واجهة الدماغ والحاسوب | “رواق”

واجهة الدماغ والحاسوب تعبر عن نظام تواصل مباشر بين الدماغ وجهاز الحاسب الآلي، هذه القناة تمنح إمكانية نقل المعلومات من وإلى الدماغ على شكل إشارات كهربائية*، حيث يتم قراءة النشاطات الكهربائية من الدماغ باستخدام أقطاب كهربائية تُوضع على سطح الجمجمة (قراءة خارجية) أو سطح الدماغ مباشرة (قراءة داخلية)، وهذا النوع من الإتصال (دماغ-حاسوب) يسمح للمستخدم أن يرسل أوامر للحاسوب عن طريق التفكير، كما أنه يمكن إرسال المعلومات إلى الدماغ (حاسوب-دماغ) عن طريق تحفيز الدماغ بإرسال إشارات كهربائية ضعيفة.

إنطلقت البحوث في هذا المجال في سبعينيات القرن الماضي في جامعة كاليفورنيا-لوس انجليس في إطار منحة من مؤسسة العلوم الوطنية، وكان مجال البحث هو التركيز في المقام الأول على الأطراف الاصطناعية العصبية في التطبيقات التي تهدف إلى استعادة تلف السمع أوالبصر أوالحركة، وفي آخر عشر سنوات لقى هذا المجال اهتمام الكثير من الباحثين من مختلف المجالات، والسبب الرئيسي يعود إلى تطور الأدوات التقنية والخوارزميات الرياضية لمعالجة إشارات الدماغ بشكل أفضل.

أصبح هذا المجال خصبًا لإستقطاب الباحثين في الكثير من المجالات على رأسها المجالات الطبية والهندسية، بالرغم من إنطلاق هذا المجال في سبعينيات القرن الماضي إلا أن الطريق مازال طويلا لتطوير نظام يستطيع التفاعل مع الدماغ بشكل عملي. وهناك تطبيقات كثيرة لهذا المجال، إبتداءًا من التطبيقات الطبية لمساعدة المعاقين على التحكم بالأطراف الصناعية وإمكانية تركيب عين صناعية (تقوم بمعالجة الصور وإرسالها للدماغ) إلى الإستخدامات العملية والترفيهية مثل كتابة رسائل نصية عن طريق التفكير.

هذه المادة تعتبر مقدمة لواجهة الدماغ والحاسوب لكي تعطي الطالب فكرة عامة عن كيفية عملها والصعوبات التي نحتاج إلى تجاوزها للحصول على واجهة اتصال تستطيع التخاطب مع الدماغ بشكل أكثر مثالية، حيث سيتم تغطية الأجزاء الرئيسية التي تقوم عليها واجهة الدماغ والحاسوب، وسيتم عرض آخر ماتوصلت له الأبحاث والدراسات المتعلقة بها.

* بحوث كثيرة تقوم على قياس مختلف الإشارات مثل الكهربائية أو المغناطيسية أو الحيوية ولكن تعتبر الإشارات الكهربائية هي الأكثر إستخداما لسهولة وإنخفاض تكلفة استخدامها مع جودة عالية في التواصل مقارنة بالإشارات الأخرى

عن المحاضر

Medium 315654 10150444319750987 508099295 n

حسن فهد حسن البلوي

محاضر جامعي ومبتعث لدراسة الدكتوراة في جامعة كارنيجي ميلون

محاضر في جامعة تبوك ومبتعث للحصول على درجة الدكتوراة من جامعة كارنيجي ميلون في بيتسبرغ
تخصصي العام هو الهندسة الكهربائية ، ومجال بحثي الدقيق هو في خوارزميات تعلم الآلة المتعلقة في واجهة الدماغ والحاسوب لملائمة الرقائق الإلكترونية منخفضة الطاقة
حاصل على البكالوريوس من جامعة وايدنر سنة 2011
حصلت على بعثة معيد في جامعة وايدنر لدراسة الماجستير والعمل كمعيد فيها لمدة سنتين (2011-2013)
حصلت على درجة الماجستير مع مرتبة الشرف الأولى على مستوى كلية الهندسة سنة 2013
تم نشر رسالة الماجستير كبحث علمي في جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)
لي عدد من البحوث المنشورة في مجلات ومؤتمرات علمية محكّمة

منهج المادة

مقدمة
- ماهي واجهة الدماغ والحاسوب؟
- دوافع تطوير الواجهة
- الهيكل العام للواجهة
- لمحة عن الخلايا العصبية
- بعض تطبيقات الواجهة في مختلف المجالات
تعاريف وأنواع الواجهة والإشارات الدماغية
- التعريف التقليدي / الحديث للواجهة
- الأنواع الرئيسية للواجهة
- أجزاء نظام الواجهة التقليدية/ الحديثة
- الإشارات الدماغية / اللادماغية
- حالات الوعي العقلي
- التحديات العلمية والمختبرية
إشارات الدماغ الكهربائية (EEG)
- التخطيط الغازي (الداخلي)
- التخطيط الغير غازي (السطحي)
- التخطيط المغناطيسي للدماغ (MEG)
- التخطيط الكهربائي للدماغ (EEG)
- خصائص التخطيط الكهربائي
معالجة الإشارات
- دور معالجة الإشارات.
- تصفية الإشارات.
- الإرتجاع العصبي
- ترجمة الإشارات إلى تنبؤات.
قابلية التكيف وتعلم الآلة في واجهة الدماغ والحاسوب
- قابلية التكيف
- تعلم الآلة
- دراسة حالة ملموسة
- تقييم الأداء
تصميم برنامج لواجهة الدماغ والحاسوب (تطبيق عملي MATLAB)
- نظرة عامة.
- مراجعة لخوارزميات البرنامج.
- مراجعة لجهاز الـ Emotiv

متطلبات المادة

ليست هناك متطلبات إلزامية للإلتحاق بهذه المادة ، ولكن في آخر المادة سيتم العمل على كتابة كود باستخدام برنامج MATLAB وهو يعتبر من أسهل لغات البرمجة وأنصح كل الدارسين في التخصصات العلمية والطبية في تعلم استخدامه، وإن كنت لم تستخدم برنامج MATLAB لا داعي للقلق، سيتم تزويدك بالأكواد وشرحها شرحًا تفصيليًا حتى تتمكن من فهمها وتطبيقها بنفسك.

مخرجات المادة

فهم أساسيات واجهة الدماغ والحاسوب وكيفية عملها وأهم تطبيقاتها.
إدراك الصعوبات والتحديات الرئيسية لواجهة الدماغ والحاسوب.
الإطلاع على مختلف الأدوات المستخدمة والمتوفرة في هذا المجال المستخدمة في تسجيل ومعالجة وترجمة إشارات الدماغ .
تصميم برنامج لمعالجة وترجمة إشارات دماغ حقيقية.