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BCI LAB-Group 兒玉拓巳, 清水健介, ティエン チェ, トマシュ ルトコフスキ 1 Brain-Computer Interfaceの現状

Brain-Computer interface の現状 (The state-of-art of the Brain-Computer Interface in Japan / 2016.11)

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BCI LAB-Group 兒玉拓巳, 清水健介, ティエン チェ, トマシュ ルトコフスキ

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Brain-Computer Interfaceの現状

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● BCI-Lab Group○ 学生+Tomekを中心に研究

● グループの変遷

○ 筑波大学時代(2011-2015)■ 触覚を用いたP300型 BCI

● BCI Award 2014を受賞

○ 現在(2016) … 筑波大G&東京Gに分散

■ BCI向け機械学習の研究 (兒玉PJ)■ 仮想現実を用いたP300型 BCI (清水PJ)

1: 自己紹介

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● Brain Computer Interface (BCI)○ 侵襲型

■ 電極、チップ等を埋め込む⇒手術が必要

■ 正解率/精度は高い

○ 非侵襲型

■ 頭皮の上に電極を置き脳波計測⇒手術不要

■ 正解率/精度は侵襲型に比べ劣る

2: BCIの基礎

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● 非侵襲型 BCI○ P300反応を用いるもの(アハ反応, スペラー)

■ 視覚刺激

2: BCIの基礎

4産総研 ニューロコミュニケーター

反応の違いを人工知能で推定

■ 目的の脳反応(P300)■ それ以外

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● 非侵襲型 BCI○ P300反応を用いるもの(アハ反応, スペラー)

■ 視覚刺激

■ 音声刺激

■ 触覚刺激

2: BCIの基礎

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兒玉PJ 触覚刺激を用いたP300型BCI

ウェット、

ドライ可

・触覚刺激を用いるメリット

 ー視覚と聴覚を用いない

 ー楽な姿勢で実験を行える(兒玉PJ)・デメリット

 ー精度が視覚刺激に比べ劣る

 ー結果算出に時間がかかる

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● 日本: 脳神経外科BMI懇話会 (今年10月/北海道)○ 臨床寄り

■ 医学/ロボットの分野からの研究者が多い

■ 侵襲型の開発が主?

○ ALS患者/高齢者向けの商用利用を目指す

○ 研究プロジェクト単発で終わることが多い

■ 実用/ビジネスに直結していない?

■ 各PJが独立…秘密保護or競争の観点から?

■ 1つのPJによる知見が他に生かされない

■ 製品化の際に技術的に遅れていることがある

3: 日本/世界のBCI研究の現状

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● 欧米: IBCIM (今年6月/アメリカ)○ 一般ユーザ向けに商用利用を目指す

○ テクノロジーで解決するという趣向が強い

■ VR(仮想現実)を用いたBCI■ より強力な人工知能を用いて正解率向上

○ 研究者のバックグラウンドはさまざま

○ 技術自体は日本より数段進んでいる

■ 日本で大体的に報道されるものも世界では既出の

パターンが多々ある

■ オープンソース趣向…1つの技術を独立させず、コ

ミュニティで開発に取り組んでいく

3: 日本/世界のBCI研究の現状

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BCI LAB-Group, 筑波大学大学院兒玉拓巳

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参考:全身への振動刺激を用いたBCI

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● 全身触覚刺激駆動P300型BCI○ 6つの振動刺激パターンを被験者の全身へ

○ 被験者が安全な振動子の上に寝そべり使用可

1: プロジェクトの概要

9[1] Kodama T, Shimizu K, Rutkowski TM. Full Body Spatial Tactile BCI for Direct Brain-robot Control. In: Proceedings of the Sixth International Brain-Computer Interface Meeting. Asilomar Conference Center, Pacific Grove, CA USA: Verlag der Technischen Universitaet Graz; 2016. p. 68.

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2: デモンストレーション

10https://www.youtube.com/watch?v=sn6OEBBKsPQ

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3: 現在までに示している有効性

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● 10人の健常者(男女5人ずつ)での結果

○ おおよそ60%の精度で識別可能

● ディープラーニングを用いた結果

○ 100% (但し、その場で計測はできない)

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BCI LAB-Group, 筑波大学大学院 清水健介

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参考:仮想現実を利用したBCI

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● カメラ映像の上にパターンを重ねて表示する

1: プロジェクトの概要

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● 利点

○ 視界に邪魔にならないため日常的に利用が可能

● 欠点

○ ARとしては安価なデバイスで作っているため現状使

いづらい

○ → 高価なAR眼鏡などは商用化されており、今後使い

やすいものが誰もが手に取れると期待している

1: プロジェクトの概要

14Sony SmartEyeglass

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● 現状

○ DASHER(文字入力システム)の利用を目指している

1: プロジェクトの概要

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1: プロジェクトのデモ

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