[Lecture] [Resume] Penggunaan BCI2000 Untuk Penelitian HCI-Centered BCI

1. Pendahuluan

bci2000
Logo BCI2000

BCI2000 adalah perangkat lunak yang di desain untuk penelitian BCI (Brain-Computer Interface). Juga dapat digunakan untuk akuisisi data, presentasi stimulus dan aplikasi monitoring otak secara umum. Tujuan utama dari proyek BCI2000 adalah untuk menfasilitasi peneliti dan pengembangan aplikasi baru pada area ini. BCI2000 di desain untuk menjadi tool yang dapat mempermudah tantangan dalam menyiapkan, mengkonfigurasi dan memelihara sebuah sistem BCI.

2. Manfaat Menggunakan BCI2000

  • BCI2000 mengimplementasikan framework BCI standard dan modular yang dapat menggambarkan sistem BCI apapun dan dapat menangani banyak detail sistem yang sekunder untuk algoritma dan output dari aplikasi akan tetapi tetap sangat penting untuk kesuksesan sebuah percobaan. Contohnya, data yang dikumpulkan dengan menggunakan BCI2000 disimpan menggunakan format data standard yang berisi semua parameter percobaan, semua penanda kejadian percobaan dan semua data sinyal otak.
  • Antarmuka grafis yang memungkinkan peneliti untuk menyusun dan mengontrol percobaan dibuat sama untuk konfigurasi hardware apapun, meskipun untuk algoritma dan aplikasi yang dipakai berbeda.
  • BCI2000 menggunakan format modular yang memisahkan antara komponen sistem BCI menjadi beberapa program terpisah yang berjalan secara bersamaan.
  • Framework BCI2000 memungkinkan untuk dikembangkan diluar kemampuan intinya (misal, berkomunikasi dengan program lain lewat protokol TCP/IP).
  • BCI2000 dilengkapi dengan dokumentasi komponen lengkap yang telah terbukti mampu bekerja di berbagai percobaan BCI.

3 Skenario Penggunaan

3.a Melakukan percobaan HCI (Human-Computer Interface) / Psychophysical

Percobaan ini mengukur tradeoff antara kecepatan dan akurasi dengan inputan tertentu yang mengharuskan subjek untuk bergerak maju dan mundur diantara dua target secepat dan seakurat mungkin dengan menggunakan anggota badan tertentu atau perangkat masukan, seperti stylus.

3.b Sistem Komunikasi Pasien

BCI2000 memfasilitasi implementasi dari sistem komunikasi pasien, yang mengalami kelumpuhan sehingga membutuhkan bantuan perawat, melalui dua cara. Yang pertama, dengan mengintegrasikan dan mengoptimalkan antarmuka grafisnya (misal, modul operator). Lalu, dengan mengkoneksikan outputnya dengan perangkat eksternal atau software. Sebuah contoh dari kemampuan inter-operabilitas BCI2000 adalah skenario sistem kendali pasien yang memungkinkan pasien yang mengalami kelumpuhan untuk mengunakan aktifitas otak untuk mengendalikan sebuah perangkat word processor standard.

Speller-based patient communication system, contoh dari implementasi BCI2000
Speller-based patient communication system, contoh dari implementasi BCI2000

3.c Petunjuk lain

Ada banyak cara untuk memanfaatkan BCI2000 untuk meningkatkan HCI diantaranya dengan mempelajari bagaimana menggunakan berbagai macam perangkat masukan, melacak posisi mata menggunakan eye tracker, perhatian dari sinyal otak, dan sinyal psikologis lainnya (detak jantung, dsb.) untuk mengukur tingkat stress dan frustasi misalnya.

4 Konsep inti

4.a Model Sistem

Secara umum model sistem BCI terdiri dari tiga komponen yaitu: (1) data acquisition untuk mencatat sinyal syaraf; (2) signal processing algorithm yang akan meng-ekstrak sinyal yang mewakili maksud dari user dan menterjemahkannya menjadi perintah untuk perangkat keluarannya; dan (3) a user application yang mengirimkan perintah ini ke perangkat keluarannya dan menyediakan umpan balik bagi user. Ketiga komponen ini berhubungan dengan modul-modul yang ada pada BCI2000 diantaranya Source Module, Signal Processing Module dan  User Application Module.

Model Sistem BCI2000
Model Sistem BCI2000

4.b Konfigurasi

Pada saat BCI2000 dijalankan, segala konfigurasi lanjut dan kontrol dilakukan oleh Operator Module. Modul ini menyediakan tampilan antarmuka untuk user yang akan melakukan percobaan. modul operator ini menediakan tampilan antarmuka untuk memulai, menahan dan melanjutkan jalannya sistem. Juga mampu menampilkan informasi log, visualisasi sinyal dan salinan layar pengguna selama sistem dioperasikan.

Modul Operator BCI2000
Modul Operator BCI2000

4.c Komponen Perangkat Lunak

Di dalam modul inti, komponen perangkat lunak bertindak atas blok data sinyal otak secara berurutan, membentuk sebuah rantai “filter”. Modul operasional ini dapat diadaptasi dengan menulis filter baru, memodifikasi filter yang telah ada atau dengan menyusun kembali. Filter ini dibuat dengan bahasa pemrograman C++, akan tetapi BCI2000 menyedikan framework pemrograman yang dapat mempermudah modifikasi filter dan juga filter yang dapat memakai code MATLAB dari user untuk keperluan pemrosesan data secara online. Filter umumnya tidak memiliki tampilan antarmuka akan tetapi mereka secara khusus melakukan request parameter untuk konfigurasi dari framework pemrogramannya yang kemudian akan ditampilkan dan diorganisir di jendela konfigurasi modul operator.

Jendela Konfigurasi Parameter BCI2000
Jendela Konfigurasi Parameter BCI2000
Rantai Filter BCI
Rantai Filter BCI

4.d Memulai BCI2000

Untuk dapat mulai menggunakan BCI2000 kita memerlukan perangkat keras yang sesuai, yang mana terdiri dari sistem komputer dan perlengkapan untuk merekam. Untuk komputer dapat berupa sebuah PC atau laptop standard dengan sistem operasi Windows. Komputer ini harus memiliki dedicated video card yang mendukung 3D. Sedangkan untuk perlengkapan merekam terdiri dari sebuah amplifier, digitizer dan sensor yang sesuai.

5 Kesimpulan

BCI2000 menyediakan sejumlah kemampuan penting yang berguna untuk para peneliti yang melakukan studi mengenai BCI, psikofisik, dan interaksi manusia-komputer. Framework BCI2000 menangani banyak fungsi internal yang penting untuk melakukan dan mengelola percobaan agar berhasil dan dapat dikembangkan dan diadopsi menjadi aplikasi yang bermacam-macam. BCI2000 memungkinkan para peneliti untuk fokus pada aspek yang dianggap unik dari percobaanya, karena BCI2000 akan mampu menangani masalah kompleksitas, waktu dan biaya dari pembuatan dan pengelolaan percobaan di areal pemrosesan biosignal dan umpan balik secara real-time.

Rerensi Bacaan:

Tan, Nijholt. 2010. Brain-Computer Interfaces: Applying our Minds to Human-Computer Interaction. Springer.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s