PiEEG هو جهاز لقارئ الإشارات الحيوية للدماغ ميسور التكلفة ولكنه دقيق
إلدار رحمتولين، باحث في إمبريال كوليدج في المملكة المتحدة ، طور جهاز أن يحول Raspberry Pi إلى واجهة بين الدماغ والحاسوب
هذا الجهاز يسمى PiEEG ، هي وحدة إضافية الذي يتصل بـ Raspberry Pi. مثل أجهزة تخطيط كهربية الدماغ (EEG) وأجهزة تخطيط كهربية القلب (EMG) وأجهزة تخطيط كهربية القلب (ECG) ، سيكون PiEEG قادرًا على قياس الإشارات الكهربائية من الدماغ وتفسير تلك التي يتم تلقيها بشكل أكبر.
بحسب رحمتولين، بدأ هذا المشروع لأنه لاحظ هذا الاهتمام بعلم الأعصاب زاد على مر السنين. في البداية ، اخترع رحمتولين واجهة صغيرة محمولة بين الدماغ والحاسوب. وفقًا للوصف الذي قدمه الباحث ، فإن جهاز EEG المدمج الذي كان له شكل دائري ونصف قطره 25 مم فقط يسمح بالاستخدام اليومي المريح ليلاً ونهارًا.
الكثير كان من المقرر إرسال البيانات التي تم جمعها بواسطة الجهاز إلى خادم شخصي باستخدام بروتوكول TCP-IP ، مما يسمح بالتشغيل اللاسلكي ونطاق حركة مناسب للمستخدم. كان لهذا النموذج المبكر أيضًا قدرة مدمجة على قمع الضوضاء لتحسين دقة التسجيلات مع الحد الأقصى لضوضاء الإدخال أقل من 0,35 ميكروفولت.
بعد التصميم، بلغت التكلفة الإجمالية لهذا الطراز الأول حوالي 350 دولارًا لـ 24 قطبًا كهربائيًا. لكن النقص في الرقائق الذي حدث بين عامي 2020 و 2021 زاد من تكلفة الجهاز بشكل كبير. حتى لا يتخلى عن مشروعه ، قرر الباحث إطلاق نسخة ثانية من واجهة الدماغ والحاسوب الخاصة به ، ولكن هذه المرة تعتمد على Raspberry Pi ، والتي سمحت بالتشغيل اللاسلكي ونطاق مناسب من الحركة للمستخدم.
تم اختيار Raspberry Pi لأنه ، وفقًا لـ Rakhmatulin ، هو أكثر أجهزة الكمبيوتر ذات اللوحة الواحدة شيوعًا في السوق وأسهل طريقة للبدء في اتخاذ خطواتك الأولى في علم الأعصاب. بالنسبة لهذا التكرار الثاني ، يوضح الباحث أنه يمكن الحصول على الدرع باستخدام Raspberry Pi 3 أو 4 ، والتي تكلف أقل من 100 دولار. لذلك ، فهي رخيصة وسهلة الصيانة.
بالاقتران مع المكون الإضافي ، سيتكلف PiEEG ما بين 250 دولارًا و 350 دولارًا مع الميزات التالية:
- متوافق مع Raspberry Pi 3 أو 4
- 8 قنوات لتوصيل أقطاب كهربائية رطبة أو جافة
- نقل البيانات عبر بروتوكول SPI بتردد 250 SPS إلى 16 kSPS ودقة 24 بت لكل قناة
- كسب إشارة قابل للبرمجة: 1 ، 2 ، 4 ، 6 ، 8 ، 12 ، 24
- القدرة على قياس مقاومة
- نسبة رفض الوضع العام CMRR: 120
- الضوضاء الداخلية: 0,4 ميكروفولت
- الضوضاء الخارجية: 0,8 μV
- نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR): 130 ديسيبل
- LED لمؤشر الطاقة ومؤشر اتصال ADS1299
- 3 دبابيس مجانية لتوصيل الأشياء الخارجية (الأرض والقناة Raspberry Pi)
- يمكن استخدام 33 دبابيس Raspberry Pi GPIO في مهام مختلفة ، مثل توصيل الأجهزة الخارجية.
- سهولة البرمجة مع البرامج مفتوحة المصدر المتوفرة لقراءة البيانات ومعالجتها بلغة Python و C و C ++
بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في الحصول عليها ، تم إطلاق حملة تمويل جماعي مؤخرًا. إصدار 4 قنوات من PiEEG هو 250 دولارًا ونسخة 8 قنوات 350 دولارًا.
كما نشر رحمتولين ومعاونيه ورقة توضح وظائفها: لقد تمكنوا من التحكم في لعبة فأر عن طريق الوميض.
وكتب "لكن الإمكانيات أكبر بكثير ويمكن استخدام الجهاز في العديد من الصناعات المختلفة ، اعتمادًا على رغبات وقدرات المستخدم".
في الواقع ، يقول رحمتولين ، يمكن استخدام إشارات PiEEG ، على سبيل المثال ، للتحكم في المنزل الذكيأو الألعاب أو الروبوتات أو إدخال لوحة المفاتيح الافتراضية أو حتى تجارب جهاز كشف الكذب بنفسك. ويشير رحمتولين إلى أن الجهاز "يمكن أيضًا استخدامه من قبل هواة التعلم الآلي لإنشاء مشاريع للتحكم في الروبوتات والأطراف الميكانيكية بقوة التفكير والتحكم في النوم والتحكم في التأمل أو ككاشف للحركة وكاشف الكذب وغير ذلك الكثير".
الخبر السار في هذه الأنواع من المشاريع منخفضة التكلفة هو أنه يمكنهم معرفة المزيد عن الدماغ في السنوات العشر القادمة أكثر مما تعلمناه في الخمسين عامًا الماضية. لكن المشكلة الآن هي العثور على أشخاص يقبلون أن أي شخص يستطيع الاتصال بدماغك. لكن بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن استبعاد الصعوبات المادية. في الواقع ، تم الإبلاغ عن أن الأقطاب الكهربائية تبلى بسرعة بمرور الوقت ، مما قد يزيد من تكلفة استخدام الجهاز. علاوة على ذلك ، من الضروري إيجاد طريقة للحفاظ على هذه الأقطاب الكهربائية في مكانها لفترة طويلة ، وهذا ليس بالأمر السهل أثناء التجارب.
ولكن بالفعل مع القدرة على قراءة إشارات الدماغ بتكلفة زهيدة وأداء المهام بناءً على تلك الإشارات ، فإن الجدل المثير للجدل حول الاحتفاظ بالذاكرة البشرية على جهاز التخزين يطفو على السطح مرة أخرى.
مصدر: https://arxiv.org