OpenBCIを組み立てる

脳波を取得するEEGというのは色々ある

www.gtec.at

www.miyuki-net.co.jp

www.crowdsupply.com

色々あるなかで、オープンソースのOpenBCIを研究資材として使うことにした

openbci.com

最近は日本国内にも代理店ができた

dynabrain.jp

見積もりの結果、代理店を通した場合、予想以上に金額が跳ね上がった為、OpenBCIから直接購入した

早速組み立てる

フレームはstlファイルが公開されているので、3Dプリンタある方は出力からやってもいいかも

docs.openbci.com

材料は以下

Spikey units(くし形ドライ電極)、Flat units(平面型ドライ電極)、Comfort units(ヘッドセットを支える)

電極設置用のリング(内側に螺旋状に溝が入っている)

耳たぶに付ける基準電極(この基準電極を使うことで、電極間の電位差を検出できる)

Cytonボード設置用のフレーム

ケーブル

Cytonボード

チャンネル拡張ボード(8ch -> 16ch)

USBドングル

組み立て開始

まずフレームに電極設置用のリングを、接着剤で付けていく

32箇所あるので、頑張る

Cytonボード設置用のフレームをネジでとめる

↑なお、この作業でほとんど時間をとられる。。。

電極を取り付けてみる

↑...痛そう..

Cyton+拡張ボードを取り付ける

なおボードの電源は、乾電池でもリチウムイオンバッテリーでもいい

配線

配線の色は、OpenBCIのGUIツール上の電極配置のデフォルトと関連しているので、揃えておくと楽

配線を可能な限りフレーム上に束ねておく(配線が揺れると脳波のノイズの一因になる)

これで完成。

下から見上げると中々イカツイ、、、

自分の脳波取ってみようと思ったが、

↑これ頭に刺さって痛い、、、

ので、次回パーツ変更後、脳波を取得してみる。

使っている翻訳ツールの紹介

最近英語で書かれたPDFを読む機会が増えてきたので
使っている[英->日]翻訳ツールを紹介します

Chrome 拡張機能

Google翻訳

アイコンをクリックすると画像のような画面が表示されます

全文翻訳

「このページを翻訳」をクリックすると全文翻訳されます

翻訳もわかりやすいですし
翻訳されたページの一文にカーソルを合わせると原文も表示されるので使いやすいです

一文翻訳

翻訳したい文を選択するとアイコンが表示されるのでクリックします

そうすると翻訳元と翻訳語の文が一緒に表示され、スピーカーアイコンをクリックすると読んでくれるので単語の読み方も一緒に学習できます

選択した文の文字数が多かった場合アイコンは表示されないので右クリックをしてメニューから「Google翻訳」を選択してください

新しく別タブで翻訳ページが開かれます

iKow!ポップアップ辞書

単語を調べるのに便利です
機能を有効にすると単語にカーソルを合わせただけで次の画像のように辞書が表示されます

こちらもスピーカーアイコンをクリックすることで発音の学習ができます
便利なのですが、カーソル位置に注意しないと頻繁に表示されるので嫌になります
すぐに表示されるというのが長所でも短所でもありますが
多くの単語を調べたい場合に便利です

Mouse Dictionary

こちらも単語を調べるのに便利です
単語にカーソルを合わせると辞書が表示されます

一つ前のiKow!ポップアップ辞書とは違って辞書が表示される場所が固定されています
表示される領域の移動やサイズ変更が可能なので邪魔にならないという利点があります

先ほど文の右側に表示していたので、今度は下側に表示してみました

邪魔にならないので良いのですが、単語の読み上げはしてくれません

PDF Translator

PDFファイルを読むときに便利です
機能を有効にしたあと、Web上に開かれているPDFページを再読み込みしてください
開いているクロームのタブアイコンがPDF Translatorと同じアイコンになったと思います

その状態で文を選択すると紫色でハイライト表示されます

文が選択されるとDeepLが機能して翻訳が表示されます

ローカルPDFを翻訳したい場合はオプション設定が必要となります
拡張アイコンを右クリックするとメニューが表示されるので、オプションを選択してください
「ファイルのURLへのアクセスを許可する」
を有効にしてください

有効にしたらローカルファイルをChromeで開いてください
先ほどと同じように文を選択すれば翻訳されます

Google翻訳と違って長文も翻訳できます
その場合スクロール可能なパネルに翻訳が表示されます

右クリックやアイコンクリックなどの作業がなく、長文も翻訳できることが良いところなのですが、文を選択した後に時間がかかることと、翻訳が原文に重なることが気になります

オプション設定でパネル位置を「near」「under」から選択できますが、underは重ならない代わりに原文から遠くなるので好みではなかったです
under設定だとこんな感じです

DeepL opener PRO

先にChromeにサインインして同期をオンにしてください
同期をオンにすることで使えるようになります
詳細や使い方は下のリンクに書かれてありました

t3ahat.hateblo.jp

先に上記で紹介したツールを使っていたことと、まず同期をオンにしなければ動かないというワンクッションが好きではなかったのでこれじゃなくても良いかな、と思ってあまり利用していません
他のツールでも使っている機能がついているので使ってみたら便利なのだろうと思います

オンライン

Doc Translator

PDFファイルを翻訳したい時に使います
レイアウトを保持してくれるため、図が多いファイルに便利です
ページを開いたら「今、翻訳する」をクリック

翻訳したいファイルをアップロードします

アップロード中...

アップロードが終わったら少し下にある「翻訳する」をクリックします

ページが遷移して翻訳が開始されます
終わったら「翻訳された文書をダウンロード！」

こんな感じになります
差分を見たいので、左が英字で右が翻訳後のものを並べています
ダミーPDFではないのでぼかしをいれていますが、レイアウトが保持されていることはわかると思います

広告が多いですが、便利です

Google翻訳

こちらは説明不要なくらい簡単です
テキスト翻訳は先の拡張機能と同じなので省略します
左上の「ドキュメント」をクリックすると「パソコンを参照」ボタンが表示されるので、押下してファイルを選択します

選択したファイル名が表示され、「翻訳」ボタンが表示されるため、クリックします

翻訳されたドキュメントが表示されます

UIを見たら使い方がわかる簡単さですが、イラストや図が挿入されている場合にレイアウトは保持されないため、読みづらくなってしまいます

アプリ

DeepL

www.deepl.com

読めない単語や文書を選択してショートカットキー「Ctrl+C/⌘C」を2回押すだけで立ち上がるので気軽に使えてオススメです
ただ、ファイル対応は「.docx」「.pptx」「.txt」となっているのでPDFは読めません
PCにはPRO版を入れています

よく使うもの

・Google翻訳(拡張機能)
・DeepLアプリ
この2つをよく使います

図が入っている長いPDFを読む場合はDoc Translatorを使います

あとは翻訳使わなくても読めそうな場合は単語の読み方も見たいのでiKow!ポップアップ辞書を使っています

最後に、今回使ったダミーファイルはこちらで生成しました
www.blindtextgenerator.com

アクチュエータとは

触覚フィードバッグに興味を持ったため、どのようなアクチュエータがあるのかを調べてみました
アクチュエータは皮膚に刺激を与えるために使うつもりです

アクチュエータとは

こちらとこちらを参考にしました

アクチュエータとは

“エネルギー”を、直進移動や回転・曲げなど、何らかの“動作”に変換する装置のこと

入力されるエネルギーには以下のものがあるそうです

・電気 (サーボモータ、ステッピングモータ、リニアモータ)

・油圧 (空気圧シリンダ、空気圧モータ)

・空気圧 (空気圧シリンダ、空気圧モータ)

・その他 (形状記憶合金アクチュエータ、超音波モータ)

仕組み

先ほど貼ったリンクの画像がわかりやすいので紹介します

触覚フィードバッグにはどれを使うのか

「あったらいいな」と思う条件がいくつかあります
・少ない電力で動く
・デバイスが小さい
・応答時間が速い
・なるべく低価格

指先で試すつもりなので小さい方が良いです
小さいものを複数制御した方が複雑な触感になりそうだと思うところもあります

アクチュエータには色々種類がありましたが触覚フィードバッグにはどの種類が良いのか
まとめてくれているところを見つけました
触覚研究用振動子まとめ

初心者にとっても、とてもわかりやすくまとめてくれているので参考にし、ピエゾアクチュエータを買うことにしました

Raspberry Pi Picoを触ってみた

タイトルの通りラズパイピコが手に入ったのでとりあえずLチカしました

Raspberry Pi Picoとは

Raspberry Pi Foundation初のマイクロコントローラーボードです

詳しくはこちらです

スペック

項目	内容
搭載マイコン	RP2040
サイズ	21x51mm
CPU	デュアルコア ARM Cortex M0+プロセッサ
SRAM	264KB
フラッシュメモリ	2MB
電源	micro USBポート
有線LAN	x
無線LAN	x
Bluetooth	x
USB	1.1 ホスト/デバイス両対応
GPIO	26
SPI	2
I2C	2
UART	2
PWM	16
PIO	8
温度センサー	○
LED	○
価格	$4 (日本では500円~580円くらいで販売)

OSの搭載はできない

Python, C/C++のプログラム実行が可能

Lチカ 

それではLチカやってみます

必要なもの

・raspberry pi pico

・USBコード(マイクロUSB - PCと接続する口)

Getting started タブを参考に進めていきます

MicroPythonを実行できる環境を用意しておいてください

私はこちらを参考にThonnyを入れました
Thonnyで実行する場合は右下がMicroPythonになっていることを確認してください

まだPicoとPCは繋がないでください

始め方 

1.UF2ファイルをダウンロードします

2.次にBOOTSELボタンを押しながらUSBポートに接続します

これでマウントできたはずです

3.RPI-RP2というデバイスが表示されているはずなので、そこに1でダウンロードしてきたUF2ファイルをドラッグアンドドロップします

Picoが再起動されます

 ソースコード

あとはMicroPythonを実行できる環境で以下のコードを実行します

ドキュメントを参考に書いてみました

from machine import Pin
import utime

led = Pin(25, Pin.OUT)

while True:
    led.value(1)
    utime.sleep(1)
    led.value(0)
    utime.sleep(1)

LEDが点滅します

自動運転バス試乗してきた

前置き

弊社Filot(ファイロット)は
福岡地域戦略推進協議会（Fukuoka D.C.)の会員だが、
FDCが参画している Fukuoka Smart Easts 推進コンソーシアム にて実施される、
ハンドルのない自動運転小型バス「NAVYA社製 ARMA」を使用した
実証実験の試乗モニターの募集があったので、
試乗してきた

www.fukuoka-dc.jpn.com

smartcity.fukuoka.jp

www.macnica.co.jp

公共交通における社会課題としては、
・バスのドライバー不足
・廃止路線の増加
・バス会社の経営難
・高齢者は自由に移動ができない
などが挙げられている

GPS、LiDAR、SLAM等により走行位置座標の検出を行い、
あらかじめ設定されたルートに沿って自動制御で走行するとのこと

実証実験では、箱崎でのまちづくりを進めるうえでの走行課題、
モビリティの安全性や機能性を検証する

場所は貝塚公園

公園の一部、約400メートルを、時速7kmで走行する

様子

感想

時速7kmではあるが、乗り心地は普通のバスと変わらず、よい

車内の様子もカメラで撮影しているので、安心感がある

目的地の設定は、現状自分で車内備え付けのパネル上で選択しなくてはならない。
定期券などを利用するときと比較して手間が増えているので、
UXを洗練すれば普及するかもしれない

触覚について調べてみよう

触覚フィードバッグに興味を持ったため
触覚とは、調べてみました

 
触覚とは

私たちは普段から指を使って色々作業を行なっています

その指が触れているという状態はどのようなものなのか調べてみたいと思いました

普段から色々多く触れているのだと思いますが意識はしてません

まず思いつくのはPCのキーボード、スマホ、洋服など

それぞれ「つるつる」「ざらざら」「柔らかい」「硬い」指先だけで感じることができます
PCのトラックパッドなどクリックした感覚がなければ使いにくそうです

それに触覚がわからなければ物を掴むことも難しいでしょう

さて、感覚はどうやって生じているのか

触覚を受ける神経

人間の皮膚にある触覚の受容器には
・メルケル細胞
・マイスナー小体
・ルフィニ終末
・パチニ小体
などの神経があるそうです

「皮膚の受容器」などで画像検索すると構造断面図がでてきます
こちらから画像をお借りしてきました

これらの神経細胞が外力による皮膚変形を刺激として受け取り、この刺激によって「触れた」という感覚になるようです

また、この刺激応答には2種類の型があるそうです

・遅順応型(Slowly Adapting : SA型) - 刺激のはじめと終わりに反応
・速順応型(Fast Adapting : FA型) - 持続的な変形に反応

先ほど紹介した4種類は以下のように分類されるとのこと
SA型 : メルケル細胞、ルフィニ終末
FA型 : マイスナー小体、パチニ小体 

これらは「刺激に慣れてしまう速度」によって別れているそうです

もっと細かくSAI, SAII, FAI, FAIIと分けられるようですが、今はそこまで詳細に知りたいわけではないので置いておきます

※ちなみにIとIIは受容野の境界が明瞭かどうかによって分けられるそう。
知識のない私は「受容野」を調べることになります

受容野 - Wikipedia

つまり、この神経に自在に刺激を与えることができれば擬似触覚ができるというわけですね

さて、どうやって刺激を与えられるのか、、

触覚を外部から与える

どうやら電気を送ることで神経に刺激を与えることができるようです

人間の細胞は電気を帯びており、電気的な刺激が加わることで反応する性質なのだそう

ではどのように刺激を送れば「つるつる」や「ざらざら」が表現できるのかです

触覚を表す言葉は多様にあります

「触覚　オノマトペ」

などで調べると色々な記事がでてきます

一体触覚とはどれだけの種類があるのか、、

はっきりと何種類かはわかりませんでしたが「ふわふわ」「べとべと」「さらさら」「でこぼこ」思いつくだけでも多いということはわかります
わかってるだけで何十種類もあると書いてある記事もありました

結局触覚を表すものって何なのか

「触相図」

というものでなんとなく理解したつもりになってみました

触覚を表すには "粗さ、硬さ、湿り気" が必要そうです

他に温冷も必要そうですが、とりあえず感覚として掴みやすそうな粗さと硬さを調べてみます

ではそれぞれをどうやって表現できるのか

粗さ

皮膚を押すことと皮膚を擦ることで受ける刺激によって粗さを表現でき、マクロ刺激ととミクロ刺激というようです

マクロ刺激 :

　押し当てて接触面の圧力によって知覚する

　(メルケル小体)

ミクロ刺激 :

　触動作に伴って皮膚表面に振動や動的なふるまいを知覚する

　(マイスナー小体、パチニ小体)

振動は電気によって表現できそうな気がします
スピーカーをイメージしてます

硬さ

皮膚を押し返す反力の関係で硬さを感じるようで

弾性、剛性が関係するようです

指の柔らかさより柔らかければ柔らかいと思うのか、押すことで接触する面が増えることで柔らかいと感じるのか、

反力が集中しているのか分散しているのかで柔らかさを感じるのか、

どうやらまだどういう情報によって柔らかさとしているのかはっきりしていないようでした

深部感覚と皮膚感覚両方が関係するようです

自分の指の硬さも関係するためなのか、見てみた論文ではそれぞれの方法で定義して実験を行なっていました

触れる材質の弾性(ヤング率)と物体の剛性(ばね定数)を合わせたもので判定しているものが多かったです 

材質を叩いた場合と押した場合でもまた関係は変わってきそうですね

次回 触覚フィードバッグを試してみたい

ネットで検索するのではなく、もっとちゃんと調べてみたいですが、とりあえず興味本位でちょっとやってみるようなものでは無いですね

粗さを表すの振動だけでも触ってみたいです
それだけでは材質を表現はできないと思いますがひとまず、指で物体をなぞるときに振動を発生させたいです

神経科学入門メモ書き_2

前回↓

filot-nextd2.hatenablog.com

今回はこちら↓

www.amazon.co.jp

• ゲシュタルト群化原理
  

  kosuken.exblog.jp

• 単純接触現象
  

  ja.wikipedia.org

• ↑に、視線誘導を付け加えると、感情に影響を与えることが可能
• 恋愛と薬物で反応する脳の部分は同じ(報酬系、腹側被蓋野)
• サブリミナル効果は淡蒼球(大脳基底核)という脳部位が関係する
  

  theory.work

• ひらめき(説明可能：意識)は大脳皮質、直観(説明不能：無意識)は基底核
  直観の例は、ブーバ・キキ試験
  

  ja.wikipedia.org

•  手続き記憶は無意識かつ正確(箸で米を食べる、バスケットボールのシュートetc..)、訓練により磨かれる

• 訓練により磨かれ、直観として現れる
  将棋のプロの試合で、中盤は手数が多く、読めないため、その際直観として最良の手がわかることがある
• 対象の好き嫌いは操作できる(好きな音楽を聴かされているときに試し書きしたペン、嫌いな音楽を聴かされているときに試し書きしたペン)
• 情報として頼りになるのは脳よりも身体
  握力測定中、モニター等を使い、サブリミナル効果で「がんばれ！」と出すだけで握力が増す
  ミュラーリヤー錯視をつまもうとすると、頭の中では短い、長いとゆう錯覚を起こしているにも関わらず、指は同じ感覚でつまもうとする
  

  illusion-forum.ilab.ntt.co.jp

• 脳は、自分のとった行動を通して、自分の状況を理解している
  脳梁が仮に切断されている状態で、「ペン」という文字を、左右どちらかの視野に表示した場合、右の場合、視野の情報は左脳に届くため、言語野の影響もあり、表示されたものが「ペン」だと認識できる。
  左の場合、右脳に届くが、言語野は左脳にあるため、文字は表示されているが、それが何かはわからない、ただし、目の前にいくつかモノを置いておき、該当するものを拾うようにと指示すると、ペンを手に取る。そしてさきほど表示されたのがペンだとそこで初めて「意識的に」理解する。
  右脳に「ドライバーを取れ」、左脳に「時計を取れ」と表示し、両方とらせたあと、ドライバーを取れは認識していないはすなので「何故ドライバーを手に取ったのですか」と聞くと、時計を修理しだすためと言い出す。答えた本人は至って大真面目(作話)。 健常者であっても、よくある、そして無意識なので気付かない
• 整合性を付けたほうが安心できる為
• 心の痛みと、身体的な痛みで反応する脳部位は同じ
  包丁で指を切った話をすると、背筋が震えるが、その際にも痛みの脳回路が該当する、他社との共感は、痛みの回路を流用している
• 側頭葉のある部分に自分を認識する回路がある
• 頭頂葉と後頭葉の境界、角回を刺激すると、幽体離脱を起こせる
  

  gendai.ismedia.jp

• 五感の中で、嗅覚のみ視床を通らずに大脳皮質に届く、その為、寝ていても匂いは感じ取れる
• 構造が保たれていれば、ある程度の共通の認識が生まれる(甘い、苦い、黒い、白い、熱い、痛いetc...)
• 運動前野、補足運動野が、運動の計画をたて、運動野が身体に指令を出す
  運動野を刺激すれば身体が動く、運動前野、補足運動野を刺激すれば、動かしたくなる（エイリアン・アーム・シンドロームみたいなもの）
• 脳の電気活動には「ゆらぎ(α波)」がある
  神経細胞へのシナプスからの入力が一定ではないことにより生じる
  神経細胞のスパイクには閾値があるため
• ゆらぎの利点は
  効率よく正解に近づく(パチンコで後で台を変えるとき)
  弱いシグナルを増強する(人間の目が、カメラと比較して、暗いところでコントラストを保ったまま見えるのは、弱いシグナルを検出して全体を見えやすくしているため)
  創発のためのエネルギー源(単純なルールを組み合わせて、思いがけない効果を得ること)
  の３つ
• ゆらいでいる電気活動は、創発によりある時規則正しくなる(ベキ則)
• 脳のベキ則は、神経細胞の回路の構造から生み出される
• 回路の構造+ノイズ=機能となる
• ゆらぎは重要
  ゴルフでパターショットを行う際、ゆらぎの状態を把握すれば、いつ打てば入るとかがわかるようになる
  他、集中を必要とする行動、記憶等々
• ゆらぎ自体のコントロールは可能。α波を目に見える形で計測し、念じる
  訓練すれば操れるようになる、自律神経が意識的に制御できないのは、自律神経自体にフィードバックの為の回路が存在していないため、目に見える形で現在の値を表示させれば、訓練次第で制御可能。興奮してるときに落ち着かせたり、血圧を下げたり

直近ではゆらぎの制御が目玉になる(なっている)のだろう。

脳により世界が構築されるという点はやはりおもしろい。