İNSAN BİLGİSAYAR ETKİLEŞİMİ KAPSAMINDA BEYİN BİLGİSAYAR ARAYÜZLERİ ÜZERİNE BİR İNCELEME: ÖZELLİKLERİ VE ÇALIŞMA PRENSİBİ

Yıl 2015, Cilt 1, Sayı 2, 1 - 10, 06.01.2016

Ahmet DOĞAN M. Hanefi CALP E.sertaç ARI Hakan ÖZKÖSE

Öz

Beyin bilgisayar arayüzleri (BBA), kişilerin kas sistemlerini bir başka deyişle motor sinir sistemlerini kullanmadan sadece düşüncesi ile bir bilgisayarı, elektromekanik bir kolu ya da çeşitli nöroprotezleri kullanmalarını olanaklı hale getiren sistemlerdir. Bu sistemler, genellikle beynin elektriksel aktivitesinin ölçülebildiği Elektroensefalografi (EEG) cihazları kullanılarak oluşturulmaktadır. Bu çalışmada, BBA detaylı bir şekilde incelenmiş olup söz konusu incelemede, BBA tanımı, çeşitleri, çalışma prensibi, kullanım nedenleri ve bileşenleri açıkça ortaya konarak, BBA uygulamalarına çeşitli örnekler verilip BBA’nın hangi alanlarda ne şekilde kullanılabilir olduğu açıklanmaya çalışılmıştır. Literatür taraması sonucunda motor sinir sistemini tamamen ve/veya kısmen kullanamayan felçli hastalar ile Amyotrofik Lateral Skleroz (ALS - Motor Nöron Hastalığı) hastalarına, protez kol ve ayak gibi organlar ile engellilere hayatlarını daha kaliteli yaşayabilme olanağı sunulabileceği anlaşılmıştır. Bunların yanı sıra BBA vasıtasıyla, doğrudan düşünceleri kullanarak başka bir ara katmana (kas sistemi gibi) gerek kalmaksızın başka cihazların, bilgisayarların vb. kontrol edilebilmesi ile beynin normal şartlar altında fark edemediğimiz olağanüstü algılamasının kullanılır hale getirilmesi insanlık tarihinde yeni sayfaların açılmasına neden olacağı düşünülmektedir. BBA sistemlerinin gelişimi uyarlanabilir dönüştürme algoritmalarının geliştirilmesine ve beynin işleyişi hakkındaki bilgilerimizin artmasına bağlıdır. BBA araştırmalarının bir başka önemli noktası da kas uyarıcıları ve harekete geçiricilerinin intrakortikal elektrotlara bağlama deneyleridir. Böylece normalde kaslarına hükmedemeyen hasta bu yapay sistemler sayesinde de olsa bazı kaslarını hareket ettirebilir hale gelmektedir. Araştırmaların fayda sağlayabileceği bir başka alan da güçlendirici teknolojilerdir. Eğer, normal bir insan sadece düşünerek bilgisayarın bazı işlemlerini kontrol edebiliyorsa insan makine etkileşiminde yeni ve verimli ufuklar açılabilir. Ancak tabii şu anda normal insan beyinlerinin günlük yaşam içinde karmaşık cihazları kontrol etmeye nasıl uyum sağlayabileceklerine dair net bir bilgi mevcut değildir. BBA sistemleri son yıllarda ülkemizde ve dünyada üniversiteler ve araştırma kurumları tarafından oldukça popüler bir araştırma alanı olup, önümüzdeki yüzyıl içerisinde araştırmaya açık önemli bir bilimsel konu durumundadır.

Anahtar Kelimeler

-

Kaynakça

• Argunşah, A.Ö. (2006). Beyinden Bilgisayara Bir Yol: Beyin Bilgisayar Arayüzü, http://www.emo.org.tr/ekler/a130f1dc6f0c829_ek.pdf?dergi=429 (5 Mayıs 2014)
• Argunşah, A.Ö., Çürüklü, A.B., Çetin, M., Erçil, A. (2007). EEG Tabanlı Beyin-Bilgisayar Arayüzü Sistemlerinde Sınıflandırmayı Etkileyen Faktörler, http://www.ipr.mdh.se/pdf_publications/1188.pdf (19 Mayıs 2014)
• Aydemir, Ö., Kayıkçıoğlu T. (2009). EEG Tabanlı Beyin Bilgisayar Arayüzleri, Akademik Bilişim’09 - XI. Akademik Bilişim Konferansı Bildirileri 11-13 Şubat, Harran Üniversitesi, Şanlıurfa.
• Behm, A., Kollotzek, M.A., Hüske, F. (2006). Brain Computer Interfaces - Controlling computers by thoughts., http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.187.9534&rep=rep1&type=pdf (20 Haziran 2014 )
• Cincotti, F., Babiloni, F., Bianchi, L., Marciani, M.G., Salinari, S., Astolfi, L., Aloise, F., Vico Fallani, F., Mattia, D. (2009). Work Shop on BMI For Space Applications, Toward An Application In Domotic Environment.
• Demirci, E. (2011), Beyin Dalgalarıyla Oyun Oynamak, TÜBİTAK Bilim Teknik Dergisi, Mart, 44 (520), 18-24.
• Guger, C., Holzner, C., Grönegress, C., Edlinger, G., Slater M., (2009). Brain-Computer Interface for Virtual Reality Control, ESANN'2009 proceedings, European Symposium on Artificial Neural Networks - Advances in Computational Intelligence and Learning. Bruges (Belgium), d-side publi., ISBN 2-930307-09-9, 22-24.
• Guger, C. (2009). Towards Pervasive Adaptation, PerAda Magazine, http://www.perada-magazine.eu/pdf/1741/1741.pdf (10 Mayıs 2014)
• Hill, J., Farquhar, J., Grosse-Wentrup, M., Martens, S., Schölkopf, B. (2010). Development of Brain-Computer Interface Systems, http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.184.4663&rep=rep1&type=pdf (10 Haziran 2014)
• İşcan, Z., (2009). Elektroensefalogram (EEG) ve Uyarılmış Potansiyel (UP) İşaretlerinin Ölçülmesi, Tıp Elektroniğine Giriş Ders Sunusu, İTÜ.
• Krepki, R., Blankertz, B., Curio, G., Müller, K-R, (2007). The Berlin Brain-Computer Interface (BBCI) – towards a new communication channel for online control in gaming applications, Multimedia Tools and Applications, Springer, 33 (1), 73-90.
• Leuthardt, E.C., Schalk G., Wolpaw, J.R., Ojemann, J. G., Moran D.W. (2004). A brain–computer interface using electrocorticographic signals in humans, Institute of Physics Puplishing Journal of Neural Eng., 1(2), 63-71.
• Miranda, E. R., Brouse, A., Boskamp, B., Mullaney, H. (2005). Plymouth Brain-Computer Music Interface Project: Intelligent Assistive Technology For Music-Making. http://cmr.soc.plymouth.ac.uk/publications/mirandabbh_bcmi_icmc.pdf (5 Temmuz 2014).
• Navin Lal, T., Hinterberger, T., Widman, G., Schr¨oder, M., Hill, J., Rosenstiel, W., Elger, C. E., Sch¨olkopf, B., Birbaumer N. (2004). Methods Towards Invasive Human Brain Computer Interfaces. http://papers.nips.cc/paper/2662-methods-towards-invasive-human-brain-computer-interfaces.pdf (15 Temmuz 2014)
• Ochoa, J. B. (2002). EEG Signal Classification for Brain Computer Interface Applications.http://mmspg.epfl.ch/files/content/sites/mmspl/files/shared/BCI/publications/baztarricadiplomaproject.pdf (10 Mayıs 2014)
• Pour, P. A., Gulrez, T., Alzoubi, O., Gargiulo, G., Calvo, R.A. (2008). Brain-Computer Interface: Next Generation Thought Controlled Distributed Video Game Development Platform, IEEE Symposium on Computational Intelligence and Games
• -18 December, Perth, Australia, 251-257.
• Schalk, G., McFarland, D.J., Hinterberger, T., Birbaumer, N., Wolpaw, J.R. (2004). BCI2000: A General-Purpose Brain-Computer Interface (BCI) System, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 51(6), 1034-1043.
• Sevinç E., (2006). Beyin Bilgisayar Arayüzleri, http://www.rehabilitasyon.com/action/makale/1/Beyin_Bilgisayar_Arayuzleri-2299 (10 Temmuz 2014)
• Soraghan, C., Matthews, F., Kelly, D., Ward, T., Markham, C., Pearlmutter, B.A., O’Neill, R., (2006). A Dual-Channel Optical Brain-Computer Interface in a Gaming Environment, CGAMES 2006 - 9th International Conference on Computer Games: AI, Animation, Mobile, Educational and Serious Games, 22-24 November, Dublin Institute of Technology, Dublin, Ireland, 35-39.
• Defence Advanced Research Projects Agency – ABD İleri Savunma Projeleri Araştırma Kurumu, http://www.darpa.mil (19 Mayıs 2014).
• http://www.sciencedaily.com (15 Mayıs 2014).