Communication sans fil directe des esprits humains via une plate-forme cerveau-ordinateur-métasurface non invasive

Communication directe sans fil des esprits humains via une plate-forme cerveau-ordinateur-métasurface non invasive

Figure 1 : L’architecture du système d’EBCM. L’opérateur équipé d’électrodes et d’un dispositif P300 BCI peut instruire directement la métasurface avec diverses fonctions EM sous stimulation visuelle avec les séquences de codage temporaires spécifiques. Quatre schémas typiques, y compris les communications cerveau-sans fil, le codage de modèle de codage, le balayage de faisceau et la multifonction des modulations EM sont démontrés. Crédit : Qian Ma, Wei Gao, Qiang Xiao, Lingsong Ding, Tianyi Gao, Yajun Zhou, Xinxin Gao, Tao Yan, Che Liu, Ze Gu, Xianghong Kong, Qammer H. Abbasi, Lianlin Li, Cheng-Wei Qiu, Yuanqing Li et Tie Jun Cui

Récemment, les métasurfaces de codage incorporant des composants actifs ont permis des contrôles en temps réel et programmables sur les fonctionnalités EM, qui étaient auparavant statiques ou assez limitées dans les homologues passifs conventionnels. Cependant, ces types de métasurfaces nécessitent toujours une opération manuelle. Pour inspecter et distinguer directement la volonté humaine, l’interface cerveau-ordinateur (BCI) est présentée pour établir la communication entre le cerveau et les appareils, offrant une nouvelle perspective de contrôle pour les métasurfaces programmables. En collectant des signaux cérébraux, un BCI peut décoder les intentions de l’opérateur et envoyer des commandes aux objets contrôlés, sans aucune exigence pour l’activité musculaire de l’opérateur.

Dans un nouvel article publié dans eLightune équipe de scientifiques, dirigée par le professeur Tie Jun Cui du State Key Laboratory of Millimeter Waves, Southeast University, Chine, et ses collègues ont développé une métasurface cerveau-ordinateur électromagnétique (EBCM) pour contrôler de manière flexible et non invasive les synthèses d’informations et les transmissions sans fil.

L’EBCM présenté peut non seulement traduire les messages cérébraux de l’opérateur en signaux EEG, puis en diverses commandes EM, mais également effectuer une “communication mentale” sans fil entre deux opérateurs. Comme le montre la figure 1, un afficheur est placé devant l’opérateur pour afficher les commandes associées. En regardant simplement la commande souhaitée, l’EBCM peut comprendre l’intention de l’opérateur et réaliser les fonctions EM, y compris le balayage du faisceau visuel, les modulations d’onde et le codage de motif.

Les chercheurs ont conçu et démontré expérimentalement la communication textuelle sans fil basée sur l’EBCM, comme le montre la Fig. 2. Une interface graphique textuelle est fournie à l’opérateur BCI, où les boutons visuels sont directement codés comme une séquence de codage spécifique composée de “0” et “1.” Dans l’expérience, le mode mono-faisceau à gain élevé et le mode de diffusion aléatoire à faible gain sont utilisés pour distinguer l’amplitude des réflexions de la métasurface, qui correspondent aux codes “1” (forte amplitude) et “0” (faible amplitude), respectivement, pour la transmission d’informations sans fil.

À titre de démonstration du prototype, les chercheurs ont démontré la transmission sans fil de texte d’un opérateur à un autre dans le système de communication EBCM. L’opérateur A, en tant qu’expéditeur de texte, envoie des lettres en regardant visuellement les boutons de caractères sur l’interface graphique EBCM. Lorsque la lettre cible est décodée à partir du signal EEG, une séquence de codage basée sur ASCII est implémentée sur le FPGA pour changer de mode variant dans le temps, manipulant la métasurface pour envoyer des informations dans l’espace, qui sont reçues, démodulées et présentées par l’EBCM d’un autre opérateur .

Communication directe sans fil des esprits humains via une plate-forme cerveau-ordinateur-métasurface non invasive

Figure 2 : L’architecture du système de communication textuelle ainsi que le processus de codage et de décodage Crédit : Qian Ma, Wei Gao, Qiang Xiao, Lingsong Ding, Tianyi Gao, Yajun Zhou, Xinxin Gao, Tao Yan, Che Liu, Ze Gu, Xianghong Kong, Qammer H. Abbasi, Lianlin Li, Cheng-Wei Qiu, Yuanqing Li et Tie Jun Cui

“Le temps de saisie moyen de chaque caractère est d’environ 5 s en utilisant le BCI basé sur P300 par un opérateur BCI habile. Il est possible d’améliorer la vitesse de saisie de texte en appliquant certains paradigmes d’orthographe rapide. Il convient également de mentionner que le P300- Les BCI basés sur les BCI offrent une grande précision et une grande robustesse parmi divers BCI non invasifs », ont-ils ajouté.

“Le travail présenté, combinant l’espace des ondes EM et le BCI, pourrait ouvrir une nouvelle direction pour explorer l’intégration profonde de la métasurface, de l’intelligence du cerveau humain et de l’intelligence artificielle, afin de créer de nouvelles générations de systèmes de métasurface bio-intelligents. ” prédisent les scientifiques.


Un émetteur lumière-micro-ondes basé sur une métasurface pour les communications sans fil hybrides


Plus d’information:
Qian Ma et al, Communication directe sans fil des esprits humains via une plate-forme cerveau-ordinateur-métasurface non invasive, eLight (2022). DOI : 10.1186/s43593-022-00019-x

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: Communication directe sans fil des esprits humains via une plateforme cerveau-ordinateur-métasurface non invasive (13 juin 2022) récupéré le 13 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-wireless-human-minds-non- invasive-brain-computer-metasurface.html

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