• 사물인터넷융복합논문지
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• 제9권1호
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• pp.25-31
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• 2023

뇌-기계 인터페이스는 차세대 인터페이스로서 기기 이용자가 명령을 생각할 때 발생하는 신경세포의 전기적 신호인 뇌파를 해석하여 기기를 조종하는 인터페이스다. 뇌-기계 인터페이스는 다양한 스마트기기 등에 응용될 수 있지만 뇌파 신호를 해석하는 데는 상당량의 계산 프로세스가 필요하다. 따라서 에지(Edge) 형태로 구현된 임베디드 시스템에서는 뇌-기계 인터페이스를 구현하기가 어렵다. 본 연구에서는 사물인터넷 기술을 이용하여 에지에서는 뇌파 측정만을 진행하고 뇌파 데이터의 저장 및 분석은 클라우드 컴퓨팅에서 수행하는 새로운 형태의 뇌-기계 인터페이스 시스템을 제안하였다. 본 시스템은 뇌-기계 인터페이스를 위한 정량 뇌파 분석을 성공적으로 수행하였으며 데이터 송수신 시간 또한 실시간 처리가 가능한 수준을 보였다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2017년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.477-478
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• 2017

4차 산업혁명 시대가 도래해 인간 뇌와 기계 간 인터페이스 기술 개발이 한창이다. BMI(Brain-Machine Interface)는 뇌의 신경계로부터 신호를 측정하고 분석해 기계와 같은 외부 기기에 연결해 제어함으로써 사용자의 의사나 의도대로 기기를 움직이는 인터페이스를 만드는 것이다. 뇌-기계 인터페이스 기술은 뇌질환 치료, 장애인을 위한 로봇 팔과 로봇다리 같은 인체 결합기술, 인간과 기계와의 직접적인 정신 교류의 개발을 위한 필적인 기술이다. 본 논문에서는 4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나인 뇌 기계 인터페이스에 대한 3P 정보분석을 수행함으로써 BMI의 R&D 및 시장진입을 위한 전략을 제시하였다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제9권6호
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• pp.17-22
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• 2023

뇌-기계 인터페이스(BMI)는 신경활동을 통해 발생하는 전기 신호인 뇌파를 해석하여 기계를 제어하는 인터페이스이다. BMI는 다양한 분야에 적용될 수 있으나 뇌파 측정 및 해석을 위한 하드웨어의 휴대성이 낮아 대중적으로 사용되기에 어렵다는 단점이 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해 이전 연구에서는 클라우드 컴퓨팅을 이용한 사물인터넷 기반 뇌-기계 인터페이스 시스템을 제안하였다. 본 연구에서는 위 시스템의 실시간 사용성을 증명하기 위하여 뇌파로 퐁(Pong) 게임을 조종하는 애플리케이션을 개발하여 테스트하였다. 그 결과 제안된 BMI 사용자가 최적 제어 인공지능과의 실시간 퐁 게임 대결에서 대등한 스코어를 보였다. 따라서 본 연구 결과는 사물인터넷 기반 뇌-기계 인터페이스가 일상생활 속 다양항 실시간 애플리케이션으로 활용될 수 있음을 시사한다.

• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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• 제54권7호
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• pp.468-474
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• 2005

Brain-machine interface (BMI) based on neuronal spike trains is regarded as one of the most promising means to restore basic body functions of severely paralyzed patients. The spike train decoding algorithm, which extracts underlying information of neuronal signals, is essential for the BMI. Previous studies report that a linear filter is effective for this purpose and there is no noteworthy gain from the use of nonlinear mapping algorithms, in spite of the fact that neuronal encoding process is obviously nonlinear. We designed several decoding algorithms based on the linear filter, and two nonlinear mapping algorithms using multilayer perceptron (MLP) and support vector machine regression (SVR), and show that the nonlinear algorithms are superior in general. The MLP often showed unsatisfactory performance especially when it is carelessly trained. The nonlinear SVR showed the highest performance. This may be due to the superiority of the SVR in training and generalization. The advantage of using nonlinear algorithms were more profound for the cases when there are false-positive/negative errors in spike trains.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1252-1254
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• 2004

BMI(brain machine interface) has been recently applied to give a disabled person mobility. This study is to determine the effective EEG parameters for predicting the movement moment of body limbs thought analysis of moving averaged ERD. The results showed that the proposed method for classifying EEG for predicting the movement seemed to be better than the classical method of determining ERD.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7508-7512
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• 2015

뇌파로 의도를 접속하여 기계를 작동하는 뇌-기기 접속(Brain-Computer Interface, BCI) 기반의 인간-로봇상호작용(Human-Robot Interaction, HRI) 플랫폼을 제안한다. 사람의 뇌파로 의도를 포착하고 포착된 뇌파 신호에서 의도를 추출하거나 연관시키고 추출된 의도로 기기를 작동하게 하는 포착, 처리, 실행을 수행하는 플랫폼의 설계, 운용 및 구현 과정을 소개한다. 제안된 플랫폼의 구현 사례로 처리기에 구현된 상호작용 게임과 처리기를 통한 외부 장치 제어가 기술되었다. BCI 기반 플랫폼의 의도와 감지 사이의 신뢰성을 확보하기 위한 다양한 시도들을 소개한다. 제안된 플랫폼과 구현 사례는 BCI 기반의 새로운 기기 제어 작동 방식의 실현으로 확장될 것으로 기대된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-13
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• 2010

There are a great numbers of disabled individuals who cannot freely move or control specific parts of their body because of serious neurological diseases such as spinal cord injury, amyotrophic lateral sclerosis, brainstem stroke, and so on. Brain-computer interfaces (BCIs) can help them to drive and control external devices using only their brain activity, without the need for physical body movements. Over the past 30 years, several Bel research programs have arisen and tried to develop new communication and control technology for those who are completely paralyzed. Thanks to the rapid development of computer science and neuroimaging technology, new understandings of brain functions, and most importantly many researchers' efforts, Bel is now becoming 'practical' to some extent. The present review article summarizes the current state of electroencephalogram (EEG)-based Bel, which have been being studied most widely, with specific emphasis on its basic concepts, system developments, and prospects for the future.

• 전자공학회논문지SC
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• 제47권5호
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• pp.18-23
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• 2010

본 논문은 유발전위(evoked potential) 뇌파인 P300에 기반한 뇌-기계 인터페이스의 실시간 구현을 위한 효율적인 알고리즘을 제안한다. P300 뇌파는 외부 시각 자극이 인간의 의지와 일치할 경우, 100-300ms 부근에서 negative pick를 갖는 특성이 있다. 이러한 특성에 기초하여 P300 뇌파의 포텐셜(potential) 감소를 감지하여 인간의 의도를 역으로 추론할 수 있으며, 이를 뇌-기계 인터페이스에 활용할 수 있다. 연구에서 P300 뇌파는 인간의 두개골 외부에 부착된 전극을 통해 얻어졌으며, 시각적 자극으로는 2차원 알파벳 신호를 사용하였다. P300 뇌파의 포텐셜 감소 검출을 위하여 뇌파 포텐셜을 자극과 연계하여 확률적으로 모델링하였다. 확률적 모델은 피실험자가 의도하는 신호의 모델(target model)과 의도하지 않는 신호의 모델(non-target model)로 구성된다. 이러한 확률적 모델에 기반하여 피실험자의 의도를 추론하기 위해서 최우추정법(maximum likelihood estimation)을 사용하였다. 실험에는 신체 건강한 성인 남자 3명이 참가하였으며, 'A'와 'E' 실험에 대한 피실험자 k의 평균 성공률은 98%, 피실험자 j의 평균 성공률 90%, 그리고 피실험자 h의 성공률은 79.8%였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제31권5호
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• pp.359-364
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• 2010

The purpose of the brain-computer (machine) interface (BCI or BMI) is to provide a method for people with damaged sensory and motor functions to use their brain to control artificial devices and restore lost ability via the devices. Functional electrical stimulation (FES) is a method of applying low level electrical currents to the body to restore or to improve motor function. The purpose of this study was to develop a SSVEP-based BCI rehabilitation training system with FES for spinal cord injured individuals. Six electrodes were attached on the subjects' scalp ($PO_Z$, $PO_3$, $PO_4$, $O_z$, $O_1$ and $O_2$) according to the extended international 10-20 system, and reference electrodes placed at A1 and A2. EEG signals were recorded at the sampling rate of 256Hz with 10-bit resolution using a BIOPAC system. Fast Fourier transform(FFT) based spectrum estimation method was applied to control the rehabilitation system. FES control signals were digitized and transferred from PC to the microcontroller using Bluetooth communication. This study showed that a rehabilitation training system based on BCI technique could make successfully muscle movements, inducing electrical stimulation of forearm muscles in healthy volunteers.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1993-1994
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• 2008

뇌-기계 인터페이스(BMI : Brain Machine Interface)는 사람의 뇌에서 추출된 데이터를 이용하여 신체동작 없이 기계나 컴퓨터를 동작시키는 새로운 인터페이스 기술이다. 이러한 뇌-기계 인터페이스 기술은 자발전위 뇌파와 유발전위 뇌파를 이용한다. 자발전위 뇌파는 원하는 파형의 파워 값을 조절하여 새로운 인터페이스를 만드는 것이고, 유발전위 뇌파는 자극을 받았을 때 발생하는 값을 이용하여 새로운 인터페이스를 구현하는 것을 말한다. 이 중 자발전위는 사람이 스스로 뇌파의 방출량을 조절할 수 있어 집중력 향상과 같은 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 자발전위를 이용하여 뇌-기계 인터페이스 기술을 구현하였다.