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Brain Computer Interface - BCI

Seit den 50er/ 60er Jahren werden Möglichkeiten erforscht, mit deren Hilfe sich Gehirnströme messen und auslesen lassen. Allgemein sind diese daraus entstandenen Bildgebungsmethoden als EEG (Elektroenzephalogramme) bekannt. Dabei war es schon immer naheliegend diese Werte als eine Eingabemöglichkeit für einen Rechner zu verwenden.  Somit eine Gehirn-Computer-Schnittstelle zu entwickeln, englisch Brain-to-Computer-Interface. Auf dem Gartner-Hypecycle befindet sich diese Technologie gerade erst in der Anfangsphase und wird wahrscheinlich erst in 10 bis 15 Jahren das Plateau der Produktivität erreichen.

Hardware

Dennoch gibt es bereits privat nutzbare und erschwingliche Geräte. Für unser Projekt untersuchten wir das Interface von OCZ namens Nia, sowie das dem Stand von 2012 entsprechende Headset Emotiv von Epoc.

Nia ist für ungefähr 100 Euro ein Schnäppchen, auf Grund seiner nur drei Elektroden allerdings auch sehr ungenau. Zusätzlich erschwert der Treiber und das dazugehörige Programm die Auslesung der Daten. Dadurch dass nur drei Elektroden auf der Stirn angelegt werden erhält man zudem nur Daten über den präfrontalen Kortex.

Aus mitunter diesen Gründen benötigten wir das Emotiv. Mit 16 Elektroden über dem gesamten Kopf verteilt erhält man eine weitaus größere Messgenauigkeit. Durch die zugehörige Software und der Online-Community die sich dem Hacking dieses Gerätes verschrieben hat, fanden wir Wege eine Anwendungsmöglichkeit zu entwickeln. Wir starteten mit einer Verbindung zu Processing, entschieden uns aber für vvvv um eine schnellere Datenvisualisierung und Hardwareverbindung zu gewährleisten.

Seitens der Handhabung des Emotiv ist zu beachten dass die Filzköpfe der Kontakte mit normaler Kochsalzlsöung wie man sie in der Apotheke kaufen kann gut durchnässen muss.

Allerding kann man diese Lösung auch gut selbst anmischen. 9g Salz, am besten ohne Zusätze wie Jod oder Rieselstoffe auf einen Liter destiliertes Wasser geben. Diese Lösung ist zwar nicht steril aber genügt der Emotiv.

Probleme

Unsere Konzepte mussten sich nicht nur der Machbarkeit und Sinnhaftigkeit stellen sondern auch der Ethik. Ein Interface welches uns ermöglicht Gedanken in ihrer Rohform zu lesen stellt eine potentielle Gefahr dar. Das Problem liegt zwischen der Genauigkeit und der Anwendung. Gedanken werden ungefiltert verarbeitet mit der falschen Interpretation ließe sich eine Menge Schaden anrichten.

Der Prototyp hatte letztlich zwei Hauptanforderungen. Zum einen sollte er möglichst genau arbeiten, zum anderen die Freiheit und Privatsphäre der Nutzer nicht verletzten.  Durch unsere Tests kamen wir auf die Idee die recht exakte Erkennung  von 4-5 Grundgefühlen durch die Emotiv zu nutzten. Gefühle unterscheiden sich eher durch den Charakter, nicht wie die frei trainierbaren, kognitiven Denkmuster der Emotiv-Software durch  investierte Zeit.

Eines der größten Probleme itterativer Design-Prozesse ist der Test neuer Prototypen. So zum Beispiel drücken sich Probanden eines Usability-Tests nicht unbedingt unehrlich aber ungenau aus wenn es um ihre Gefühle geht. Die emotionale Verstrickung einer Software, Interface oder sonstigen Produktes würde sichtbar werden durch den Einsatz unseres Programms. Da das Gerät ohne Verkabelung auskommt ist es zusätzlich mobil.

Als exemplarisches Projekt haben wir ein Programm entwickelt, welches im Anwender unterschiedliche, emotionale Reaktionen hervorrufen soll.

zur entspannung und meditation, für manche anwender langeweile

ein suchbild welches konzentration fordert und diese dann in frustration umschlagen lässt

in diesem spiel geht es darum die farbe und nicht das wort zu nennen, das scheitern ist als stroop-effekt bekannt

Die von uns untersuchten und entwickelten Programme zielen daher auch auf die praktische Nutzung durch Kommilitonen ab.

Ergebnis

http://vimeo.com/45474487