JP7365373B2 - ブレイン・コンピュータ・インターフェースを提供するための方法およびシステム - Google Patents
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Description
本出願は、各々その全体が本参照により本明細書に組み入れられる、2016年9月1日に出願された米国仮特許出願第62/382,445号、2016年9月1日に出願された米国仮特許出願第62/382,433号、および2016年7月11日に出願された米国仮特許出願第62/360,640号の優先権の恩典を主張する。
本発明は一般に神経信号処理の分野に関し、より詳細には、神経信号処理の分野におけるユーザプロフィールの認証、認可、および継続的評価のための改善されたシステムおよび方法に関する。
ブレイン・コンピュータ・インターフェース(BCI)のシステムおよび方法を使用して、ユーザをユーザの環境とシームレスに繋ぎ、デジタル世界におけるユーザ体験を向上させることができる。そのようなBCIシステムを使用して、1人または複数のユーザをデジタルユニバースに接続し、機密情報のアクセスに関連したセキュリティ(例えば、認証、認可)のための機構、および/または任意の他の適切な目的のための機構を提供することができる。特に、サイバーセキュリティシステムは、機密情報の保護、ユーザ認証、およびユーザ認可に不可欠であり、外部および内部の攻撃に対してロバストでなければならない。現在のサイバーセキュリティシステムは、多要素認証および/または特定のバイオメトリックシグネチャタイプの使用に重点を置いている。しかしながら、そのようなシステムはますますハッキングを受けやすくなりつつあり、侵入を許さない強化されたセキュリティソリューションを提供する新しいシステムおよび方法が開発される必要がある。
[本発明1001]
・第1の時間窓内で、第1の時間ロック(time-locked)構成要素および第1の自発的構成要素のうちの少なくとも1つを有する較正セッションに応答したユーザの第1の神経信号を検出する工程であって、前記第1の時間ロック構成要素が第1のランダム化因子を含む、工程;
・前記第1の神経信号に基づいてユーザ固有の較正モデルを生成する工程;
・第2の時間窓内の、第2の時間ロック構成要素および第2の自発的構成要素のうちの少なくとも1つを有する検証セッションを受けるよう前記ユーザに促す工程であって、前記第2の時間ロック構成要素が第2のランダム化因子を含む、工程;
・前記検証セッションの送達と同時に第2の神経信号を検出する工程;
・前記第2の神経信号から前記ユーザ固有の較正モデルの出力を生成する工程;
・前記第2の神経信号の処理された出力と前記ユーザ固有の較正モデルの出力との比較操作に基づいて、前記ユーザの認証ステータスを決定する工程;ならびに
・前記認証ステータスに基づいて、認証された動作を行う工程
を含む、ブレイン・コンピュータ・インターフェースを提供するための方法。
[本発明1002]
前記第1の時間ロック構成要素が第1の音刺激を含み、前記第2の時間ロック構成要素が第2の音刺激を含み、前記第1および第2の音刺激が実質的に同一である、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記第1の時間窓内で補助生体計測信号を検出する工程、および前記第1の神経信号と前記補助生体計測信号とに基づいて前記ユーザ固有の較正モデルを生成する工程をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1004]
前記第1の自発的構成要素が、前記ユーザに刺激を想像するよう促すことを含み、前記第2の自発的構成要素が、前記ユーザに前記刺激を想像するよう促すことを含む、本発明1001の方法。
[本発明1005]
前記ユーザの前記認証ステータスに基づいてデータベースからユーザ選好を検索する工程をさらに含み、前記認証された動作を行う工程が、前記検索したユーザ選好に従って、前記ユーザと関連付けられた物理環境の環境パラメータを調整する工程を含む、本発明1001の方法。
[本発明1006]
前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザがコンピューティングシステムにアクセスすることを認可する工程を含む、本発明1001の方法。
[本発明1007]
前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザがブレイン・コンピュータ・インターフェースデバイスとの通信においてユーザ固有の動作を行うことによって相互作用する物理的対象と関連付けられたデジタルコンテンツを検索する工程を含む、本発明1001の方法。
[本発明1008]
前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザとデジタル入力装置との間の相互作用を特徴付ける前記ユーザの神経学的信号のモデルを検索する工程を含む、本発明1009の方法。
[本発明1009]
・第1の時間窓内で、時間ロック構成要素および自発的構成要素のうちの少なくとも1つを有する較正セッションに応答したユーザの第1の神経信号を検出する工程;
・前記第1の神経信号に基づいてユーザ固有の較正モデルを生成する工程;
・第2の時間窓内の検証セッションを受けるよう前記ユーザに促す工程;
・前記検証セッションの送達と同時に第2の神経信号を検出する工程;
・前記第2の神経信号の処理された出力と前記ユーザ固有の較正モデルの処理された出力との比較操作に基づいて、前記ユーザの認証ステータスを決定する工程;ならびに
・前記認証ステータスに基づいて、認証された動作を行う工程
を含む、ブレイン・コンピュータ・インターフェースを提供するための方法。
[本発明1010]
前記第1の神経信号を検出する工程が、前記ユーザに近接したブレイン・コンピュータ・インターフェースデバイスの脳活動センサから信号を取得する工程を含む、本発明1009の方法。
[本発明1011]
前記較正セッションの前記時間ロック構成要素が、前記第1の時間窓内の一連の時点で前記ユーザに提供される刺激を含み、前記第1の神経信号を検出する工程が前記一連の時点と時間的に同期される、本発明1009の方法。
[本発明1012]
前記刺激が、音刺激、視覚刺激、嗅覚刺激、および触覚刺激のうちの少なくとも1つを含む、本発明1011の方法。
[本発明1013]
前記時間ロック構成要素が、前記刺激の所定の割合を占めるランダム化因子を含む、本発明1011の方法。
[本発明1014]
前記ユーザに刺激を想像するよう促す工程をさらに含み、前記セッションの前記自発的構成要素が前記ユーザによる前記刺激の想像を含む、本発明1009の方法。
[本発明1015]
前記検証セッションを受けるよう前記ユーザに促す工程が、前記ユーザに前記刺激を想像するよう促す工程を含み、前記比較操作が、前記第1の神経信号に基づいて生成された前記ユーザ固有の較正モデルの第1の出力を、前記第2の神経信号に基づいて生成された前記ユーザ固有の較正モデルの第2の出力と比較することを含む、本発明1014の方法。
[本発明1016]
前記第1の時間窓内で補助生体計測信号を検出する工程、および前記第1の神経信号と前記補助生体計測信号とに基づいて前記ユーザ固有の較正モデルを生成する工程をさらに含む、本発明1009の方法。
[本発明1017]
前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザと関連付けられたコンピューティングデバイスのディスプレイにレンダリングされた入力領域に1組の文字を読み込む工程を含む、本発明1009の方法。
[本発明1018]
前記ユーザの前記認証ステータスを決定する工程が、前記ユーザの警戒レベル、前記ユーザの飲酒状態、前記ユーザの気分、および前記ユーザの不快レベルのうちの少なくとも1つを含む前記ユーザの状態を決定する工程を含み、前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザの前記状態に基づいて、前記ユーザと関連付けられた車両のステアリングコラムのロック解除を可能にする工程を含む、本発明1009の方法。
[本発明1019]
前記ユーザの前記認証ステータスに基づいてデータベースからユーザ選好を検索する工程をさらに含み、前記認証された動作を行う工程が、前記検索したユーザ選好に従って、前記ユーザと関連付けられた物理環境および仮想環境のうちの少なくとも1つの環境パラメータを調整する工程を含む、本発明1009の方法。
[本発明1020]
前記認証ステータスが前記ユーザの認知状態を含み、前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザと関連付けられた実体に前記ユーザの前記認知状態を警告する工程を含む、本発明1009の方法。
本発明の好ましい態様の以下の説明は、本発明をこれらの好ましい態様に限定するためのものではなく、むしろ当業者が本発明を製造および使用することを可能にするためのものである。
図1A~1Cに示すように、ブレイン・コンピュータ・インターフェースを提供する方法100は、以下の工程を含む:第1の時間窓内で、第1の時間ロック(time-locked)構成要素および第1の自発的構成要素のうちの少なくとも1つを有する較正セッションに応答したユーザの第1の神経信号を収集する工程S110;第1の神経信号に基づいてユーザ固有の較正モデルを生成する工程S115;第2の時間窓内の検証セッションを受けるようユーザに促す工程S120;検証セッションの送達と同時に第2の神経信号を収集する工程S130;第2の神経信号からユーザ固有の較正モデルの出力を生成する工程S135;第2の神経信号の処理された出力とユーザ固有の較正モデルの出力との比較操作に基づいて、ユーザの認証ステータスを決定する工程S140;ならびに認証ステータスに基づいて、認証された動作を行う工程S150。
本方法および/または関連システム、ならびにそれらの変形形態は、いくつかの利益および/または利点を与えることができる。
ブロックS110は、第1の時間窓内で、時間ロック構成要素および自発的構成要素を有するセッションに応答して受信されるユーザからの神経較正信号データセットを用いて較正操作を行うことを含む。ブロックS110は、ユーザ本人確認に使用することができる脳活動のユーザ固有モデルを較正するために、単一環境または様々な環境でデータを記録し処理するように機能する。ユーザ固有モデルは、(ユーザからの、または他のユーザからの)新しい脳活動信号サンプルに関する推論を行うために使用することができる。加えてまたは代替として、ユーザ固有モデルは、個人をグループ化すること、人格特性を特徴付けること、および/または任意の他の適切な目的のための情報源として使用することができる。
本方法は、好ましくはブロックS115を含み、ブロックS115は、第1の神経信号に基づいてユーザ固有の較正モデルを生成することを含む。ブロックS115は、時間ロック刺激および/または自発的な事象もしくは自由形式の事象に応答した受信信号(例えば、EEG信号、脳活動または他の活動を反映する信号)に関して、評価されたユーザ(複数可)の較正モデルを生成するように機能する。
ブロックS120は、ユーザに、第2の時間窓内の検証セッションを受けるよう促すことを含み、これは、次の時点でユーザの同一性を評価するように機能する。促すことは、好ましくは、短期間(例えば、1分未満の長さ)のエクササイズでユーザに促すことを含むが、代替として任意のエクササイズ期間でユーザに促すことを含むこともできる。前のブロックと同様に、促しは、ユーザが促しを知覚した状態でまたは知覚することなしに行うことができる。
ブロックS140は、第2の神経信号の処理された出力とユーザ固有の較正モデルの処理された出力との比較操作に基づいて、ユーザの認証ステータスを決定することを含む。ブロックS140は、多要素認証プロトコルと統合することができる認証方式でユーザの同一性を認証するように機能する。ブロックS140における認証は、(例えば、ユーザ挙動と関連付けられた神経学的信号に関連してユーザがデジタルコンテンツとどのように相互作用するかの)ユーザ固有モデルを抽出するために使用することができる。ブロックS140における認証は、加えてまたは代替として、鍵管理、長いパスワード、および/または不十分な多要素認証アプローチ(例えば、Yubikey)に対するソリューションとして機能しうる、企業(例えば、セキュリティが高い企業)における高セキュリティサービスとして行うことができる。よって、方法100と関連付けられるアルゴリズムの一部分または複数部分を、本明細書に記載されるような時間特異的認証を可能にするために第三者サービス提供ソフトウェアと統合することができる。
ブロックS150は、認証ステータスに基づいて、認証された動作を行うことを含む。ブロックS150は、認証ステータス決定の出力を利用してユーザの認証ステータスに関連した動作を行うように機能する。ブロックS150はまた、ユーザの認証ステータスに基づいて任意の適切な出力を生成するようにも機能することができる。いくつかの動作は、それらを行うためにユーザが認証されることを必要とすることができ(例えば、認可動作)、加えてまたは代替として、認証された動作は、ユーザにパーソナライズされたあるいは認証ステータスを動作の実行の基礎とすることによって改善される動作(例えば、ユーザが認証されたことに基づいて決定されるユーザ選好に従ってユーザに近接した環境アクチュエータを調整すること)を含むことができる。しかしながら、認証されるものは、任意の他の適切な動作および/または出力であることができる。
本方法の変形形態は、較正セッション、検証セッション、その両方、または任意の他の適切な神経信号解析セッションに複数の時間ロック構成要素を含めることができる。いくつかの例では、複数の時間ロック構成要素は実質的に同一でありうる(例えば、同一の音刺激、同一の視覚刺激など)。他の例では、時間ロック構成要素は関連するが同一ではなくてもよい(例えば、異なる順序で類似した音を有する音刺激、異なる色相パレットの類似した画像を有する視覚刺激など)。さらに別の例では、時間ロック構成要素は完全に異なりうる(例えば、音刺激に続く音のない映像刺激)。しかしながら、本方法は、任意の適切な相対関係を有する任意の他の適切な時間ロック構成要素を含むことができる。
Claims (20)
- 第1の時間窓内で、第1の時間ロック(time-locked)構成要素を有する較正セッションに応答したユーザの第1の神経信号を検出する工程であって、前記第1の時間ロック構成要素が、前記較正セッションの第1の刺激の第1のパーセンテージに対する予期しない修正と関連付けられる第1のランダム化因子を含み、前記第1の刺激が前記ユーザにより事前に選択されたものではない、工程;
前記第1の神経信号中に捕捉された、前記第1の刺激に対する前記予期しない修正への前記ユーザの応答に基づいてユーザ固有の較正モデルを生成する工程;
第2の時間窓内の検証セッションを受けるよう前記ユーザに促す工程;
前記検証セッションの送達と同時に第2の神経信号を検出する工程;
前記第2の神経信号から前記ユーザ固有の較正モデルの出力を生成する工程;
前記出力に基づいて、前記ユーザの認証ステータスを決定する工程;ならびに
前記認証ステータスに基づいて、認証された動作を行う工程
を含む、ブレイン・コンピュータ・インターフェースを提供するための方法。 - 前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザに対して、前記ユーザと関連付けられたディスプレイに、視覚的電子コンテンツを提供することを含む、請求項1記載の方法。
- 前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザに対して、前記ユーザと関連付けられたオーディオ出力装置に、オーディオコンテンツを提供することを含む、請求項1記載の方法。
- 前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザの選好にカスタマイズされた動作を行うことを含む、請求項1記載の方法。
- 時間窓内で、前記較正セッションおよび前記検証セッションのうちの少なくとも1つの繰り返しインスタンスを行うことをさらに含む、請求項1記載の方法。
- 前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザの周囲の環境中の接続されたデバイスを介して、前記ユーザの周囲の前記環境のパラメータを調整することを含む、請求項1記載の方法。
- 前記環境が、前記ユーザと関連付けられた物理環境および仮想環境のうちの少なくとも1つである、請求項6記載の方法。
- 前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザに対して、パーソナライズされたデジタルコンテンツを提供することを含む、請求項1記載の方法。
- 前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザの脳状態の検出と協調してデジタルコンテンツを送達することおよびユーザ装置の操作を調整することのうちの少なくとも1つを含む、請求項1記載の方法。
- 前記脳状態が、前記ユーザの情緒的状態を含む、請求項9記載の方法。
- 前記脳状態が、前記ユーザの集中の状態を含む、請求項9記載の方法。
- 前記脳状態が、前記ユーザの顕在的注意および潜在的注意のうちの少なくとも1つの状態を含む、請求項9記載の方法。
- 前記脳状態が、前記ユーザの警戒状態を含む、請求項9記載の方法。
- 前記警戒状態が、前記ユーザの睡眠状態を含む、請求項13記載の方法。
- 前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザの周囲の環境中の接続されたデバイスを介して、前記ユーザの周囲の前記環境のパラメータを調整することを含む、請求項14記載の方法。
- 前記脳状態が、前記ユーザの神経学的健康状態を含む、請求項9記載の方法。
- 前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザのある動作を行うための認可ステータスに基づいて、前記ユーザに前記動作を行うことを許可することを含む、請求項9記載の方法。
- 前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザの前記認可ステータスに基づいて、車両制御機能へのアクセスを可能にすることを含む、請求項17記載の方法。
- 前記認証された動作を行う工程が、前記ユーザがコンピューティングシステムにアクセスすることを認可する工程を含む、請求項17記載の方法。
- 前記第1の時間ロック構成要素が第1の視覚刺激を含み、前記第1のパーセンテージが1%~80%の範囲のパーセンテージを含む、請求項1記載の方法。
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