Задача пользователя
В наиболее современных инвазивных ИМК используются сигналы нейронов, возникающие, когда пользователь пытается совершить движение.
Неинвазивные ИМК надежно распознают сигналы мозга, когда пользователь воображает движение левой или правой рукой, расслабляется?--?напрягается или концентрирует внимание на одной из мигающих экранных кнопок.
Регистрация сигнала
Датчики регистрируют физические сигналы, возникающие при работе мозга пользователя, — обычно электрические потенциалы (ЭЭГ, ЭКоГ, сигналы от отдельных нейронов).
Предобработка
С помощью цифровой обработки полезный сигнал очищается от шума мозгового и внешнего происхождения.
Выделение признаков
Рассчитываются характеристики сигнала, которые могут помочь в детекции отдаваемой пользователем команды.
Классификация
Статистический классификатор по совокупности характеристик сигнала определяет, какая именно мысленная задача выполняется пользователем.
Интерфейс приложений
В зависимости от того, какими приложениями (программами, техническими устройствами) управляет ИМК, формируется команда, соответствующая выполняемой пользователем мысленной задаче.
Обратная связь
Пользователь получает обратную связь (зрительную, тактильную и др.), с помощью которой может корректировать мысленные действия так, чтобы кодируемые ими команды распознавались точнее и быстрее.
Типы ИМК
Инвазивные
Электроды отводят сигналы нейронов непосредственно от мозга, и для их подключения требуется опасная и дорогостоящая хирургическая операция. Инвазивные интерфейсы обеспечивают наиболее эффективное управление, но не смогут получить широкое распространение в обозримом будущем.
Неинвазивные
Электроды считывают электрические сигналы, возникающие при работе мозга, с кожи головы. Благодаря дешевизне и безопасности "подключения" могут быть использованы для широкого круга задач, однако их скорость и точность работы ограничены.
ЭЭГ
Регистрируется на поверхности кожи головы
ЭКоГ
Регистрируется на поверхности коры мозга
Сигнал от нейронов
Регистрируется электродами, вживленными в ткани мозга
Типы устройств, которыми можно управлять
Виртуальная клавиатура для инвалидов
Тренажеры для нейрореабилитации
Роботизированные протезы
Экзоскелеты
Роботизированные инвалидные кресла
Управление бытовой техникой, умным домом
Рисование для инвалидов
Игры для здоровых и инвалидов
Дополненное тело
Два подхода к управлению
Выбор целей
Роботизированное устройство берет на себя решение тактических задач, а пользователю достаточно указывать ему лишь основные цели его деятельности. Для этого подхода возможностей неинвазивного ИМК оказывается вполне достаточно.
Управление процессом
При управлении сложным техническим устройством можно пытаться контролировать все его функции и получать подробную обратную связь от его датчиков. Подход допустим лишь в инвазивных ИМК, поскольку требует высокой скорости передачи информации.
По Wolpaw & Wolpaw "Brain-computer interfaces: something new under the sun", in Jonathan Wolpaw (Editor), Elizabeth Winter Wolpaw (Editor), Brain-Computer Interfaces: Principles and Practice. Oxford University Press, 2012