คู่มือการเชื่อมต่อสมองกับคอมพิวเตอร์

ด้านบน: ผู้หญิงคนหนึ่งควบคุมโดรน RC ด้วยEMOTIV Insight.

การนิยามอินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์

BCI หมายถึงอะไร? BCI (Brain-Computer Interface) คือเทคโนโลยีที่ส่งและรับสัญญาณระหว่างสมองและอุปกรณ์ภายนอก อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ยังถูกเรียกว่าอินเตอร์เฟสสมองกับเครื่องจักร BCI รวบรวมและตีความสัญญาณจากสมองและส่งไปยังเครื่องที่เชื่อมต่อซึ่งส่งออกคำสั่งที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณที่ได้รับ

คำจำกัดความของ BCI แบบง่ายๆ อาจอธิบายเทคโนโลยีนี้ว่าเป็นช่องทางการสื่อสารระหว่างสมองและอุปกรณ์ภายนอก

BCI แบบ Passive กับ BCI แบบ Active

BCI สามารถเป็นได้ทั้งแบบ passive หรือ active BCI แบบ passive ตีความสัญญาณจากสมองเพื่อให้ Insight เกี่ยวกับสถานะการรับรู้ของบุคคล เช่น การตรวจจับสถานะทางอารมณ์ของผู้ใช้ ในระหว่างการศึกษาวิจัยผู้บริโภค หรือ โปรแกรมฝึกอบรม

ด้านบน: นาตาลี ลาบรีเจแร ผู้มีความพิการทางการเคลื่อนไหวแต่กำเนิดใช้ BCI แบบ active และ EPOC X เพื่อควบคุมแขนของเอ็กโซสเกเลตันในการผลัดตะเกียงพาราลิมปิกปี 2024 เรียนรู้เพิ่มเติม

BCI แบบ active ต้องการให้ผู้ใช้ปรับเปลี่ยนสัญญาณสมองเพื่อโต้ตอบกับอุปกรณ์ภายนอก ตัวอย่างเช่น ผู้ใช้อาจจินตนาการว่ากำลังเคลื่อนที่แขน ซึ่งทำให้ แขนหุ่นยนต์ เคลื่อนคล้ายๆ กัน

BCI ทำงานอย่างไร?

สมองของเรามีเซลล์ที่เรียกว่าเซลล์ประสาท ทุกครั้งที่เราคิด, เคลื่อนไหว, รู้สึก หรือจดจำสิ่งต่างๆ เซลล์ประสาทของเราทำงาน สัญญาณชีวเคมีและไฟฟ้าทำหน้าที่นั้น นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับสัญญาณเหล่านั้นและตีความหมายโดยใช้อิเล็กโทรเอนเซฟาโลกราฟ (EEG) EEG สามารถอ่านสัญญาณจากสมองมนุษย์และส่งไปยังเครื่องขยายเสียง สัญญาณที่ขยายแล้วจะถูกตีความโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ BCI ซึ่งใช้สัญญาณเหล่านั้นในการควบคุมอุปกรณ์

การได้สัญญาณ

ECoG, LFP, EEG,SU, อื่นๆ

การประมวลผลสัญญาณ

อัตโนมัติรีกรูซิฟ ฟูเรียร์แปลง พวกเชิงพื้นที่ทั่วไป กรองลาดัดโฝรแตร วาเวล็ท อื่นๆ

ตัวอย่างอุปกรณ์เอฟเฟคเตอร์

• สปิลเลอร์

• ตัวชี้

• วีลแชร์

• โดรน

• ของเล่น

• วิดีโอเกม

• Internet of Things (IoT)

• แขนหุ่นยนต์

ตัวอย่าง BCI ชั้นนำจากทศวรรษที่ผ่านมา

BCI คืออะไร?

BCI สามารถเรียกว่าอินเตอร์เฟสสมองกับเครื่องจักร อินเตอร์เฟสควบคุมด้วยประสาท อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ หรืออินเตอร์เฟสประสาทตรง BCI อนุญาตให้มีการสื่อสารโดยตรงระหว่างสมองและอุปกรณ์ภายนอก โดยมักจะควบคุมกิจกรรมของอุปกรณ์ได้ BCI อ่านสัญญาณจากสมองและใช้อัลกอริธัมการเรียนรู้ของเครื่องแปลสัญญาณเหล่านั้นให้เป็นการกระทำภายนอก

ผู้ร่วมก่อตั้งและซีอีโอของ EMOTIV Tan Le อธิบายคำตอบและเทคโนโลยี BCI ใน TED Talk จากปี 2010:

BCI และ EEG

BCI ที่ใช้ EEG มีลักษณะโดยใช้เทคนิคอิเล็กโทรด EEG ที่ไม่รุกรานเพื่อวัดกิจกรรมสมองและแปลสัญญาณสมองที่บันทึกเป็นคำสั่ง

BCIs จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมสมองที่วัดผ่าน EEG เทคโนโลยี BCI จะถ่ายทอดสัญญาณเหล่านี้ไปยังอัลกอริธัมการเรียนรู้ของเครื่อง อัลกอริธัมการเรียนรู้ของเครื่องได้รับการฝึกฝนให้จดจำกิจกรรมสมอง EEG ที่สอดคล้องกับอารมณ์ การกระทำ และการแสดงออกบางอย่าง เมื่ออัลกอริธัมสามารถระบุว่ากิจกรรมสมอง EEG ตรงกัน BCI สามารถส่งคำสั่งภายนอกเพื่อควบคุมอุปกรณ์ (เช่น ตัวชี้คอมพิวเตอร์ แขนหุ่นยนต์ หรือวีลแชร์)

อุปกรณ์ถูกตั้งโปรแกรมให้ตีความและดำเนินการตามคำสั่งเหล่านั้น ไม่ว่าจะควบคุมวัตถุทางกายภาพหรืออินเตอร์เฟสดิจิตอล คนที่สวมอุปกรณ์ EEG สามารถคิดว่า "เคลื่อนไปทางซ้าย" และตัวชี้จะเคลื่อนไปทางซ้าย - นั่นคือตัวอย่างของการกระทำภายนอกที่ดำเนินการบนอินเตอร์เฟสดิจิตอล

คู่มืออุปกรณ์ BCI

BCI ใช้ทำอะไร?

การวิจัยอินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์

การวิจัย BCI (ที่ยังเรียกว่าการวิจัยอินเตอร์เฟสสมองกับเครื่องจักร) เป็นสนามที่เติบโตอย่างรวดเร็ว นักวิจัยทางวิชาการศึกษาว่าผู้ใช้ BCI สามารถโต้ตอบกับซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์โดยตรงผ่านกิจกรรมสมองได้หรือไม่ งานวิจัยหนึ่งทดสอบระบบ BCI ที่สามารถตรวจจับและจำแนกกิจกรรมสมองพร้อมกับ การกระทำทางจิต ที่คู่กัน ผลการทดสอบพบว่าระบบสามารถดำเนินการคำสั่งทางจิตทั้งหมดสำเร็จและพัฒนาขึ้นด้วยข้อมูลการฝึกอบรมเพิ่มเติม

เนื่องจากความสามารถในการควบคุมอุปกรณ์ภายนอกผ่านกิจกรรมสมอง ทำให้ส่วนใหญ่ของการวิจัยอินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์เน้นที่การควบคุมระยะไกล นักวิจัย BCI ยังใช้หุ่นยนต์มนุษย์ที่ควบคุมโดย อุปกรณ์ BCI เพื่อจัดการกับสภาพแวดล้อมระยะไกล BCI ช่วยให้ผู้ใช้สามารถควบคุมหุ่นยนต์ในสภาพแวดล้อมระยะไกลได้สะดวก ผู้ใช้งานมนุษย์ได้รับผลตอบรับจากหุ่นยนต์ ซึ่งช่วยให้พวกเขารู้สึกเต็มเปี่ยมในการเสริมสภาพแวดล้อม สิ่งนี้อาจมีประโยชน์ในหลายกรณีการใช้ BCI รวมถึงการดำเนินงานทางทหาร การดำเนินงานทางการแพทย์ และการจัดการภัยพิบัติหรือการช่วยเหลือค้นหาและกู้ภัย

นักวิจัยยังใช้ BCI เพื่อเข้าใจว่าเครือข่ายทางประสาททำอะไรในเวลาเดียวกัน ส่วนใหญ่ของระบบเนื้อเยื่อประสาทเข้าใจที่ระดับของเซลล์ประสาทเดี่ยวหรือถูกคิดลบในระดับปัญญา BCI ถูกใช้ศึกษาเพื่อตรวจสอบว่าระบบเนื้อเยื่อเฉพาะตอบสนองต่อการกระตุ้นทางไฟฟ้าและสิ่งที่อาจหมายถึงในระดับปัญญา

***คำแถลงการณ์ – ผลิตภัณฑ์ของ EMOTIV มีจุดประสงค์เพื่อใช้งานในการวิจัยและการใช้งานส่วนตัวเท่านั้น ผลิตภัณฑ์ของเราไม่ได้ถูกขายเป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ — ตามที่กำหนดใน EU directive 93/42/EEC ผลิตภัณฑ์ของเราไม่ได้ถูกออกแบบหรือมีจุดประสงค์เพื่อใช้ในการวินิจฉัยหรือรักษาโรค

อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ในการฟื้นฟูประสาทวิทยา

อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์สามารถช่วยเหลือคนที่ไม่สามารถใช้กล้ามเนื้อได้ ใช้อุปกรณ์ช่วย หรือไม่สามารถพูดได้ การใช้ BCI ในการฟื้นฟูประสาทศาสตร์ (กระบวนการที่ให้แพทย์ช่วยให้บุคคลที่มีปัญหาระบบประสาท ความบาดเจ็บ หรือโรค) ช่วยปรับปรุงความสามารถของบุคคลในการผ่านประสบการณ์ในชีวิตประจำวัน BCI มักใช้สำหรับการฟื้นฟูหลังจากการถูกกระแทกหรือการบาดเจ็บ ในอนาคตเรายังอาจเห็นผลิตภัณฑ์ BCI ด้านการแพทย์ใช้ในศัลยกรรมหรือการดำเนินการทางการแพทย์อื่นๆ

BCI ช่วยให้ผู้ที่มีความพิการทางการเคลื่อนไหวสามารถใช้กิจกรรมสมองในการควบคุมวัตถุในสภาพแวดล้อมและสื่อสาร อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ที่ใช้สัญญาณ EEG สามารถช่วยให้พวกเขาควบคุมแขนเทียมหรืออินเตอร์เฟสคอมพิวเตอร์

โปรแกรม BCI นี้เชื่อมต่อเด็กพิการกับโลกของพวกเขา

การเล่นเกมด้วยอินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์

ซอฟต์แวร์ BCI สามารถ “แปล” คำสั่งทางจิตจากข้อมูล EEG เป็นคำสั่งในวิดีโอเกม ในการ เล่นเกมด้วยอินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ ผู้ทดลองสวมชุดหูฟัง EEG ในขณะที่เล่นเกม VR ที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมวัตถุเสมือนจริงในเกม ในการเล่นเกม BCI แทนที่จะใช้ตัวควบคุมเกมแบบดั้งเดิม ผู้ทดลองใช้คำสั่งทางจิตเพื่อทำการเคลื่อนไหวในเกม — เช่น "ดัน," "ดึง," หรือ "กระโดด" BCI ประมวลผลคำสั่งทางจิตจาก EEG และกระตุ้นการกระทำที่สอดคล้องในเกม VR (อินเตอร์เฟสประสาทตรงในความเป็นจริงเสมือน)

EMOTIV EPOC ได้เปิดตัวเป็นตัวควบคุมวิดีโอเกมในปี 2011 แม้จะล้ำยุค แต่การพัฒนาในฮาร์ดแวร์ EEG ซอฟต์แวร์และปัญญาประดิษฐ์ทำให้การเล่นเกมด้วยสมองของคุณง่ายกว่าที่เคย

จากนั้น: เล่น Spirit Mountain โดยไม่ใช้มือด้วย EPOC+ ในปี 2011 (แหล่งที่มา) Spirit Mountain ได้ถูกพัฒนาให้เหมาะสมกับการเล่นเกม BCI

ปัจจุบัน: เล่น Elden Ring โดยไม่ใช้มือด้วย EPOC X ในปี 2024 (แหล่งที่มา) Elden Ring ถูกพัฒนาสำหรับ PC และคอนโซล มีการพัฒนาตัวควบคุม BCI แบบกำหนดเองโดยใช้ Cortex API ทำให้สามารถเล่นได้โดยไม่ใช้มือ

ดาวน์โหลดซอฟต์แวร์ EmotivBCI

พัฒนาเกม BCI

แชร์โครงการ BCI ของคุณกับเรา! แท็ก #EMOTIV บนโซเชียลมีเดียหรือส่งอีเมลมาได้ที่ hello@emotiv.com.

ต้องการความช่วยเหลือเพิ่มเติม? ติดต่อเรา

อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์จะเปลี่ยนชีวิตเราได้อย่างไร?

BCI มีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงชีวิตอย่างมหาศาลสำหรับผู้ที่มีการเคลื่อนไหวบกพร่อง เนื่องจากช่วยให้พวกเขาทำการกระทำทางกายภาพที่พวกเขาไม่สามารถทำได้ BCI แปลสัญญาณสมองให้เป็นผลลัพธ์ของคำสั่งโดยใช้อัลกอริธัมปัญญาประดิษฐ์ คำสั่งเหล่านี้สามารถใช้ควบคุมวีลแชร์ แขนเทียม หรือเทคโนโลยีช่วยเหลืออื่นๆ

เทคโนโลยี BCI มีศักยภาพในการทำให้กิจกรรมในชีวิตประจำวันง่ายขึ้นสำหรับบุคคลทุกประเภท ตัวอย่างเช่น BCI สามารถช่วยลดความจำเป็นในการพิมพ์หรือให้คำสั่งด้วยเสียง — ผู้ทดลองสามารถออกคำสั่งการนำทางและการป้อนข้อมูลไปยังคอมพิวเตอร์ผ่านกิจกรรมสมอง

ประเด็นจริยธรรมของอินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์

ด้วยความสามารถที่สามารถเปลี่ยนแปลงชีวิตได้ของเทคโนโลยี BCI มากับผลกระทบทางจริยธรรม ขณะที่สนามวิจัยอินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์เติบโต และเทคโนโลยีในแอพพลิเคชั่นอินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ยิ่งพัฒนาขึ้น พบว่ามีเรื่องจรรยาบรรณอินเตอร์เฟสสมองต่อคอมพิวเตอร์เข้ามา

ปัญหาความปลอดภัยของ BCI

BCI เป็นซอฟต์แวร์แอพพลิเคชัน และเช่นเดียวกับซอฟต์แวร์ใดๆ ที่ส่งข้อมูลไปยังอุปกรณ์ภายนอก ข้อมูลที่ส่งสามารถถูกดึงไปใช้ในทางไม่ดีได้ ความปลอดภัยถือว่าสำคัญอย่างยิ่งในเทคโนโลยี BCI เพราะ BCI จับสัญญาณออกมาจากระบบประสาทของบุคคล ขณะที่ BCI ไม่สามารถดึงข้อมูลตั้งใจของผู้ใช้ในปัจจุบันหรือสิ่งที่พวกเขากำลังอ่านหรือดูได้ การรวมข้อมูล BCI กับสิ่งกระตุ้นเฉพาะทางอาจทำให้เป็นไปได้ในอนาคต BCI อาจถูกใช้เพื่อตรวจจับสถานะสุขภาพของผู้ใช้หรือความคุ้นเคยกับเหตุการณ์เฉพาะ ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงที่เป็นความลับอย่างมาก

ปัญหาความเป็นส่วนตัวของ BCI

นอกจากนี้ ความเป็นส่วนตัวยังเป็นประเด็นสำคัญในด้านจริยธรรมของ BCI เพราะสัญญาณประสาทที่จับมาได้สามารถใช้ในการเข้าถึงข้อมูลส่วนตัวของผู้ใช้ได้ นักจริยศาสตร์ได้หยิบยกความกังวลเกี่ยวกับวิธีที่ข้อมูล BCI ถูกจัดเก็บและป้องกัน ตัวอย่างเช่น ข้อมูล BCI ควรถูกพิจารณาเป็นข้อมูลทางการแพทย์หรือข้อมูลเชิงพาณิชย์หรือไม่ ข้อมูล BCI ควรต้องถูกนิรนามหรือไม่ ผู้ใช้จะรู้ได้อย่างไรว่าข้อมูล BCI ของพวกเขาถูกนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์เชิงพาณิชย์หรือไม่ ขณะที่การอภิปรายเกี่ยวกับประเด็นจรรยาบรรณของอินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ยังคงถูกสร้างขึ้น ปัญหาความเป็นส่วนตัวและความปลอดภัยยังคงเป็นประเด็นสำคัญ

เรียนรู้ว่าทาง EMOTIV รักษาข้อมูลสมองของคุณอย่างไรให้ปลอดภัย

กรณีการใช้งาน BCI

นี่คือบางตัวอย่างของการใช้งานอินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ที่พบเห็นได้บ่อยในปัจจุบัน:

• ประสาทศาสตร์

• การทหาร

• การแพทย์

• การจัดการภัยพิบัติ/กู้ภัย

• ความปลอดภัย

• การศึกษา

• ฟื้นฟู

  
  

ประวัติโดยย่อของ BCI

จุดเริ่มต้นที่เก่าแก่ที่สุดในประวัติศาสตร์ BCI สามารถย้อนกลับไปยังนักสรีรวิทยาและจิตแพทย์ Hans Berger ชาวเยอรมัน เบอร์เกอร์ประดิษฐ์อิเล็กโทรเอนเซฟาโลกราฟ อุปกรณ์ที่บันทึกสัญญาณ EEG เขาเป็นผู้บันทึกคลื่นสมอง EEG ของมนุษย์ครั้งแรกในปี 1924

การทดลอง BCI ที่ตีพิมพ์ครั้งแรกประกอบไปด้วยการใช้ EEG เพื่อเคลื่อนที่ตัวชี้บนหน้าจอ การทดลองในปี 1977 นี้คือการใช้งาน BCI ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกในห้องปฏิบัติการ

การทดลองครั้งสำคัญที่จัดขึ้นในปี 1988 โดย Stevo Bozinovski, Mihail Sestakov และ Liljana Bozinovska ใช้ BCI และ EEG ควบคุมหุ่นยนต์ ผู้ทดลองสั่งให้หุ่นยนต์ติดตามเส้นบนพื้นโดยส่งสัญญาณจากเครื่อง EEG ไปยังซอฟต์แวร์ BCI ที่เชื่อมต่อกับหุ่นยนต์ การทดลองนี้คือครั้งแรกที่ควบคุมวัตถุทางกายภาพโดยใช้เครื่อง EEG ได้สำเร็จ

ตั้งแต่นั้นมา บริษัทเทคโนโลยีประสาทหลายแห่งได้ถูกก่อตั้งขึ้นโดยมีวัตถุประสงค์ทำให้การปลูกถ่าย BCI และเทคโนโลยีสวมใส่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสำหรับการใช้ในชีวิตประจำวัน EMOTIV เป็นบริษัทแรกที่เปิดตัวชุดหูฟัง EEG แบบไร้สายในปี 2011

เมื่อไม่นานมานี้ในปี 2017 Rodrigo Hübner Mendes ผู้ที่เป็นอัมพาตสี่ส่วน กลายเป็นบุคคลแรกที่เคยขับรถ F1 เพียงใช้คลื่นสมองของเขา ขอบคุณเทคโนโลยี BCI และชุดหูฟัง EEG ของ EMOTIV

บริษัท Neuralink ของนักธุรกิจ Elon Musk เป็นโครงการที่มุ่งเน้นในการสร้างอุปกรณ์ BCI ที่สามารถปลูกถ่ายในสมองมนุษย์ ในปี 2024 บุคคลที่ชื่อว่า Alex ควบคุมตัวชี้และเล่นวิดีโอเกมด้วยคลื่นสมองของเขาได้สำเร็จ 

Facebook ยังได้ประกาศในปี 2017 ว่ากำลังสร้าง BCI อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ของ Facebook มุ่งหวังให้ผู้ใช้สามารถพิมพ์โดยใช้อินเตอร์เฟสสมองที่ไม่รุกราน

ใครประดิษฐ์อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์?

ศาสตราจารย์ Jacques Vidal จาก UCLA ตั้งชื่อคำว่า “BCI” และผลิคตีพิมพ์ครั้งแรกในเรื่องนี้ วิดัลได้รับการยอมรับว่าเป็นผู้ประดิษฐ์ BCI ตามที่สะท้อนในบทความวิจัย

EMOTIV มีอุปกรณ์อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์หรือไม่?

ใช่! EMOTIV เป็นผู้นำและผู้บุกเบิกในด้าน BCI สำหรับโซลูชันด้านองค์กร การใช้งานส่วนบุคคล และเทคโนโลยี EEG แบบไร้สาย

EMOTIV มีอุปกรณ์อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ที่สามารถจับคู่กับ ซอฟต์แวร์อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่า EmotivBCI EmotivBCI สามารถใช้ได้โดยตรงเพื่อใช้งาน BCI บนคอมพิวเตอร์ ยังสามารถจับคู่กับแพลตฟอร์มโอเพ่นซอร์สฟรี NodeRed ที่อินเตอร์เฟสกับเอาท์พุต BCI ไปยังกาอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ภายนอกที่เข้ากันได้เพื่อใช้การควบคุมทางจิตโดยตรง EmotivBCI และ NodeRed ช่วยให้นักพัฒนาสามารถสร้างแอพพลิเคชั่น BCI อุปกรณ์อินเตอร์เฟสสมองกับคอมพิวเตอร์ของ EMOTIV ได้แก่ EMOTIV Insight และ ชุดหูฟัง EMOTIV EPOC X EEG

ดูผลิตภัณฑ์ BCI ทั้งหมดของ EMOTIV

อ่านต่อ:

• อายุสมองของคุณคืออะไร? อัลกอริธึม EEG สแกนหาช่องโหว่

• Handi’Arcade ทำตัวควบคุมเกม BCI กับ Insight ได้อย่างไร

• EEG สามารถใช้สร้างสภาพแวดล้อมการเรียนรู้ที่เหมาะสมได้อย่างไร