- Jack Gariss conducting group who are hooked-up to bioscope machines, 1972

自Hans Berger 1924年第一个发现并记录脑电波后，人类从未停止过对脑机接口(Brain–Computer Interface, BCI)的研究，特别是无创低成本的EEG(Electroencephalography)，在科研和医学上的应用已经非常广泛了，而消费级别的EEG技术也早已出现，相信各位对类似“意念控制(Mind Control)”的产品也有所闻。所以本篇讲的不是特异功能，而是对现有消费级别的EEG技术的简单的可行性调研和展望，也借此对国内的hacker/maker们说一句：兄弟们，这块可以玩了!!

EEG测量原理

众所周知，咱们的脑袋里有很多有规律的电活动，在不同年龄，不同状态下各不相同。根据频率可分成大致六种波形信号，还有一些外界刺激引发的电位信号。而EEG测量就是在头皮的特定位置放置电极，收集并放大这些信号。EEG测量的优点是较好的时间分辨率(temporal resolution，即二次采集数据的时间间隔较小), 低成本，设备携带性和易用性比较好，但同时EEG的空间分辨率(spatial resolution, 即区别两个区域的最小距离)较差，而且采集的数据很容易受干扰，需要过滤杂波，跟个体差异，引导电极都有很大关系。

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电极的安放，常用10-20系统电极放置法，即国际脑电图学会规定的标准电极放置法。该方法将头皮分成若干区域和21个标准电极放置点。当然也有更精细的分法。

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一个EEG的电平信号反应的是两个电极间的电位差，电极的放置是有讲究的，电极的多少取决于测量所需的导联(channel)数，一般来说导联数跟数据量和精度成正比。每个导联一般包括两个电极，1个活动电极(或作用电极,active electrode), 一个参考电极(或无关电极，reference electrode)。导联方法一般分为单极导联法和双极导联法。单极导联法是将活动电极置于头皮上，参考电极置于耳垂，这样产生于活动电极的阴性电位变化将作为波形向上的阴性波形记录下来。双极导联法不使用参考电极，只使用头皮上的两个活动电极，记录下的是两电极部位脑电位变动的差值，这样可大大减少干扰，排除参考电极引起的误差。

还有一个值得注意的是干电极和湿电极的区别。传统基本用的是湿电极，使用前要再电极和头皮之间涂层导电物质，教麻烦。而干电极就免去了这个步骤，如果能克服导电问题的情况下更适合大众化的需求。

Neurosky, Emotiv和Emsense

说到BCI不得不提的3家公司。

Neurosky

2007年Neurosky发布了一款基于消费级别低成本EEG的游戏Neuroboy。Neurosky是1导的干电极技术，现在Neurosky的技术基本能将成本压到100美刀以下。市面上常见的意念控制玩具和产品大多是基于Neurosky的ThinkGrear芯片解决方案。比如2009年与Mattel合作推出的热卖产品Mindflex ，同年跟UncleMilton联手推出的Force Trainer 。同时Neurosky也在下一局更大的棋，推出了头戴式EEG产品MindWave，Mindset等，并努力建立自己的开发生态环境。

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Emotiv

Emotiv在2009年推出了16导的EEG设备EPOC，这是第一款使用湿电极技术的消费级EEG产品。当然相对地价格也贵一些。

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Emsense

Emsense这家公司也有自己的EmBand系列产品，但这家公司的主页目前无法访问，据不可靠消息称该公司已经倒闭，具体就不得而知了。EmBand也是采用额头干电极技术。

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开源的openEEG

这个是必须有的。openEEG是一个开源硬件+软件的项目，如果你希望从零做出一个EEG项目，openEEG绝对适合你。在项目wiki里，你能找到详尽文献和软硬件资料。

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如何挑选合适自己项目的EEG设备？

前面初略地介绍了几家EEG厂家和开源项目，那作为hacker/maker如何挑选适合自己项目的EEG设备呢？当然你可以从零做，也可以购买现成的比如Neuroboy的头戴式EEG。下面我们就对比一下。

虽然openEEG是完全开源的项目，但从易用度上来说并不值得推荐。
Neurosky官方的MindWave和MindSet无论在便携性(无线)和开发环境上都是比较好的考虑，但价格还是小贵。
Force Trainer和Mind Flex理论上都用的是Neurosky的芯片和技术，但实际的固件还是有少许差别，主要体现在数据输出上，比如Force Trainer不输出EEG power band value(过滤后反映的脑波类型，比如delta, theta)，而Mind Flex可以；还有两者都不输出Raw wave values(原始数据)。两者有明显价格上的优势，却没有开放的API和文档。

Arduino的Mind Hack类项目

1. Mental Block

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Eric Mika的作品，是一个读取脑波并可视化的头盔装置，大哥为做这个项目写了一个Neurosky EEG数据解析的类 - Arduino-Brain-Library，还写了篇How to Hack Toy EEGs，手把手教你如何用Arduino hack Mind FLex和处理数据。本文的很多资料也是参考他的文章。

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2. Mind-Controlled Scalextric

这是一个意念控制的赛车游戏，但作者并未公布任何代码和详尽资料，EEG设备用的是Neurosky的MindWave。

游戏

目前最有前景的方向，之前提到的Force Trainer，MindFlex都属于此类新型的游戏体验。

交流(残疾人)

机器人控制

卖萌

更多

* 文中若有不当和错误之处，欢迎各位专业人士拍砖指正:P

参考：

http://en.wikipedia.org/wiki/Electroencephalography

http://frontiernerds.com/brain-hack

http://en.wikipedia.org/wiki/Brain–computer_interface

http://baike.baidu.com/view/3989854.htm

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