基于生物物理信号的搜集时间和空间模式的大脑计算机接口（BCI）系统技术方案

本文大体上描述用于基于生物物理信号的搜集时间和空间模式来提供大脑计算机接口（BCI）系统的实施例。在一些实施例中，向用户提供刺激。响应于向用户提供刺激来搜集与用户的大脑活动关联的时间和空间模式。与用户的大脑活动关联的生物物理信号的搜集时间和空间模式相关来识别用户大脑签名。基于通过使与大脑活动关联的搜集时间和空间模式相关而识别的用户大脑签名来进行处理器控制的功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】基于生物物理信号的搜集时间和空间模式的大脑计算机接 口（BCI)系统
技术介绍
环境的通信和控制对于日常生活是重要的。特别地，残疾人竭尽全力来通信。大 脑计算机接口（BCI)在大脑与计算机或电子设备之间实现直接通信。BCI还可以在其中现 有通信方法展现缺点的应用中应用，例如，在有噪工业应用、秘密行动和移动受到约束的军 事环境中，等。在消费者市场中，BCI可提供作为游戏或娱乐接口的优势或可加速现有计算 机-用户交互或实现全新的计算机-用户交互。 不管功能如何，大脑的每个部位由叫作神经元的神经细胞组成。整体来看，大脑是 密集网络，其包括大约一千亿个神经元。这些神经元中的每个与数千个个其他神经元通信 以便调节物理过程并且产生思维。神经元通过物理连接向其他神经元发送电信号或通过交 换叫作神经递质的化学物质来通信。当它们通信时，神经元消耗氧和葡萄糖，其通过到大脑 活跃区的增加血流量来补充。 大脑监测技术的发展允许在大脑处理信息或对各种刺激作出响应时观察电、化 学、流体、磁等变化。对可以对很多种用户和应用提供新的通信和控制选项的大脑计算机接 口（BCI)系统的研究在继续。通过大脑活动监测，可搜集特有的精神轮廓的数据库。 设备和数据安全威胁是普遍存在的并且对高度准确和精确的验证系统和方法分 配非常高的值。尽管在验证系统中采用若干形式的生物学上截然不同的签名（Signature) 或生物计量(指纹、视网膜模式、语音特性，等)，很少有开发涉及大脑中的独特性作为验证 技术。 -些BCI系统依靠脑电描记（EEG)，其的特征在于相对高的时间分辨率，而且还在 于非常低的空间分辨率。BCI系统的进一步研究在进行中，从而解决涉及它们的可靠使用的 许多问题和挑战。【附图说明】 图1图示根据实施例用于通过大脑活动相似性的相关来提供精神和社会匹配的 系统； 图2图示根据实施例将大脑解剖结构和活动与已知信息和预先记录的签名比较来识 别个体独特性并且对其分配独特性概率的系统； 图3图示根据实施例用于搜集BCI输入的消费级可穿戴系统； 图4a-c图示根据实施例的神经成像设备的部件； 图5是根据实施例用于提供计算体验的控制的方法的流程图； 图6a-b图示根据实施例的视觉搜索； 图7图示根据实施例用于提供心灵感应搜索的BCI系统； 图8图示根据实施例使用BCI系统的无线心灵感应通信； 图9是根据实施例用于进行心灵感应上下文搜索的联网系统； 图10是根据实施例用于使用BCI系统提供心灵感应增强现实的流程图； 图I la-d示出根据实施例的AR呈现和控制的示例； 图12图示根据实施例可提供心灵感应增强现实的系统； 图13图示根据实施例用于代表由BCI系统提供的精神桌面空间的视觉空间的皮层代 表区； 图14是根据实施例的视系统的图； 图15示出根据实施例的视觉空间的生理隔离段； 图16是示出根据实施例如由BCI系统利用的初级运动皮质和初级感觉皮质的人类皮 质的模型； 图17是演示在人类皮质的中央前回上的初级运动皮质的局部解剖地组织的关系的模 型； 图18图示根据实施例用于对应用分配BCI测量和其他模态的用户界面； 图19示出根据实施例接受BCI输入和其他模态输入的BCI系统； 图20图示根据实施例用于确定用户意图的方法的流程图； 图21是根据实施例用于分配BCI输入来控制应用的方法的流程图； 图22是根据实施例用于由BCI系统调整上下文因素的方法的流程图；以及 图23图示用于基于生物物理信号的搜集时间和空间模式来提供大脑计算机接口 (BCI)系统的示例机器的框图。【具体实施方式】 根据本文描述的实施例，例如回转、皮层厚度、头皮厚度等大脑/颅骨解剖特性可 用于识别/验证目的。测量的刺激/响应大脑特性(例如，解剖和生理的）可转化成特定模 式来对大脑归类以用于识别和/或验证目的。人可响应于刺激根据大脑活动中的相似性而 相关。关于其他大脑签名的信息(例如，解剖和生理的）和与相似大脑的比较可用于预测对 新刺激的大脑响应以及用于识别和/或验证目的。大脑识别和/或验证技术结合其他识别 和/或验证技术(例如，密码、其他生物计量参数）可用于提高身份/验证灵敏度和特异性。 感测大脑或神经元活动信号的较新技术发展对创建更尖端BCI使用和系统提供 机会。基于生物物理信号的搜集时间和空间模式，测量并且识别人的精神状态或精神表征， 这现在是可能的。例如，生物物理信号的时间和空间模式可通过但不限于电、流体、化学、磁 传感器而获得。 搜集电信号的设备的示例包括脑电描记（EEG)。EEG使用直接放置在头皮上的电 极来测量由大脑中的活动产生的弱（5-100μν)电势。测量并且感测流体信号的设备包括 多普勒超声和测量化学信号的设备，其包括功能近红外光谱（fNIRS)。多普勒超声测量对大 脑供应的动脉网络的脑血流速度（CBFV)。认知活动在这些动脉内产生可使用多普勒超声检 测的CBFV增加。fNIRS技术通过将近红外光从头皮表面投射到大脑内并且在光折射并且反 射回到表面时在各种波长测量光学变化而起作用。fNIRS有效地测量脑血流动力学并且检 测局部化血容量和氧合变化。因为与大脑活动关联的组织氧合的变化将近红外光子的吸收 和散射调制为变化的量，fNIRS可用于建立大脑活动的功能图。测量磁信号的设备包括脑 磁图描记（MEG)。MEG测量由大脑的电活动产生的磁场。MEG实现更深层成像并且因为颅骨 对磁波是大致透明的而比EEG更灵敏。 通过使用生物物理传感器设备(如上文描述的以及其他)，生物物理信号的时间和 空间模式可用于测量并且识别人的精神状态或精神表征来揭露信息，例如认知工作负荷、 注意/分心、心情、社会动力学、记忆和其他。这些数据的使用对人机交互的机会开启新的 前沿。 商业、政治制度和社会对找到志趣相投的人以用于包括营销、消息传递和社会联 网的目的给予高度重视。可帮助识别志趣相投(或相反地，非志趣相投）的人的系统和技术 将因此被给予高度重视。关于大脑如何对相似刺激作出响应的信息可用于弄清不同人或人 群之间的"精神相似性"并且对其评分。这可结合精神、个性或社会特质的其他测量使用来 使匹配评价更成熟。 通过用大脑监测设备测试人并且然后使他们通过一系列想象或发人深省的体验 (通过任何想象的感觉通道、视觉、听觉、触觉等)，所得的空间和时间大脑活动模式可被捕 捉并且表征。不同人的大脑活动作出相似响应的程度将提供精神相似性的测量。相反，人 的大脑活动对相同刺激作出不同响应的程度将提供精神差异性的测量。对刺激集的响应的 集合可用于建立特有的精神轮廓并且起到服务于建立精神偏好的模型的作用，其将等同于 例如Meyers-Briggs?或五因素模型（FFM)等用于表征个性特质的概念。 人的政治、精神或社会适应性(或不适应性）可使用生物物理信号的时间和空间模 式以及刺激响应数据、基于精神响应的某些相似性或相关性有助于更好配对这一理论来预 测。与其他的该比较可以通过要用作约会服务(例如，Match, com?)的部分的基于web的系 统和基础设施而发生。 可证明该想法有用的特定示例包括比较精神轮廓与工作满意度信息来帮助识别 并且预测潜在职业匹配(或不匹配)，其中关系满意度帮助识别并且预测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供大脑计算机接口的系统，其包括：用于供应给用户的刺激库；数据收集设备，用于响应于从所述刺激库向所述用户供应刺激来搜集与大脑活动关联的生物物理信号的时间和空间模式；以及处理设备，用于使与大脑活动关联的生物物理信号的搜集时间和空间模式相关来识别所述用户的大脑签名并且基于通过使与大脑活动关联的生物物理信号的搜集时间和空间模式相关而识别的用户的大脑签名来进行处理器控制的功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：R·P·克劳福德，G·J·安德森，D·P·库恩斯，P·怀亚特，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US