Нейротехнологии и когнитивные науки

  • биология
  • информатика
  • Дает 100 баллов на ЕГЭ

Одним из самых динамично развивающихся направлений технологий NeuroNet на сегодняшний день является сегмент нейрокоммуникаций. Благодаря технологиям нейрокоммуникаций стало возможным создавать новые каналы и способы коммуникации между людьми и машинами.

Данное направление включает в себя технологии человеко-машинных интерфейсов, в частности, интерфейсы мозг-компьютер, а также современные методы когнитивистики.

Приглашаем тебя окунуться в этот мир вместе с нами!

Разработчики

  • ФГБОУ ВО МГППУ
  • BiTronics Lab
  • ФГБОУ ВПО НГУ

Основные партнёры

  • МГППУ
  • BiTronics Lab
  • НГУ
  • АО «Нейротренд»
  • Открытая лаборатория искусственного интеллекта ЦК ЦНТИ МФТИ

Отборочные этапы

На первом отборочном этапе участникам предстоит решить задачи по биологии и информатике.

Второй отборочный этап будет посвящён задачам по обработке данных с различных сенсоров (в том числе с модулей биосигналов человека) и реализации методов машинного обучения.

На втором этапе потребуются различные компетенции участников: электроника, программирование, физиология. Рекомендуем ознакомиться с задачами второго этапа прошлых лет, чтобы лучше понимать, как будет проходить второй этап.

В ходе второго отборочного этапа участникам предстоит оценить различные характеристики человеко-машинного комплекса  на примере интерфейса мозг-компьютер (ИМК) и анализа электромиографических сигналов: качество сигналов отдельных каналов по результатам записи электроэнцефалограммы, электромиограммы, стабильность внимания оператора работающего в  интерфейсе мозг-компьютер на базе когнитивного вызванного потенциала и т. д.

Заключительный этап

В финальном задании каждой команде предстоит разработать макет системы для нейрореабилитации. Данная система будет включать в себя человеко-машинный интерфейс для сбора и обработки биосигналов, а также средство визуальной обратной связи, например, монитор компьютера.

Командам будет предложено выполнить задание по управлению объектом (аватаром) в виртуальном пространстве. Данная система должна достаточно быстро и точно распознавать команды управления, что необходимо при работе реальных интерфейсов «мозг-компьютер» для восстановительных (терапия) и ассистивных целей (управление вспомогательными устройствами). 

Победит та команда, которая выполнит задание с наименьшим числом ошибок и за наименьшее время (например, преодолеет виртуальный лабиринт).

Обработка биосигналов осуществляется с помощью приложения на компьютере, которое анализирует данные сигналы и формирует ту или иную команду при взаимодействии с виртуальным объектом (например, при прохождении лабиринта). Данное приложение участники разрабатывают самостоятельно, основываясь на выбранном способе реализации человеко-машинного интерфейса.

Регистрация биосигналов осуществляется неинвазивно, с помощью программно-аппаратного комплекса, который конструируется участниками самостоятельно, из готовых модулей для регистрации электроэнцефалограммы, электромиограммы и прочих вспомогательных компонентов.

Результатом работы команды станет создание подобного “нейротренажера”. Качество его работы будет осуществляться путем демонстрации работы системы на примере управления виртуальным объектом (например, прохождение аватаром пользователя лабиринта, используя биосигналы человека).

Чем быстрее и с меньшим числом ошибок команда проходит испытание (например, преодолевает виртуальный лабиринт), а также чем проще разработанная система с эксплуатационной точки зрения — тем выше получаемая оценка.

Знания:

  • Биология: знание основ физиологии, анатомии, центральной нервной системы и психофизиологии.

  • Информатика: знание основ численных методов программирования на языках: Python, Arduino IDE и алгоритмического мышления, алгоритмов управления системами с обратной связью.

  • Физика: законы постоянного тока, основы волновой физики.

  • Иностранный язык: знание английского языка для знакомства с международными практиками и современными решениями в области развития нейроинтерфесов (желательно).

Hard Skills:

  • Сборка и балансировка конструкционных элементов.

  • Знание языка Python.

  • Знание контроллера Arduino (знание периферии (АЦП, ШИП, GPIO, таймеры, прерывания) и её инициализация); умение под нее программировать.

  • Наличие навыков конструирования устройств на Arduino.

  • Понимание принципов построения человеко-машинных интерфейсов «мозг-компьютер»: психофизиологические и физические принципы.

  • Сборка и тестирование электронных устройств.

  • Сборка и балансировка конструкционных элементов.

Soft Skills:

  • Умение работать в команде.

  • Нацеленность на результат.

  • Структурное мышление.

  • Логическое мышление.

  • Поиск и анализ информации.

  • Умение анализировать полученные результаты.

Численность команды и роли:

Для участия на втором и заключительном этапах вам понадобится команда из 2−4 человек (один человек может совмещать несколько ролей):

  • Биолог/психофизиолог: психометрия, психодиагностика, построение физиологической модели.
  • Программист по машинному обучению: анализ и обработка биосигналов человека, программное обеспечение (алгоритмы детекции вызванных потенциалов и паттернов электрической активности головного мозга).
  • Инженер-электронщик: сборка и отладка установки, подключение и оценка качества полученного сигнала.

Материалы для участников

Подготовка ко второму этапу:

Подготовка к финалу:

Курсы по биологии:

Материалы по вызванным потенциалам:

Рынки НТИ

  • NeuroNet