뇌파의 프랙털차원해석에 기초한 BCI 제어

전문가 제언

○ 뇌-컴퓨터 인터페이스(Brain Computer Interface, BCI))는 인간의 운동기관(손, 발 등)을 사용하지 않고 생체신호만으로 컴퓨터를 제어하는 기술을 말한다. 생체신호정보로서 근전도(Electromyogram, EMG)를 사용한 시스템을 고령자나 신체장애자를 위한 보조장치로 개발, 제품화하였으나, 중증 근위축성측색경화증 환자들은 전신의 근육운동이 불가능하여 EMG를 사용하는 BCI시스템을 실현하기 곤란하다.

○ 본 해설논문에서는 생체신호 중 비침습적으로 측정한 뇌전도(Electroencephalogram, EEG)에 착안, 뇌파신호만을 사용하여 휴머노이드(humanoid) 로봇을 제어하는 뇌에 기초한 직접제어(brain-based direct control)시스템에 대해 기술하였다. 이 시스템은 뇌파의 특징량으로서 종전에 사용하던 파, 파 등의 주파수성분, 즉 대역제한 된 신호의 변동이 아니라 대상의 복잡성을 정량화하는 척도로서 프랙털(fractal)차원을 사용했다.

○ 뇌전도(EEG)의 프랙털해석에 의한 휴머노이드 로봇의 뇌에 기초한 직접제어와 근적외선분광법(NIRS)신호의 Lyapunov해석을 과제(task)에 의한 카오스·프랙털성의 변화에 의해 조사하였다. 피험자의 로봇에게 지령으로서 프랙털차원의 해석방법을 사용하여 「정지」, 「동작」, 「우」, 「좌」에 관하여 80%이상의 인식율을 얻었다. 디옥시-헤모글로빈 농도변화의 최대 Lyapunov지수는 안정 시와 과제수행 시에 변화하는 경향을 보였으며, NIRS를 사용한 로봇 제어 실현가능성을 시사하였다.

○ 국내의 BCI연구는 몇 개 대학에서 수행하고 있으나 미국, 유럽, 일본 등에 비해 수준이 낮은 편이며, EEG의 프랙털해석에 의한 로봇 제어와 NIRS 신호의 Lyapunov해석에 의한 로봇 제어기술은 앞으로 국내에서도 시도되어야 할 것으로 생각한다. 앞으로 EEG, NIRS, fMRI 등을 이용하여 뇌-기계인터페이스(BMI) 기술개발로 신체장애자의 의수, 의족, 전동휠체어 등의 응용이 기대된다.

저자

Masahiro Nakagawa

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

정밀기계

연도

2011

권(호)

50(4)

잡지명

計測と制御

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

292~297

분석자

이*희

분석물

• 뇌파의 프랙털차원해석에 기초한 BCI 제어.pdf [245,209 byte]

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