Tecnologias e aplicações da interface cérebro-computador (BCI)

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Resumo
Ao longo da história, o homem sempre ambicionou interagir de diversas formas com o meio que o rodeia. Outrora uma realidade existente apenas em filmes e revistas de ficção científica, uma dessas formas era a de controlar, ou executar ações apenas com o “poder da mente”. Tarefas que necessitariam de intervenção física por parte do homem, da sua força muscular para serem realizadas, poderiam ser despoletadas apenas com um pensamento ou por uma determinada atividade cerebral específica. Na presente data semelhante tecnologia já existe. A aplicação a pessoas com mobilidade condicionada, pode e deve ser uma mais valia na realização de tarefas que de outro modo se revelariam difíceis ou meramente impossíveis de concretizar, no entanto as aplicações são as mais variadas e não se prendem apenas às áreas da saúde e da reabilitação. Um exemplo típico de uma BCI (Brain-Computer Interface), é um sistema que permite que uma pessoa mova uma bola no ecrã do computador para a esquerda ou para a direita, simplesmente imaginando o movimento da mão esquerda ou direita, respetivamente. Desde que o termo BCI foi cunhado em 1973 por Jacques J. Vidal, os interesses e os esforços nesta matéria cresceram tremendamente e existem hoje, julga-se várias centenas de laboratórios a nível mundial a desenvolverem investigação neste tópico. Para conhecer o estado atual em termos de tecnologias e aplicações existentes na área das BCIs, pretende-se de uma maneira transversal falar sobre a Interface Cérebro-Computador, dando a saber a sua história desde os primórdios até aos dias de hoje, passando pelos biossinais utilizados, desafios e limitações, ondas cerebrais, regiões do cérebro e funções que lhe estão associadas, equipamentos existentes, algoritmos de interpretação e linhas de investigação. Antevisão das aplicações emergentes e previsão do impacto na sociedade nos próximos 5 anos. Apresentação de um kit ou kits na ótica do maker, que possam ser usados no ensino, em investigação ou aplicados noutras situações diversas. Na informática, aplicações assentes no conceito de computação na nuvem, e com recurso a tecnologias como o desenvolvimento web e o machine learning, aliadas ao uso da BCI, poderiam servir como ponto de partida para investigação ou implementação de novas funcionalidades e sistemas baseados na interação com o cérebro humano.
Throughout history, man has always aspired to interact in various ways with the environment around him. Once a reality existing only in science fiction films and magazines, one of these ways was to control, or perform actions only with the “power of mind”. Tasks that would require physical intervention by man, his muscular strength to be performed, could be triggered with only one thought or by a certain specific brain activity. At this date such technology already exists. The application to people with a conditioned mobility can and should be an asset in carrying out tasks that would otherwise prove difficult or merely impossible to accomplish, however the applications are the most varied and do not relate only to the areas of health and rehabilitation. A typical example of a Brain-Computer Interface (BCI) is a system that allows a person to move a ball on the computer screen to the left or right, simply imagining the movement of the left or right hand, respectively. Since the term BCI was coined in 1973 by Jacques J. Vidal, interests and efforts in this matter have grown tremendously and exist today, several hundred laboratories worldwide to develop research on this topic. To know the current state in terms of existing technologies and applications in the area of BCIs, it is intended in a transversal way to talk about the Brain-Computer Interface, giving known its history from the beginning to the present day, through the biosignals used, challenges and limitations, brain waves, brain regions and functions that are associated with it, existing equipment, interpretation algorithms and lines of investigation. Preview of emerging applications and forecast of impact on society in the next 5 years. Presentation of a kit or kits in the maker's perspective, which can be used in teaching, research or applied in other different situations. In computing, applications based on the concept of cloud computing, and using technologies such as web development and machine learning, combined with the use of BCI, could serve as a starting point for research or implementation of new functionalities and systems based on interaction with the human brain.
Descrição
Dissertação apresentada por Pedro Alexandre Santos Letra à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática
Palavras-chave
BCI , Brain-Computer Interface
Citação