标准路线图BMI-“脑机接口神经技术组织”

标准路线图

BMI-standard

“脑机插口神经技术组织”是由IEEE（电气与电子工程师商会）于2017年5月发起的一项标准化行业联接（StandardsIndustryConnection）建议，它通过组建该组织来推动脑机插口行业标准化活动。

该组织集聚了来自神经科学家、研究机构和政府机构的利益相关者，旨在于解决脑机插口领域现有标准中的差别问题，以及提升研究者对该领域标准化重要性的认识。

《标准路线图:脑机插口的神经技术》正是这个小组的一份产出。它概述了脑机插口神经技术领域现有、及正在制订的标准。不仅回顾最新的标准化工作外，本文档还报告了通过与社区成员进行的在线调查搜集的对标准化工作的意见，并就标准化的具体内容的优先级提出了一些建议。

接出来的一段时间，我们会与你们分享该文档的摘录。

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Datarepresentation,

storing,andsharing

数据表示、存储和管理方面的

最新技术

随着大数据时代和估算时代的到来，人机交互的方式早已从传统方式演弄成了通过生物讯号交流的模式。这种系统的应用范围不局限于临床领域，在普通消费者群体中亦有广泛应用。

随着多个生物讯号在研究后被用于脑机插口的控制系统，为了提升工作效率和互操作性，构建数据储存和共享的标准逐步成为从业者的共识。

生物讯号数据集，包括EEG、EOG、EMG、MEG、fMRI等，通常是压缩后能够进行有效储存的小型数据集。原先的应用程序专注于那些数据集的离线剖析，例如处理管线被用于处理和学习早已记录的好的数据集。但是，脑机插口领域的新兴应用程序须要实时处理和在线学习数据，这给数据的储存和处理带来了新的挑战。

处理在线数据流也对数据性质提出了新的要求。现实中记录到的生物讯号一般是非平稳的、高维的数据是表示信息的，而且须要高精度储存。同时，生物讯号数据还须要活动主题的辨识信息（适当地匿名或编码）、会话和试验信息（用于标记过后须要测量的感兴趣风波）以及其他相关元数据进行注释。因而，须要为各种类型的生物讯号构建有效的数据表示和储存机制。

异构系统之间数据互操作性的需求也促使了生物讯号数据标准化。在存在多种EEG采集系统的背景下，生成的生物讯号记录一般取决于所使用的硬件种类。因而，处理那些数据集的系统插口须要订制特定的插口模块来从相应的采集设备获得生物讯号。数据表示和储存标准的发展可以推动流行的不同数据格式的互通，提升不同硬件和采集设备之间的互操作性。

随着医疗保健信息系统的发展，另一个应用中的重要需求是数据共享。这种生物讯号一般在多个系统之间使用和共享，比如电子健康记录(EHR)系统或脑机插口系统的其他数据处理节点。现有的EHR设计和安全标准，如ISO18308和ISOTS14441，对EHR系统提出了安全地储存和传输生物讯号的要求。

据悉，生物讯号在脑机插口系统的处理节点之间共享时还有遭到功击的可能。为此，还须要确定安全共享机制或手册。在前述的调查报告中，脑机插口研究人员谈到：网路安全和数据管理是标准化的首要任务之一。

标准化的水平

现有标准

生物讯号的主要数据格式之一是通用数据格式(GDF)。这是最初提出的法国数据格式(EDF)的变体，并解决了EDF的一些已知问题，如使用单一数据类型；有限的块大小；因为缩放系数造成的舍入偏差；溢出检查；难以储存风波信息，等等。多个采集设备和处理工具箱均支持GDF格式。

脑机插口数据还有其他几种同样广泛应用的数据格式，例如easy、info、stim、sdeeg、27BCI2000、MFER、XDF。

Easy文件格式将数据根据时间界定，为每位时间样本一行，包括触发标志和时间戳。sdeeg是一种专门的二补码数据格式，可与其他Neuroelectrics格式互操作。BCI2000是一种基本数据格式，包括带有系统参数和状态的康泰时定义以及原始讯号数据。医学波形格式编码规则(MFER)是生物讯号的另一个标准，可以对讯号进行简单编码。可扩充数据格式(XDF)支持具有基于XML的条目的多个流，用于元数据和数据样本表示。它定义了数据通用表示，也可以扩充到其他时间序列讯号。

适用于生物讯号的部份流行标准

标准化的工作

该主题下的一个典型产出时由消费者技术商会工作组(WG3)提出的：消费者EEG数据的互操作性标准系列。非常是ANSI/CTA规范2060，它提出了以下标准：

“一种文件格式，可以将多个数据流储存在单个自描述文件中，每位流可能以不同的速度进行取样，或则具有不同的类型（譬如数据是表示信息的，实数和字符串）。它可以有效且确切地将那些数据提供给剖析和可视化应用程序。”

不仅前面阐述的标准化工作外，为了共享神经数据，还有多项提供工具和储存库的措施。诸如：

关于优先标准化的主题的提议

正在进行的多项标准化工作正在建立可以结合不同规模成像记录的脑部图谱。这种工作为数据的管理、注释、和可视化分别创建了基础设施。但这也可能会造成资源相悖，难以设施之间进行操作。

据悉，所有的工作都集中在神经数据的储存和离线使用上，不一定能满足实时闭环交互的内在需求。因而，标准化工作未来的方向是扩充这种基础构架以适应新的需求。

与网路安全相关的问题也是标准化工作发展的方向之一，包括数据可靠性、保护和加密。越来越多的工业参与者参与到脑机插口系统的开发中（比如，Facebook目前旨在于解码无声语音的系统），关键的一步是找到可靠的方式，在可以读取和访问的同时加密以及设置过滤器的信息类型。

标准化工作的痛点之一是，暂时一直没有官方定义哪些是个人信息、以及怎样共享或处理这种信息的法律合同。这个问题能够延展到有可能被设备提取的信息（例如与健康相关的设备，如可穿戴活动监视器）。数据不安全意味着设备提供商可能从用户哪里提取信息，还意味着可能存在未经授权的第三方访问。对这种信息的意外使用可能是觉得的恶意操作，如同通过社交媒体获取信息一样。处理过的脑部数据及其解释可以引导用户作出特定的动作。

在消费者应用的情况下，评估所搜集数据的可靠性（确定真正的数据来源是哪些：比如，脑部、肌肉，甚至是歪曲的活动）及其解释十分重要。例如，测谎仪或游戏等应用不受监管。在这种情况下，标准着重于安全性能指标，而不是效率。

2016年12月，FDA发布了一份网路安全手册。她们表示，“数字联接为伟大的创新提供动力——医疗设备网路安全必须跟上创新的脚步。创新的功能在改善医疗保健水平的同时，也可能会降低网路安全风险。这就是为何我们须要医疗设备生态系统中的所有利益相关者合作以解决创新和网路安全问题。我们取得了长足的进步，但我们晓得网路安全恐吓才能与创新同步发展，因而未来必须做更多的工作。”

手册要求制造商：

FDA手册还认可ISO标准ISO/IEC30111:2013：信息技术技术–漏洞处理流程和ISO/IEC29147:2014：信息技术–安全技术–漏洞披露。

我们在脑机插口的工作方向

我们旨在于脑机插口的产业创新研究和创新力量协同，我们广泛连结校企用各方专家，并旨在于面向政府提供支撑，面向行业提供服务，面向公众提供科普。

2021年我们举行了”脑机插口技术创新与产业发展”峰会，发布了产业研究报告。