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뇌파를 이용한 BCI 게임 동향 고찰
A Review of Research Trends on Brain Computer Interface(BCI) Games using Brain Wave 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.13 no.6, 2015년, pp.177 - 184  

김귀정 (건양대학교 의공학부) ,  한정수 (백석대학교 정보통신학부)

초록
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뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI: Brain Computer Interface)는 뇌파를 활용하여 뇌의 활동이 컴퓨터에 직접 입력되어, 마우스나 키보드 같은 입력장치가 없이도 컴퓨터와 커뮤니케이션을 할 수 있는 장치를 말한다. 뇌파 인터페이스 관련 하드웨어제작기술이 발전함에 따라 고가이면서 대형이었던 뇌파측정장비가 최근에는 소형화되고 저렴한 가격대로 출시되면서 앞으로 다양한 멀티미디어 분야에서 응용이 될 것으로 예상된다. 본 논문은 BCI의 다양한 연구 가운데 일반인들이 가장 먼저 접할 수 있는 응용영역인 게임에 대하여 BCI가 어떻게 적용되고 있는지 현재까지의 국내외 기술수준과 동향을 파악하고자 한다. 다음으로 BCI를 사용한 게임의 문제점을 살펴보고 향후 국내 BCI 연구 및 개발방향을 제시하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Brain-computer interface is (BCI) is a communication device that the brain activity is directly input to the computer without input devices, such as a mouse or keyboard. As the brain wave interface hardware technology evolves, expensive and large EEG equipment has been downsized cheaply. So it will ...

주제어

#뇌-컴퓨터 인터페이스   #뇌파   #게임   #의료   #엔터테인먼트  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 BCI의 다양한 연구 가운데 일반인들에게 가장 먼저 다가갈 수 있는 응용영역인 게임에 대하여 BCI가 어떻게 적용되고 있는지 현재까지의 기술수준과 동향을 파악하였다. BCI 기술의 기본 개념과 다양한 응용분야에 대해 살펴보고, 뇌파를 이용한 BCI 게임 동향과 이에 따른 문제점을 알아보았다. 이를 통해 향후 국내 BCI 연구 및 개발방향을 제시하고자 하였다.
  • 이에 본 연구에서는 BCI의 다양한 연구 가운데 일반인들에게 가장 먼저 다가갈 수 있는 응용영역인, 게임에 대하여 BCI가 어떻게 적용되고 있는지 현재까지의 기술 수준과 동향을 파악하고자 한다. 또한 BCI를 사용한 게임의 문제점을 살펴보고 그것에 대한 나아갈 방향을 모색해본다.
  • 본 연구에서는 BCI의 다양한 연구 가운데 일반인들에게 가장 먼저 다가갈 수 있는 응용영역인 게임에 대하여 BCI가 어떻게 적용되고 있는지 현재까지의 기술수준과 동향을 파악하였다. BCI 기술의 기본 개념과 다양한 응용분야에 대해 살펴보고, 뇌파를 이용한 BCI 게임 동향과 이에 따른 문제점을 알아보았다.
  • 이 게임은 정상상태 시각관련 유발전 위(SSVEP)를 사용하는데 이는 깜빡거리는 시각적 자극을 사용자가 보고 있을 때 해당 시각 자극의 깜빡거리는 주파수의 정보가 관찰되는 점을 이용한 것이다[5]. 여러 마리의 개들을 서로 다른 주파수로 깜빡거리게 함으로써 사용자가 집중하고 있는 개를 선택하는 것이다. 이렇게 선택된 개는 커서의 위치까지 이동하게 되고 양들 또한 이동하게 된다.
  • BCI 기술의 기본 개념과 다양한 응용분야에 대해 살펴보고, 뇌파를 이용한 BCI 게임 동향과 이에 따른 문제점을 알아보았다. 이를 통해 향후 국내 BCI 연구 및 개발방향을 제시하고자 하였다. BCI 기반의 게임에서 인터페이스를 설계하고 디자인하는 단계에서 사용자의 경험을 반영하는 것은 인터페이스의 다른 요소들을 강화하여 현실감을 높여 사용자의 몰입을 증가시키며 다양한 뇌파 관련 연구를 통해 사람의 생각이나 의식을 게임에 적용시키는 것이 중요하다.
  • 이에 본 연구에서는 BCI의 다양한 연구 가운데 일반인들에게 가장 먼저 다가갈 수 있는 응용영역인, 게임에 대하여 BCI가 어떻게 적용되고 있는지 현재까지의 기술 수준과 동향을 파악하고자 한다. 또한 BCI를 사용한 게임의 문제점을 살펴보고 그것에 대한 나아갈 방향을 모색해본다.

가설 설정

  • 셋째, 시스템의 정보전달량이다. 짧은 응답시간에 따른 최대의 정확도를 내기 위하여 고성능 하드웨어, 알고리즘 최적화가 매우 중요하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
BCI 시스템의 비침습식 방식이 선호되는 이유는 무엇인가? 이는 신호의 질과 시간/공간 해상도가 뛰어나다는 장점이 있기는 하지만, 센서의 생체적합성 및 장기간 이식되어도 문제가 되지 않는 디자인과 재질 그리고 신경조직을 상하지 않으면서 저 전력과 무선으로 동작 할 수 있는 전극에 대한 연구가 요구 된다. 이에 반해, 비침습식은 잡음 문제가 있어 신호의 질이 떨어지지만, 인체에 무해하고 준비과정이 복잡하지 않기 때문에 선호되고 있다[6].
BCI 시스템의 침습식 방식은 어떤 장점이 있는가? 침습식은 두피를 뚫고 뇌 피질 혹은 뇌 안에서 직접 신호를 측정하기 때문에 센서의 생체적합성이 중요한 사항이 된다. 이는 신호의 질과 시간/공간 해상도가 뛰어나다는 장점이 있기는 하지만, 센서의 생체적합성 및 장기간 이식되어도 문제가 되지 않는 디자인과 재질 그리고 신경조직을 상하지 않으면서 저 전력과 무선으로 동작 할 수 있는 전극에 대한 연구가 요구 된다. 이에 반해, 비침습식은 잡음 문제가 있어 신호의 질이 떨어지지만, 인체에 무해하고 준비과정이 복잡하지 않기 때문에 선호되고 있다[6].
뇌-컴퓨터 인터페이스는 무엇인가? 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI: Brain Computer Interface)는 뇌파를 활용하여 뇌의 활동이 컴퓨터에 직접 입력되어, 마우스나 키보드 같은 입력장치가 없이도 컴퓨터와 커뮤니케이션을 할 수 있는 장치를 말한다. 뇌파 인터페이스 관련 하드웨어제작기술이 발전함에 따라 고가이면서 대형이었던 뇌파측정장비가 최근에는 소형화되고 저렴한 가격대로 출시되면서 앞으로 다양한 멀티미디어 분야에서 응용이 될 것으로 예상된다.
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참고문헌 (16)

  1. B.Gainmann, B.Allison, and G. Pfurtscheller, "Brain-Computer Interface, Revolutionizing Human-Computer Interaction," Springer, 2010. 

  2. A. Nijholt, and D. Tan, "Brain-Computer Interfacing for Intelligent System," IEEE Intelligent Systems, Vol.23, No.3, pp.72-79, 2008. 

  3. P. Sajda, K-R. Muller, and K.V. Shenoy, "Brain-Computer Interfaces," IEEE Signal Processing Magazine, Vol.25, No.1, pp.16-28, 2008. 

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  4. Dong-Young Jung, "Future of UI, Brain Computer Interface(BCI)," Samsung Economic Research Institute, No.197, 2013.10. 

  5. Min-Kyu An, Jin-Young Choi, Mi-Jin Lee, Jung Gu Lee, Sung-Chan Jun, "A Review of Brain Computer Interface (BCI) Games," Journal of korea information science society, Vol.31, No.7, pp.26-34, 2013. 

  6. Jung-Won Lee, Kwang-Ok An, Jung-Woo Seo, Hyun Choi, Jung-Hwan Kim, Sung-Jae Lee, "A Survey on Potential User's Needs and Demands for Brain Machine Interface(BMI) Technology Developments," Journal of Vocational Rehabilitation, Vol.24, No.3, pp.5-25, 2014. 

  7. R. Leeb, C. Keinrath, D. Friedman et al., "Walking by Thinking: The Brainwaves Are Crucial, Not the Muscle!," Presence: Teleoperators and Virtual Environment. Vol.15, No.5, pp.500-514, 2006. 

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  8. Van Gerven, M., Farquhar, J., Schaefer, R., Vlek, R., Geuze, J., Nijholt, A. & Vidal, J. J., "Toward direct brain-computer communication. Annual review of Biophysics and Bioengineering," Vol.2, No.1, pp.157-180, 1973. 

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  9. Velliste, M., Perel, S., Spalding, M. C., Whitford, A. S., & Schwartz, A. B., " Cortical control of a prosthetic arm for self-feeding," Nature, Vol.453, No.71985, pp.1098-1101, 2008. 

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  10. Hochberg, L. R., Bacher, D., Jarosiewicz, B., Masse, N. Y., Simeral, J. D., Vogel, J. & Donoghue, J. P., "Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm," Nature, Vol.485, No.7398, pp.372-375, 2012. 

    상세보기 crossref

  11. Min-Kyu An, Sung-Chan Jun, "Brain-Computer Interface System: Principle and Technology Trends", Journal of korea information science society, Vol.29, No.4, pp.42-53, 2011. 

  12. M.Tangermann, M.Krauledat, K.Grzeska, M. Sagebaum, B. Blankertz, C. Vidaurre, and K.-R. Muller, "Playing pinball with non-invasive BCI," in Advances in Neural Information Processing System, vol.21, pp. 1641-1648. 2009. 

  13. Alpha WoW Movie(http://vimeo.com/8469181) 

  14. Eun-Seok Kim, Cheol-Min Kim, Gyeong-Heon Kang, "A Study on the Generation Method of Visual-Auditory Feedback for BCI Rhythm Game," Journal of Korea Game Society, Vol.13, No.6, pp.15-26, 2012. 

  15. J. Williamson et al., "Designing for uncertain, asymmetric control: interaction design for brain-computer interfaces," Int. J. Hum. Comput. Stud., Vol.67, pp.827-841, 2009. 

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  16. J. d. R. Millan et al., "ombining brain-computer interfaces and assistive technologies: state-of-the-art and challenges," Front. Neurosci. 4:161. doi:10.3389/fnins.2010.00161 

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