واحد رصد

معرفی فناوری:

واسط مغز و رایانه (BCI) یک مسیر ارتباط مستقیم بین مغز و یک دستگاه خارجی بر اساس فعالیت عصبی مغز است. این واسط از مجموعه‌ای از حسگرها و اجزای پردازش سیگنال تشکیل می‌شود که فعالیت مغزی فرد را مستقیماً به یک سری سیگنال‌های ارتباطی یا کنترلی تبدیل می‌کند. در این سامانه ابتدا باید امواج مغزی را با استفاده از دستگاه‌های ثبت امواج مغزی ثبت کرد که معمولاً به دلیل دقت زمانی بالا و ارزان بودن و همچنین استفاده آسان، از الکتروانسفالوگرافی برای ثبت امواج مغزی استفاده می‌شود. الکترودهای EEGدر سطح پوست سر قرار می‌گیرند و میدان الکتریکی حاصل از فعالیت نورون‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند. در مرحله بعد این امواج بررسی شده و ویژگی‌های موردنظر استخراج می‌شود و از روی این ویژگی‌ها می‌توان حدس زد که کاربر چه فعالیتی را در نظر دارد تا انجام دهد.

دو شیوه جامع برای جمع‌آوری سیگنال‌های مغزی در BCI  وجود دارد که اصطلاحا به آن‌ها شیوه‌های تهاجمی (Invasive) ، غیرتهاجمی  (non Invasive) و نیمه تهاجمی (partially invasive) گفته می‌شود. در تکنیک تهاجمی، الکترود ها  در قشر رویی مغز و یا دیگر اجزای آن کاشته می شوند در حالی که در تکنیک غیرتهاجمی  سیگنال ها از طریق حسگر بیرونی جمع آوری و ارسال می‌شوند. در حالی که اکثریت رویکردها از روش‌های تهاجمی استفاده می‌کنند، ابتکارات امیدوار کننده تر بر پایه روش‌های غیر تهاجمی است.

چالش های فناوری:

- روش های تهاجمی نیاز به روش های پزشکی پیچیده دارند و ممکن است عوارض جانبی ناخواسته داشته باشند. به عنوان مثال اتصال دائمی با مناطق خاص مغز سخت است زیرا ارتباط ممکن است از بین برود.

-  EEG  غیر تهاجمی هنوز در مراحل اولیه تحقیق قرار دارد.

- فعالیت مغزی دائمی است و به همین علت، تفکیک سیگنال‌های مناسب مشکل است. تکنیک های غیر تهاجمی نیاز به تلاش بیشتری دارند.

- مغز فوق العاده پیچیده است (بیش از 100 میلیارد نورون) و تجزیه و تحلیلالگوهای مبتنی بر سیگنال های الکتریکی واقعا چالش برانگیز بوده، علاوه بر آن بایستی تفاوت های فردی نیز ترکیب شوند.

- در دراز مدت، ممکن است خطرات اخلاقی مانند خواندن و کنترل ذهن وجود داشته باشد.

روندها و چالش ها:

از چالش های این فناوری استفاده از روش تهاجمی آن است. در شیوه تهاجمی مشکلاتی از قبیل عدم سازگاری بدن انسان با این شیوه وجود دارد. گاهی پیش آمده است که به علت کمبود مراقبت های بهداشتی مغز در معرض عفونت های خفیف قرار گرفته است به علاوه این شیوه نیاز به جراحی های پیوسته دارد و در محیط غیر کلینیکی قابل اجرا نیست این ویژگی سبب شده است، تا کاربران رابطه مثبت و راحتی با شیوه تهاجمی برقرار نکنند.

از آن جایی که هنوز سرعت و دقت این سیستم‌ها به حد قابل قبولی نرسیده‌است، هنوز به صورت تجاری وارد بازار نشده‌اند اما از آن جایی که این سیستم‌ها روش نوینی برای برقراری ارتباط، خصوصاً برای افرادی که از نظر جسمی معلول هستند را فراهم می‌کنند، گروه‌های پژوهشی زیادی روی این سامانه‌ها کار می‌کنند و امید است که در آینده‌ای نزدیک بتوان به سامانه‌هایی با سرعت و دقت بالا دست پیدا کرد.

کاربردها:

-  تشخیص ساده سیگنال های خاص مغز و تعامل بسیار ساده با اشیاء

-  کمک به تقویت و یا اصلاح عملکرد تشخیصی یا حسی حرکتی مانند کنترل پروتز

-  استفاده از دستگاه‌های EEGدر بازیهای رایانه‌ای

-  استفاده در ارتباطات مانند تشخیص گفتار با استفاده از الگوهای زبانی

-  تعامل با دستگاه‌های محاسباتی توسط مغز

-  ارائه یک کانال ارتباطی کاملا جدید - به خصوص فناوری های غیر تهاجمی

-  به افراد اجازه می دهد تا بدون اعمال یا حرکات با رایانه‌ها و دستگاهها ارتباط برقرار کنند

-  تأثیر تقریبا در تمام جنبه‌های واسطهای ماشینی در هر دو زندگی شخصی و حرفه‌ای اشخاص

تاریخ های مهم آینده:

-  پیش بینی می شود بازار جهانی BCIدر طول دوره (2020-2014) به دلیل افزایش پذیرش در بخش‌های کلیدی مانند مراقبت‌های بهداشتی و صنعت بازی، با رشد سالانه 11.5% به 1.46 میلیارد دلار برسد.

-  بازار فناوری غیرتهاجمی BCIطی سال های 2014-2020 رشد 15.3درصدی خواهد داشت.

-  به دلیل استانداردهای زندگی بالا در منطقه آمریکای شمالی، به ویژه سراسر ایالات متحده و کانادا، رشد سریعی در بخش برنامه های کاربردی کنترل هوشمند انتظار می‌رود که بیشترین رشد درآمدی این حوزه در سطح جهانی نیز می باشد

-  در بازارهای آسیا و اقیانوس آرام نیز رشد چشمگیری برای سیستم های فناوری BCIپیش بینی می شود.