文献综述
文 献 综 述1. 引言脑机接口(Brain Computer Interface)是在人或动物脑(或脑细胞培养物)与计算机等外部设备之间建立的不依赖于常规大脑信息传输通路(外周神经和肌肉组织)的一种直接通信和控制技术,有望成为下一代人机交互方式。
脑机接口的研究涉及脑与神经科学与工程、认知科学、材料科学、临床医学、微电子和计算机科学等多个学科。
1924年,德国精神科医生汉斯贝格尔发现了脑电波,正式开启了脑机接口技术的先期研究;1960至1970年,脑机接口技术开始真正成形,相关研究和机构逐渐起步;1970年,美国国防部下属的科技创新机构国防高级研究计划局(DARPA)开始组建团队启动脑机接口研究;1973年,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校教授Jacques Vidal首次提出了脑机接口概念;2000年左右,脑电波检测等技术取得重大进展,脑机接口的技术、标准和发展方向逐渐明朗;2005年至今,脑机接口技术进入临床试验阶段,商业化发展开始起步,相关技术和企业数量进一步增加,应用和热度也日渐攀升。
近两年,Facebook、Neuralink等科技巨头及其旗下公司在脑机接口应用领域不断取得积极进展,引发新一轮社会关注热潮。
脑机接口技术在学习训练、医疗复健、自动驾驶、军事装备和智能家居等领域具有极大的研究价值和发展潜力,且应用范围在逐步扩大。
本课题旨在利用非侵入式脑机接口采集脑电信号,对采集到的脑电信号进行特征提取,再编码为控制信号,实现通过脑机接口控制外部设备的功能。
2. 脑机接口的研究现状及发展趋势脑机接口技术是通过信号采集设备从大脑皮层采集脑电信号经过放大、滤波、A/D转换等处理转换为可以被计算机识别的信号,然后对信号进行预处理,提取特征信号,再利用这些特征进行模式识别,最后转化为控制外部设备的具体指令,实现对外部设备的控制。
一个典型的脑机接口系统主要包含4个组成部分:信号采集部分、信号处理部分、控制设备部分和反馈环节。
如图1脑机接口原理示意图,脑电采集是信号采集部分,信号获取即预处理、特征提取、分类判断是信号处理部分,信号输出/执行是控制设备部分,触发反馈信号是反馈环节。
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