腦機介面（BCI）、空間能力、診斷教學模組、幾何、地圖學、療育、數值分析、機器學習、腦科學
本研究整合教育腦科學、數學、工程與機器學習、醫界和業界，來發展整合式BCI空間能力診斷教學模組及產品。所謂整合式BCI是指結合被動式腦機介面(Passive BCI)及互動式腦機介面(Reactive BCI)的優勢來設計療育患者可使用的診斷教學模組。我們利用被動式BCI的優勢來診斷療育患者空間能力的概念發展，利用互動式BCI的優勢來進行空間能力的教學。空間能力診斷教學模組含括幾何空間推理及環境空間定位。雖然，BCI的研究與應用已經擴展到教育層面，用來改善學生學習策略和學習成果。但非常少數的研究關注於發展空間能力的BCI診斷教學模組，及應用BCI來發展學生空間能力。據此，本研究具備前瞻性及市場性。研究選定療育患者為對象，包括注意力不足過動症患者、腦性麻痺患者及自閉症患者。計畫預期成果可分為研究面向和實務面向。研究面向成果包括空間能力及子構念（如：心像操作、視角轉換）腦波特徵的探究、整合式BCI功能的研究論述、空間能力相關腦波特徵的數值運算探勘及改良、機器學習演算法的檢視與改良、及空間能力診斷教學模組對療育患者不同認知功能（如：工作記憶）實徵研究結果的檢視。實務面向則是開發幾何空間推導診斷教學BCI模組成熟產品及環境空間定位診斷教學模組成熟產品，並用以在臨床應用上幫助更多的療育患者。
本計畫針對三種不同療育對象（注意不足過動症、腦性麻痺、自閉症）利用腦機介面技術開發空間能力診斷教學模組。空間能力教學模組學科包含幾何、地圖和生物。本研究計畫特點包括：
第一、跨文化及教育樣態的比較：
（1） 本研究欲開發的腦機介面空間能力診斷教學模組，可以幫助療育對象提高學習體驗。然而，不同的教育系統和學習方式可能需要不同類型的BCI應用。例如，透過個別化的腦機介面，滿足不同國家療育對象不同認知風格的需求，以提供全面的學習體驗。
（2） 本研究欲開發的腦機介面空間能力診斷教學模組更可以幫助解決一些跨文化的教育挑戰，利用不同學習障礙的療育學生。若能落實這些應用在不同文化的教育環境中，將能更彰顯此模組的重要價值。
第二、軟硬體整合：
在硬體方面，國外（如：美國、瑞士、以色列）在腦波相關強項技術包括
（1）腦波感測技術；（2）信號處理和放大技術；（3）電極設計和位置定位。這些技術已經相當成熟，且以具備許多專利。
而本計畫合作的台灣公司
（1）連接和數據傳輸技術及（2）計算機軟體和分析工具也有相當程度的發展與專業發表。兩造若能取得合作的契機，將有助於發展更適合教育現場的腦機介面診斷模組。例如：更準確的感應器、更輕巧的腦波帽以及更精準的傳輸設備。
第三、教育與醫療的整合
整合BCI研究成果與既有醫學相關成果。本研究將與國外研究機構（如：NIH）神經科學、生物醫學工程一起合作來解決複雜的醫學和技術問題。另外，本計畫BCI介面開發有一定的成果之後，將可與NIH進行臨床合作研究。
