国家标准计划《信息技术 脑机接口 视觉诱发电位数据编解码》由 TC28(全国信息技术标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 天津大学 、北京邮电大学 、中国电子技术标准化研究院 、浙江大学 、中国医学科学院生物医学工程研究所 、华南理工大学 、博睿康科技(常州)股份有限公司 。
35 信息技术、办公机械 |
35.240 信息技术应用 |
脑机接口是一种将中枢神经活动直接转化为人工输出的系统,它能够替代,修复,增强,补充和改善中枢神经系统的正常输出,从而改善中枢神经系统与内外环境之间的交互作用。
其中,基于视觉诱发电位的脑机接口系统因其具有高信息传输速率、高鲁棒性的优势,在医学健康领域,军事领域,教育领域以及娱乐领域等拥有广泛的应用前景。
当前国内视觉诱发电位脑机接口研究在脑-机编解码关键技术方面有较好基础、并跑世界先进水平,部分技术成果领先国外先进水平。
2015年,清华大学神经工程团队研制出了世界上速度最快的视觉诱发电位脑-机接口拼写系统,每分钟最高可输出60个字符,是传统脑机接口速度的3倍以上;2019年,天津大学团队基于混合式视觉范式开发了具有108指令集的字符拼写系统,突破了脑机接口领域百指令集大关,实现真正意义上的全键盘输入;近期,该团队的最新成果将视觉诱发电位脑机接口的指令数量提升至216指令,信息传输速率达到300 bits/min,可满足脑机接口在多场景下的应用需求。
当前,我国视觉诱发脑机接口研究已具备较好的技术基础,正处于迈向应用落地的重要时期。
基于此,面向视觉诱发电位脑机接口领域的数据、解码算法、信号采集设备等方面的标准需求更显急迫。
但国内脑机接口研究尚无统一标准,给我国视觉诱发电位脑机接口技术发展及产业化带来阻碍。
因此,需要加快制定视觉诱发电位脑机接口标准。
数据编解码标准的制定可以实现国内视觉诱发电位脑机接口从基本数据到系统平台标准的统一,给技术产业化带来有利前景。
其中,规范范式设计利于视觉脑机接口技术的理解与推广;规范数据存储传输,能够推动脑机数据共享,为视觉脑机接口研究提供海量数据;统一解码算法接口,易于将成果移植于多种应用。
视觉诱发电位脑机接口数据编解码标准主要覆盖编码范式参数和时序的标准化问题、数据存储和传输的标准化问题、解码过程的标准化问题、外设驱动与反馈的标准化问题,期望通过解决以上问题为视觉诱发电位脑机接口研究与发展带来便利。
本标准建立的视觉诱发电位脑机接口数据编解码标准提供了统一的编解码技术要求,可用于对视觉脑机接口的编码范式、数据存储和传输、数据处理、外设驱动与反馈四个环节进行全链条规范,可供科研单位、制造企业、第三方测试机构等三类主体使用,适用于: a)为开展视觉诱发电位脑机接口研究的相关科研单位提供编解码技术研发基准,有助于构建开放、统一的脑机接口研究生态环境,推动新技术和新成果的传播和迭代; b)为从事视觉诱发电位脑机接口在医疗、教育、娱乐等领域落地应用的制造企业提供产品研发依据,为脑机制造企业提升制造水平指明方向; c)为视觉诱发电位脑机接口第三方测试机构进行编解码技术的性能评估提供参考和依据。 视觉诱发电位脑机接口数据编解码标准是在对当前国内外脑机接口研究与应用的公认要求进行系统调研的基础上,进一步整理和总结出的一套统一、完善、覆盖全链条技术环节的脑机编解码规范。在编码范式方面,本标准规范了视觉诱发电位脑机接口范式的参数要求以及参数说明信息,给出了范式运行过程中刺激标签信息的最优形式,同时规范了范式的时序划分规则和构成;在数据规范方面,本标准提供了离线脑机任务中的数据存储的信号形式与关键字要求,建立了在线脑机任务中实时数据传输的统一规则;在数据处理方面,本标准将其过程分为预处理和分类识别两个阶段,明确了预处理过程的数据形式与预处理技术,统一了分类识别过程的算法接口;在外设驱动与反馈方面,本标准规定了机器指令转译过程中应发送和存储的控制信息形式与内容。基于以上技术内容,本标准适用于指导视觉诱发电位脑机接口的研究和应用,有望推动脑机接口技术的发展。