NCU News
Social sciences
Przez komputer do mózgu
Zespół badawczy pod kierownictwem dr hab. Wiesławy Osińskiej, prof. UMK znalazł się wśród laureatów konkursu organizowanego przez sieć CHIST-ERA. W ramach grantu naukowcy zamierzają skonstruować nowy typu interfejsu mózg-komputer.
Do 10. edycji międzynarodowego konkursu CHIST-ERA 2020 European Coordinated Research on Long-term Challenges in Information and Communication Sciences & Technologies zgłoszono 53 międzynarodowe wnioski badawcze, z których finansowanie otrzymało 10 projektów, a łączna kwota wsparcia wyniosła 10 mln euro.
Wśród zwycięzców znalazł się projekt naukowców z UMK "BITSCOPE: Neuronalnie zintegrowane tagowanie dla społecznie kuratorowanych doświadczeń użytkownika online", zakwalifikowany w kategorii Advanced Brain-Computer Interfaces for Novel Interactions (BCI). W skład konsorcjum naukowo-badawczego, które odpowiada za realizację grantu, oprócz Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, wchodzą również: Insight SFI Research Centre for Data Analytics, Dublin City University z Irlandii, Inria Bordeaux Sud-Ouest, LaBRI, Université de Bordeaux z Francji i Technical University of Valencia (UPV) z Hiszpanii.
Głównym celem projektu jest skonstruowanie nowego typu interfejsu mózg-komputer (BCI), który będzie w stanie nie tylko przetwarzać informacje dotyczące naturalnej aktywności struktur neuronalnych ludzkiego mózgu w interakcji z realnym światem zewnętrznym, ale również analizować ewolucje tych stanów, które generowane są jedynie w cyfrowym środowisku wirtualnym.
Coraz większa popularność wirtualnych ekspozycji realizowanych na różnorodnych polach aktywności (od uczestnictwa w wirtualnych kursach i konferencjach, poprzez systemy symulacji środowisk natywnych, po interakcje indukowane w wirtualnych muzeach dzieł sztuki) sprawia, że konieczne jest odpowiednie zaprojektowanie nowych rozwiązań technologicznych pozwalających na zaawansowane zarządzanie indukowaniem odpowiednich stanów emocjonalnych użytkownika. Każdy człowiek posiada unikalną "sygnaturę neuronalną", którą można rozpoznać, badając zmiany dynamiki za pomocą modelowania odpowiednich systemów nieliniowych. Sygnatury te sprzężone są nierozłącznie z dynamiką całego "ucieleśnionego mózgu", dlatego redukcjonistyczna metodologia przestaje być skuteczna. Konieczne są jednoczesne pomiary zarówno aktywności bioelektrycznej mózgu, jak i parametrów biomedycznych generowanych przez organizm człowieka, takich jak tętno, zmiany ciśnienia, rytm oddechowy i wiele innych.
Nowa metoda generuje jednak zupełnie nowe problemy, np. zbieranie ogromnych ilości danych, które wymagają przetwarzania z użyciem algorytmów sztucznej inteligencji. Konieczne jest zatem zarówno zaprojektowanie nowych, wydajniejszych systemów detekcji BCI, jak i zastosowanie optymalnej algorytmiki analitycznej. Takie podejście zapewni nie tylko optymalizację wrażeń wizualnych, ale nade wszystko pozwoli na pogłębienie komunikacji pomiędzy użytkownikami systemów oraz głęboko emocjonalne uczestnictwo w różnych wirtualnych wydarzeniach.
Projekt otrzymał finansowanie w wysokości 1 067 500 zł, a czas jego realizacji jest przewidziany na 36 miesięcy.
Realizatorem projektu w Polsce będzie zespół pod kierunkiem prof. Wiesławy Osińskiej z Instytutu Badań Informacji i Komunikacji WFiNS oraz Centrum Doskonałości IMSeRT (Interakcje – umysł, społeczeństwo, środowisko). Polski zespół badaczy ma za zadanie przeprowadzenie serii eksperymentów zarówno metodą klasyczną, jak i nową metodą hybrydową wykorzystującą prototyp nowego BCI skonstruowany przez dr. Grzegorza Osińskiego. Uczestnicy badań będą dobierani z silnie zróżnicowanych grup demograficznych i dzieleni na mniejsze zespoły w zależności od ich zainteresowań oraz dotychczasowych doświadczeń, m.in. dotyczących praktycznej znajomości sztuki wizualnej. Badacze z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, wśród których są między innymi specjaliści wizualizacji informacji i kuratorowania cyfrowych danych (dr Dominik Mirosław Piotrowski), metod eksperymentalnych (mgr inż. Adam Szalach), implementowania algorytmów przetwarzania sygnałów (inż. Konrad Poręba), odpowiedzialni są za ewaluację systemu Bitscope z perspektywy User Experience. Takie podejście pozwala na zastosowanie zaawansowanych testów użyteczności i dostępności zaprojektowanych interfejsów oraz złożoną klasyfikację profili użytkowników.
Dr hab. Wiesława Osińska, prof. UMK – informatolog, informatyk, fizyk, aktualnie specjalizuje się w metodach wizualizacji danych wieloskalowych. Podejmując badania w niniejszym projekcie, wraca po 20 latach do praktycznej pracy eksperymentalnej. Dotychczas kierowała grantami krajowymi i uczestniczyła w projektach międzynarodowych (m. in. sieci projektów COST Action TD-1210 KNOWeSCAPE: Analyzing the dynamics of information and knowledge landscapes). Jest członkiem kilku gremiów, zarówno krajowych, jak i międzynarodowych: Polskiego Towarzystwa Informatycznego, International Society of Knowledge Organization, Stowarzyszenia Naukowców Polaków na Litwie.
CHIST-ERA - sieć, której celem jest wspieranie badań z zakresu technologii informacyjnych oraz komunikacyjnych ICST (Information and Communication Science and Technologies). Dotychczas CHIST-ERA ogłosiła 10 konkursów na międzynarodowe projekty badawcze realizowane wspólnie przez zespoły z krajów należących do sieci. Od 2013 r. Polskę w konsorcjum reprezentuje w Narodowe Centrum Nauki.
