隻需要一塊樹莓派的闆子，就可以做一個腦機接口？沒有開玩笑，這位俄羅斯小哥 Rakhmatulin 還真做出來了，這接地氣的裝置隻用一塊樹莓派闆子做處理器，可以實時處理八個大腦電信号：
樹莓派腦機接口
在制作裝置之前，我們要先有一個大緻的架構。腦機接口的架構很好了解：首先從腦殼上讀取生物電信号，然後傳到處理器中處理，最後用輸出信号控制其他裝置。
是以第一步就是要讀取腦中的生物信号，為此 Rakhmatulin 做了一個小帽子（下圖左邊），上面有 8 個電極（下圖右邊）。
這 8 個電極的位置是依據國際 10-20 系統（如下圖）的腦電圖檢測電極位置來确定的，其中首字母代表大腦不同的分區，例如 F 為額葉，P 是頂葉，T 是颞葉等：
▲ 圖注：國際 10-20 系統
當大腦在進行不同的活動時，也會同時産生可以區分的電信号模式。這樣這些電極就可以檢測到電信号，用以進行後續的分析處理。
有了腦信号之後，接下來第二步，就是對信号的處理了。這裡用樹莓派第三代或者是第四代都可以，如下的電路圖顯示了小黃闆上的電路結構：
上圖中左邊 10 個管腳中的 8 個接小帽子上的 8 個電極，1 個接參考電平，1 個接偏移信号。右邊的管腳用來傳輸資料，采樣率為每秒 250 次到每秒 16000 次。Rakhmatulin 已經在 GitHub 開源了實時信号檢測和處理的代碼。
接上電源、顯示器，戴上小帽子之後，硬體部分就萬事俱備了：
▲ 圖注：硬體部分
現在我們要做的就是做一些簡單的動作，讓大腦産生電信号。在測試中，Rakhmatulin 采用了“咀嚼”和“眨眼”這兩個動作。
每次做咀嚼動作的時候，電信号都會有一個峰值出現，為了能夠從波形圖上清晰地看到腦信号的變化，小哥共做了四組咀嚼動作，每組依次咀嚼 4 下、3 下、2 下、1 下，形成一串峰值。
然後通過處理器記錄八個電極産生的八條信号（從上至下）如下圖：
從上圖可以很明顯地看出，每一次動作都有對應的電信号峰值出現，并且按照動作次數排列。在咀嚼動作之後，小哥又做了四組眨眼的動作，每組眨眼次數也依次是 4、3、2、1 下。
同樣地，這些電信号變化也被記錄了下來（如下圖）。其中前四組波動是咀嚼的電信号，後四組波動是眨眼的電信号：
通過帶通濾波器之後波形更加清晰，4、3、2、1，4、3、2、1… 像是腦信号在跳廣播體操：
到這裡，腦機接口的使命就已經完成了，從處理器中輸出的信号可以接到其他裝置上去，形成不同的指令，例如指揮機械臂，玩具車，無人機等等。怎麼樣？是不是很簡單？全程沒有複雜的硬體裝置，自己在家就可以做，有條件的可以動起手來啦~
如果實在不想動手，也可以關注小哥官網的公告，衆籌活動即将上線：
作者簡介
這個項目的開發者 Ildar Rakhmatulin 是一位電氣工程師，畢業于俄羅斯南烏拉爾國立大學。
這哥們在做腦機接口之前，還用樹莓派做了一個檢測蚊子的處理器，還可以發射雷射消滅蚊子。
最近，他還和同伴 Sebastian Völkl 一起經營一家公司，希望能提供給人們經濟實惠的腦機接口裝置。
參考連結：
[1]https://github.com/Ildaron/EEGwithRaspberryPI
[2]https://www.hackerbci.com/
[3]https://arxiv.org/abs/2201.02228