Estudiante de la UPM crea una interfaz para controlar el móvil a través de la actividad cerebral

Una interfaz para controlar el móvil a partir de la actividad cerebral mediante un dispositivo de bajo coste que realiza una electroencelografía al usuario. Este es el proyecto que un estudiante de doctorado de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Miguel Páramo Castrillo, está desarrollando como parte de su tesis. La  solución permitiría que personas con parálisis motora severa puedan usar sus móviles y tabletas a través del parpadeo voluntario. El sistema, que recibe el nombre provisional de EEG Launcher, consta de una diadema deportiva que capta los parpadeos voluntarios y los transforma en comandos de control con la ayuda de una interfaz gráfica creada a medida que presenta diferentes elementos interactivos. Una barra de progreso y un cambio de color indican al usuario el elemento que está siendo seleccionado en ese momento. Cuando la barra de progreso llega al final en un tiempo configurable, actualmente establecido en dos segundos, se selecciona el siguiente elemento y, si se tratara del último en la interfaz, se vuelve cíclicamente al inicio. Cuando el usuario desea activar un elemento, espera a que quede seleccionado y parpadea ejerciendo una ligera presión con sus párpados. El sistema traduce la señal de la diadema y detecta la intención del usuario, actuando en consecuencia. Dado que sólo existe un grado de libertad y una sola señal de entrada, acciones como volver al menú anterior deben ser implementadas como un elemento más de la propia interfaz.

El sistema se sirve de una diadema deportiva, que está siendo comercializada por una compañía canadiense, que traduce el parpadeo voluntario en comandos de control. A partir de la medición de las ondas cerebrales beta y alfa, se puede estimar el grado de concentración y relajación del usuario y con ellos, guiarle con música y ejercicios de respiración para lograr que el usuario se relaje, por ejemplo, durante una sesión de yoga. “Nuestra idea era coger este dispositivo o cualquier otro y tratar estas ondas cerebrales, en concreto las producidas en las regiones FP y TP para utilizarlas como un periférico de entrada. Es conocido que algunos movimientos musculares como el parpadeo o apretar la mandíbula producen un ruido en estas ondas que es fácilmente distinguible”, explica el doctorando.

Uso domótico

A nivel tecnológico para el desarrollo de la app se ha programado en Java para Android nativo junto a su entorno de desarrollo, eligiendo Eclipse para el desarrollo. Para cada caso de uso específico de los dispositivos Android se han utilizan diferentes tecnologías y hardware.  “Siempre que podemos, usamos SDKs que acompañan. Por ejemplo, para el control multimedia tenemos el servidor VLC libre y lo controlamos mediante sus servicios web que invocamos desde la app. Por otro lado nuestro prototipo interno de control domótico se basa en otros servicios web que abstraen un desarrollo más complejo basado en la tecnología KNX”, comenta Miguel Páramo.

Con el mecanismo que actúa como pulsador conseguido, se puede extender el sistema a cualquier tipo de servicio. Por el momento, se pueden controlar puertas, persianas y luces de una casa domótica, todo a nivel interno del laboratorio. También se podría utilizar para controlar los reproductores VLC.

Para iniciar este proyecto, que ya contaba con la experiencia de desarrollos de prototipos anteriores, el primer paso fue documentarse para comprender la tecnología a través de bases de datos de publicaciones científicas, blogs de noticias o canales especializados de Youtube.  En base a la información, se diseñó el plan de ruta y se plantearon ciertos requisitos, así como la arquitectura de la misma. Con un dispositivo de bajo coste para la medición del encefalograma se empezó a comprobar la viabilidad técnica de la idea.

Mayor integración

“Trabajamos en la integración del dispositivo con el sistema Android y una vez logrado esto, diseñamos un algoritmo sencillo para discriminar el parpadeo voluntario del involuntario y obtener una fiabilidad cercana al 90% a falta de hacer pruebas a gran escala”, explica Páramo. El último paso era crear la interfaz gráfica controlada con ese mecanismo y ofrecer unos servicios de demostración. En este caso,  fueron los controles de la apariencia de la propia aplicación aplicando diferentes estilos, el control de encendido/apagado y color de las luces de unas bombillas comerciales siguiendo la línea del IoT y el control del reproductor multimedia VLC de un PC desde el móvil.

Actualmente el proyecto se encuentra en fase alfa, como un demostrador tecnológico para estudiar la validez tecnológica de la solución. El siguiente paso es dar forma a este producto orientado al consumo incluyendo mayor control de errores, mejores algoritmos de análisis del EEG que supongan una mayor precisión, soporte para pulsadores y otros medidores EEG comerciales, interfaz para perfiles de baja visión y personas mayores. Aunque por el momento aún serán necesarios más pruebas con usuarios. “Sería ideal poder finalizar el producto y que realmente se oriente al mercado, sea una aportación a la comunidad open source, de manera gratuita o buscando un modelo de negocio si llegara el caso. Lo más importante por ahora es tener la validez de los usuarios, que nos digan si el producto tiene sentido o si lo usarían y que nos ayuden a darle forma. Ellos se involucrarán en el diseño con lo que la aportación sería lo más cercana posible a sus necesidades”, comenta su creador.  Durante la fase de desarrollo, el propio Páramo hizo pruebas consigo mismo hasta lograr una sistema funcional para continuar con sesiones cortas con distintos usuarios, en las que se guiaba el caso de uso a completar.

Potenciar la accesibilidad

Páramo está desarrollando este proyecto en su tesis doctoral que realiza en el grupo de investigación Tecnologías de Apoyo a la Vida que cuenta con más de cinco años de experiencia en el campo de las tecnologías de la información y la comunicación orientadas a la accesibilidad.  La solución ha recibido el Premio Unninova de la Fundación ONCE para promover ideas que mejoran las condiciones de vida de las personas con discapacidad. “Agradecemos mucho que se apoyen estas iniciativas no sólo para emprendedores sino también para investigadores. Lo primero y más importante es la validación por parte de expertos de la Fundación Once; el reconocimiento de que la idea puede merecer la pena y es interesante seguir trabajando en ella ya de por sí es una gran noticia”, asegura Miguel Páramo. El premio además, supone una mayor difusión del proyecto y una importante aportación de la Fundación ONCE con voluntarios para probar el prototipo.” Podremos extraer información cuantitativa y cualitativa y, sobre todo, nuevas ideas y consejos por parte de las personas a las que se dirige el proyecto, comprender mejor sus necesidades e incluso hacer un breve estudio de mercado para conocer si realmente usarían esta solución”. El primer premio está dotado con una beca para cursar el Máster en Tecnologías Accesibles de la Universidad Internacional de La Rioja y la validación del proyecto con usuarios finales.