بررسی تکنولوژی رابط مغز و کامپیوتر (BCI)- معرفی

0

رابط مغز و کامپیوتر ( BCI )  نوعی رابط مغز و ماشین است که توسط  سیستم سخت افزاری و نرم افزارهای ارتباطاتی، انسان را قادر به تعامل با محیط اطراف خود بدون دخالت عضلات و اعصاب از طریق سیگنالهای کنترلی تولید شده از فعالیتهای الکتروانسفالوگرافی ، می سازد.بدلیل اینکه  BCI  کانال غیر عضلانی جدیدی برای بازفرستادن منظور و مقصود فرد به دستگاه های خارجی مانند کامپیوتر، سینت سایزر گفتار، لوازم کمکی و پروتز عصبی ایجاد می کند، برای افراد ناتوان حرکتی ،شدیدا جذاب است.چنین رابطی، کیفیت زندگی این افراد را بهبود می بخشد و هم زمان هزینه مراقبت های ویژه را نیز کاهش می دهد.

BCI سیستم  هوش مصنوعی است که در ۵ مرحله زیر میتواند  مجموعه  ای خاص از الگوهای سیگنال های مغزی را تشخیص دهد. این پنچ مرحله عبارتند از :دریافت سیگنال ، افزایش و پردازش سیگنال های مغزی ، بدست آوردن ویژگی سیگنالها ، طبقه بندی آنها و درنهایت ساخت رابط کنترل آنها .

در مرحله دریافت سیگنال ، سیگنالها را از مغز دریافت و نویزهایی که توسط دستگاه ایجاد شده را از آن پاک می کنند.  درمرحله پیش پردازش سیگنال  فرم مناسب برای پردازش بیشتر را آماده می کنند. در مرحله استخراج ویژگی ، به شناسایی تناقض در سیگنال های ضبط شده مغز می پردازند. هنگام اندازه گیری، سیگنال ها بر اساس بردار ی که حاوی ویژگی های موثر است ، برآورد و تفکیک می شوند.

استخراج این اطلاعات جالب بسیار چالش برانگیز است. سیگنال های مغز با دیگر سیگنال هایی که مجموعه ای متناهی از فعالیت های مغز است و در هر دو زمان و مکان با هم همپوشانی دارند ،مخلوط می شوند. علاوه بر این، سیگنال ها ثابت نیستند و ممکن است توسط دستگاه هایی مانند الکترومیوگرافی(EMG) و یا electrooculography (EOG) تحریف شوند. بردار ویژگی نیز باید دارای ابعاد کمی باشد، تاپیچیدگی مرحله استخراج ویژگی کاهش یابد، ولی نباید در حدی باشد که اطلاعات مرتبط از دست برود.در مرحله طبقه بندی سیگنال ،سیگنالهایی که از بردار ویژگی استخراج شده اند را طبقه بندی میکنند. برای رسیدن به شناخت الگوی موثر، انتخاب ویژگیهای متمایزکننده خوب ، به منظور کشف قصد کاربر ضروری است .در نهایت در مرحله ساخت رابط کنترل، سیگنالهای دسته بندی شده به دستورات معنادار جهت اتصال به دستگاه (صندلی چرخدار، کامپیوتر و ..) تبدیل میشوند.

 

فناوری BCI در گذشته فقط در تحقیقات علمی جدی بود و هیچ جذابیتی نداشت . ایده افشای افکار وقصد شخص توسط فعالیتهای مغز بدلیل دور از ذهن و نامتعارف بودن آن رد میشد . به همین منظور بررسی فعالیهای مغز معمولا به آنالیز اختلالات عصبی در کلینیکها یا اکتشاف عملکرد مغز در آزمایشگاها محدود میشد .طراحی BCI بیش از حد پیچیده در نظر گرفته می شد، چراکه وضوح و قابلیت اطمینان از اطلاعاتی که از مغز گرفته می شدمحدود بود و در عین حال تنوع بالایی نیزداشت.علاوه براین سیستم BCI به پردازش بلادرنگ سیگنال نیاز دارد که تا این اواخر یا این فناوری نبود یا خیلی گران بود.

ولی، این بستر بیش از دو دهه گذشته دستخوش تغییرات اساسی شده است. ۲۰ سال پیش تنها سه گروه در موردBCI تحقیق میکردند و در ده سال پیش ۶ گروه ، اما امروزه گروهای تحقیقاتی بیشماری در جهان درحال تحقیق در این زمینه هستند . تعداد مقالات منتشر شده در مورد فن آوری رابط های عصبی به صورت تصاعدی در طول دهه گذشته افزایش یافته است. مطالعات موفق در پدیده های سیگنال مغز ، به این پیشرفت ها کمک شایانی نموده اند.توسعه روز افزون سخت افزاری و نرم افزاری کامپیوترهای گران قیمت ، اجازه آنالیز آنلاین پیشرفته را به دانشمندان داده است . به همین ترتیب، شانس استفاده از BCI ها تحت  عنوان فن آوری کمکی افزایش یافته است.

علاقه به این تکنولوژی در حال حاضر در خارج از آزمایشگاه و یا کلینیک نیز مشاهده می شود.امروزه شرکت های تخصصی کوچک مانندEmotiv و یا Neurosky درحال تگسترش برنامه هایی برای استفاده عموم مردم هستند .اما با وجود این پیشرفت ها، اکثر برنامه های کاربردی بر اساس BCI هنوز هم به آزمایشگاه محدود شده است.به منظور قابلیت اجرا ی وسیع تر  BCIها نیاز به استفاده راحت تر این فناوری دارد که به نوبه خود به معنای زمان کاهش صرف شده در آماده سازی، آموزش و کالیبراسیون است.

تحقیقات BCI حوزه ای نسبتا جوان است که از یکپارچه سازی محققان چند رشته  منجمله علوم اعصاب، فیزیولوژی، روانشناسی، مهندسی، علوم رایانه، توانبخشی، و دیگر رشته های فنی و بهداشت محقق شده است. در نتیجه، به رغم برخی پیشرفت های قابل توجه،  زبان مشترکی نیاز است تا، مقایسه فن آوری BCI متفاوتی موجود ،دشوار نباشد و  میزان تحقیقات افت نکند. از این رو انجمن محققان BCI بر ایجاد چارچوبی کلی برای طراحی   BCI تاکید   دارند. برای مثال میسون و همکارانش   مدل کاربردی جدید برای سیستم های BCI و طراحی طبقه بندی ارائه داده اند.

در مقاله بعدی به معرفی روشهای تصویرپردازی در BCI خواهیم پرداخت . با تکینگی همراه باشید.

ممکن است شما دوست داشته باشید بیشتر از نویسنده

دیدگاه بگذارید

اولین کسی باشید که یک دیدگاه ارسال میکند.

Notify of
avatar
wpDiscuz