毕业论文脑电信号方向

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脑电信号是由脑神经活动产生并且始终存在于中枢神经系统的自发性电位活动，含有丰富的大脑活动信息，是大脑研究、生理研究、临床脑疾病诊断的重要手段。脑电信号的英文是Electro Encephalo Gran，简称EEG。通过对脑电信号进行记录，以提供临床数据和诊断的依据。因此脑电信号的提取具有非常重要的临床意义。

Hello， 这里是 行上行下 ，我是 喵君姐姐 ~心仪科技为帮助广大学者更好的了解所学知识如何运用于科研中，在科研中遇到问题如何得到解决等相关问题，开展了“博导带你做科研”系列活动。 在往期转录中，李红教授介绍了 如何成为优秀的研究生 。本期，将继续介绍心仪科技“博导带你做科研”系列活动第二期“脑电的现在与未来”。 主讲人： 尧德中教授 ■ 全国人大代表 ■ 长江学者特聘教授 ■ 国家杰出青年科学基金获得者 ■ 中国脑电联盟理事长 ■ 中国生物医学工程学会副理事长 ■ 脑电零参考技术（REST）发明人 ■ 四川省脑科学与类脑智能研究院院长本期主要从以下三个部分进行介绍： 1.人类脑电的发现 1924年，Hans Berger发现了人类脑电。直到1929年，他才正式发表人类头表脑电。此外，Hans Berger首先命名了α波和β波，而且他还是第一个采用EEG作为脑电图缩写的人。2.脑电的内涵与特点 不管大脑是处于正常的脑功能状态，或者是脑疾病状态，只要我们的大脑还在运转，那么大脑里边就存在神经活动。神经活动会产生电信号，电信号传播到头表面，如果在头表面插上电极，我们就可以观测到脑电图。 通过脑电图可以获得两种基本信息：空间分布和时间进程。 脑电的时间分辨率很高，这取决于方差期的采样率可以非常快。 但是一般来说，脑电的时间分辨率是毫米级的，脑电可以跟踪毫米级的大脑功能和疾病事件。 而脑电的空间分辨率有限。 这不是因为电极数不够，而是脑电信号从大脑传输到头表后，相当于经历了低通滤波，所以有研究者认为头表脑电记录仪的空间分辨率在5mm以上的，实际上这也很难达到，通常脑电的空间分辨率是厘米量级。因此，只能说大概在哪个脑区。3.脑电中的理论和技术 了解脑电的基本情况后，脑电研究中到底可以研究哪些东西呢？下图给出了总结。通过神经活动可以产生地形图和时间进程。 有地形图以后，就可以推测大脑的什么位置存在神经活动，从而实现空间的定位，这称为脑电的定位问题或者反演问题。相反，如果知道源，来求头表定位，成为正演。以前主要做空间定位，现在随着技术的进步，大家觉得这种定位比较粗糙，人们还想知道大脑里的回路机制，但是这个难度比较大。另一方面，根据时间过程，我们可以进行附列变换和小波分析获得时间频率的信息，比如小波分析可以获得“时频特征”，即在某一个时间点的频谱特征。通过这些脑电结果，可以帮助我们了解大脑的认知过程或者脑疾病，之后能采取调控措施和干预手段，调控后脑电会发生变化，这样就可以治疗疾病或者提高认知能力。归纳起来，脑电涉及的技术问题可以用4S表示：stimulus（刺激），sense（感知），sites（空间位置），spectra（原型）。同时，也包括四个科学问题，用4W表示：where，when，what，why。这代表脑电的神经活动事件在大脑的什么地方，什么时候，发生了什么事情以及为什么发生这个事情。4.脑电技术的大事件 脑电发生的历史具体如下图： 5.诱发脑电ERP的价值 在认知心理学中，早期的行为研究比较看重两个参数，一个是准确率（accuracy），一个是反应时（reaction time）。 ERP应用于心理学时，有人把它成为21世纪的反应时，认为它是认知过程中的更精确刻画。因为行为研究中的反应时是大脑做出反应后再传到外周神经，然后手再按键反应，比较慢。而通过ERP知道，大脑在什么时候发生了一个脑电事件，ERP给出了更精确的脑电事件时间，它可以称为头表二维空间中的反应时。6.脑电EEG的临床价值 目前主要的两个应用：一是癫痫的诊断标准，有脑电异常和行为异常；另一个是根据不同阶段的脑电特征，作为睡眠阶段分期的基本依据。通过上述讲解，脑电（ERP/EEG）到底有什么独特的地方呢？ 第一，时间分辨率很高（High time resolution）； 第二，脑电测量仪便携（Portable）； 第三，非常便宜（Very cheap），某些国产的脑电仪三四千块钱就能买到。 第四，它是神经活动的直接反应（Direct reflection ofneural activity ）； 第五，它是无创的（Noninvasive），它接收的是大脑产生的信号； 第六，局限是空间分辨率低（Limited spatial resolution）。 不管怎么说，脑电（ERP/EEG）的优势决定在观测大脑时它是一个不可替代的技术。1.脑电功率谱分析 脑电功率谱分析仍然是脑电应用中最主要的方面。早在1938年没有计算机时，grass和gibbs（1938）用机械式的频率分析手段做出了不同状态功率谱的差异。闭眼的时候，alpha波非常强；睁眼的时候，alpha波幅度会降下来；睁眼阅读时，alpha波幅度更低。alpha波可以认为是大脑放松状态的参数，伴随着认知任务逐渐降低。基于功率谱分析，可以衍生定量许多参数。但是，功率谱分析受到参考电级的分析非常明显。 下图是功率谱分析的结果， alpha波被分成了两个频段（，）。用左耳（Left ear）参考，功率谱偏向右端。用连接耳（Linked ears）的时候，功率谱上移，因为耳朵发附近的信号被减去了。用平均参考（AR）的时候，信号往下沉，整个信号部分都变了，真正的结果应该是零参考（REST）。从这可以看出，如果选用的参考电极不合适，得到的结果差异很大。建议大家用零参考，零参考是目前公认的理想参考电极。2.脑电网络分析 1）网络差异可以区分文理科学生 左边的图代表闭眼静息状态，红色线条表示文科生连接显著强于理科生，蓝色线条表示理科生连接显著强于文科生，而蓝色线条只有一条。但是在逻辑运算任务状态，很多红色线条变成了蓝色线条，这就体现了理科在其中的价值。 2）网络差异可以预测运行想象脑机接口的能力 脑机接口取决于两个方面，好的算法和好的被试。 比如运动想象能力，有些被试可以达到100%，而有些被试只能达到随机水平50%，究竟是什么原因导致了这种差异？我们可以很简单地说，脑袋不一样，那到底是什么不一样，我们可以从大脑发出的脑电信号看是否一样。经过研究发现，脑电脑网络的效率可以预测被试的运动想象能力，网络效率越高，被试的运动想象能力越强。3）脑网络分析受参考电极的影响 同一组数据在零参考网络和在其他参考网络下会不一样，只有零参考网络的时候和真正的网络是一致的，这再次告诉我们参考电极是非常重要。4）脑电网络分析受伪迹干扰影响 脑网络分析受噪音影响较大，但是如果有比较好的方法，也可以得到比较好的结果。3.诱发脑电差异波分 析 1）差异波分析是诱发脑电研究中的常用方法 比如正常人和精神病人的差异波有所不同，在心理学研究中差异波分析非常有用。2）差异波分析受参考电极的影响 同时给被试视觉刺激和听觉刺激，一种情况是让被试只注意视觉刺激，另一种情况是让被试只注意听觉刺激。 这两种情况下差异波的分布，用连接耳（LM）做参考电极时，差异波主要在额叶；用平均参考（AR）做参考电极时，差异波在额叶和枕叶都有；但是用零参考（REST），差异波在枕叶。 同一个实验，选用的参考电极不同，得到了三种结果。结合差异波在大脑皮层的源分布，发现零参考的结果是正确的。4.脑电成像分析 脑电研究的重要一面是想知道，头表面观察到的现象究竟是大脑什么区域发生的。从大脑表层去找大脑里面发生的事情就称为脑电逆问题，这个问题在数学和物理上是一个非唯一问题，也就是说，同样的头表脑电在大脑里面可能有多种情况可以产生相同的头表脑电。 在心理学和临床研究中，解决脑电逆问题非唯一的办法就是引入各种假设和约束。5.同步脑电-磁共振成像 磁共振信息可以作为脑电逆问题的约束信息，由此发展了一些方法，如本征空间最大信息典型相关分析法（emiCCA），优势是同时获取脑电-磁共振线性和非线性相关成分。还有磁共振网络信息约束的脑电逆方法（NESOI）。   6.开放技术时代 1）EEG/ERP零参考软件（REST） 现在脑电技术有一种开放的趋势，很多方法技术变成了开源软件，放在网上供大家免费使用。脑电零参考软件在几年前就成为了开源软件，在EEGLAB里面就可以直接使用REST。2）同步脑电-磁共振分析技术软件（NIT）同步脑电-磁共振分析算法也变成了开源软件，这个软件里面包括三大模块：基本功能磁共振、基本脑电处理、EEG-fMRI融合模块。软件说明论文： Dong et al, Frontiers inNeuroinform, .宽频脑电信息挖掘 国际上非常著名的一本脑电技术书《lectroencephalography》提到了21世纪的脑电。 书中将到80Hz称为现在的脑电，而21世纪的脑电要从0-1000Hz ，也就是说， 超低频（）和超高频（80-1000Hz）的脑电 是我们现在和未来要努力挖掘的信号 ，未来宽频脑电技术有望在各个领域应用。 是基于零参考的多参数定量脑电图研究和应用。在计算机出现之前，脑电图就在进行功率谱分析。计算机出现后，发展应用更多，而这些都可以看做是定量脑电图。 但是到目前为止，定量脑电图的使用并不是十分理想，尤其是临床领域，大部分人用脑电图仍然是凭眼睛看，极少使用定量脑电图。这主要是因为定量脑电图的标准化不够，采用的处理方式和参考电极没有统一标准，导致重测信度不够。3.计算神经科学模型 与此同时，脑电的发展方向不止是基于数据的分析，可能未来基于模型的脑电分析会越来越多。如皮层-丘脑-基底节环路模型可以用来检测全面性癫痫的发作与终止。4.脑电因果网络模型 前面讲的脑网络主要是功能网络，只是说明了两个电极相关，没有涉及因果关系。未来的发展方向可能会研究脑电的因果网络，目前已经有磁共振因果网络，但是时间分辨率不高，而脑电的时间分辨率较高，所以脑电因果网络模型会更有价值。5.云脑科学浪潮 国际脑科学的发展越来越趋于开放科学，很多数据技术软件开源。2017年国际上建立了一个国际脑实验室，通过云端合作。未来云脑科学会逐渐兴起，这能很好的将工程师和科学家联系起来，使得工程师的方法和科学家的问题研究相结合，他们在云端就可以实现共享合作。今天的分享就到了这里了！更多详细的内容可以在后台获取视频链接哦！直播活动主题： 心仪科技“博导带你做科研”直播周 直播主讲题目： 脑电的现在与未来 主播主讲人： 尧德中教授，中国脑电联盟理事长。中国生物医学工程学会副理事长，脑电零参考技术（REST）发明人，四川省脑科学与类脑智能研究院院长。 直播主办方： 上海心仪电子科技有限公司本期主要讲解了脑电技术的内涵、脑电技术的现在和脑电技术的未来，希望能对大家有所帮助！在这里也十分感谢“心仪科技”的支持以及尧德中教授的讲授。整理/排版：upmer 校对：喵君姐姐

信息化时代的到来,使得计算机科学在人们的生活和工作中起着越来越重要的作用,并扮演者不可或缺的角色。下面是我为大家整理的计算机科学与技术专业毕业论文，供大家参考。

1计算机科学技术在教学中的应用

计算机网络教学与课堂授课有非常大的不同，在进行课堂授课时要受到很多因素的影响，比如说，教师的上课状态、学生的上课状态、书本知识的局限以及周围环境的影响等都会成为影响授课质量的原因。但计算机网络教学却是大大的不同，计算机网路教学中学生处于主动的一方，教师主要是处于引导的状态，让学生自发的去学习，建立学生自主学习的机制，在这样的情况下，不仅可以提高学生学习的积极性也可以提高教师的教学质量。而虚拟教学和远程教学是属于相互补充的两种教学形式，虚拟教学更是弥补了远程教育的不足，学生足不出户就可以进行各种各样的教学实验，从而获得和课堂学习不一样的学习体验，能够加深对学习内容的理解，从而获得更高的提升。此种教学方法，可以使学生的知识学习更加的形象化和具体化，使学生学习起来更加的直观和容易理解，另外，在进行有趣学习的同时也可以培养学生的创新能力和探索的欲望。

2计算机科学技术在教学中应用的影响

计算机科学技术在现代教学中的作用及影响无疑是非常巨大的，计算机技术的应用使得学生的学习不再局限于那小小书本之内，通过多媒体课件以及种种辅助教学，增加了非常多的课堂知识量。在增加学习知识量的同时并没有消耗更多的时间，恰恰相反，通过计算机的有效运用大大减少了教学时间，让学生在同样的时间内了解了更多的知识。现代的教学手段改变了以往沉闷乏味的教学形式，计算机的合理使用能够有效的吸引学生们的注意力，激发了学生学习的兴趣和积极性，让学生们主动去学习，去了解知识，从而让学习变成了一件非常有趣的事情，改变了以往的学习状态，形成了积极向上的学习风气。从大的方面来说，现在的世界俨然是一个信息化、数字化、网络化的新时代，在这样的时代背景下，计算机电子信息技术得到了广泛的发展，计算机已经进入到了家家户户，成为人们生活和工作的必需品，计算机为人们生活学习等诸多方面带来了很大的便利，打破了传统的区域界限的新知识，带人们走进了一个知识经济的新世界。而且，计算机还扮演着非常多的角色，除了教师、学生以外也可以是朋友、玩伴、工具等。人们可以在计算机当中获取非常多有用的东西，计算机在作为辅助工具时可以进行管理工作，学生可以在计算机上完成自己的作业，它也可以是老师，在自己有不明白的地方时为自己授业解惑。

3结语

计算机科学技术的广泛适用，改变了人们传统的教学方式以及学习形式。通过多种多样的应用形式，使得学生们的学习变得丰富多彩，上班族的工作变得轻松便捷。计算机科学技术将不同的教学呈现给大家，提高了学生的学习效率和学习积极性，提高了教师的教学水平和教学质量，让教学走到了时代的前端来适应现代教育的需求。而未来的教学仍然是个未知数，如何更好地发挥计算机技术在教学中的作用需要更多的有志之士去探索、去实践，也可以说这是现代教育专家和工作者们的主要任务。如何将计算机更好地融入到教学当中以及如何让计算机技术继续的发扬光大将不断激励着大家勇敢前进。

1计算机科学技术现状

计算机科学技术在生活中应用广泛

在这个信息化时代，计算机网络作为人们社会生活的重要部分，已经进入千家万户。人们不用出门就可以通过计算机了解国内外新闻、天气预报资讯、股市行情、世界地图、收发电子邮件、检索信息等;不用逛街就可以通过互联网中的购物网站买到喜欢的东西;通过计算机可以与相隔较远的朋友在线聊天、视频聊天等，加强人们之间的交流和沟通，促进友谊;人们可以通过计算机网络订购飞机票、火车票等，节省排队时间;教师可以通过计算机科学技术实现对学生的在线授课，更及时、更方便;动漫工作者可以使用计算机科学技术制作动漫;政府机关也可以通过计算机科学技术建立城市网站，及时了解市民反映的问题，通过计算机与各个行业的工作人员在线交流;很多企业使用计算机来处理大量数据和信息，代替传统的人工处理，提高工作效率。计算机科学技术潜移默化的影响着人们的生产、工作和学习。

计算机科学技术更加智能化和专业化

计算机科学技术的快速发展和广泛应用，推动了集成电路、微电子和半导体晶体管的发展，计算机科学技术更加智能化和专业化。计算机能根据使用对象的不同个体需要进行改装、更新，对于有更高需求的用户可以专门定做计算机，用户可以根据使用环境的不同选择台式计算机、笔记本计算机、掌上电脑和平板电脑等。计算机科学技术在其他特殊领域也能发挥自己的优势，如智能化家用电器和智能手机，家庭式网络分布系统代替了传统的单机操作系统，满足人们的生活需求。

计算机的微处理器和纳米技术

微处理器能提高计算机的使用性能，缩小传统处理器芯片中的晶体管线宽和尺寸。利用光刻技术，波长更短的曝光光源经过掩膜的曝光，将晶体管在硅片上制作的更精巧，将晶体管导线制作的更细小。计算机科学技术的快速发展使计算机运算速度更快，体积更微型，操作更智能，传统的电子元件不能适应计算机的发展。纳米技术是一种用分子射程物质和单个原子的毫微技术，可以研究～100纳米范围内的材料应用和性质。计算机科学技术中利用纳米技术，可以使计算机尺寸变小，解决运算速度和集成度的问题。

2计算机科学技术的未来发展

现如今，计算机科学技术的应用越来越广，人们对计算机科学技术的要求越来越高，促使数学家和计算机学家们不断研究计算机科学技术，使计算机科学技术在各个领域、各个行业发挥更大的作用，满足人们的不同需求。下面从DNA生物计算机、光计算机和量子计算机三方面来探究计算机科学技术的发展前景。

生物计算机DNA生物计算机用生物蛋白质芯片代替传统的半导体硅芯片。1994年，美国科学家阿德勒曼率先提出关于生物计算机的设想。在计算机运算数据时，将生物DNA碱基序列作为信息编码载体，运用分子生物学技术和控制酶，改变DNA碱基序列，从而反映信息，处理数据。这一设想增加了计算机操作方式，改变了传统的、单一的物理操作性质，拓宽了人们对计算机的了解视野。DNA生物计算机元件密度比大脑神经元的密度高100万倍，信息数据的传递速度也比人脑思维快100万倍，生物计算机的蛋白质芯片存储量是传统计算机的10亿倍。2001年，以色列科学家研制出世界上第一台DNA生物计算机，体积较小，仅有一滴水的体积。2013年，英国生物信息研究院的科学家们使用DNA碱基序列对文学家莎士比亚154首作品的音乐文件格式和相关照片进行编制，增加了储存密度，使储存密度达到克(1024TB=1PB)，提高了人们对信息储存的认识，这一重大突破使生物计算机的设想有望成为现实。

光信号和光子计算机

光子计算机是一种由光子信号进行信息处理、信息存储、逻辑操作和数字运算的新型计算机。集成光路是光子计算机的基本构成部件，包括核镜、透镜和激光器。光子计算机和传统计算机相比较，有以下几点好处：

(1)光计算机的光子互联芯片集成密度更高。在高密度下，光子可以不受量子效应的影响，在自由空间将光子互联，就能提高芯片的集成密度。

(2)光子没有质量，不受介质干扰，可以在各种介质和真空中传播。

(3)光自身不带电荷，是一种电磁波，可以在自由空间中相互交叉传播，传播时各自不发生干扰。

(4)光子在导线中的传播速度更快，是电子传播速度的1000倍，光计算机的运算速度比传统计算机更快。20世纪50年代末，科学家提出光计算机的设想，即利用光速完成计算机运算和储存等工作。与芯片计算机相比较，光子计算机可以提高计算机运行速度。1896年，戴维•米勒首先研制出光开关，体型较小。1990年，贝尔实验室的光计算机工作计划正式开启。根据元器件的不同，光子计算机可以分为全光学型计算机和光电混合型计算机。全光学型计算机比光电混合型计算机运算速度快，还可以对手势、图形、语言等进行合成和识别。贝尔实验室已经成功研制出光电混合型计算机，采用的是混合型元器件。研发制作全光学型计算机的重要工作就是研制晶体管，这种晶体管与现存的光学“晶体管”不同，它能用一条光线控制另一条光线。现存的光学“晶体管”体积较大较笨拙，满足不了全光学型计算机的研发要求。

量子理论计算机

量子计算机将处于量子状态的原子作为计算机CPU和内存，处于量子状态的原子在同一时间内能处于不同位置，根据这一特性可以提高计算机处理信息的精确度，提高处理数据的运算速度，有利于数据储存。量子计算机处理信息时的基本数据单元是量子比特，取代了传统的“1”和“0”，具有极强的运算能力，运算速度比传统计算机快10亿倍。中国和美国的科学家们在实验室里成功实现了同时对多个量子比特进行操作，为制造量子计算机提供了可能。相信在科学技术的不断发展和世界各国的科学家们共同努力下，量子计算机会成为现实。

3结束语