基于IR-ERP的脑机接口：新型设计与性能提升

脑机接口技术，简称BCI（Brain-Computer Interface），是一种新兴的人机交互方式，它利用大脑的电信号直接与外部设备进行通信，无需通过肢体动作。本文主要介绍了一种基于模拟阅读事件相关电位（Synchronous Reading Event-Related Potentials，IR-ERP）的脑机接口系统。IR-ERP-BCI由三个关键部分组成：虚拟键盘、EEG数据采集单元和数据处理及目标字符识别单元。 虚拟键盘是设计的核心，包含36个按键，每个键分为上下两部分，上半部显示键的名称字符，下半部则是动态展示两个标记，它们会按照特定时间间隔从右向左移动。用户通过观察和辨认这对标记来确定目标键，当正确识别时，会产生一对与标记对应的时间锁定ERP成分。这种方式消除了传统BCI中常见的突发刺激，显著减少了因刺激引发的外源性和内源性脑噪声，提高了系统的稳定性和准确性。 实验结果显示，六个受试者参与的测试中，平均传输率达到了每分钟87比特，这表明该系统具有较高的信息传输效率。同时，视野字符密度较高，键的尺寸（1.2em）和间距（0.3em）减小，提高了操作的便捷性。然而，文中也提到了当前ERP-BCI存在的问题，如突现刺激引发的噪声干扰和信号处理所需的时间成本。解决这些问题需要综合运用先进的信号处理算法和优化的硬件设计，以提升BCI的整体性能。 基于IR-ERP的脑机接口技术展示了其在人机交互领域的潜力，但同时也面临挑战，未来的研究将着重于降低噪声干扰、提高信号解析速度，以便实现更高效、低负担的脑机交互体验。这种技术对于残疾人士辅助、游戏控制、甚至高级认知计算等领域都有着广泛的应用前景。