[Love Learning ]  [article] เทคโนโลยีการติดต่อสื่อสารระหว่างสมองและเครื่องจักร (Brain-Machine Interface Technology) - โปรเจกต์น่าสนใจของนักศึกษาปี 4

 
 
 

เทคโนโลยีการติดต่อสื่อสารระหว่างสมองและเครื่องจักร (Brain-Machine Interface Technology)

โปรเจกต์น่าสนใจของนักศึกษาปี 4

 

ระบบติดต่อสื่อสารระหว่างสมองและเครื่องจักรแบบไร้สายด้วยตัวกระตุ้นทางแสงหลายช่องสัญญาณ

Wireless Brain-Machine Interface System Based on Multi-Channel Visual Flickers

การัณยภาส   แดงเรือน

ศิวัช   ลักษมีพิเชษฐ์

พงษ์รวี   จุฑาธรรมกรณ์

 

ระบบพิสูจน์ตัวบุคคลด้วยคลื่นไฟฟ้าสมองสำหรับการกำหนดชีวมิติด้านการรับรู้

User Authentication System using EEG Signal for Cognitive Biometrics

ณรงฤทธิ์ อิ่นแก้ว

นัฐพล เจริญกิจกำจร

จงกล หย่างไพบูลย์

 

     โปรเจกต์นี้เป็นโปรเจกต์ที่สนใจอีกโปรเจกต์หนึ่งที่วิทยาลัยนานาชาติ สาขา Software Engineering สถาบันเทคโนโลยีเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ที่นักเรียนได้ทำก่อนจะเรียนจบ เป็นการใช้คลื่นสมองที่มีลักษณะเฉพาะตนเพื่อใช้ในการเข้ารหัสและต่อยอดไปทำงานอื่นๆได้

 

ก่อนจะเข้าใจเรื่องเรื่องโปรเจกต์ ก็ต้องเข้าใจการทำงานของสมองเสียก่อน


 

    สมองมีหลายส่วน และสมองควบคุมการทำงานของอวัยวะและตอบรับการทำงานของอวัยวะต่างๆทั้งที่เราตั้งใจหรือไม่ตั้งใจก็ตาม ประสาทสัมผัสต่างๆของเราเมื่อได้รับการกระตุ้นสมองของเราก็จะถูกกระตุ้นด้วยโดยที่เราควบคุมไม่ได้ 

    เดิมทีต้นกำเนิดความคิดนี้มาจากงานทางด้านจิตวิทยา ที่นักวิจัยพบว่า เมื่อตาจ้องมองหลอดไฟที่กระพริบด้วยความถี่คงที่แล้ว คลื่นไฟฟ้าสมองบริเวณกลีบท้ายทอย (Occipital lobe) จะมีการเปลี่ยนแปลงไป ตามการรับความรู้สึกเกี่ยวกับการมองเห็น เรียกปรากฎการณ์นี้ว่า Steady State Visually Evoked Potential (หรือ SSVEP) ซึ่งสามารถนำคลื่นไฟฟ้าสมองขณะเกิดสภาวะ SSVEP ไปใช้งานได้โดยไม่ผ่านกระบวนความคิดหรือารมณ์

    ความถี่สมองคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในคลื่นสมองเรา มีสารเคมีที่เปลี่ยน ระหว่างเซลล์ เรียกว่า ไซเนท เป็นเซลล์เล็กสุดของสมอง เวลาข้อมูลส่งผ่านระหว่างในตัวนี้ มันจะมีคลื่นเล็กๆขึ้นมา สมองเรามีเซลล์เป็นพันล้านเซลล์ มันก็จะไปต่อกัน กว่ามันจะออกมาที่กะโหลกเรามันผ่านระยะทางที่วิ่งมาแล้วก็เลยกลายเป็นคลื่นที่สะสมมาเรื่อยๆ มันก็เลยใหญ่ขึ้น จริงๆขึ้นที่เราวัด ในขึ้นสมอง ในนั้นมันจะมีคลื่นซ่อนอยู่ในนั้น เราก็ต้องเอามาปรับใส่ filter อีกทีหนึ่ง

    เมื่อตามทฤษฏี เมื่อตาเห็นแสงที่กระพริบ 10 เฮิร์ตซ์ หรือประมาณ 10 ครั้งต่อวินาที คลื่นสมองที่ปรากฏก็จะมีความถี่ประมาณ 10-20 เฮิร์ตซ์ หรือขึ้นไป 2 เท่า เป็นต้น
 

    และเพราะว่าไม่มีสมองใดที่เหมือนกันเลย เมื่อประสาทตาถูกกระตุ้นคลื่นสมองที่ถูกส่งมาจึงไม่เหมือนกัน สัญญาณคลื่นสมองจึง unique สามารถเอามาจำแนกบุคคลได้ และสามารถนำมาใช้เป็น Biomarker ได้

    และคลื่นสมองที่มาจากสัญญาณจากประสาทตานั้นชัดกว่าการกระตุ้นประสาทสัมผัสอื่นๆเพราะเนื้อสมองส่วนที่รับรู้แสงนั้นอยู่ภายนอกใกล้กะโหลกมากกว่า การวัดแบบนี้เรียกว่า Noninvasive คือไม่ต้องผ่าตัด

    การวัดคลื่นสมองจะใช้เครื่องวัดที่ชื่อ EEG (Electroencephalogram) หรือภาพคลื่นไฟฟ้าสมองและสัญญาณจะถูกขยายเพื่อให้เห็นชัดและเก็บข้อมูลลงคอมพิวเตอร์

    อย่างไรก็ตามแสงสีและความถี่ที่ใช้หลายความถี่ก็จะผ่านการวิจัยแล้วว่าใช้ได้โดยไม่ทำให้ตาล้ามากเกินไป และคนที่เป็นโรคอันตรายอย่างลมชักก็ไม่สามารถจะทำการทดลองกับโปรเจกต์นี้ได้
 

    โปรเจกต์ที่นักศึกษาทำนี้คือการคัดแยกเอกลักษณ์บุคคลโดยใช้แสงกระตุ้นคลื่นสมอง ซึ่งในตอนแรก เรามีช่องแสงเพียง 1 ช่องทำให้การคัดแยกข้อมูลน้อยไป เพื่อให้เกิดมิติของข้อมูล เราเลยเพิ่มช่องแสงเป็นสี่ช่อง และก็มีลำดับการมอง เช่นใน10 วินาทีแรกมองจุดที่ 1 อีก 10 วินาทีต่อมา มองจุดที่ 3 สิ่งนี้คือการเพิ่มความซับซ้อนในการเข้าฐานข้อมูล

    แต่ละช่องจะมีความถี่ แล้วก็สัดส่วนในการมองไม่เท่ากันอย่างเช่น อย่างเช่นคนนี้(ใน VDOด้านบน) เวลาเข้าพาสเวิร์ดคอมพิวเตอร์ เขามองช่องที่ 1 ก่อน 5 วินาที แล้วมองช่องที่ 3  

    ก่อนใช้ก็จะต้องลงทะเบียน เพื่อบันทึกว่าสมองเราทำงานอย่างไร มอง password ตัวนี้กี่วินาทีต่อช่องไหน

    ขั้นตอนการออกแบบกิจกรรมนั้นสำคัญมาก ผู้ทดสอบจะต้องทำการทดลองซ้ำๆ เพื่อนำคลื่นไฟฟ้าสมองที่เกิดขึ้นไปวิเคราะห์แปลผล และห้องทดลองควรจะมีสายกราวด์หรือสายดิน และแผ่นปิดกั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผนังห้อง

    การประมวลผลหรือการตีความต้องใช้ซอฟต์แวร์เพื่อตัดช่วงความถี่  เวลาได้ข้อมูลมาสิ่งที่ได้ที่สำคัญก็คือการ process คือวิชา digital signal processing ในวิชานี้ก็จะมีบอกว่าการวิเคราะห์ข้อมูลหรือการประมวลผลข้อมูลยังไง ก็จะอยู่ในนี้ ซึ่งตัวนี้จะใช้พื้นฐานเกี่ยวกับคณิตศาสตร์ ต้องเรียนแคลคูลัสมา

    เราก็สามารถนำความรู้ที่ได้มานี้ไปใช้งานได้หลากหลาย ซึ่งโปรเจกต์นี้ก็ได้นำมาใช้งานเป็นทั้งการระบุตัวบุคคลและใช้คลื่นสมองในการเลือกออพชั่นต่างๆบนหน้าจอเมื่อมองแสงที่อยู่ด้านขวา ก็เทียบเท่ากับว่ากดปุ่มขวาเป็นต้น (ดู VDO)
 

การใช้งาน EEG ก็ค่อนข้างง่าย โดยที่นักศึกษาที่เรียนสามารถขอยืมอุปกรณ์ที่คณะมีไปทำโครงงานตามวิชาเรียนได้

(วิธีการใช้ EEG)
 

     สำหรับคนที่สนใจโปรเจกต์ลักษณะนี้ อาจารย์จะต้องให้ความรู้พื้นฐานที่เกี่ยวกับ Neurosceince การทำงานด้านสมองในช่วงสัปหาด์แรกเพื่อไปต่อยอดจากการเขียนโปรแกรมและการจัดการฐานข้อมูล และการควบคุม controller ที่ได้เรียนมาก่อนหน้านี้แล้ว

 

อ้างอิง
การประยุกต์ใช้งานคลื่นไฟฟ้าสมองกับงานวิจัยด้านวิทยาการปัญญา โดย ดร.มนตรี โพธิโสโนทัย

http://161.246.94.246/~kpmontri/files/p1_2009.pdf

 


 
"วิทยาลัยนานาชาติสาขา Software Engineering สถาบันเทคโนโลยีเจ้าคุณทหารลาดกระบัง"
Tel : (+66)2 329-8261, (+66)2 329-8262
Website : www.ic.kmitl.ac.th/
Created date : 07-03-2017
Updated date : 07-03-2017

- Goto Top -
Lastest Update
 
Other Articles