Tech-Sandbox: Die Spielwiese der Neural Engineering

Wenn Lächeln für ein Videospiel von selbst genug für einige Leute glücklich machen, dann "Unicorb" sein könnte, — ein Videospiel von Gesichtsmuskeln ein Spieler kontrolliert – so etwas wie ein Cyber-Brunnen der Freude anzusehen. Warum? Da das Objekt des Video-Spiel ist immer wieder zu Lächeln, um ein Einhorn im Flug zu halten, wie es durch Regenbögen in einem Video springt. Players Mimik können erkannt und übersetzt Unicorb Kontrollen, weil sie während des Spielens, Thalia tragen müssen – eine tragbare interaktives System, das verräterische Signale von Gesichtsausdrücken erfasst.

"Thalia die Muse der Freude", sagte James Wu, ein Coschöpfer von Thalia und Unicorb und ein Student in Bioingenieurwesen an der University of Washington. "Viele Studien haben gezeigt, dass nur der physische Akt des Lächelns Ihre Gesamtstimmung und psychische Gesundheit verbessert."

((ImgTag | http://www.livescience.com/images/i/000/067/605/i02/UnicorbTeam.jpg?1403711942 | Null | von links nach rechts: James Wu, Tiffany Youngquist, Tyler Maxfield und Karl Marrett von der University of Washington erstellt das Spiel "Unicorb" für den 2014-Tech Sandbox-Wettbewerb. Benutzer steuern Spiel über elektrische Signale, die durch ihr Lächeln erzeugt. Diese Signale werden durch nicht-invasive Elektroden abgeholt. Solche Gehirn-Computer-Schnittstellen sind bei der NSF Engineering Research Center für sensomotorische Neural Engineering, recherchiert, widmet sich der Entwicklung neuer Technologien um Menschen zu helfen, die gelähmt oder deaktiviert sind. Das Zentrum hält auch die jährliche Tech Sandbox-Wettbewerb.
| Eric H. Chudler, Zentrum für sensomotorische Neural Engineering | null | falsche))

Thalia und Unicorb wurden erstellt von Wu, zusammen mit drei anderen Studenten der University of Washington: Karl Marrett, ein Student hat einen Forschungshintergrund in der Neurologie, Tyler Maxfield, ein Bioingenieurwesen Bachelor und Tiffany Youngquist, Bioengineering graduate Student. Die Schüler erstellten Thalia und Unicorb für einen 2014 Wettbewerb namens Tech Sandbox, die am Ende eines Kurses, auch genannt "Tech Sandbox" stattfand angeboten an der University of Washington im Jahr 2014.

Der Zweck der Tech Sandbox wurde durch Lise Johnson erklärt – der Kursleiter Tech Sandbox und Bildungsmanager des Zentrums für sensomotorische Neural Engineering (CSNE), ein Engineering Research Center von der National Science Foundation finanziert und an der University of Washington basiert: "Studenten sollen Projekte erstellen, die die Grundprinzipien der neuronalen Entwicklung zeigen, und sie sollen auch Dinge, die als pädagogische Demos funktionieren können."_FITTED Wir wollen, dass sie Spaß und interessant und vielleicht marktfähige, praxistaugliche."

Auch bietet die Tech-Sandbox-Wettbewerb einen Mechanismus zum ermutigend Studenten und Dozenten zum Experimentieren mit der CSNE hoch entwickelte Ausrüstung.

Was ist in einem Lächeln?

Ursprünglich wollten die Macher von Thalia und Unicorb in ihr Spiel integrieren ein Elektroenzephalogramm (EEG), misst Signalisierung von das Gehirn Occipital Vorsprung, wo Bildinformationen verarbeitet wird. Sondern weil elektrische Signalisierung von Muskeln robuster ist, das Team stattdessen letztlich fließen in ihr Spiel ein Elektromyogramm (EMG) misst die elektrische Aktivität der Rast- und Auftraggeber Muskeln.

EMGs zuvor ausgiebig genutzt wurden, Gesichtsmuskeln zu studieren, ist die Verwendung des EMGs in einem Videospiel Roman.

Während eines Spiels müssen Thalia EMG-Elektroden positioniert werden, auf bestimmte Muskeln rund um jedes Spielers Mund, Augen und andere Bereiche des Gesichts, die sich auf charakteristische Weise zu bewegen, wenn Menschen Glück oder Überraschung ausdrücken. Die Elektroden zu erfassen des Muskel-Spielers Signaltechnik, die dann verstärkt und interpretiert die Höhe und die Geschwindigkeit des Unicorbs fliegenden Einhorn steuern.

"Die Steuersignale ausgelegt sind, so müssen Sie verwenden Ihre lächelnden Muskeln und Muskeln, überraschen", sagte Youngquist. "Die Idee ist, dass durch facial Feedback wir irgendwie einen Zustand des Glücks oder Positivität des Benutzers durchsetzen können."

Die Machern von Thalia und Unicorb hoffe, dass die Weiterentwicklung der Unicorb schließlich auf seine Verwendung als Depression Therapie, besonders für junge Kinder führen kann.

Ein Experiment im Gange

Die Tech-Sandbox-Wettbewerb wurde zuerst im Jahr 2013 als außerschulische Aktivität getestet. Dann, im Jahr 2014 war es zum ersten Mal im Rahmen des Studiengangs Tech Sandkasten angeboten. Gruppen von Studenten und Doktoranden in Tech Sandbox als Teams anmelden und am Ende des Quartals, in dem jährlichen Tech Sandbox-Wettbewerb konkurrieren.

Obwohl keine Voraussetzungen erforderlich sind, um die Tech-Sandbox-Kurs zu besuchen, hat es bisher vor allem Bioengineering Studenten, zusammen mit ein paar Studenten aus anderen Disziplinen angezogen.

"Es ist irgendwie ein Experiment durchgeführt,", erklärt Johnson. "Es gibt keine Vorträge und gibt es kein Curriculum. Einer von den guten Dingen zu bieten, wie ein Kurs ist, dass es irgendeine Art von Anreiz, einen guten Job machen."

Tech-Sandbox-Vorteile

Laufe Tech Sandbox 2014 Johnson verlangt von jedem Team Fortschrittsberichte, so dass sie könnte gegen schlechte Ideen zu beraten und sie auf dem Weg zur Beendigung ihrer Geräte halten.

"Eines der größten Dinge, die Sie lernen können, wenn Sie versuchen, eine Technologie in nur 10 Wochen zu bauen ist, welche Ideen funktionieren werden und was nicht, wird", sagte Marrett, wer zu seinem Verständnis der neuronalen Engineering über Tech Sandbox weiter.

"Das Siegerprojekt aus dem letzten Jahr (2013) wird in Tonnen und Tonnen von Bildungs- und Öffentlichkeitsarbeit Demonstrationen," sagte Johnson, unter Bezugnahme auf WrestleBrainia 3000 – eine Spiel, dass EMG Signale aus den Armen von zwei menschlichen Konkurrenten Armdrücken Roboter zu steuern. "Alle hatten eine gute Zeit, es zu tun, also wir dachten, dass es eine gute Sache weiter wäre."

Kursteilnehmer 2014 Tech Sandbox Anleitung von Johnson und Ratschläge über ihre Projekt-Designs aus ihrer Lehrassistent Dev Sarma, einer der Schöpfer des WrestleBrainia profitiert. Darüber hinaus hat Tech Sandbox boten Möglichkeiten für Studenten erhalten mentoring von Teamkollegen, die Studenten sind; Diese Studenten wiederum sammeln mentoring Erfahrungen.

"Dieser Wettbewerb hat mir erlaubt, Arbeit mit Studenten, die in ihren Bereichen Recht gut informiert sind", sagte Maxfield. "Es war recht positiv auf die Gruppenatmosphäre haben und möglicherweise einfallen und sie logistisch hash."

Im Jahr 2014 schrieb fünf Teams in Tech Sandbox gewinnt Tabletten und eine Chance, ihr Verständnis der neuronalen Technik zu demonstrieren. Das Siegerprojekt des Jahres war vHAB, ein virtual-Reality-Spiel, das hilft Schlaganfall-Patienten, die motorische Kontrolle ihrer Hände. Ansprechbar, selbst die kleinsten Bewegungen von Spielern gemacht, vHAb lässt sich Spuren Patienten Fortschritte zu helfen und Ihnen motivierende Feedback während des gesamten Erholungsphasen, die möglicherweise lange und qualvolle.

Die Zukunft der Tech-Sandbox

CSNE baut derzeit die einzigartige Tech Sandbox-Modell zu Partnereinrichtungen — MIT, Morehouse College und San Diego State University – seine mögliche Skalierbarkeit, besonders für Institutionen auswerten, die begrenzten Ressourcen per Paar Absolventkursteilnehmer eingeschränkt werden kann. Solche Anstrengungen zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit der Tech Sandbox würde wahrscheinlich helfen Studenten aus traditionell unterrepräsentierten Gruppen zur Teilnahme an Wissenschaft und Technik zu fördern.

Keith Roper, ein NSF-Programm-Direktor der CSNE, betreut, sagte, "das Bewusstsein, gezeichnet durch die Tech-Sandbox, kognitiven, psychologischen und Wellness-Aspekte des neuronalen Engineering ist ein Auswuchs der interdisziplinären Tätigkeit in der Mitte, die eingreift und medizinischen Profis mit Ingenieuren, Technologie zu verwenden, um sowohl fördern Wissenschaft und Gesellschaft in wichtigen Punkten profitieren."

Anmerkung der Redaktion: Die Forscher in Behind the Scenes Artikel dargestellt wurden unterstützt durch die National Science Foundation , die Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik beauftragt. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Siehe die hinter die Kulissen-Archiv.