面向儿童注意力训练的脑电玩具开发开题报告(编辑修改稿)

面向儿童注意力训练的脑电玩具开发开题报告(编辑修改稿)内容摘要：

全被自发脑电淹没。 诱发脑电 (EP)不同于传统的 EEG。 它具有以下三个特点： (1) 某种刺激引起的 EP 有一定的反应形式，不同感觉系统中反应的形式也不相同。 (2) EP 的出现与刺激之间有确定和严格的时相关系，即有较稳定的潜伏期。 (3) 由各种感觉刺激引起的 EP，在大脑内具有各自不同的空间分布。 因为 EP是在刺激控制下出 现，同时具有上述特性，故它可以提供关于不同感觉系统及相应脑区的更多信息，是一个复杂的、有一定规律的、具有潜伏期、极性、波幅和时程的特定脑电图形。 因此 EP 比浙江大学本科毕业论文（设计）开题报告 EEG 记录有较多的数量分析的可能，是 EEG 无法比拟的。 脑电技术发展的现状 在科学发展的时代，人们已经进入读脑时代。 上个世纪 60 年代以来，科学家对人脑在各种状态下所产生的特定 EEG 信号进行了系统的研究，得出了很多很有意义的结果。 上个世纪70 年代，美国 Jacquesvidal 博士等人开发了一个由头部记录到的电活动驱动的简单通信系统，实现了人脑直接控制 计算机光标作二维运动，这项研究把基于肌电 (EMG)的研究和基于脑电 (EEG)的研究区别了开来，成为现代脑 机接口的雏形。 脑机接口技术 (BrainComputer Interface ,BCI) 出现于 20 世纪 70 年代 ,是一个前沿科学探索与实际应用相结合的交叉领域。 虽然遇到了种种问题和困难 , 但其相关研究进展依然十分迅速。 脑机接口是指在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接的交流和控制通道 ,它不依赖于由外周神经系统和肌肉组织组成的大脑正常输出通路。 脑机接口使用在头皮或皮层神经元记录的脑电信号 (EEG),经预处理 ,去除部分噪声 ,然后经模式识别、特征提取与分类 , 最终将其转化为对外设的控制命令。 通过脑机接口 ,人可以直接通过脑来表达想法或操纵设备 ,而不需要通过语言或肢体动作。 脑机接口与普通人机接口的主要区别在于 ,前者不需要肌肉的参与 ,只需要检测出大脑的响应性或目的性信号。 BCI 系统的输出信号可以通过视觉刺激 ,听觉刺激或触觉刺激反馈给使用者 , 其中视觉刺激是目前应用最为广泛的。 近年来，随着研究的不断深入，脑 机接口（ BCI）技术在医学诊断、心理状态检测、残疾人自助以及设备控制等领域都有良好的应用。 20xx 年， 由美国两家公司研发的用大脑操控电子游戏的设备上市；而著名的 IBM 公司正在研发智能手机和 PC 的意念控制技术，借助于这项技术，如果你想给某个人打电话，只需要在脑子里想一下就可以了，无需亲自拨号；国内许多单位也取得了很好的进展， 20xx 年 2 月，浙江大学求是高等研究院实现了猴子“意念”控制机械手，该研究团队运用计算机信息技术成功提取并破译了猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号，使猴子的“意念”能直接控制外部机械，这项成果与国际“脑 机接口”领域最前沿水平同步，并与相关国际顶尖研究形成互补，代表着国内脑 机接 口的最高水平。 . 脑电技术发展及趋势 随着相关技术的进一步发展，可以预见在不久的将来，意念控制的应用领域会越来越广泛。 由于 BCI 技术的研究和发展 ,涉及脑科学与认知神经科学、心理学、信号处理与模式识别、通讯与控制、电子技术、计算机科学等多学科交叉 ,并触及许多前沿技术。 BCI 技术的研浙江大学本科毕业论文（设计）开题报告 究具有科学和应用的双重价值 ,其研究成果不仅能为产品创新提供新的思路 ,具有社会意义和潜在产品创新产业价值。 而且其研究过程和关键技术问题的解决和还能促进所涉及的不同学科领域的进一步发展和交叉 ,对其提出新的要求 ,激发新的思路 ,探 索新的技术手段 ,并可能开拓新的方向。 本项目针对现今儿童玩具创新设计结合高新技术匮乏的现状，重点研究将脑电控制技术与儿童专注力训练相结合衔接，实现从传统玩具产品设计向高新技术产品创新设计的跨越。 玩具类产品创新设计在国内外儿童或者成品产品设计中都占有比较重要的比例。 传统玩具产品与高新技术的结合度较低，人们对于玩具产品的体验不够多样化。 基于脑电控制的玩具类产品则使儿童或者成人用另一种思路去解读玩具，在玩的同时，锻炼了自己的大脑注意力。 玩具产品的一个很大功能在于启迪儿童的智慧。 人们在使用产品的 同时，和产品的功能发生互相的影响，从而优化自身的能力和素质。 寓教于乐的产品尤其对于儿童是比较重要的一类产品，儿童在使用这类产品的同时，不断的获取所需知识。 基于脑电控制的寓教于乐产品让人的身体和器官成为产品的一部分，在给人全新体验的同时，用身体也能去获得知识。 交互产品分类 近年来，关于生物体传感器的作品层出不穷，如皮电反应（ GSR）肌肉的肌电图（ EMG），心跳心电图（ ECG 或 EKG），血压血氧饱和度和其他生物传感器领域，毋庸置疑，这些为交互产品的创新设计蒙上了一层神秘的色彩。 人总是好奇自 己身体发出的神秘信号，其中大脑作为人体构造最神秘最复杂的组织，更是吸引了越来越多科学家、设计师在这方面的研究。 从现有的关于脑电的交互产品来看，主要分成了一下几大类： (1)脑电控制运动。 这其中包括了： mindflex、 Star War 等竞技游戏，通过脑电配合其它动作完成游戏，让玩家体验更宽广的交互；也有通过脑电控制飞机起飞、车子运动等，让传统的运动添加一些魔幻效果；机器人反馈人的思想，这类的 BCI 技术读取的数据更为复杂精细。 (2) 脑电表达禅意。 人的精神和肉体因为脑电而连接在一起，此类的设计多为读取人脑集中力的数值，此类的数据较为单一，难度稍易拿捏； (3) 脑电控制虚拟角色命运。 一种控制游戏中人物角色命运，此类的作品市场上已有不浙江大学本科毕业论文（设计）开题报告 少，这类作品最关键的就是画面的绚丽感；另外一类就是直接控制电影，电视中的人物，这类作品活动性更大。 (4)脑电控制与智能玩具的结合。 伴随着科技的高速发展，玩具行业在技术创新上也是突飞猛进，从天上飞的， 地上跑的到水里游的，各色声光电玩具（如遥控玩具直升机、遥控玩具赛车等） 相继问世，充斥市场，大大满足了消费者的娱乐需求。 但显然，这些玩具已经不能引领消费者的最新需求。 为了占领 未来玩具行业的制高点，玩具设计者开始思考最新的智能玩具 —— 基于脑电控制的玩具。 (5)脑电完成魔法的效果。 传统中，通过脑电控制金木水火土这些自然力量就是魔法中才有的，而如今通过 BCI 技术这些都成了可能。 (6) 脑电训练集中力。 通过对脑电的读取，感知被测者的集中力。 这类设计现在被应用于射击运动员的训练上，通过对注意力的测试与后期运动员的调整他们在运动会上的成绩得到了很好的改善。 现有的基于脑电控制的创新产品 神念科技 MindReader 耳机 神 念科技是全球第一家将复杂的脑电波监测技术集成 为单芯片系统的技术提供商，它从20xx 年开始，花了将近 4 年研发出了第一块芯片，其用于第二代芯片的更新的时间不到两年；之后相隔不到 1 年，第三代芯片便推出了。 更新换代速度的提高，使得应用脑控技术的产品数量也出现爆发式增长。 它目前掌握的技术已经可以将庞大的检测仪缩小为一个指甲盖大小的。