wzroku i ruchu , które miały pomóc osobom niedowidzącym i sparaliżowanym. Ja na moim blogu skupiam się na nieinwazyjnym BCI, który rozwinął się mocno dopiero w ostatnim dziesięcioleciu. Wykorzystuje się w tym wypadku technologię nieinwazyjnego neuroobrazowania jako interfejs BCI. Możemy wyróżnić cztery obszary:
- Elektroencefalografia (EEG) jest najbardziej przebadanym potencjalnie nieinwazyjnym interfejsem, głównie ze względu na jego dobrą rozdzielczość uzyskiwaną w stosunkowo krótkim czasie, łatwość użytkowania, przenoszenia i niskie koszty instalacji. Niestety, jak również wrażliwość technologii na hałas, inną istotną barierą w korzystaniu z EEG jako interfejsu mózg-komputer jest intensywne szkolenie wymagane by użytkownicy mogli pracować w tej technologii. Na przykład w eksperymentach rozpoczętych w połowie lat 1990, Niels Birbaumer na Uniwersytecie w Tybindze w Niemczech szkolił kilkanaście osób poważnie sparaliżowanych do samoregulacji powolnych korowych potencjałów ich EEG do tego stopnia, że sygnały te mogły być wykorzystane jako sygnał binarny do sterowania wskaźnikiem myszy.
- MEG i MRI – Magnetoencefalografia (MEG) i funkcjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym (fMRI), były razem z powodzeniem stosowane jako nieinwazyjne interfejsy BCI. W szeroko omawianym eksperymencie fMRI pozwoliło na skanowanie dwóch użytkowników do gry Pong w czasie rzeczywistym, przez zmianę ich odpowiedzi hemodynamicznej i przepływu krwi przez mózg techniką biofeedback. Pomiary fMRI hemodynamicznych odpowiedzi w czasie rzeczywistym zostały również wykorzystane do sterowania ramionami robota z siedmio-sekundowym opóźnieniem między myślą i ruchem. W 2008 badania opracowywane w Laboratorium Komputerowej Neurologii do Zaawansowanych Badań Telekomunikacyjnych (ATR) w Kyoto, w Japonii, pozwoliło naukowcom zrekonstruować obrazy bezpośrednio z mózgu i wyświetlać je na komputerze. Artykuł ogłaszający to osiągnięcie był tematem głównym w czasopiśmie Neuron z dnia 10 grudnia 2008 roku. Podczas gdy wczesne wyniki są ograniczone do czarno-białych zdjęć na 10×10 kwadratów (pikseli), według naukowców dalszy rozwój technologii pozwoli osiągnąć kolorowe obrazy, a nawet nagrywać sny.
- Neurogaming – Obecnie istnieje nowe pole gry nazywane Neurogaming, które wykorzystuje nieinwazyjne BCI w celu poprawy gry, dzięki czemu użytkownicy mogą współdziałać z konsolą bez użycia tradycyjnego joysticka. Niektóre programy Neurogaming korzystają z fal mózgowych użytkownika, tętna, gestów, rozszerzeń źrenicy, a nawet emocji do wykonywania zadań lub wpływania na nastrój gry. Na przykład, twórcy gry Emotiv stworzyli nieinwazyjne BCI, które określa nastrój gracza i dostosowuje muzykę lub dekoracje odpowiednio do emocji użytkownika. Obok Neurogaming, udoskonalenia w rękawicach do gier, takich jak rękawica Peregrine tworzą nowe, bardziej efektywne formy gry użytkowników PC. Ta nowa forma interakcji pomiędzy użytkownikiem i oprogramowaniem pozwoli graczom na bardziej realistyczne wrażenia w grach. Ponieważ będzie mniej odłączeń między graczem a konsolą, Neurogaming pozwoli osobom wykorzystać swój „stan psychiczny” i będzie mógł przenosić ich reakcje do gry w czasie rzeczywistym. Ponieważ jednak Neurogaming jest jeszcze w pierwszych fazach, nie wiele można napisać o nowej branży. Pierwsza konferencja o NeuroGaming odbyła się w San Francisco w dniach 1 -2.05.2013.
- Syntetyczna telepatia / cicha komunikacja– Dzięki 6,3 mln dolarów z inicjatywy Armii USA by wynaleźć urządzenia do łączności telepatycznej, Gerwin Schalk, z udzielonej na sumę 2,2 mln dolarów dotacji, stwierdził, że możliwe jest, aby korzystać z sygnałów EcoG by rozróżniać samogłoski i spółgłoski osadzone w mowie i w wyimaginowanych słowach. Wyniki rzuciły światło na różne mechanizmy związane z produkcją samogłosek i spółgłosek, i mogły dostarczyć podstaw komunikacji za pomocą mózgu używając wyobrażonego języka. Badania nad syntetyczną telepatią używając fonetyzacji miała miejsce na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine pod dowództwem Mike’a D’Zmura. Pierwsza taka komunikacja miała miejsce w 1960 roku przy użyciu EEG do tworzenia kodu Morse’a za pomocą fal alfa w mózgu. Korzystając z EEG do komunikacji za pomocą wyobrażonej mowy jest jednak mniej dokładne niż inwazyjne metody wprowadzania elektrody między czaszkę a mózg.
Interfejs mózg-komputer (BCI) u Stephena Hawkinga– Do niedawna dr Stephen Hawking korzystał z interfejsu BCI, który pozwalał mu rozmawiać i prowadzić wykłady na uczelni. Za pomocą ruchu gałek ocznych Hawking był w stanie przekazać do generatora głosu swoje słowa. Dwa lata temu na rynku pojawiła się nowa firma zajmująca się interfejsami BCI.
Ich flagowy produkt, pałąk iBrain jest przenośnym, jednokanałowym urządzeniem EEG mającym na celu monitoring mózgu podczas snu. Pozwala zdiagnozować choroby takie jak bezsenność, depresja lub autyzm. Ostatnio urządzenie zyskało sporą uwagę ze względu na to, że stało się częścią eksperymentu który ma na celu umożliwienie dr Stephenowi Hawkingowi, choremu na ALS (lub chorobę Lou Gehriga), komunikację za pomocą myśli. Według New York Times’a dr Philip Low, 32-letni prezes firmy NeuroVirgil o projekcie mówi: „Chodzi o to, aby sprawdzić, czy Stephen może wykorzystać swój umysł do stworzenia spójnego i powtarzalnego wzoru, który komputer może przełożyć na, powiedzmy, słowa lub litery lub polecenie na komputerze.”
Tanie projekty BCI
Ostatnio wiele firm wykorzystało technologię EEG (oraz w jednym przypadku, NeuroSky, zbudowało technologicznie od podstaw) do tworzenia niedrogich interfejsów BCI.Technologia ta została wprowadzona do zabawek i urządzeń do gier, niektóre z tych zabawek odniosły komercyjny sukces jak NeuroSky i Mattel MindFlex.
- W 2006 roku Sony opatentował interfejs układu nerwowego pozwalający falo radiowym wpływać na sygnały w korze nerwowej.
- W 2007 Neurosky opublikował pierwsze niedrogie w produkcji konsumenckie EEG wraz z grą NeuroBoy. Było to również pierwsze urządzenie EEG na dużą skale korzystające z technologii suchych czujników.
- W 2008 OCZ Technology opracowało urządzenie do zastosowania w grach komputerowych opartych przede wszystkim na elektromiografii.
- W 2008 roku deweloper gry Final Fantasy, Square Enix, ogłosił, że współpracuje z NeuroSky by stworzyć grę Judecca.
- W 2009 Mattel współpracowało z NeuroSky by wypuścić grę Mindflex, która używała EEG do kierowania piłką przez tor przeszkód. Zdecydowanie najlepiej sprzedawane konsumenckie EEG do 2012 roku.
- W 2009 roku Uncle Milton Industries podjęło współpracę z NeuroSky by stworzyć Star Wars Force Trainer, gry mającej na celu stworzenie iluzji posiadania siły
- W 2009 Emotiv Systems wydała EPoC, 14-kanałowe urządzenie EEG, które mogło odczytać 4 stany psychiczne, 13 świadomych stanów, mimikę i ruchy głowy. EPoC był pierwszym komercyjnym interfejsem mózg-komputer używającym techniki suchych czujników, które mogły być nasączone roztworem soli fizjologicznej dla lepszej przewodności
- W listopadzie 2011 roku magazyn Time wybrał „Necomimi” wyprodukowane przez Neurowear jako jeden z najlepszych wynalazków lat. Firma ogłosiła, że oczekuje, aby uruchomić wersję konsumencką odzieży, na które składają się kocie uszy sterowane przez czytnik fal mózgowych produkowany przez NeuroSky, na wiosnę 2012 roku
- W marcu 2012 g.tec przedstawił intendiX-Speller pierwszy komercyjnie dostępny system BCI do użytku domowego, który mógł być używany do kontrolowania gier komputerowych i aplikacji. Mógł wykryć różne sygnały w mózgu z dokładnością do 99%.g.tec gościł kilka wycieczek warsztatowych by pokazać system intendiX i inny sprzęt oraz oprogramowanie do wiadomości publicznej, takich jak Trasa Warsztatowa po Zachodnim Wybrzeżu USA z g.tec w okresie od września 2012 roku.
- W styczniu 2013 r. Narodowy Uniwesytet Hasaca (HNU) ogłosił pierwszy program Masters w oknie projektowania aplikacji w wirtualnej rzeczywistości interfejsu BCI.
Wybrane filmy zawierające interfejsy BCI
- Matrix– zaawansowany interfejs BCI tworzący sztuczną rzeczywistość.
- IronMan– skafander reagujący na myśli pilota.
- Raport mniejszości– wyrocznie podłączone do komputera przekazywały wizje z ich umysłów na ekran.
Źródło: Wikipedia. Więcej informacji na temat BCI tutaj.
