Interface - BCI (Brain Computer Interface)

BCI(Brain Computer Interface)

 

측정,전처리,패턴,분류,응용

1-50Hz 주파수, 10-200uV 진폭

Active, Reactive, Oassive

침습,비침습, 베타파,세타파,ERP,P300

신체보조,편의성,엔터네인먼트,교육,로봇,AI,드론,VR/AR

 

[개념] 사용자의 뇌파로 외부 기기를 제어하는 기술로, 뇌 신호를 이용하여 대화하고 기계가 움직이는 것을 가능하게 하는 기술

- 인간의 뇌와 외부 시스템을 연결하여 정보 교환을 가능하게 하는 장치와 소프트웨어를 의미하며, 바이오 기술(뇌신 경과학, 의공학 등)과 정보통신기술(컴퓨터 공학, AI 등) 결합된 첨단 융합 학문

 

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• ○(정의) 인간의 뇌와 컴퓨터를 직접 연결, 뇌에서 발생하는 신호를 감지하고 해석하여 컴퓨터 혹은 외부 장치와 상호작용하는 인터페이스 기술

• ╺︎BCI 외에도 뇌-기계 인터페이스(BMI), 직접 신경 인터페이스(DNI), 신경제어 인터페이스(NCI) 등 다양한 용어가 있지만, 본 고에서는 뇌-컴퓨터 인터페이스로 용어를 통일하고자 함
• ╺︎BIC는 사용자의 뇌 활동에 담겨있는 의도나 상태를 컴퓨터에 전달하는 기술로, 1. 뇌 신호 획득, 2. 신호처리, 3. 애플리케이션 순의 과정을 거쳐 전체 시스템이 구축
• ╺︎특히, 인간의 뇌를 다루는 기술인 만큼 다양한 분야(컴퓨터 공학, 전자공학, 로보틱스, 신경과학, 의학 등)가 융합된 학문으로 미래 유망 기술 중 하나로 손꼽힘 

• (배경) 초기엔 중증 신체 장애인의 컨트롤 및 뇌 질환 치료 등 의료목적에 집중

• ╺︎BCI 개념이 정립된 이후(`1973) 뇌 신호를 활용한 기계의 컨트롤, 특정 뇌 질환 치료 등 의료목적 활용 가능성이 확인됨에 따라 다양한 연구가 진행됨
• ╺︎중증 신체 장애인의 뇌 신호를 활용한 기구 컨트롤, 정상적인 의사소통이 불가능한 환자 (루게릭병 등) 뇌 신호를 활용한 의도 인식 기술, 뇌에 직접적인 전기 자극을 가해 뇌 질환 (파킨슨병, 간질 등) 치료 등 의료목적의 BCI 기술이 다방면으로 활용
• ╺︎최근 의료목적 외에도 엔터테인먼트, 게임, 통신 등 여러 분야에서 폭넓게 연구되고 있으나, 기술적 한계로 인해 일상생활에서 상용화하기까진 오랜 시간이 소요될 것으로 예측

2024년 기술영향평가, 한국과학기술기획평가원, 2025-03-17

 

2024년 기술영향평가, 한국과학기술기획평가원, 2025-03-17

 

 

 

[유형]

1)Active (사용자 의식통한 뇌활동 조절 및 외부변화 유도)

2)Reactive (외부자극 대비 뇌활동 반응)

3)Passive (외부조절 의지 없음, 자극 없는 상태 측정)

[처리과정] 신호측정(샘플링)->전처리(잡음제거)->특성추출(패턴파악)->분류(전환 알고리즘 통한 뇌파 분류)->응용(단말제어 명령어)

[기술방식] 1)뇌파측정부위(침습(Invasive), 비침습(Non)) 2)활용뇌파측정 (뇌파유도,뇌파인식)

 

[사례] 신체기능 보조, 편의성 제고, 엔터테인먼트, 정보/지식전달, 로봇,드론,휠체어 조절

[활용기술] 뉴로피드백 : 뇌기능 최대화 통한 학습능력 향상 감정 통한 피드백 전달

[고려사항] 1) 뇌 작용/반작용 알고리즘 연구 필요

2)역기능 최소화를 위한 기술적 설계

3) 침습형 장비 부작용 및 뇌파정보 해킹 가능성

4)ICT 포함 다양한 분야 융합노력

 

[침습적 및 비침습적 BCI 기술 주요 기업]

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술의 현재 및 미래, 2024.11.28

 

개별 뉴런에 얼마나 접근할까

뇌의 신호를 읽는 기술에서 큰 문제가 되고 있는 것은 전극을 적게 하는 것이다. 그래서 뇌에 전극의 주류를 이루고 있는 것은 ‘작은 와이어 형상의 전극’

잃은 신호를 전송하는 데 엄청난 크기의 데이터를 처리하는 기술

(http://m.zdnet.co.kr/news_view.asp?article_id=20180129103751#imadnews

뇌와 컴퓨터가 직접 소통하는 시대가 올까

 

 

오픈워터의 웨어러블 장치는 근적외선(near-infrared)을 활용한다. 해상도를 높이기 위해 MRI의 자석을 크게 만드는 대신 아예 자석 자체를 바꾼 것이다.

LCD와 광검출기(light-detector)를 저가에 대량 생산할 수 있어 웨어러블 기기를 대량 보급이 가능할 것으로 예상하고 있다.

https://www.globalict.kr/news/trend/weekly.do?menuCode=020200&knwldNo=143145

글로벌ICT포털

 

 

https://www.iitp.kr/kr/1/knowledge/policyDataViewA.it?searClassCode=B_ITA_17&masterCode=publication&identifier=02-001-240508-000006

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