Transcript Brain Computer Interface (BCI)

Brain Computer Interface (BCI)
M Nasrulloh
Sulistiyono
Ahmad Fashel S
5209100704
5209100705
5209100707
Definisi BCI
•
•
•
•
•
Sebuah antarmuka otak-komputer (BCI),
Sebuah antarmuka pikiran-mesin (MMI),
Sebuah antarmuka saraf langsung
Sebuah antarmuka otak-mesin (BMI),
Sebuah jalur komunikasi langsung antara otak
dan perangkat eksternal.
• BCI sering diarahkan untuk membantu,
menambah, atau memperbaiki fungsi kognitif
atau sensorik-motorik manusia.
Sejarah Penelitian
• Penelitian mengenai BCIs dimulai pada tahun 1970 di
University of California Los Angeles (UCLA) di bawah
hibah dari National Science Foundation, diikuti oleh
kontrak dari DARPA (Defense Advanced Research
Projects Agency) [1] [2].
• Bidang penelitian dan pengembangan BCI sejak
pertama difokuskan terutama pada aplikasi
neuroprosthetics .
• Tujuanya untuk memulihkan kerusakan pendengaran,
penglihatan dan gerakan.
Sejarah Penelitian
• Karena fungsi luar biasa plastisitas kortikal otak, sinyal yang
diterima akan disalurkan antar neuron dan diadaptasi.
Dengan kata lain, otak seperti sensor alami atau saluran
efektor [3].
• Plastisitas merupakan salah satu kemampuan otak yang
sangat penting, yang melingkupi berbagai kapabilitas otak,
termasuk kemampuan untuk beradapatasi terhadap
perubahan lingkungan dan penyimpanan memori dalam
proses belajar [http://www.anakdanbalita.net/plastisitasotak/].
• Setelah beberapa tahun menggunakan hewan sebagai
percobaan, perangkat neuroprosthetic pertama
ditanamkan pada manusia muncul di pertengahan 1990-an.
Cara kerja BCI
• Alasan BCI bekerja adalah karena cara fungsi otak kita.
• Otak kita dipenuhi dengan neuron, sel-sel saraf individu
terhubung satu sama lain oleh dendrit dan akson.
• Setiap kali kita berpikir, bergerak, merasa atau mengingat
sesuatu, neuron kita sedang bekerja.
• Pekerjaan itu dilakukan oleh sinyal-sinyal listrik kecil yang
berjalan dari neuron ke neuron secepat 250 mph
[http://computer.howstuffworks.com/brain-computerinterface5.htm#Walker].
• Sinyal yang dihasilkan oleh perbedaan potensial listrik yang
dibawa oleh ion pada membran neuron masing-masing.
Cara kerja BCI (Cont’d)
Cara kerja BCI (Cont’d)
• Meskipun jalur sinyal mengambil terisolasi oleh sesuatu
yang disebut mielin, beberapa lolos sinyal listrik.
• Para ilmuwan dapat mendeteksi sinyal tersebut,
menafsirkan apa yang mereka maksudkan dan
menggunakannya untuk mengarahkan perangkat dari
beberapa jenis. Hal ini juga dapat bekerja sebaliknya.
• Sebagai contoh, para peneliti bisa mengetahui apa sinyal
yang dikirim ke otak oleh saraf optik ketika seseorang
melihat warna merah. Mereka bisa rig kamera yang akan
mengirim sinyal yang tepat ke dalam otak seseorang setiap
kali kamera melihat merah, yang memungkinkan orang
buta untuk "melihat" tanpa mata
[http://computer.howstuffworks.com/brain-computerinterface.htm].
Teknologi BCI masa depan yang telah
terungkap saat ini
- http://www.techradar.com/news/computing/the-future-ofbrain-computer-interfaces-revealed-1101287
• Express yourself and Thinking strategies
[http://www.youtube.com/watch?v=-QHTjkLluus]
• Brain painting
• Cloudy days
Teknologi BCI masa depan yang telah
terungkap saat ini (cont’d)
• Mind Control
- Film Avatar, di mana manusia
mengemudikan makhluk
alien rekayasa genetika
dengan jarak jauh
- Telesar V( Japanese
Science And Technology
Agency, Keio University
and Tokyo University)
Ethical monitoring of brain-machine
interfaces
A note on personal identity and
autonomy
FedericaLucivero . GuglielmoTamburrini
Abstract
• Brain Machine Interface (BMI) dibahas karena
dampak potensial dari BMI dalam membedakan
sifat manusia dan merubah identitas pribadi dan
ancaman terhadap otonomi pribadi.
• Problem autonomy-monitoring personal didekati
dengan mengidentifikasi berbagai cara seperti
memasukan kontroler robot dalam jalur motor
dari output BMI yang dapat membatasi dan
membahayakan otonomi pribadi.
Introduction
• Istilah “bionic” atau dalam bahasa indonesia
ilmu otak elektronik sering digunakan untuk
menunjukan perkembangan yang cepat dan
percabangan area penelitian mengenai
penelitian bioengineering.
• Bioengineering berfokus tentang bagaimana
membuat desain dan implementasi dari
hybrid systems, interfacing machines dengan
biological systems.
Introduction(2)
• Human-machine bionic systems telah
menunjukan bagaimana menyediakan cara yang
efektif dalam memperbaiki lost perceptual dan
motor functions
• Hybrid bionic systems ini menghubungkan
peripheral nervous systems dengan nonbiological artificial components
• Yang menghubungkan jaringan saraf dengan
device yang bisa mengolah data dari jaringan
saraf ini biasa disebut brain machine interfaces
(BMIs) atau brain computer interfaces (BCIs)
Personal identity and BMI ethical
monitoring
• European Group on Ethics in Science and
Technology (EGE) memberikan peraturan
bahwa device yang diimplantkan kepada
human tidak boleh digunakan untuk merubah
personal identity dan memanipulasi mental.
• Dalam perkembanganya Output dari BMI
device termasuk neuro-motor prostheses
(NMPs) yang digunakan untuk me-replace dan
me-restore lost motor functions .
NPM
• Neuromotor prostheses merupakan tipe dari BMI yang
bekerja dengan meng-extract sinyal dari sitem saraf
pusat den mengirimnya ke control device.
• Berikut adalah 3 fungsi pokok dari NPM:
– NMPs memungkinkan untuk mengurangi kerusakan pada
bagian nervous system dengan memproses pergerakan
yang terkait dengan sinyal otak dan memberikan perintah
terhadap motor sebagai effector.
– Memproses dengan berbagai tingkatan yang melibatkan
sistem komputasional sebagai information processing
untuk area yang rusak dalam nervous sistem.
– Memetakan sinyal otak kepada device untuk menjalankan
command sebagai effector.
Device component
• Berikut adalah component yang ada dalam BMI:
– Data acquisition module, which detects brain signals
carrying messages to motor output pathways.
– Data interpretation module ,which extracts signal
features that are hypothesized to encode user
messages or commands and ‘‘translates’’ them into
suitable motor command.
– Data output module, which directs the external device
interacting with the environment on the basis of these
motor commands.
Output
• Berikut penjelasan secara jelas dari output BMI
devices:
– Sistem yang merubah sinyal electrophysiological dari
refleksi aktivitas CNS menjadi message dan command
yang bisa dilakukan.
• NPM yang merekam sinyal otak yang di dalamnya
ditanamkan electrodes dalam hubunganya
dengan tubuh manusia mempunyai simbiosis
yang tinggi .
• Device ini menyebabkan ‘‘normal’’ biological
pathways dalam perception atau action control.
Personal autonomy and BMI shared
control systems
• Pada pendekatan ini sinyal saraf diinstruksikan
sebagai sistem pengawasan cerdas. Bukan
sebagai pengontrol device secara langsung.
• Sistem pengawas ini digunakan untuk
mengelola interaksi antara pengguna dan
perangkat external.(Endersen 2005,p.1908).
BMI in Health
• Sinyal saraf kognitif dapat beroperasi seperti
'bahasa tubuh' secara on-line dan secara
paralel dengan readouts variabel kognitif
lainnya, yakni: preferensi, mood dan tingkat
motivasi pasien.
• augmentasi saluran informasi yang diperoleh
dari pasien sangat penting untuk pasien yang
tidak bisa bergerak atau berbicara
(Andersen 2005).
Concluding remarks
• Artikel ini mensugesti user tentang adaptasi
proses dalam memanfaatkan brain plasticity yang
membawa perubahan dengan menggunakan otak
yang dibarengi dengan interaksi terhadap
artificial components dari BMI.
• Berdasarkan fakta saat ini para pakar masih
memiliki keterbatasan dalam pengetahuan
mengenai mekanisme brain plasticity untuk
pengembangan lebih lanjut tentang
‘‘transhumanism’’dengan segala kemungkinan
yang bisa dilakukan dengan teknologi.
Concluding remarks
• Dalam meningkatnya pengembangan
penelitian BMI harus dibarengi dengan
pemantauan etika yang berkelanjutan dan
penanganan mengenai permasalahan
identitas dan otonomi personal.
Daftar Pustaka
1.
2.
3.
Vidal, JJ (1973). "Toward direct brain-computer communication".
Annual review of biophysics and bioengineering 2: 157–80.
doi:10.1146/annurev.bb.02.060173.001105. PMID 4583653.
J. Vidal (1977). "Real-Time Detection of Brain Events in EEG". IEEE
Proceedings 65 (5): 633–641. doi:10.1109/PROC.1977.10542
Levine, SP; Huggins, JE; Bement, SL; Kushwaha, RK; Schuh, LA;
Rohde, MM; Passaro, EA; Ross, DA et al. (2000). "A direct brain
interface based on event-related potentials". IEEE transactions on
rehabilitation engineering : a publication of the IEEE Engineering in
Medicine and Biology Society 8 (2): 180–5. PMID 10896180.