OpenBCI發布全新可編程腦機介面

十一月 20, 2015
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康諾‧羅素馬諾(Connor Russomanno)和喬‧莫菲(Joel Murphy)在2015年World Maker Faire驕傲的展示他們的編輯精選獎藍絲帶
康諾‧羅素馬諾(Connor Russomanno)和喬‧莫菲(Joel Murphy)數年來一直在設計腦機介面(BCIs),這也正是他們公司一部份的業務,OpenBCI。
不過弔詭的是,他們能夠偵測到細微腦波,卻很難讀取所偵測到的腦波,更不用說控制腦波簡直是難上加難。因此,為了推出最新裝置BCI Ganglion,他們的團隊開設了一個群募計劃,只要少少的100美元(合臺幣3,200元)就能測量腦部、肌肉和心臟活動。 (除了從頭皮偵測腦波,還追蹤肌肉活動提高準確性。)

他們同時宣布推出Ultracortex Mark IV,一臺可3D列印的頭戴式偵測器,用來裝載Ganglion電極偵測裝置。不同於現有裝置使用相似的數據採集,Ganglion 和 Ultracortex Mark IV 為開放原始碼(硬體和軟體皆同),有一整個活躍的使用者社群支援,且成本低廉,不需要花上數千美元。

不論你想要為研究記錄腦波或創造一個五人一鯊魚的腦機介面,都可以達成,而且還不用大筆花費。一個最令人匪夷所思的專題就是 TransAtlantic Biodata Communication ,這個專題的設計是一個和OpenBCI連線的人可以控制另一個也穿戴裝置的人——就算是兩人分別在地球兩端也沒問題。

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OpenBCI的運作程式顯示出腦部活動(圖片來源:OpenBCI
不論是Geek實驗、實際的家庭科學專題或者學術研究,Ganglion都提供多種工具和感測器,適於不同的用途。
產品規格

  • 4通道生物感測器
  • 128、256、512 和 1024取樣率
  • 使用於腦波圖(EEG)、肌電圖(EMG)、心電圖(ECG)
  • 低功耗藍牙(BLE)搭載Simblee晶片,Arduino相容BLE通訊模組
  • SD卡插槽供本機儲存
  • 加速計
  • 無線連接OpenBCI Processing sketch

Ultracortex Mark IV尚在準備階段,未正式發售;頭戴式偵測器目前也在構思階段。但是請放心,先前的OpenBCI頭戴式偵測器支援新版Ganglion。以下是團隊目前在努力達成的規格:

  • 簡化組裝流程
  • 更密集的偵測器(尤其是在運動灰質和視覺灰質的部份)
  • 提升舒適度

Ganglion的運作方式

不使用電腦,要將人類大腦介面化就必須監控大腦的電波活動。Ultracortex Mark IV上面帶有電極,貼附在你的頭上並且與 Ganglion相連接。Ganglion上的每個電極都會監控大腦神經元的電波活動——也就是所謂的腦波。

從運算的角度來看,腦波涵蓋一系列的虛擬數值,也正是Ganglion讀取並轉換成數位參數的部分。這個轉換過程使用特殊的Ganglion晶片,又叫做虛擬化(ADC)轉換器。ADC晶片在一般的電子產品中很常見,不只是 BCI裝置會使用這種晶片。如果你用Arduino讀取過模擬感測器讀數,那麼你就用過ADC。

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Ganglion電路板裝在Mark IV頭戴式偵測器上。拆開Mark IV就會看到電極感測器。
以前OpenBCI使用的ADC晶片功能非常強大,幾乎一塊晶片的價值就等同於整個裝置了。Ganglion的前身,也就是32-bit OpenBCI的電路板,使用非常強大的德州儀器ADS1299,成本相當高昂,一單位就要36美元(臺幣1,152元),且至少要花費58美元(臺幣1,856元)。ADS1299晶片很適合用來展示裝置,但是對大多數人來說,它的規格還是比實際用途來得高了一些。當羅素馬諾和莫菲決定要製作低成本的BCI裝置,第一件事就是要找到價格低廉的ADC晶片。他們最後找到只要價36美元(臺幣1,152元)的晶片,且ADC的價格也只要6美元(臺幣192元)。

OpenBCI團隊正在努力製作高品質又低成本的裝置,希望最後能將OpenBCI的成本壓低到400美元(合臺幣12,800元)。當被問到除了達到募資的金錢目標之外,還有什麼能定義一個成功群募專題時,羅素馬諾解釋:「這樣做逐步降低門檻,並且讓整個OpenBCI平臺對一個熱血高中生或大學生而言都容易操作。」

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舊版的32-bit OpenBCI連接上一個Mark III頭戴式偵測器

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David Scheltema
我喜歡進行電子製作,並撰寫相關文章。我的生活就在進行各種專題與擔任《Make》雜誌技術編輯中度過。 

(譯:張雅涵)
[原文]


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