本文關(guān)鍵詞：靈長類動(dòng)物腦機(jī)交互計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：腦機(jī)接口是在人腦與外界環(huán)境之間建立不依賴于常規(guī)脊髓與外圍神經(jīng)的通訊系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)腦與外設(shè)的直接互聯(lián),這種新型的交互方式又可稱為腦機(jī)交互。腦機(jī)交互研究具有復(fù)雜的交叉學(xué)科背景,需要計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域的科研人員共同合作進(jìn)行,隨著研究的不斷深入,腦科學(xué)的實(shí)驗(yàn)流程變得越來越復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)手術(shù)、實(shí)驗(yàn)范式訓(xùn)練、算法設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、軟件平臺(tái)搭建等通常都是由專門人員負(fù)責(zé),腦機(jī)交互計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的匱乏導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程中的交流溝通非常困難。另外,傳統(tǒng)的腦機(jī)交互計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)未能考慮到數(shù)據(jù)算法可擴(kuò)展性、流程可配置性以及大數(shù)據(jù)計(jì)算的支持,給腦機(jī)交互研究帶來了很大的麻煩。因此,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)通用的腦機(jī)交互計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)具有重要的意義。首先,本文以獼猴運(yùn)動(dòng)解碼系統(tǒng)的搭建作為切入點(diǎn),描述了腦機(jī)接口計(jì)算解碼實(shí)驗(yàn)的具體流程,包括軟硬件平臺(tái)開發(fā)、實(shí)驗(yàn)范式設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理等,并重點(diǎn)介紹了該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)范式模塊和解碼計(jì)算模塊的功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。對于解碼實(shí)驗(yàn)中所涉及到的數(shù)據(jù),本文分別從數(shù)據(jù)采集和實(shí)驗(yàn)范式兩方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,并對這兩種信號處理過程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),從數(shù)據(jù)的角度規(guī)范腦機(jī)接口技術(shù)。其次,本文具體介紹了腦機(jī)交互計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)的設(shè)計(jì)。針對系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可配置性需求,我們引入了科學(xué)工作流的技術(shù),將復(fù)雜的解碼流程中所涉及到的數(shù)據(jù)輸入、預(yù)處理方法設(shè)定、解碼算法選取、實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示等都封裝為簡單的可視化節(jié)點(diǎn),通過圖形化操作方式配置實(shí)驗(yàn)流程,并提供了數(shù)據(jù)和算法的擴(kuò)展接口,方便對該計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)展,而且工作流引擎中的依賴檢測機(jī)制也能有效地保證解碼流程的準(zhǔn)確性。在大數(shù)據(jù)計(jì)算性能方面,本文介紹了基于Hadoop分布式計(jì)算框架的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。最后,本文從系統(tǒng)架構(gòu)、通信協(xié)議以及功能模塊等方面描述了該計(jì)算平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。并選取了獼猴運(yùn)動(dòng)搖桿范式數(shù)據(jù)以及GRNN解碼算法,通過實(shí)驗(yàn)對系統(tǒng)的準(zhǔn)確、高效以及穩(wěn)定等性能進(jìn)行了測試,從而驗(yàn)證了我們的腦機(jī)交互計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)具有可擴(kuò)展性、流程化可配置性以及支持大數(shù)據(jù)并行計(jì)算等主要特性。
【關(guān)鍵詞】：腦機(jī)接口 神經(jīng)解碼 科學(xué)工作流 分布式計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP311.52
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-21
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 困難與挑戰(zhàn)17-19
• 1.3.1 腦機(jī)交互計(jì)算數(shù)據(jù)的規(guī)范18
• 1.3.2 解碼算法的可配置可擴(kuò)展性支持18-19
• 1.3.3 大數(shù)據(jù)分布式計(jì)算的融合19
• 1.4 本文的研究內(nèi)容19
• 1.5 全文內(nèi)容安排19-21
• 第2章 腦機(jī)接口計(jì)算范例：獼猴運(yùn)動(dòng)解碼系統(tǒng)21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 硬件平臺(tái)開發(fā)及實(shí)驗(yàn)范式設(shè)計(jì)21-24
• 2.3 實(shí)驗(yàn)流程與數(shù)據(jù)處理24-25
• 2.4 解碼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)25-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 腦機(jī)接口數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 腦機(jī)接口數(shù)據(jù)采集和常見范式29-31
• 3.2.1 植入式腦機(jī)接口數(shù)據(jù)29-31
• 3.2.2 非植入式腦機(jī)接口數(shù)據(jù)31
• 3.3 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式設(shè)計(jì)31-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 基于科學(xué)工作流的分布式計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)35-50
• 4.1 引言35-36
• 4.2 計(jì)算流程的可配置性與可視化設(shè)計(jì)36-39
• 4.2.1 科學(xué)工作流的介紹36-37
• 4.2.2 設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)37-39
• 4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與解碼算法的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)39-41
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)39-40
• 4.3.2 解碼算法的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)40-41
• 4.4 基于Hadoop的分布式計(jì)算架構(gòu)設(shè)計(jì)41-49
• 4.4.1 腦機(jī)交互大數(shù)據(jù)計(jì)算所面臨的的困難41-42
• 4.4.2 Hadoop分布式計(jì)算架構(gòu)及其優(yōu)勢42-43
• 4.4.3 基于Hadoop的計(jì)算框架的初步實(shí)現(xiàn)43-46
• 4.4.4 基于Hadoop的算法設(shè)計(jì)實(shí)例46-47
• 4.4.5 解碼計(jì)算結(jié)果及分布式計(jì)算效率分析47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 腦機(jī)交互計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)50-65
• 5.1 引言50
• 5.2 系統(tǒng)架構(gòu)與特性50-53
• 5.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)50-52
• 5.2.2 系統(tǒng)特性52-53
• 5.3 系統(tǒng)通信協(xié)議制定53-56
• 5.4 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)與開發(fā)56-60
• 5.4.1 客戶端56-59
• 5.4.2 服務(wù)端59-60
• 5.5 系統(tǒng)的運(yùn)作案例分析60-63
• 5.5.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與算法準(zhǔn)備60-61
• 5.5.2 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果61-63
• 5.6 系統(tǒng)測試63-64
• 5.6.1 系統(tǒng)的正確性63
• 5.6.2 系統(tǒng)的有效性63-64
• 5.6.3 系統(tǒng)的穩(wěn)定性與易用性64
• 5.7 本章小結(jié)64-65
• 第6章 總結(jié)與展望65-68
• 6.1 本文工作總結(jié)65-66
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)66
• 6.3 未來工作展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果72-73
• 致謝73

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  本文關(guān)鍵詞：靈長類動(dòng)物腦機(jī)交互計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：281484