本发明涉及大脑认知、脑电和大数据技术领域，具体涉及一种认知及脑电大数据系统。
背景技术：
人的认知能力是指人脑加工、储存和提取信息的能力，通常包括感觉、知觉、信息加工、注意、记忆、空间认知、情绪能力、思维、想象、言语等能力。传统的认知心理学研究通常采用观察法、调查法、实验法等方法进行相关研究工作，难以触及大脑神经机制相关领域。脑电是人的大脑上千亿神经元活动产生的电信号，脑电活动与大脑区域、大脑状态均有密切的关系。脑电是了解大脑活动和认知过程的一种重要手段，不仅可以用于脑科学的基础理论研究，了解大脑活动机制，而且还可以通过对这些脑电信号的分析，解析出反应人的认知过程、情绪特征和精神状态等大脑活动的多种信息。因此，通过结合认知行为数据和脑电数据，可以进一步揭示大脑素质与心理行为发展的关系，深化人类对心理和大脑能力发展规律的认识。
大数据是指海量的数据集，通过建立存储海量认知数据和脑电数据的大数据系统，可以结合大数据的分析方法，建立一种新型的大脑认知能力评测、训练、效果评价、理论研究的应用系统。其主要特点是：系统研究分析的对象不是样本数据，而是与该对象相关的所有的认知和脑电数据；其目标不为追求结果的精确性，而重点考察趋势性，揭示认知能力与脑电、环境等其它因素的相关性，例如对认知能力差异性分析和对认知发展水平趋势评估，以及如何为特点人群选择针对某项认知能力行之有效的训练方案。
目前结合认知和脑电数据的应用，其范围还只局限于认知神经科学和认知心理学的学术研究领域，其试验数据采集的范围局限于特定的实验方案，具有样本量小、数据内容少等缺陷，存在取样覆盖范围窄，随机性差，缺乏代表性等问题。
目前尚未有结合认知行为数据和脑电数据的大数据系统。
技术实现要素：
本发明的目的，在于提供一种认知及脑电大数据系统。
本发明的技术方案是：一种认知及脑电大数据系统。包括数据采集系统、存储系统、数据分析系统。其中，所述的数据采集系统包括认知行为数据采集单元、脑电数据采集单元、基本资料采集单元、数据处理单元和数据发送单元，所述的存储系统包括数据接收单元、数据存储单元和数据库系统，所述的数据分析系统包括数据服务接口、数据分 析单元和数据访问单元。
所述的数据采集系统有多个，用于分别采集大量人员的各类数据。
所述的认知行为数据采集单元为使用者提供针对大脑认知能力的各类测评和训练项目并实时采集使用者在使用过程中的所有操作数据，采集的数据主要包括用户操作选项、操作时刻、操作反应时、正确数、错误数等行为数据；所述的脑电数据采集单元在使用者操作项目的同时实时采集使用者的脑电数据，采集的数据包括使用者的原始脑电数据、脑电频谱数据和经过分析处理的反映大脑状态的数据，包括专注度、放松度、疲劳度、用脑度、熟悉度、喜好度等参数；为保证数据的同步性，认知行为数据采集单元和脑电数据采集单元在采集的数据中均打上时间戳；所述的基本资料采集单元用于采集使用者的基本资料信息，包括个人档案资料、学业成就资料、成长经历和社会环境资料等信息；所述的数据处理单元接收认知行为数据采集单元、脑电数据采集单元和基本资料采集单元采集的所有数据，并对数据进行解析、分类、打包等处理，并将处理后的数据传送给数据发送单元；所述的数据发送单元将接收自数据处理单元的数据通过互联网发送给存储系统的数据接收单元。
所述的存储系统用于存储数据采集系统采集的所有数据以及数据分析系统的计算结果数据。
所述的数据接收单元通过互联网接收来自数据发送单元的数据，将所有数据传输给数据存储单元；所述的数据存储单元连接数据库系统，将接收的所有数据存储在数据库系统中；所述的数据库系统用于存储所有数据。
所述的数据分析系统负责访问数据库并进行数据分析和挖掘，并对外提供各种数据服务。
所述的数据服务接口与数据分析单元连接，为其它应用系统提供各类数据服务，包括数据查询服务、数据统计服务、数据分析服务、数据挖掘服务等；所述的数据分析单元实现数据查询统计、分析计算等服务，所述分析算法包括序列模式分析法、分类分析法、聚类分析法、回归分析法、关联分析法、探索性分析法等；所述的数据访问单元连接数据库系统，负责存取存储系统中的所有数据，为数据分析单元提供用于查询统计和分析计算的所有数据，并将数据分析单元的计算结果存储到存储系统中。
本发明的有益效果是：本发明通过采集海量用户的认知行为数据和与之同步记录的脑电数据，结合大数据技术构建包含大脑认知数据、脑电数据和各类资料档案信息的大数据系统。与现有的松散的基于小样本数据分析的大脑认知及脑电技术相比，本发明具有如下优点：
(1)基于大数据开展横向调查和研究，可以获取不同人群认知发展特点和规律，进行区域差异、年龄差异、性别差异、环境差异等研究，分析认知发展水平与外界环境差异之间的关系，进行趋势预测和评估。
(2)基于大数据系统开展纵向的追踪研究，进行认知能力训练的有效性分析，从而提 高针对认知能力进行训练干预的有效性，为验证训练干预的有效性提供更有说服力的证据，为推动个性化的训练干预提供有效的指导。
(3)基于大数据量的认知行为数据和脑电数据进行同步分析，揭示脑电信号与大脑认知能力的相关性，为脑电算法研究提供新的方法。
附图说明
图1是本发明的系统结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步说明。
参见图1，本发明提供一种认知及脑电大数据系统。包括数据采集系统1、存储系统2、数据分析系统3。其中，所述的数据采集系统1包括认知行为数据采集单元11、脑电数据采集单元12、基本资料采集单元13、数据处理单元14和数据发送单元15，所述的存储系统2包括数据接收单元21、数据存储单元22和数据库系统23，所述的数据分析系统3包括数据服务接口31、数据分析单元32和数据访问单元33。
所述的数据采集系统1有多个，用于分别采集大量人员的各类数据。
所述的认知行为数据采集单元11为使用者提供针对大脑认知能力的各类测评和训练项目。针对大脑认知能力的测评和认知训练项目涉及感觉、知觉、信息加工、注意、记忆、空间认知、情绪能力、思维、想象、言语、放松协调能力等多项认知能力。供使用者使用的测评和训练项目采用软件游戏的形式，在计算机上以图形、动画和声音等多媒体形式呈现其需要完成的任务内容，使用者用键盘和鼠标与计算机进行交互操作以完成任务。认知行为数据采集单元11采集的数据主要包括用户操作选项、操作反应时、正确数、错误数等行为数据。
所述的脑电数据采集单元12在使用者操作认知项目的同时实时采集使用者的脑电数据。使用者进行认知测评和训练的同时，在头部佩戴脑电仪，以实时采集使用者在使用过程中的所有操作数据。本实施例中的脑电仪采用北京视友科技生产的CUBand便携式脑电仪，该脑电仪以无线方式将采集的脑电数据发送给计算机。脑电数据采集单元12采集的数据包括使用者的原始脑电数据、脑电频谱数据和经过分析处理的反映大脑状态的数据，包括专注度、放松度、疲劳度、用脑度、熟悉度、喜好度等参数。
为保证数据的同步性，认知行为数据采集单元11和脑电数据采集单元12在采集的数据中均打上时间戳。
所述的基本资料采集单元13用于采集使用者的基本资料信息，包括个人档案资料、学业成就资料、成长经历和社会环境资料等信息。所述的数据处理单元14接收认知行为数据采集单元11、脑电数据采集单元12和基本资料采集单元13采集的所有数据，并对数据进行解析、分类、打包等处理，并将处理后的数据传送给数据发送单元15。所述的 数据发送单元15将接收自数据处理单元14的数据通过互联网发送给存储系统2的数据接收单元21。
所述的存储系统2用于存储数据采集系统采集的所有数据和数据分析系统的计算结果数据。
所述的数据接收单元21通过互联网接收来自数据发送单元15的数据，将所有数据传输给数据存储单元22，所述的数据存储单元22连接数据库系统23，将接收的所有数据存储在数据库系统23中，所述的数据库系统23用于存储所有数据。数据的存储可以基于关系型数据库、面向对象数据库或分布式文件系统，本实施例中采用基于Hadoop的分布式文件系统存储数据并保证数据的扩展性和高可用性。
所述的数据分析系统3负责访问数据库并进行数据分析和挖掘，并对外提供各种数据分析服务。
所述的数据服务接口31与数据分析单元32连接，为其它应用系统提供各类数据服务，包括数据查询服务、数据统计服务、数据分析服务、数据挖掘服务；所述的数据分析单元32实现数据查询统计、分析计算等服务，本实施例中采用R语言进行大数据分析，R语言可完成统计算法和数据挖掘的算法，可提供交互式分析的功能和数据图形化展示功能，可操纵数据的输入和输出，完成对大数据结构化和非结构化数据的处理与分析，本实施例中采用的分析算法包括序列模式分析法、分类分析法、聚类分析法、回归分析法、关联分析法、探索性分析法等；所述的数据访问单元33连接数据库系统23，负责存取存储系统中的数据，为数据分析单元32提供用于分析计算的所有数据，并将数据分析单元32的计算结果存储到存储系统2中。
以上所述的仅是本发明的一种实施方式，应当指出，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干修改、等同替换和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。