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算法设备-赋思头环与g.tec系统的时域信号相似度为92%(图3

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為了檢測賦思可穿戴腦電波頭環的科學性、信號精度與質量,中國科學院心理研究所副研究員楊曉紅博士及其實驗室技術員,和中檢集團南方測試股份有限公司研究員作為第三方代表,使用醫療級別的可移動無線腦電系統g.SAHARA/g.Nautilus(g.tec公司產品),採用同一批受試者同時佩戴兩套腦電系統,對賦思頭環進行了系列平行測試實驗。檢測實驗由以下環節組成:睜眼放鬆(靜息態);閉眼放鬆(靜息態);4位數的數學加減法3分鐘;專業性說明文閱讀3分鐘。

最後進行檢測的是快慢波比例算法。由於賦思頭環的主要應用是基於腦電波的注意力/專註力解析,而快慢波比例算法是認知神經科學領域注意力腦電指標的經典算法 (Pope et al, 1995),常用的有theta-beta比例,beta-alpha比例,以及beta/(theta + alpha)。測試員使用g.tec和賦思頭環數據,也進行了前述三項指標的對比分析,結果示例如下圖(圖5)。兩組儀器檢測到的信號相似度為95.63%。

就職于中國科學院心理研究所(任研究助理)的鄭子龍先生,在其個人博客上發表了這一報告,並表示賦思可穿戴腦電波頭環信號擁有高可靠性、使用和攜帶的便捷性、深度學習算法SDK的架構以及較低的價格,將賦思頭環作為檢測前額腦電波變化的工具和應用平台,具有良好的科學性和發展前景。

中檢結果顯示,兩套設備腦電數據四個頻段的能量變化趨勢高度吻合,賦思頭環與g.tec對比沒有明顯的頻域細節丟失。得到的全時段平均相關係數分別為theta段94.73%,alpha段96.01%,beta段95.16%,gamma段94.39%,平均相似度95.07%。

作為首家入選哈佛大學創新實驗室(Harvard Innovation Lab)的華人團隊,BrainCo(強腦科技)是全球領先的腦科技術解決方案的供應商,在教育、醫療等領域具有領先優勢。賦思頭環即是強腦科技在教育行業的最新嘗試:通過採集使用者的腦電波、追蹤專註力數據、並對其進行量化。這可以讓老師發現課堂上學生不感興趣的內容,在課後調整教學內容和講課方式。同時,賦思頭環還可以幫助學生在課前進行幾分鐘的冥想放鬆和神經反饋訓練,來提高他們在課堂上的專註力。

零售價約為3500元人民幣的賦思頭環,不僅在價格上遠低於10萬元人民幣售價的g.tec系統,佩戴也採取了水凝膠電極,安全性更高。g.tec系統則採取了齒狀金屬電極,具有一定的侵入風險。

近日,由BrainCo(強腦科技)出品的賦思頭環再獲專業科研、檢測機構認可。根據中國科學院與中檢集團南方測試股份有限公司針對賦思頭環出具的檢驗報告,與醫療級腦電波測量儀器相比,賦思頭環具有可靠的信號質量和使用簡便、價格低廉等優勢。

緊接着,研究者又對使用者的顱外腦電波進行了測量,分別是theta(4-7Hz),alpha(8-13Hz),beta(14-30Hz),gamma(30-60Hz),結果示例如下圖所示(圖4)。

腦電波信號是波狀的時間序列信號,其中包含了相位、頻率等豐富的信號。對腦電波的分析,主要有時域(Time Domain)、頻域(Frequency Domain)和事件相關誘發電位 ERP(Event-Related Potentials)等幾種方法,能從不同側面揭示不同大腦認知活動相關的腦電波信息。

綜合上述數據,中檢集團南方測試股份有限公司為賦思頭環出具了檢驗報告。報告稱,該產品在時域信號對比、頻域信號對比、快慢波比例算法對比方面均與醫療級設備g.tec相似度超過95%,符合委託方聲稱的技術要求。

與之相對的,是賦思頭環這樣近年來湧現的消費級腦電波設備。其通過一組探頭(3個電極)在人體頭部的相關區域來採集腦電信號,並採用相應的算法顯式地將注意力呈現出來。

傳統的腦電波設備雖然性能優異,但體積龐大,價格昂貴。比如,中檢集團南方測試股份有限公司在監測中用來進行對照組實驗的g.SAHARA/g.Nautilus(簡稱g.tec系統)。這款設備由奧地利公司g.tec研發生產,是乾電極腦電波儀器中信噪比最高、性能最好的設備之一。

而據中科院研究員介紹,經過對同一批被試者在同樣的認知任務下同時、同步記錄的腦電波數據進行上述分析,發現賦思可穿戴腦電波頭環的信號與醫療級別的便攜式腦電波設備g.tec所記錄信號具有高度相似性,相關度超過91-92%。 然而,其在成本和佩戴上均大幅領先於後者。

研究者先是對受訪者在閱讀部分的腦電波進行了分析。經中科院團隊測量發現,賦思頭環與醫用級設備g.SAHARA/G.Nautilus兩套系統所監測到的時域信號,全時段平均相關係數為0.9197,賦思頭環與g.tec系統的時域信號相似度為92%(圖3,橫軸代表不同相關係數的個數)。而根據中檢的數據,兩台儀器的時域信號更是高達平均相似度為95.09%。

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