Original Title: 2018年脑机接口研发热点回眸
Source: doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2019.01.019
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ទិដ្ឋភាពទូទៅនៃប្រធានបទក្តៅក្នុងការស្រាវជ្រាវនិងអភិវឌ្ឍន៍ចំណុចប្រទាក់ខួរក្បាល-កុំព្យូទ័រក្នុងឆ្នាំ ២០១៨

ចំណងជើងដើម៖ 2018年脑机接口研发热点回眸

អ្នកនិពន្ធ៖ 陈小刚 (CHEN Xiaogang) - Institute of Biomedical Engineering, Chinese Academy of Medical Sciences, 王毅军 (WANG Yijun) - Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, 张丹 (ZHANG Dan) - Department of Psychology, Tsinghua University

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2019 Science & Technology Review (科技导报)

វិស័យសិក្សា៖ Biomedical Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការអភិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃចំណុចប្រទាក់ខួរក្បាល-កុំព្យូទ័រ (BCI) តម្រូវឱ្យមានការពិនិត្យឡើងវិញយ៉ាងទូលំទូលាយអំពីរបកគំហើញថ្មីៗនៅក្នុងកម្មវិធីប្រព័ន្ធ ផ្នែករឹង ក្បួនដោះស្រាយ និងបញ្ហាប្រឈមផ្នែកសីលធម៌ពាក់ព័ន្ធនឹងទិន្នន័យ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ឯកសារនេះបានពិនិត្យឡើងវិញយ៉ាងប្រព័ន្ធនូវអក្សរសិល្ប៍ស្រាវជ្រាវ BCI ក្នុងឆ្នាំ២០១៨ ដោយចាត់ថ្នាក់វឌ្ឍនភាពទៅជាប្រព័ន្ធអនុវត្ត សមាសធាតុបច្ចេកវិទ្យាគន្លឹះ និងនិន្នាការអភិវឌ្ឍន៍នាពេលអនាគត។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Task-Related Component Analysis (TRCA) for SSVEP BCI
ការវិភាគសមាសធាតុពាក់ព័ន្ធនឹងកិច្ចការ (TRCA) សម្រាប់ចំណុចប្រទាក់ SSVEP BCI
មានល្បឿនលឿនខ្លាំងក្នុងការវាយអក្សរ និងអាចប្រើប្រាស់បានជាមួយអេឡិចត្រូតស្ងួត (dry electrodes) ដែលផ្តល់ភាពងាយស្រួលដល់អ្នកប្រើប្រាស់។ ត្រូវការទិន្នន័យជាមុនដើម្បីធ្វើការក្រិត (calibration) និងមានប្រសិទ្ធភាពចម្បងតែទៅលើគំរូសញ្ញា SSVEP ប៉ុណ្ណោះ។ សម្រេចបានអត្រាបញ្ជូនព័ត៌មានរហូតដល់ ៣២៥,៣៣ bit/min (ខ្ពស់បំផុតក្នុងកំណត់ត្រាពេលនោះ) និង ៩២,៣៥ bit/min សម្រាប់អេឡិចត្រូតស្ងួត។
Brain-actuated functional electrical stimulation (BCI-FES)
ការជំរុញអគ្គិសនីមុខងារគ្រប់គ្រងដោយខួរក្បាល (BCI-FES)
ជួយស្ដារមុខងារចលនារបស់អ្នកជំងឺខ្វិនដៃជើង និងជំរុញឱ្យមានប្លាស្ទិចសរសៃប្រសាទ (neural plasticity) សម្រាប់ការងើបឡើងវិញយូរអង្វែង។ តម្រូវឱ្យមានការវះកាត់បំពាក់អេឡិចត្រូត (invasive) ក្នុងករណីខ្លះ និងទាមទារការហ្វឹកហាត់ពីអ្នកជំងឺក្នុងរយៈពេលមួយ។ អ្នកជំងឺខ្វិនអាចបញ្ជាដៃឱ្យចាប់កាន់វត្ថុបានជោគជ័យ ហើយអ្នកជំងឺដាច់សរសៃឈាមខួរក្បាលបានធូរស្បើយមុខងារចលនារយៈពេល ៦ ទៅ ១២ ខែក្រោយការព្យាបាល។
Sensory prediction error-based BCI (using GVS)
BCI ផ្អែកលើកំហុសការព្យាករណ៍ញ្ញាណដោយប្រើប្រាស់រំញោច GVS
កាត់បន្ថយបន្ទុកការគិតរបស់អ្នកប្រើប្រាស់ អាចបកប្រែបំណងបានលឿនបំផុត និងមិនតម្រូវឱ្យមានការហ្វឹកហាត់ជាមុននោះទេ។ តម្រូវឱ្យមានការប្រើប្រាស់រំញោចអគ្គិសនីតិចតួច (Galvanic Vestibular Stimulation) ដែលអាចផ្តល់អារម្មណ៍ចម្លែកបន្តិចបន្តួចដល់អ្នកប្រើ។ អាចកំណត់លក្ខណៈនៃចលនាបញ្ជាបានយ៉ាងលឿនក្នុងរយៈពេលត្រឹមតែ ៩៦ មីលីវិនាទី (96 ms) ដោយគ្មានការហ្វឹកហាត់ ក្នុងចំណោមអ្នកធ្វើតេស្ត ១២ នាក់។
Multi-person brain-to-brain interface (BrainNet)
ចំណុចប្រទាក់ខួរក្បាលមនុស្សច្រើន (BrainNet)
អនុញ្ញាតឱ្យមានកិច្ចសហការ និងការបញ្ជូនព័ត៌មានដោយផ្ទាល់រវាងខួរក្បាលមនុស្សច្រើននាក់ ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហារួមគ្នា។ ទាមទារការរៀបចំប្រព័ន្ធស្មុគស្មាញ (រួមបញ្ចូលទាំងអ្នកផ្ញើ និងអ្នកទទួលតាមរយៈការជំរុញមេដែក TMS) និងមានល្បឿនបញ្ជូនព័ត៌មានយឺតនៅឡើយ។ មនុស្ស ៣ នាក់អាចសហការគ្នាដើម្បីលេងហ្គេម Tetris ដោយជោគជ័យ ជាមួយនឹងអត្រាភាពត្រឹមត្រូវជាមធ្យម ៨១,២៥%។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអភិវឌ្ឍនិងប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធ BCI ទាមទារការវិនិយោគខ្ពស់លើផ្នែករឹងទំនើប កម្លាំងកុំព្យូទ័រសម្រាប់ដំណើរការទិន្នន័យ និងសំណុំទិន្នន័យធំៗសម្រាប់ការរៀនស៊ីជម្រៅ (Deep Learning)។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានិងការប្រមូលទិន្នន័យភាគច្រើននៅក្នុងឯកសារនេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅសហរដ្ឋអាមេរិក អឺរ៉ុប និងប្រទេសចិន ដោយផ្តោតលើអ្នកជំងឺខ្វិន ដាច់សរសៃឈាមខួរក្បាល និងអ្នកស្ម័គ្រចិត្តដែលមានសុខភាពល្អ។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ការខ្វះខាតសំណុំទិន្នន័យ BCI ពីប្រជាជនក្នុងស្រុកអាចធ្វើឱ្យម៉ូដែល AI មួយចំនួន (ជាពិសេសប្រព័ន្ធទាក់ទងនឹងការបំប្លែងពាក្យសម្តី ឬអក្សរ) ដំណើរការមិនបានល្អប្រសើរ ដោយសារភាពខុសគ្នានៃភាសា និងបទដ្ឋានសរសៃប្រសាទពាក់ព័ន្ធនឹងការយល់ដឹង។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ថ្វីត្បិតតែបច្ចេកវិទ្យា BCI មានតម្លៃថ្លៃនិងស្មុគស្មាញ ប៉ុន្តែកម្មវិធីមួយចំនួនពិតជាមានសក្តានុពលក្នុងការផ្លាស់ប្តូរវិស័យសុខាភិបាល និងការស្រាវជ្រាវបច្ចេកវិទ្យានៅកម្ពុជានាពេលអនាគត។

ការចាប់ផ្តើមពីប្រព័ន្ធ BCI ចល័តគ្មានការវះកាត់ (Non-invasive) រួមផ្សំជាមួយនឹងការវិភាគទិន្នន័យតាមរយៈ AI គឺជាជំហានដំបូងដ៏ប្រាកដនិយម និងចំណាយតិចបំផុតសម្រាប់កម្ពុជាក្នុងការចូលរួមក្នុងបដិវត្តន៍បច្ចេកវិទ្យាខួរក្បាល-កុំព្យូទ័រនេះ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាពីមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃសញ្ញាខួរក្បាល និង AI: និស្សិតត្រូវចាប់ផ្តើមសិក្សាពីការវិភាគសញ្ញាអគ្គិសនីខួរក្បាល (EEG) តាមរយៈការប្រើប្រាស់បណ្ណាល័យ MNE-Python និងអនុវត្តការរៀនស៊ីជម្រៅដោយប្រើ PyTorchTensorFlow លើសំណុំទិន្នន័យសាធារណៈ។
  2. ទាញយក និងអនុវត្តលើសំណុំទិន្នន័យ (Datasets) បើកទូលាយ: ស្វែងរកនិងអនុវត្តលើសំណុំទិន្នន័យ BCI ខ្នាតធំដែលឥតគិតថ្លៃ ដូចជាទិន្នន័យ SSVEP ដែលចេញផ្សាយដោយសាកលវិទ្យាល័យ Tsinghua ដើម្បីសាកល្បងក្បួនដោះស្រាយ Task-Related Component Analysis (TRCA) នៅក្នុងកុំព្យូទ័រផ្ទាល់ខ្លួន។
  3. សាកល្បងជាមួយឧបករណ៍ BCI ចល័តតម្លៃសមរម្យ: ស្នើសុំមន្ទីរពិសោធន៍សាកលវិទ្យាល័យទិញឧបករណ៍ EEG ដែលមានតម្លៃថោកនិងអាចរកទិញបានងាយស្រួលដូចជា OpenBCIEmotiv EPOC សម្រាប់ការប្រមូលទិន្នន័យជាក់ស្តែងពីមិត្តរួមថ្នាក់។
  4. អភិវឌ្ឍគម្រោងស្រាវជ្រាវខ្នាតតូចពាក់ព័ន្ធនឹង BCI: បង្កើតគម្រោងបញ្ញាសិប្បនិម្មិតជាក់ស្តែង ឧទាហរណ៍ 'ប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យភាពនឿយហត់ពេលបើកបរ' ឬ 'ចំណុចប្រទាក់វាយអក្សរដោយប្រើខួរក្បាល' ដោយប្រើប្រាស់ម៉ូដែល EEGNet ដើម្បីចូលរួមប្រកួតប្រជែងក្នុងកម្មវិធីនវានុវត្តន៍ថ្នាក់ជាតិ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Brain-computer interface (BCI) ប្រព័ន្ធបច្ចេកវិទ្យាដែលអនុញ្ញាតឱ្យខួរក្បាលមនុស្សទំនាក់ទំនងដោយផ្ទាល់ជាមួយកុំព្យូទ័រឬម៉ាស៊ីនខាងក្រៅ ដោយចាប់យកសញ្ញាអគ្គិសនីពីខួរក្បាលមកបកប្រែជាបញ្ជាគ្រប់គ្រង ដោយមិនចាំបាច់ប្រើប្រាស់សាច់ដុំឬសរសៃប្រសាទកាយវិការឡើយ។ ដូចជាតេឡេបញ្ជាទូរទស្សន៍ដែរ ប៉ុន្តែយើងគ្រាន់តែគិតក្នុងខួរក្បាល នោះទូរទស្សន៍នឹងប្តូរប៉ុស្តិ៍ដោយខ្លួនឯង។
Functional electrical stimulation (FES) បច្ចេកទេសប្រើប្រាស់ចរន្តអគ្គិសនីកម្រិតស្រាលទៅជំរុញសរសៃប្រសាទដែលភ្ជាប់ទៅនឹងសាច់ដុំដែលខ្វិន ដើម្បីធ្វើឱ្យសាច់ដុំនោះកន្ត្រាក់និងអាចធ្វើចលនាឡើងវិញបាន។ វត្ថុបំណងគឺប្រើប្រព័ន្ធ BCI ដើម្បីបញ្ជាឧបករណ៍ FES នេះក្នុងការស្តារនីតិសម្បទា។ ដូចជាការតខ្សែភ្លើងថ្មីបញ្ជូនចរន្តអគ្គិសនីទៅកាន់ម៉ាស៊ីនដែលដាច់ខ្សែបញ្ជា (សាច់ដុំខ្វិន) ដើម្បីឱ្យវាអាចកម្រើកឡើងវិញបានតាមការចង់បាន។
Steady-state visual evoked potential (SSVEP) ការឆ្លើយតបនៃរលកសញ្ញាអគ្គិសនីរបស់ខួរក្បាលនៅពេលដែលភ្នែកមនុស្សសម្លឹងមើលទៅប្រភពពន្លឺដែលលោតភ្លឹបភ្លែតៗក្នុងប្រេកង់ជាក់លាក់ណាមួយ។ សញ្ញានេះងាយស្រួលចាប់យកនិងបែងចែក ទើបគេប្រើវាជាញឹកញាប់ក្នុងប្រព័ន្ធ BCI ដើម្បីបញ្ជាកុំព្យូទ័រ (ឧទាហរណ៍ វាយអក្សរ)។ ដូចជាការស្តាប់ចង្វាក់ភ្លេងហើយជើងរបស់យើងលោតតាមចង្វាក់នោះដោយស្វ័យប្រវត្តិ អញ្ចឹងដែរខួរក្បាលនឹងបង្កើតរលកសញ្ញាអគ្គិសនីស្របតាមល្បឿនពន្លឺដែលយើងសម្លឹងមើល។
Task-related component analysis (TRCA) ក្បួនដោះស្រាយគណិតវិទ្យា (Algorithm) សម្រាប់ចាប់យកនិងបន្សុទ្ធរលកសញ្ញាខួរក្បាលដែលពាក់ព័ន្ធផ្ទាល់នឹងកិច្ចការណាមួយ (ដូចជាការមើល SSVEP) ដើម្បីបង្កើនល្បឿននិងភាពត្រឹមត្រូវនៃការបកប្រែបំណងរបស់អ្នកប្រើប្រាស់។ ដូចជាកម្មវិធីចម្រោះសំឡេងរំខានចេញពីមីក្រូហ្វូន ដោយបន្សល់ទុកតែសំឡេងអ្នកនិយាយដែលយើងចង់ស្តាប់ឱ្យកាន់តែច្បាស់ល្អ។
Magnetoencephalography (MEG) បច្ចេកវិទ្យាស្កេនខួរក្បាលដែលវាស់ដែនម៉ាញេទិកតូចៗបំផុត ដែលបង្កើតឡើងដោយសកម្មភាពចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុងណឺរ៉ូនខួរក្បាល វាផ្តល់រូបភាពច្បាស់លាស់និងរហ័សអំពីទីតាំងសកម្មភាពខួរក្បាល។ ដូចជាការប្រើត្រីវិស័យដ៏សែនរសើបមួយដើម្បីចាប់យកកម្លាំងម៉ាញេទិកខ្សោយៗដែលបញ្ចេញពីខ្សែភ្លើងក្នុងជញ្ជាំង ដើម្បីដឹងថាខ្សែណាមានភ្លើងរត់ឆ្លងកាត់។
Brain-to-brain interface (BBI) ប្រព័ន្ធបច្ចេកវិទ្យាដែលភ្ជាប់ខួរក្បាលរបស់មនុស្សពីរនាក់ឬច្រើននាក់ដោយផ្ទាល់ អនុញ្ញាតឱ្យពួកគេអាចចែករំលែកព័ត៌មាន ឬបញ្ជាសកម្មភាពនានាដោយរួមគ្នាដោះស្រាយបញ្ហាតាមរយៈការបញ្ជូននិងទទួលសញ្ញាខួរក្បាល។ ដូចជាការនិយាយទូរសព្ទឆ្លងឆ្លើយគ្នា ប៉ុន្តែជំនួសឱ្យការប្រើមាត់និងត្រចៀក យើងប្រើការគិតបញ្ជូនទៅកាន់ខួរក្បាលមិត្តភក្តិដោយផ្ទាល់តែម្តង។
Galvanic vestibular stimulation (GVS) ការបញ្ជូនចរន្តអគ្គិសនីតិចតួចទៅកាន់សរសៃប្រសាទនៅខាងក្រោយត្រចៀក ដើម្បីបង្កើតអារម្មណ៍សិប្បនិម្មិតនៃការធ្វើចលនា ឬបង្វិលខ្លួន ដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីបង្កើតកំហុសការព្យាករណ៍ញ្ញាណ (sensory prediction error) សម្រាប់ការអានសញ្ញា BCI ។ ដូចជាការបញ្ឆោតប្រព័ន្ធទប់លំនឹងក្នុងត្រចៀករបស់យើងឱ្យមានអារម្មណ៍ថាកំពុងជិះទូកកន្ត្រាក់ ទាំងដែលតាមពិតយើងកំពុងអង្គុយស្ងៀម។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖