來自喬治亞理工大學(xué)研究人員創(chuàng)造了軟頭皮電子(SSE)，一種用于讀取人類大腦信號的可穿戴式無線腦電圖（EEG）設(shè)備。通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理EEG數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)允許佩戴該設(shè)備的用戶僅僅通過想象活動來控制視頻游戲。
該研究小組在《前沿科學(xué)》上發(fā)表的一篇論文中描述了他們的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的腦電圖設(shè)備不同，傳統(tǒng)的腦電圖設(shè)備是用凝膠或漿糊將剛性電極附著在皮膚上，而SSE使用了安裝在柔性頭帶中的幾個微針電極，使該設(shè)備易于設(shè)置，并能舒適地長期佩戴。研究人員為該設(shè)備的電路使用了柔性基板，包括一個與藍牙控制器的無線接口。該設(shè)備捕捉由運動圖像（MI）產(chǎn)生的腦電信號，即設(shè)備佩戴者想象進行一些物理活動，如移動他們的手或腳；這些信號由卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）處理，并用于控制虛擬現(xiàn)實（VR）視頻游戲。根據(jù)首席研究員Woon-Hong Yeo的說法。
[SSE]的主要限制是我們在皮膚上測量信號，通過頭骨，通過組織，所以我相信我們必須不斷提高我們的設(shè)備質(zhì)量以獲得更好的信號。同時，我們還必須不斷改進我們的數(shù)據(jù)分析......以獲得更好的準(zhǔn)確率。
許多腦機接口（BMI）研究人員的目標(biāo)是使殘疾用戶能夠只用大腦信號來控制設(shè)備。為此實現(xiàn)最佳的信噪比（SNR）需要將物理植入物植入用戶的大腦；當(dāng)然，這有需要進行腦部手術(shù)的缺點，導(dǎo)致許多科學(xué)家追求非侵入性的技術(shù)，如腦電圖。這些系統(tǒng)傳統(tǒng)上使用的是剛性的電子器件，電極用導(dǎo)電凝膠附著在用戶的皮膚上，并有懸空的電線引出，由于電極相對于大腦的運動，導(dǎo)致了感應(yīng)偽影的出現(xiàn)。
相比之下，SSE傳感器使用微針，它能穿透頭皮的干燥和死皮細胞，并采用柔性結(jié)構(gòu)，與佩戴者的頭部相適應(yīng)，減少了相對運動，與傳統(tǒng)電極相比實現(xiàn)了更高的信噪比。微針被分組為六組，大約6毫米x6毫米見方，提供了比傳統(tǒng)電極更高的空間分辨率。
為了將SSE設(shè)備用作控制器，研究人員訓(xùn)練了一個CNN模型，以便在用戶想象執(zhí)行一個動作時對傳感器記錄的信號進行分類：打開和關(guān)閉一只手或移動一只腳。該模型在測試數(shù)據(jù)上達到了93%的準(zhǔn)確率，超過了以前研究中描述的類似系統(tǒng)。該團隊將該系統(tǒng)用作 "節(jié)奏型視頻游戲 "的控制器，玩家必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的任務(wù)以獲得分數(shù)；測試用戶幾乎達到了可能的最高分，"每5分鐘的游戲過程中只漏掉了幾分"，而且腦力勞動最小。
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