基于脑的记忆刻度和诱导捕捉的自动知识记忆牵引方法技术

本发明专利技术公开了一种基于脑的记忆刻度和诱导捕捉的自动知识记忆牵引方法。该方法由可穿戴生物电信号采集传输终端和计算机或服务器。信号采集传输终端实时采集多导联的脑电波信号，将信号传送至计算机中，通过计算机中的计算算法程序计算脑电波信号，实时提取出脑电波中有关脑的记忆加工的特征成分，表达为0‑100的无量纲数据作为脑的记忆状态的定量刻度，将刻度转化为人的自然感官的刺激输入信号，闭环反馈诱导和牵引，实时捕捉大脑达到记忆刻度最大化的片段时刻，并通过计算机的多媒体单元，同步触发知识的播放，实现脑的记忆状态和知识显现的双向共振，达到知识的深刻、长期、高效记忆的自动化过程的目的。

Automatic knowledge memory traction method based on brain memory scale and induced capture

The invention discloses an automatic knowledge memory traction method based on brain memory scale and induced capture. The method consists of wearable bioelectrical signals collection, transmission terminals and computers or servers. The brain wave signal acquisition and transmission terminal real-time multi-channel, transmits a signal to the computer, the calculation of EEG signals by programming computer algorithms, real-time feature extraction components of memory processing related brain waves in the brain, the expression for the dimensionless data 0 100 quantitative scale as the brain's memory status the scale, into the input signal of the natural sensory stimulation, closed-loop induction and traction feedback, real-time capture the brain to scale the maximum memory fragment moment, and through the computer multimedia unit, synchronous play trigger knowledge, realize the bidirectional resonance brain memory state and knowledge appears, achieve knowledge profound, long-term efficient memory to process automation.

【技术实现步骤摘要】
基于脑的记忆刻度和诱导捕捉的自动知识记忆牵引方法
本专利技术属于电子类机器人工作方法，涉及一种应用于教育学习领域的知识自动获取的方法和智能设备，通过神经电生理的脑电波分析技术，捕捉到大脑的记忆加工状态时，自动播放知识，形成知识的输入和脑的记忆状态的共振，实现自动化学习的目的。
技术介绍
教育和学习是人类永恒的话题，也是人类进步的推动力。当今时代，脑科学是人们重点关注的领先科学领域，而学习知识，是大脑的重要功能之一。自人类诞生，随着文化的传承、科学的进步，社会的发展造就了现代工业、现代科学的繁荣局面，只是终究没有出现一种科学、定量、规范、高效的使用大脑的技术和方法，特别是学习中的记忆，几千年以来，并没有定量规范的方法出现。这种原因的根源，就是脑科学的落后，人们对大脑的认识很初级，特别是大脑的工作原理，一直是科学界的空白。要建立科学定量规范的记忆方法，必须发展大脑的测量技术，要能够测量大脑的记忆状态，目前针对大脑的测量，主要集中于医学领域的影像检查和血流测量，解决的问题是肿瘤以及血管硬化。功能影像学也可应用于记忆功能的基础研究，但针对学习中的记忆，人们的测量只能依赖于主观量表和完成心理学任务，主观量表和心理学任务都是人们用主观的自我判断和完成的任务质量实现测量。这样的方法充满了不确定性和不可重复性，更加没有实时性，谈不上应用于日常学习的记忆过程中。近十年以来，人们通过电生理技术，针对大脑功能状态的测量有了初步的结果，可以从大脑中提取包括出镇静、疼痛、焦虑等功能状态指标，同时，脑科学的基础研究也证明，脑电波中存在疼痛、镇静、情绪等有效成分。在这样的背景下，研制一套科学规范的知识记忆的定量方法成为可能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于脑的记忆刻度和诱导捕捉的自动知识记忆牵引方法，以解决通过采集脑电波信号提取出其中反应脑的记忆前准备状态的特征成分和定量表达(记忆刻度)的方法，并在此基础上利用记忆刻度作为反馈控制信号的自动知识记忆牵引的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于脑的记忆刻度和诱导捕捉的自动知识记忆牵引方法，包括在各种环境状态下，睡眠以及疾病治疗的状态，基于采集脑电波，提取脑的专注记忆的定量刻度，并牵引诱导以及捕捉大脑的最佳学习状态，实现知识的自动化记忆的方法和设备，利用脑电波作为原始信号处理单元，离散化采集到计算机中，施加小波、模式识别、功率谱等多种数学计算算法，将脑电波分解成不同尺度下的涵盖了低频、中频、高频、超高频单元的分量，提取其中和专注记忆相关的特征成分，经过归一化处理，表达为0-100的无量纲数据，实时反应大脑专注记忆的定量刻度，利用专注记忆刻度的大小控制计算机输出声频、视频信号的变化和计算机外延输出作为刺激信号，实时反馈到大脑的感觉器官中，诱导牵引大脑快速进入学习状态，并在捕捉到特定程度的专注记忆状态时，计算机以声音和视频呈现知识内容，计算机输出的两种状态的交替，形成一种闭环模式，不在学习状态时，放松、娱乐、游戏的牵引和诱导过程，在专注记忆状态时，知识的学习和记忆，实现知识的自动化记忆；利用脑电传感电极，佩戴于头部的前额部和耳部部位，无创采集脑部多个部位的电位信号，信号经由前置放大器和多级整合电路、以及模数转换器进入计算单元，信号带宽包含脑电波中的超高频成分(超过30hz以上的脑电波成分)，脑电采集导联设置为一至多导联部位，各导联的脑电波信号经由前置放大、模数转换，进入单片计算机单元，经由有线方式直接传送至计算机系统，或经由无线通讯控制单元的TCP/IP协议包装并发送到互联网数据服务器，计算机或服务器中的专用计算控制软件系统对接收到的脑电波信号实时处理计算、显示、存储、转发，其中计算部分以小波分析计算为主，结合模式识别算法，功率谱算法，分解脑电波中相关于波形维度、波形特异点、波形变异度、频率谱等有效成分和伪差成分，实时提取出大脑的记忆前准备状态的特征指标，经过归一化处理，获得从0-100的无量纲数据，作为实时客观定量反映大脑的专注记忆能力的刻度，软件系统再将刻度以音乐、视频、玩具等外在信号形式表达播放，实时回馈到大脑的听、视或体位的感觉通道中，音乐、视频、玩具的表达受刻度及脑电波的频率控制；设定记忆刻度的阈值，软件系统一旦捕捉到超过阈值的记忆前准备状态，立即开始通过听视播放需要记忆的知识内容，一旦低于阈值水平，继续播放音乐视频游戏等内容，过程自动循环往复，播放的知识内容以标准格式编辑，并按照重复次数的设定自动更换；学习和记忆过程中，没有使用者的任何操作动作，一切过程都是设备自动完成。经由脑电波信号的采集和计算处理，提取出反应脑的专注记忆状态的实时连续定量刻度的方法，刻度可以作为实时反馈控制信号，驱动诱导、牵引和知识播放的过程，其特征在于：利用实时采集得到的定长或可变时间窗口中的一段脑电波信号的数字序列，针对其施加多种数学计算算法，以小波分析计算为主，结合模式识别算法，功率谱算法，分解脑电波中相关于波形维度、波形特异点、波形变异度、频率谱等有效成分和伪差成分，提取出实时连续的大脑记忆状态的当前变化特征，作为大脑记忆的刻度表达，刻度数值的变化精度和速度达到实时连续控制信号的要求，算法涵盖小波分析、功率谱分析、模式识别等等非线性和线性数值信号处理算法。作为实时客观定量反映大脑的专注记忆状态的刻度，可以控制音乐、视频、玩具等可被人体自然感觉器官接受的外在表现形式的变化的方法，这种变化作为感觉器官的外部反馈刺激信号，诱导牵引大脑的专注记忆状态的改变，其特征在于：针对听觉系统的反馈，机器人自动读取系统内预先存储的音乐文件的曲目名称，格式不限，数量由机器人内部配置的计算机容量决定，根据记忆刻度的大小，机器人自动调节播放的曲目和曲目音量的大小，曲目的改变，由记忆刻度的某个下线阈值决定，播放曲目的顺序，由脑状态在此曲目下的状态好坏决定，包含记忆刻度和脑状态的放松、专注等其它定量数据，音乐曲目和音量大小的变化，回馈到人的听觉神经系统中，引起系统的逆向反射，触发脑区记忆状态的改变，也就是记忆刻度发生改变，音量改变，循环往复，记忆状态的牵引和诱导就产生了；针对视觉系统的反馈，记忆刻度的大小变化同步控制视频播放的过程变化，包括带有知识内容的视频显示的变化以及电子游戏的进程变化；视频知识内容显示的变化，主要以屏幕的明暗变化呈现，明暗变化的频率同步于记忆刻度的大小，两者形成同步的作用；电子游戏进程的变化，采用专业定制的游戏，游戏的运行和机器人软件之间形成数据的实时交换，游戏根据记忆刻度的改变而改变结果，达到用游戏娱乐的方式实现牵引和诱导记忆状态的出现和加强。机器人软件系统捕捉到超过设定阈值的记忆前准备状态时，触发播放预先设定的知识内容，低于阈值，继续播放音乐游戏等娱乐内容，其特征在于：知识的记忆产生于知识播放和脑的专注记忆状态的双向共振的机制，机器人的计算软件系统实时计算出大脑的记忆刻度，比较预先设定的记忆状态的阈值，超过阈值，切换播放预先存储的知识内容，低于阈值，切换播放音乐游戏内容，记忆出现，知识播放才出现，循环往复，形成共振；设定的记忆刻度阈值可以是不变的，也可以自适应改变，自动适应当前的大脑记忆状态，适应性变化由低于阈值条件的时间过长和刻度偏侧的程度决定，知识的呈现本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于脑的记忆刻度和诱导捕捉的自动知识记忆牵引方法，包括在各种环境状态下，睡眠以及疾病治疗的状态，基于采集脑电波，提取脑的专注记忆的定量刻度，并牵引诱导以及捕捉大脑的最佳学习状态，实现知识的自动化记忆的方法，其特征在于：利用脑电波作为原始信号处理单元，离散化采集到计算机中，施加小波、模式识别、功率谱数学计算分析，将脑电波分解成不同尺度下的涵盖了低频、中频、高频、超高频单元的分量，提取其中和专注记忆相关的特征成分，经过归一化处理，表达为0‑100的无量纲数据，实时反应大脑专注记忆的定量刻度，利用专注记忆刻度的大小控制计算机输出声频、视频信号的变化和计算机外延输出作为刺激信号，实时反馈到大脑的感觉器官中，诱导牵引大脑快速进入学习状态，并在捕捉到特定程度的专注记忆状态时，计算机以声音和视频呈现知识内容，计算机输出的两种状态的交替，形成一种闭环模式，不在学习状态时，放松、娱乐、游戏的牵引和诱导过程，在专注记忆状态时，知识的学习和记忆，实现知识的自动化记忆；利用脑电传感电极，佩戴于头部的前额部和耳部部位，无创采集脑部多个部位的电位信号，信号经由前置放大器和多级整合电路、以及模数转换器进入计算单元，信号带宽包含脑电波中超过30hz以上的超高频成分，脑电采集导联设置为一至多导联部位，各导联的脑电波信号经由前置放大、模数转换，进入单片计算机单元，经由有线方式直接传送至计算机系统，或经由无线通讯控制单元的TCP/IP协议包装并发送到互联网数据服务器，计算机或服务器中的计算控制软件系统对接收到的脑电波信号实时处理计算、显示、存储、转发，其中计算部分以小波分析计算为主，结合模式识别算法、功率谱算法，分解脑电波中相关于波形维度、波形特异点、波形变异度、频率谱有效成分和伪差成分，实时提取出大脑的记忆前准备状态的特征指标，经过归一化处理，获得从0‑100的无量纲数据，作为实时客观定量反映大脑的专注记忆能力的刻度，软件系统再将刻度以音乐、视频、玩具外在信号形式表达播放，实时回馈到大脑的听、视或体位的感觉通道中，音乐、视频、玩具的表达受刻度及脑电波的频率控制；设定记忆刻度的阈值，软件系统一旦捕捉到超过阈值的记忆前准备状态，立即开始通过听视播放需要记忆的知识内容，一旦低于阈值水平，继续播放音乐视频游戏等内容，过程自动循环往复，播放的知识内容以标准格式编辑，并按照重复次数的设定自动更换。...

【技术特征摘要】
1.基于脑的记忆刻度和诱导捕捉的自动知识记忆牵引方法，包括在各种环境状态下，睡眠以及疾病治疗的状态，基于采集脑电波，提取脑的专注记忆的定量刻度，并牵引诱导以及捕捉大脑的最佳学习状态，实现知识的自动化记忆的方法，其特征在于：利用脑电波作为原始信号处理单元，离散化采集到计算机中，施加小波、模式识别、功率谱数学计算分析，将脑电波分解成不同尺度下的涵盖了低频、中频、高频、超高频单元的分量，提取其中和专注记忆相关的特征成分，经过归一化处理，表达为0-100的无量纲数据，实时反应大脑专注记忆的定量刻度，利用专注记忆刻度的大小控制计算机输出声频、视频信号的变化和计算机外延输出作为刺激信号，实时反馈到大脑的感觉器官中，诱导牵引大脑快速进入学习状态，并在捕捉到特定程度的专注记忆状态时，计算机以声音和视频呈现知识内容，计算机输出的两种状态的交替，形成一种闭环模式，不在学习状态时，放松、娱乐、游戏的牵引和诱导过程，在专注记忆状态时，知识的学习和记忆，实现知识的自动化记忆；利用脑电传感电极，佩戴于头部的前额部和耳部部位，无创采集脑部多个部位的电位信号，信号经由前置放大器和多级整合电路、以及模数转换器进入计算单元，信号带宽包含脑电波中超过30hz以上的超高频成分，脑电采集导联设置为一至多导联部位，各导联的脑电波信号经由前置放大、模数转换，进入单片计算机单元，经由有线方式直接传送至计算机系统，或经由无线通讯控制单元的TCP/IP协议包装并发送到互联网数据服务器，计算机或服务器中的计算控制软件系统对接收到的脑电波信号实时处理计算、显示、存储、转发，其中计算部分以小波分析计算为主，结合模式识别算法、功率谱算法，分解脑电波中相关于波形维度、波形特异点、波形变异度、频率谱有效成分和伪差成分，实时提取出大脑的记忆前准备状态的特征指标，经过归一化处理，获得从0-100的无量纲数据，作为实时客观定量反映大脑的专注记忆能力的刻度，软件系统再将刻度以音乐、视频、玩具外在信号形式表达播放，实时回馈到大脑的听、视或体位的感觉通道中，音乐、视频、玩具的表达受刻度及脑电波的频率控制；设定记忆刻度的阈值，软件系统一旦捕捉到超过阈值的记忆前准备状态，立即开始通过听视播放需要记忆的知识内容，一旦低于阈值水平，继续播放音乐视频游戏等内容，过程自动循环往复，播放的知识内容以标准格式编辑，并按照重复次数的设定自动更换。2.如权利要求1所述的一种基于脑的记忆刻度和诱导捕捉的自动知识记忆牵引方法，经由脑电波信号的采集和计算处理，提取出反应脑的专注记忆状态的实时连续定量刻度的方法，刻度可以作为实时反馈控制信号，驱动诱导、牵引和知识播放的过程，其特征在于：利用实时采集得到的定长或可变时间窗口中的一段脑电波信号的数字序列，针对其施加多种数学计算算法，以小波分析计算为主，结合模式识别算法，功率谱算法，分解脑电波中相关于波形维度、波形特异点、波形变异度、频率谱有效成分和伪差成分，提取出实时连续的大脑记忆状态的当前变化特征，作为大脑记忆的刻度表达，刻度数值的变化精度和速度达到实时连续控制信号的要求，算法涵盖小波分析、功率谱分析、模式识别非线性和线性数值信号处理算法。3.如权利要求书1中所述的一种基于脑的记忆刻度和诱导捕捉的自动知识记忆牵引方法，作为实时客观定量反映大脑的专注记忆状态的刻度，可以控制音乐、视频、玩具可被人体自然感觉器官接受的外在表现形式的变化的方法，这种变化作为感觉器官的外部反馈刺激信号，诱导牵引大脑的专注记忆状态的改变，其特征在于：针对听觉系统的反馈，机器人自动读取系统内预先存储的音乐文件的曲目名称，格式不限，数量由机器人内部配置的计算机容量决定，根据记忆刻度的大小，机器人自动调节播放的曲目和曲目音量的大小，曲目的改变，由记忆刻度的某个下线阈值决定，播放曲目的顺序，由脑状态在此曲目下的状态好坏决定，包含记忆刻度和脑状态的放松、专注等其它定量数据，音乐曲目和音量大小的变化，回馈到人的听觉神经系统中，引起系统的逆向反射，触发脑区记忆状态的改变，也就是记忆刻度发生改变，音量改变，循环往复，记忆状态的牵引和诱导就产生了；针对视觉系统的反馈，记忆刻度的大小变化同步控制视频播放的过程变化，包括带有知识内容的视频显示的变化以及电子游戏的进程变化；视频知识内容显示的变化，主要以屏幕的明暗变化呈现，明暗变化的频率同步于记忆刻度的大小，两者形成同步的作用；电子游戏进程的变化，采用专业定制的游戏，游戏的运行和机器人软件之间形成数据的实时交换，游戏根据记忆刻度的改变而改变结果，达到用游戏娱乐的方式实现牵引和诱导记忆状态的出现和加强。4.如权利要求书1中所述的一种基于脑的记忆刻度和诱导捕捉的自动知识记忆牵引方法，机器人软件系统捕捉到超过设定阈值的记忆前准备状态时，触发播放预先设定的知识内容，低于阈值，继续播放音乐游戏等娱乐内容，其特征在于：知识的记忆产生于知识播放和脑的专注记忆状态的双向共振的机制，机器人的计算软件系统实时计算出大脑的记忆刻度，比较预先设定的记忆状态的阈值，超过阈值，切换播放预先存...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴一兵，
申请(专利权)人：北京易飞华通科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11