EA2012 BCI

This page is related to the presentation made for the EA2012 curse in RICM5

Presentation

• Title: Brain-Computeur Interfaces : La connexion cerveau machine accessible à tous
• Author: Michael Mercier <michael.mercier@e.ujf-grenoble.fr>
• Download:File:Brain-Computeur Interfaces.pdf

Abstract

The Brain Computer Interfaces (BCI) has been quickly developed since the 1970s. This presentation aim at detail the different BCI types and how these are used. Furthermore, the BCI accessible to the general public since a few years will be reviewed. The severals employed technologies will be discuss in order to compare the different available designs. To conclude, theses questions will be approach: Does the new BCI will be embrace by the general public? What is the future of the BCI?

Keywords

Brain Computeur Interfaces, BCI, electroencephalography, electromyography, multimodal interaction, MindWave NeuroSky, Emotiv EPOC, OpenEEG

Résumé

Les interfaces Cerveau Machine ou Brain Computeur Interfaces (BCI) se sont rapidement développés depuis les années 1970. Cette présentation à pour but de détailler les différents types d'interfaces qui existent et quelles sont leurs usages. Nous nous intéresserons plus particulièrement aux BCI accessible au grand public qui apparaissent sur le marché depuis quelques années. Nous détaillerons les nombreuses technologies utilisées afin de pouvoir comparer les différent modèles disponibles. Nous conclurons sur ces questions: Ces nouvelles interfaces vont elles réellement être adoptées par le grand public? Quelle est l'avenir du développement des BCI?

Mots Clés

interfaces Cerveau Machine, Brain Computeur Interfaces,BCI , électroencéphalogramme, électromyogramme, multimodalité, MindWave NeuroSky, Emotiv EPOC, OpenEEG

Synthèse

Les interfaces cerveau-ordinateur ou Brain Computer Interfaces (BCI) ont vues réellement le jour dans les années 70 dans des laboratoire de recherche de University of California Los Angeles au USA. Le but premier de ces interfaces était d'aider des handicapés lourds à communiquer à nouveau et même à piloter des machines directement grâce à leur pensées. Depuis quelque années la BCI est sortit de son usage premier pour devenir une nouvelle interface ludique pour le grand public.

Les interfaces cerveau-ordinateur

Il existe de nombreux type de BCI utilisant des technologies différentes plus ou moins invasives:

• Les technologies invasives
  • Implants internes: ce type d'implant permet de connecter directement des neurones à l'interface. Cela permet une grande précision de lecture et une comunication bidirectionnel avec la machine. Cependant, une chirurgie très lourdes est nécessaire ce qui limite cette technologie essentiellement aux cas de handicape paralysant.
  • Electrodes externes: bien qu'étant moins invasives que les implants interne ce type de BCI qui place des électrode directement sur la surface du cerveau, reste elle aussi réserver au cas pathologique.
• Les technologies non invasives

étant beaucoup moins contraignantes que les prétendantes, c'est ce type de technologie qui est le plus accessible au grand public et qui est déjà utilisé dans des jeux et autre objets ludiques. C'est ces technologies capable de toucher un large public qui vont être détaillées dans la suite de cette synthèse.

Principes de fonctionnement (Rédaction en cours)

L'électroencéphalographie (EEG)

Différents types d’électrodes

• Gel
• Solution saline
• Sèche

Reconnaissance des ondes cérébrales

• Réduction du bruit électromagnétique
• Algorithmes complexe => Latence forte

Multimodalité : meilleur interaction

Le couplage de plusieurs technologie améliore la réactivité de l’interface Les technologies utilisées

• L'électroencéphalographie (EEG)
• L’électromyographie (EMG)
• Gyroscope
• Détection des yeux

Comparaison des produits grand public (Rédaction en cours)

MindWave - NeuroSky

• Caractéristiques – 1 électrode sèche – 1 capteur frontal – Une pince d’oreille

• Avantage et Inconvénients Seulement 2 états mental détectés À partir de 100$ SDK fournit gratuitement Compatible avec les PC et les Mobiles • Windows, Mac, iOS, Android – Propose 80 applications environ

Emotiv - EPOC

• Caractéristiques – 14 électrodes avec solution saline – Gyroscope

• Avantage et Inconvénients – À partir de 300$ – SDK payant 500$ – Détecte 4 états mental, 13 pensés et les expressions faciales – Pas compatible avec les mobiles – Propose 25 applications

OpenEEG

• Software Open Source • Plan disponible pour le hardware • Nécessite des connaissances en électronique et en informatique • Voir à cette adresse : [1]

Conclusion (Rédaction en cours)

• Bientôt grand public? – Prix en baisse – Jeux – Aide aux handicap • Une technologie encore jeune – Meilleurs performances à venir • L’avenir : La multimodalité – Une infinité de combinaisons à explorer!

Références

Wikipedia : Comparison of consumer brain–computer interfaces, [2]

Wikipedia : Neural Impulse Actuator, [3]

Wikipedia : NeuroSky, [4]

Wikipedia : Brain Computer Interface, [5]

Wikipedia : Electroencephalography, [6]

Emotiv : Official Web Site, [7]

Gtech : Official Web Site - product, [8]

NeuroSky : Official Web Site, [9]