1. Thesis
Change your state of mind
Dieter Naten (r0255990)
Begeleider: Sven Charleer
2. Overview
• Subject Description
• Literature
• First idea + test
• Infographics
• What’s next?
3. Subject Description
• Goal:
• Watch how a brainwave sensor can be used in HCI
• Developing an application with this sensor
• Elaboration:
• Reading literature about existing applications
• Develop an application in different iterations
• Research Question:
• How can the data from a brainwave sensor be used to develop an HCI
application?
5. Literature
1. Overview of HCI applications using a brainwave sensor
2. Application using Neurosky Mindwave attention/meditation values
3. Application using Neurosky Mindwave raw values
6. An Overview of Brain Computer Interfaces
Stephen Adams
• Overview of developments in BCI (Brain-Computer Interface)
• Explanation about how a brainwave sensor works:
• EEG (Electroencephalography)
• ERP (Event-Related Potentials)
• Different BCI classification algorithms
• Applications in 3 domains
• People with functional limitations
• Application that changes depending on the mental state of the user
• Games
7. NeuroWander: a BCI Game in the Form of Interactive Fairy Tale
Myeung-Sook Yoh, Joonho Kwon, Sunghoon Kim
• Simple BCI game based on ‘Hansel und Gretel’
• Uses NeuroSky Mindwave
• 3 quests
8. NeuroWander: a BCI Game in the Form of
Interactive Fairy Tale
Myeung-Sook Yoh, Joonho Kwon, Sunghoon Kim
9. A BCI-Based Application in Music: Conscious Playing of Single
Notes by Brainwaves
Raffaela Folgieri Matteo Zichella
• Neurosky Mindwave raw data
• Goal: make a link between brainactivity and music
• 2 experiments
1. Search for patterns in EEG signal
2. Train user to play a certain music note
• Link movement + symbol + color to every note
• Developed application
10. First application idea + test
• Idea:
• People read a text while their concentration is monitored
• Warning when concentration gets to low
• Adaptive interface
• HCI + psychology
• Test
• Link output sensor <-> understanding text <-> idea of user about his/her
concentration
• Read 2 texts + answer questions
• Observation output while reading
• 7 subjects
11. Results
• For 2/7 subjects, the sensor didn’t work
• Noise
12. Results
• Some interesting observations
• Lower concentration when substracted
15. Conclusion
• Concentration output could be linked with observed events
• Developing application should be possible
• But! Noise should be filtered out
• And remember everyone is different
17. Conclusion - Application
• 1st phase: show concentration output to user
• User can interpret results
• 2nd phase: application learns about user
• Learning algorithm watch average concentration
• Warns user when concentration is too low
• 3rd phase: application suggests method to get higher concentration
• Some music to get higher concentration could be played
• Screen could change color
18. Infographics
• Question from Joris to co-operate on project with VRT
• Observe concentration/meditation of people reading an infographic
• Infographic = kind of statistical summary of facts/a text
• www.deredactie.be
19.
20. Experiment
• 9 subjects
• Read 3 infographics
• Questions will be posed afterwards
• Think-aloud
• Follow what you read with your mouse
21.
22.
23.
24. Evaluation of visualisation
• Good first visualisation for overview
• But hard to really see variation in data
• Unclear when someone reads thoroughly
• Impossible to see when someone scrolled back to check something
for example
26. Evaluation of visualisation
• Good to see how someone has read the infographic
• Possible to see when someone scrolled back to see something
• Better idea of how long someone spend time on a certain place
• Though this could be deducted from the previous visualisation
• Still no overview on change in attention/meditation in entire graphic
• Maybe show a straight line instead of drawing circles
27.
28.
29. Evaluation of visualisation
• Good to see change in attention/meditation
• Presentation seems more clear when taking closest measured value
• Easier to link concentration/meditation to the infographic and to the
questions
• An overlay might even be more useful
30. What’s next?
• Normally a paper prototype and digital prototype would be
developed after the first test
• My planning changed because of the tests with the infographic
• No digital prototype for now
• Partially new application idea
• This will be developed/evaluated in the next weeks
31. New goal application
• Develop an application that visualises sensor data
• Made visualisations could be used for this purpose
• Goals and target group
• Researchers can get a fast overview of gathered brainwave data
• Students can control their concentration while studying for example
• Extension with eye-tracker f.e. -> allows for more tasks
• Realtime feedback like in NeuroWander
32. Planning
Datum Doel
begin december idee uitwerken + paper prototyping
eind december digitaal prototype
januari Examens + evaluatie digitaal prototype + start schrijven thesistekst
eind januari - begin februari Einde evaluatie digitaal prototype + start implementatie
26 feb 15 Evaluatie iteratie 1 + start schrijven wetenschappelijk artikel
begin maart Implementatie iteratie 2
20 mrt 15 Indienen draft wetenschappelijke artikel
23 mrt 15 2de tussentijdse presentatie
30 mrt 15 Evaluatie iteratie 2
april Schrijven thesistekst (afhankelijk van tussentijdse presentatie 2 -> iteratie 3?)
begin mei Afwerken thesistekst + maken poster?
eind mei HCI dag
22 mei 14 Indien draft volledige thesistekst
Begin juni Departementale deadline indienen eindwerk
Eind juni Verdediging
EEG: ionen van neuron naar neuron
Golf gemeten aan buitenkant van het hoofd
Geen operatie, maar slechte spatiale resolutie
ERP: vast patroon in EEG bij bepaalde actie
Oorzaak = component (letter (P/N) + nummer (tijd -> stimulus/meting)
Verschillende algoritmes: ruis eruit halen -> niet doel -> niet onthouden
Vb functionele beperking: locked-in syndroom + applicatie om te surfen op het web
Adaptive interface
Games: keyboard + muis vervangen
Neurowander -> volgende slide
Progressbar met attentie/meditatie in onderhoek
3 quests:
Witte kiezels
Broodkruimels
Heks in oven duwen
Doel: mensen leren zich beter te concentreren
Experiment 1:
2 minuten rustig zitten
Zoek naar ontwikkelingsomgeving
Veel verschillen tussen gebruikers onderling
Ook overeenkomsten -> 2de test
Experiment 2:
Gebruikers trainen om een noot mentaal op te roepen
Output noot vergeleken bij output stilte
Veel pogingen nodig om noot te produceren
Door linken betere resultaten
Applicatie die link gebruikte
Succesvol 7 noten na enkele minuten
Rationale test:
Concentratie output + idee persoon + observatie
-> begrijpen hoe output interpreteren
-> usefulness van output bekijken
Iedereen anders
-> 2 teksten
-> filteren niet concentratie-gerelateerde verschillen
Extra: bij enkele testpersonen vragen gesteld in lage concentratie gebieden
-> meestal niet goed beantwoord
Persoon zelf verschillend aantal vragen juist
1: groot verschil
2: idem
3: niet genoeg focus blijkbaar (zelf aangegeven ook)
4: te hoge concentratie bij 1 al?
5: valt niet veel over te zeggen
Meditatie?
Benodigd concentratieniveau verschillend voor iedereen (boxplots gemaakt, zei niet veel extra)
Applicatie mogelijk
Mediaanfilter, lijkt al beter
Lopende gemiddelde ofzo was ook mogelijk
Uitleggen hoe experiment werkte
Besluit:
Cirkels handig als eerste interpretatie
Moeilijk te interpreteren als gebruiker grondig leest
Andere visualisaties nodig
Links attentie, rechts meditatie
Links attention, rechts meditation
Uitleggen hoe de applicatie er dan uit zou zien
-> aangeven wat je wilt tracken
-> hoe tracken? -> muis/ogen
Onderzoekers helpen -> ik heb nu veel werk moeten doen -> volgende student bvb zou dit kunnen gebruiken en op iets anders focussen
Studenten kunnen zoals in oorspronkelijk eerst idee geholpen worden
Ligt nog niet volledig vast
Lezen: literatuur + uitleg werking brainwave sensor
Schrijven: blogposts (8) + samenvatting van papers
(SNA: te weinig gedaan)
Meetings: wekelijks met Sven + alle testen
Eventuele vragen over evaluation -> meer bij reflectie
Vragen over ontwerp -> niet echt gedaan?