Beyin-Bilgisayar Arayüzü (BCI) Nedir?

Beyin-makine arayüzü veya zihin-makine arayüzü olarak bilinen beyin-bilgisayar arayüzü (brain computer interface) insan beyni ile harici bir bilgisayar arasında doğrudan bir bağlantı teknolojisidir. Bu teknoloji, beyin tarafından üretilen elektrik sinyallerini kullanır ve bu sinyalleri yükselterek bilgisayarın nasıl kontrol edilmesi gerektiğini söyleyen bir yazılıma gönderir. Böylece aradaki iletişim gerçekleştirilmiş olur.

Beyin-Bilgisayar Arayüzü Teknolojisi Nasıl Çalışır?

İnsan beyni iletken olmayan bir dokudan oluşur. İnsan beynindeki elektrik sinyallerinin üretimi, düşünceler meydana geldiğinde üretilen kimyasal reaksiyonlar yoluyla gerçekleştirilir. Beyinde yer alan iyonlar, hassas bir denge durumunda beyin nöronlarının içinde ve çevresinde serbestçe hareket eder. Düşünceler ve dürtüler meydana geldiğinde, bu denge durumu değişir ve iyonların hareketi elektrik sinyallerine dönüşür.

Bir bilgisayarı kontrol etmek için beyinden gelen elektrik sinyallerinin algılanması, yükseltilmesi ve bilgisayar işlevlerine dönüştürülmesi gerekir. Elektroensefalogram (EEG), nörologlar tarafından beynin elektriksel aktivitesini izlemek için kullanılan oldukça yaygın bir teknolojidir. EEG, beynin elektriksel çıktısını kaydetmenin en kolay yoludur.

BCI Teknolojisinde bu elektriksel sinyal çıktıları, belirli duygular ve eylemlerle ilişkili EEG okumalarını tanımak için eğitilmiş makine öğrenimi algoritmalarını kullanan BCI yazılımına iletilir. Algoritmalar, bilgisayarı kontrol etmek için EEG verilerini karşılık gelen komutlarla etiketler ve BCI bu komutları yerine getirir. Bu sistemi kullanarak, sadece sağa veya sola hareket etmeyi düşünerek bilgisayarın imlecini sağa veya sola hareket ettirebilirsiniz.

Beyin-Bilgisayar Arayüzü Sisteminin Bileşenleri

• Sinyal Toplama

Sinyal toplama, beyinden gelen analog sinyalin farklı özel sensörler kullanılarak ölçülmesi işlemidir. Alınan sinyal daha sonra gürültüyü sinyalden çıkarmak için yükseltilir ve filtrelenir. Son olarak, sinyal bir analogdan dijitale dönüştürücü kullanılarak sayısallaştırılır ve işlem birimine aktarılır.

• Özellik Çıkarma

Özellik Çıkarma, alınan sinyalden benzersiz özelliklerin çıkarılması işlemidir. Bu özelliklerin, kullanıcının amacı ile güçlü korelasyonları olmalıdır. Çünkü ilgili (yani en güçlü şekilde ilişkili) beyin aktivitesinin çoğu ya geçicidir ya da salınımlıdır.

• Özellik Çevirisi

Özellik ayıklanıp sınıflandırıldığında, özellik çeviri algoritmasından geçirilir. Özellik Çıkarma algoritmasının ana görevi, alınan sinyali çıkış cihazına uygun bir komuta dönüştürmektir.

• Cihaz Çıkışı

Özellik çeviri biriminin çıktısı, belirli çıktı aygıtına sağlanır. Özellik dönüştürme algoritmasından gelen komutlar harici cihazı çalıştırarak harf seçimi, imleç kontrolü, robotik kol işlemi ve benzeri işlevler sağlar. Cihazın çalışması kullanıcıya geri bildirim sağlar, böylece kontrol döngüsünü kapatır.

Beyin-Bilgisayar Arayüzü Teknolojisinin Uygulama Alanları

Beyin-Makine Arayüzü uygulamaları birden fazla ve çeşitli alanlara yayılmıştır ve yalnızca tıp alanıyla sınırlı değildir. Uygulamalar nöroergonomi, tıp, akıllı çevre, eğitim, oyun ve eğlence, nöropazarlama alanlarını içerir ancak bunlarla sınırlı değildir. Yalnızca sağlık hizmetleri alanında, bir hastalığı önlemek, tespit etmek ve teşhis etmek ve rehabilite etmek ve iyileştirmek için Beyin-Makine Arayüzü kullanılabilir.

Beyin-Makine Arayüzü, akıllı evler, ulaşım araçları veya iş yerleri gibi akıllı ortamlar yaratarak Nesnelerin İnterneti ile BMI teknolojileri arasındaki mükemmel işbirliğini de genişletir.

Pazarlama alanı da BCI teknolojilerine büyük ilgi göstermektedir. Beyin-Makine Arayüzü, TV’de veya başka bir pazarlama kanalında bir reklam izledikten sonra oluşturulan dikkati ölçmeye yardımcı olur. Öte yandan araştırmacılar, bir Beyin-Makine Arayüzü kullanarak reklamların ezberlenmesini tahmin etmekle de ilgilenmektedirler.

Benzer şekilde, Beyin-Makine Arayüzü, Eğitim alanında incelenen bilgilerin netlik derecesini belirlemek için beyin elektrik sinyallerini kullanır. Güvenlik ve kimlik doğrulama alanındaki bilişsel biyometri, bu alanda karşılaşılan güvenlik açıklarının üstesinden gelmek için BCI teknolojisinin bir uygulamasıdır.