树莓派都能做脑机接口了：实时处理8个电极信号，人人用得起，项目已开源

只需要一块树莓派的板子，就可以做一个脑机接口。没有开玩笑，这位俄罗斯小哥 Rakhmatulin 还真做出来了，这接地气的设备只用一块树莓派板子做处理器，可以实时处理八个大脑电信号:

不信来看看实时信号图像:

这些有规律的波形就是大脑在进行活动时产生的电信号。”。目前这个项目已经开源，成本也不高，如果想自己动手做一个脑机接口，机不可失，赶快来学一学~

树莓派脑机接口

在制作设备之前，我们要先有一个大致的框架脑机接口的框架很好理解:首先从脑壳上读取生物电信号，然后传到处理器中处理，最后用输出信号控制其他设备

所以第一步就是要读取脑中的生物信号，为此 Rakhmatulin 做了一个小帽子，上面有 8 个电极。

这 8 个电极的位置是依据国际 10—20 系统的脑电图检测电极位置来确定的，其中首字母代表大脑不同的分区，例如 F 为额叶，P 是顶叶，T 是颞叶等:

图注:国际 10—20 系统

当大脑在进行不同的活动时，也会同时产生可以区分的电信号模式这样这些电极就可以检测到电信号，用以进行后续的分析处理

有了脑信号之后，接下来第二步，就是对信号的处理了。第一大问题就是如何解码大脑信息？他认为，现有的收集脑波信息，在用人工智能算法和机器学习算法把大脑的脑波所代表的信息解码，“这是表面上的解码，并不是真正理解大脑活动。这里用树莓派第三代或者是第四代都可以，如下的电路图显示了小黄板上的电路结构:

上图中左边 10 个管脚中的 8 个接小帽子上的 8 个电极，1 个接参考电平，1 个接偏移信号右边的管脚用来传输数据，采样率为每秒 250 次到每秒 16000 次Rakhmatulin 已经在 GitHub 开源了实时信号检测和处理的代码

接上电源，显示器，戴上小帽子之后，硬件部分就万事俱备了:

图注:硬件部分

现在我们要做的就是做一些简单的动作，让大脑产生电信号在测试中，Rakhmatulin 采用了咀嚼和眨眼这两个动作

每次做咀嚼动作的时候，电信号都会有一个峰值出现，为了能够从波形图上清晰地看到脑信号的变化，小哥共做了四组咀嚼动作，每组依次咀嚼 4 下，3 下，2 下，1 下，形成一串峰值。

然后通过处理器记录八个电极产生的八条信号如下图:

从上图可以很明显地看出，每一次动作都有对应的电信号峰值出现，并且按照动作次数排列在咀嚼动作之后，小哥又做了四组眨眼的动作，每组眨眼次数也依次是 4，3，2，1 下

同样地，这些电信号变化也被记录了下来。其中前四组波动是咀嚼的电信号，后四组波动是眨眼的电信号:

通过带通滤波器之后波形更加清晰，4，3，2，1，4，3，2，1… 像是脑信号在跳广播体操:

到这里，脑机接口的使命就已经完成了，从处理器中输出的信号可以接到其他设备上去，形成不同的指令，例如指挥机械臂，玩具车，无人机等等怎么样是不是很简单

这个项目的开发者 Ildar Rakhmatulin 是一位电气工程师，毕业于俄罗斯南乌拉尔国立大学。

这哥们在做脑机接口之前，还用树莓派做了一个检测蚊子的处理器，还可以发射激光消灭蚊子。中国科学院院士，中国“脑计划”的领军人物蒲慕明在2021浦江创新论坛上即指出，脑机接口领域往前走仍存在着很大的障碍，一些重大的科学问题需要解决。

最近，他还和同伴 Sebastian Vlkl 一起经营一家公司，希望能提供给人们经济实惠的脑机接口设备

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