PI-15161-4
Interfaz cerebro computadora basada en electroencefalografía superficial
Objetivo
Diseñar e implementar los diferentes módulos de hardware y software que integran una BCI con la finalidad de adquirir, acondicionar y procesar las señales electroencefalográficas (EEG), las cuales serán obtenidas mediante electrodos superficiales. El objetivo de esta primera etapa es desarrollar el SW para los módulos de acondicionamiento y extracción de una BCI, basada en el kit de sensores EEG Emotiv epoc neuroheadset y probar su funcionamiento en las computadoras embebidas Odroid y Raspberry Pi.
Descripción
Las interfaces cerebro computadora (BCI, del inglés Brain Computer Interface) son sistemas innovadores que interactúan de forma inteligente con un usuario para lograr que éste pueda comunicarse o manipular objetos solamente con el pensamiento, sin necesidad de hacer movimiento alguno. Desde el ámbito de la ingeniería de la computación, para poder realizar estas funciones de forma apropiada es necesario optimizar el software de estos sistemas para mejorar su rendimiento y portabilidad. La mayor parte de la investigación realizada en el campo de las BCI ha sido enfocada al área de la salud. Sin embargo existe la necesidad creciente de consolidar su factibilidad y funcionalidad, con el fin de facilitar el uso y adaptación de esta tecnología en áreas como la educativa, la de entretenimiento, entre otras.
Justificación
Dado el potencial de las aplicaciones de los sistemas BCI, así como de las restricciones de rendimiento que actualmente presentan, se considera que es de especial interés fomentar dentro del Área de Computación e Informática de la Facultad de Ingeniería de la UASLP el desarrollo de hardware y software que permita el estudio de este tipo de sistemas, lo cual abre un campo de oportunidad a aquellos alumnos interesados en aprender cómo se relacionan las ciencias computacionales con las ciencias biomédicas para el desarrollo de nuevas tecnologías. Este proyecto exigirá que los alumnos integren conocimientos adquiridos en varias materias como: Electrónica B, Ingeniería de Control por Computadora, Arquitectura de Computadoras B, Programación Orientada a Objetos y Sistemas Operativos A. Además de que requerirá que utilicen el idioma inglés y que generen un reporte técnico a un nivel profesional.
Conocimientos
Es deseable que los alumnos interesados presenten comprensión y gusto por los siguientes temas:
- Microprocesadores y microcontroladores
- Protocolos de comunicación
- Programación en C y C++
- Manejo de Linux
- Sistemas operativos de tiempo real
- Configuración de drivers
- Filtros digitales (opcional)
- Computo distribuido (opcional)
Integrantes
De 3 hasta 4 integrantes
Alcance
Para este proyecto se propone que los alumnos diseñen e implementen un a interfaz BCI portátil basada en el sistema BCI2000, que es un sistema de SW BCI de propósito general, él cual esta integrado por diferentes módulos de SW que permiten trabajar con diferentes tipos de neuromecanismos y kits de sensores EEG para implementar una BCI funcional. Sin embargo se requieren recursos computacionales muy elevados, que hacen imposible su implementación en plataformas portátiles de bajo costo y bajo consumo de energía. Además de que es necesario hacer configuraciones al sistema BCI2000 y adaptaciones a sus módulos de SW, para poder comunicar el HW especializado de sensado de las señales EEG con la computadora. La primera etapa de este proyecto consiste en analizar la complejidad de los módulos de SW de acondicionamiento de señales y extracción de características del sistema BCI2000. Con base en este análisis adaptar y optimizar los códigos de los módulos de acondicionamiento y extracción para que sean capaces de funcionar con el Kit de sensores inalámbrico adquirido para este proyecto: Emotiv epoc neuroheadset. Además de hacer eficiente y eficaz el SW desarrollado para probar su funcionamiento en plataformas de hardware portátil, como pueden ser las computadoras embebidas Odroid y Raspberry Pi.
Entregables
- SW desarrollado para los módulos de acondicionamiento y extracción de una BCI basada en el kit de sensores EEG Emotiv epoc neuroheadset.
- Prueba de portabilidad y funcionamiento del SW en las computadoras embebidas Odroid y Raspberry Pi.
- Reporte técnico.
Datos del Investigador
carlos.soubervielle@uaslp.mx
Edificio T, Facultad de Ingeniería, UASLP
Co-asesoría
Costos, infraestructura y financiamiento
Se dispone de fondos para conseguir el HW y SW que requerirá el proyecto. Los alumnos podrán utilizar las instalaciones y equipo del Laboratorio de Hardware Avanzado para este proyecto.