fbpx
Projekty naukowo-badawcze

Projekty naukowo-badawcze

Polsko-Japońska Akademia Technik Komputerowych realizuje wiele projektów naukowo-badawczych mających m.in. na celu wykorzystanie nowoczesnych technologii informatycznych w różnych dziedzinach życia społecznego i gospodarczego. Przedstawiamy przykładowe projekty.

 

Kostium do akwizycji ruchu człowieka oparty na sensorach IMU z oprogramowaniem gromadzenia, wizualizacji oraz analizy danych

Konsorcjum naukowe w składzie: Polsko-Japońska Akademia Technik Komputerowych, Politechnika Śląska oraz Instytut Włókiennictwa opracowało kostium do akwizycji ruchu HMS (ang. Human Motion Suit). To zintegrowane rozwiązanie programowo-sprzętowe umożliwiające synchroniczną rejestrację danych ruchu (ang. Motion Capture). 

Na rozwiązanie składają się: warstwa tekstylna (możliwa do noszenia również pod ubraniem) wyposażona w specjalne przewody służące do połączenia czujników w kostiumie, warstwa sprzętowa zawierające czujniki IMU i umożliwiająca jednoczesne wykorzystanie nawet do 50 miniaturowych czujników IMU (ang. inertial measurement unit) zintegrowanych z kostiumem oraz warstwa oprogramowania, które pozwala na zbieranie, wizualizację i analizę danych ruchu pozyskanych dzięki kostiumowi. 

Rozwiązanie może być wykorzystywane: 

• w medycynie, umożliwi precyzyjne wykonywanie pomiarów ruchu pacjenta. Zebrane 
w ten sposób dane pozwolą trafniej stawiać diagnozy w ortopedii, wykrywać nieprawidłowości neurologiczno-motoryczne oraz wspomogą proces rehabilitacji;

• w badaniach nad ruchem człowieka w dziedzinach takich jak: biomechanika, fizykoterapia, zaburzenia ruchu oraz optymalizacji treningu sportowego, np. 
w pomiarach wydolnościowych i optymalizacji ruchów zawodowych sportowców;

• w przemyśle rozrywkowym. Producentom gier komputerowych, teledysków, reklam umożliwi przeprowadzenie złożonych, wieloosobowych sesji rejestracji oraz dostęp do nowoczesnych technologii z zakresu analizy i syntezy ruchu pozwalających uzyskać efekt realistycznego poruszania się postaci; 

• w badaniach nad monitorowaniem aktywności, ergonomią, wykrywaniem upadków, itp. W przyszłości możliwe będzie np. przekazanie kostiumu w wybranym wariancie do monitoringu pacjenta w domu i wpisanie do oprogramowania alarmów przekazywanych za pomocą sieci Wi-Fi do jednostki medycznej, z jednoczesnym zapisem danych ruchowych z kostiumu dotyczących pacjenta. 

Wypracowanie rozwiązanie wyróżnia m.in.:

• niski koszt wytworzenia kostiumu do akwizycji ruchu, w porównaniu 
z dotychczasowymi rozwiązaniami;

• możliwość synchronicznej rejestracji danych ruchu (ang. Motion Capture) nawet 50 osób jednocześnie. Dotychczasowe systemy oparte na Motion Capture na to nie pozwalały;

• unikalne oprogramowanie wspierające dziesiątki przemysłowych formatów danych oraz umożliwiające podgląd rejestrowanych danych na żywo wraz z możliwością jednoczesnego nagrywania, wstrzymywania oraz powtarzania rejestrowanej sesji nagraniowej MoCap;

• możliwość „rozdzielania” kostiumu, tzn. tworzenia modułów do analizy ruchu konkretnych partii ciała. Modułowa budowa umożliwia również rozszerzenie funkcjonalności systemu z wykorzystaniem mechanizmu wtyczek. Pozyskiwane dane są organizowane oraz gromadzone w chmurze w postaci bazy danych ruchu. (ang. Human Motion Database);

• wysoka dokładność rejestrowanych pomiarów, dzięki wykorzystaniu niestandardowych, autorskich filtrów Kalmana;

• możliwość zastosowania kostiumu na zewnątrz, tj. poza warunkami laboratoryjnymi. Opracowany system umożliwia rejestrację ruchu również w otwartej przestrzeni, przetwarzanie i strumieniowanie danych do chmury w celu przeprowadzenia zdalnych sesji poza studiem nagrań. Nawet w sytuacjach ekstremalnych, takich jak aktywności sportowe.

Projekt realizowany był od listopada 2012 roku do lutego 2015 roku. Finansowany był przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Programu Badań Stosowanych. 

Wypracowane rozwiązanie prezentowane było m.in. na targach WT (Wearable Technology), sympozjach Centrum Zdrowia Dziecka oraz konferencjach międzynarodowych, min. MBEC (Medical and Biological Engineering) w Dubrowniku. 

Kostium do akwizycji ruchu będzie wykorzystywany w kolejnych projektach badawczych, m.in. w projekcie „Wirtualny rehabilitant” realizowanym w ramach Programu Tango.

 

 

Łamigłówki dla Nomada – metoda uczenia przez całe życie na miarę XXI wieku

Od stycznia 2013 roku Polsko-Japońska Akademia Technik Komputerowych realizuje projekt pt. „Łamigłówki dla Nomada – metoda uczenia przez całe życie na miarę XXI wieku".

Wypracowane rozwiązania mają przede wszystkim służyć absolwentom studiów humanistyczno-społecznych. Dzięki nowatorskiej metodzie zdalnego nauczania, młodzi ludzie będą mogli uzupełnić zdobytą wcześniej wiedzę o umiejętności i kwalifikacje potrzebne do wykonywania zawodów, których przedstawiciele, jak wynika m.in. z danych OECD, będą poszukiwani na rynku pracy w perspektywie najbliższych kilku lat.

Głównym rezultatem projektu będzie Łamigłówkowa Platforma Mobilna (ŁAP) wspierająca zdalne nauczanie. Za jej pośrednictwem możliwe będzie tworzenie multimedialnych kursów oraz pobieranie ich na urządzenia mobilne, typu smartphony, tablety, itp. Platforma udostępniona zostanie bezpłatnie.

Kształcenie odbywać się będzie w formie zdalnych kursów multimedialnych z obszarów nauk ścisłych, zarządzania wiedzą, przedsiębiorczości, itp. Zespół projektowy opracuje także ścieżki rozwoju zawodowego. Uczestnicy kursów będą mogli wybrać optymalne dla siebie kierunki zawodowe, a następnie odbywać kursy przygotowujące ich „krok po kroku" do wykonywania danego zawodu.

W prace projektowe zaangażowani są m.in. metodycy nauczania, specjaliści ds. Human Resources, informatycy, specjaliści ds. multimediów, wykładowcy i studenci z uczelni wyższych o różnych profilach kształcenia.

Docelowo z wypracowanych rozwiązań będą mogły korzystać szkoły wyższe, urzędy pracy, firmy i instytucje szkoleniowe oraz wszystkie osoby zainteresowane podnoszeniem kwalifikacji.

Projekt realizowany jest pod opieką merytoryczną prof. Zbigniewa Michalewicza, twórcy metody puzzle-based learning.

Współfinansowany jest ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki.

Więcej informacji: nomad.pja.edu.pl


RecONCILE

Reconcile to społeczno-informatyczny projekt badawczy o charakterze non-profit. Polsko-Japońska Akademia Technik Komputerowych oraz Politechnika Federalna w Lozannie przygotują bezpłatne oprogramowanie, które ułatwi użytkownikom www ocenę wiarygodności treści zamieszczanych w Internecie.

Głównym rezultatem prowadzonych prac będzie otwarta platforma (open–source) oraz algorytmy określające wiarygodność treści www. Ze względu na kompleksowość rozwiązań, będzie to pierwsze tego typu oprogramowanie na świecie.

Algorytmy określające wiarygodność treści www, uwzględniać będą cztery komponenty:

  • wiarygodność źródła – rozumianą jako zaufanie do osoby, instytucji, wydawcy, czyli ocena i reputacja źródła;
  • samą treść – ocenianą na przykład według kryteriów aktualności, podobieństwa do wiarygodnych treści, itp.;
  • opinię użytkowników stron www;
  • ocenę wiarygodności tych opinii – co sprawi, że oprogramowanie będzie odporne na ewentualne manipulacje oceną wiarygodności.

Właśnie z tego powodu oprogramowanie opracowane w ramach projektu RecONCILE będzie pierwsze na rynku światowym. Uwzględni komponent, który wyeliminuje istotne zagrożenie – ewentualne próby manipulowania opinią.

Każdy użytkownik będzie mógł sprawdzić jak działa oprogramowanie i zainstalować je jako rozszerzenie do przeglądarki. Przy wynikach wyszukiwania treści www umieszczona będzie, na przykład w formie gwiazdek, ocena wiarygodności. Będzie to mała ikonka w przeglądarce, po kliknięciu w którą pojawią się bardziej szczegółowe wyniki algorytmów analizujących wiarygodność treści oraz oceny innych użytkowników www.

Prace projektowe prowadzone są przez informatyków, socjologów, ekspertów w dziedzinie informatycznej analizy języka naturalnego, projektowania badań społecznych, eksploracji danych oraz symulacji społecznych. W ramach projektu obydwie uczelnie współpracują także z ośrodkami naukowymi w Japonii, we Włoszech oraz w Polsce.

Projekt współfinansowany jest przez Szwajcarię ze środków Polsko-Szwajcarskiego Programu Badawczego w ramach Programu Współpracy z Nowymi Krajami Członkowskimi Unii Europejskiej.

 

Zastosowanie systemu nadzoru wizyjnego do identyfikacji zachowań i osób oraz detekcji sytuacji niebezpiecznych przy pomocy technik biometrycznych i inferencji postaci w 3D z wideo

Celem projektu było stworzenie metod i oprogramowania dla zaawansowanego i inteligentnego przetwarzania i analizy sekwencji obrazów z kamer w wersjach monochromatycznej, barwnej oraz widzenia nocnego.

Rezultatem projektu jest realizacja zaawansowanych funkcji takich jak: automatyczne rozpoznawanie osoby na podstawie chodu; ocena stanu emocjonalnego na podstawie mimiki i gestów; identyfikacja zachowań w oparciu o automatycznie wyuczone wzorce w ruchu grupowym; automatyczne wykrywanie nietypowych/niebezpiecznych ruchów osoby lub grupy osób; identyfikacja zachowań na podstawie gestów i komunikacji niewerbalnej; wykrywanie sytuacji poprzedzających akty nielegalne lub niebezpieczne; sygnalizowanie nielegalnych zamiarów na podstawie analizy trajektorii pojedynczej postaci i grup trajektorii, itp.

Możliwymi zastosowaniami praktycznymi wykorzystującymi opracowane funkcjonalności są m.in.:

  • tworzenie materiałów dowodowych na podstawie analizy biometrycznej zarejestrowanego ruchu z miejsca przestępstwa;
  • poszukiwanie zaginionych dzieci w miejscach wzmożonego ruchu i imprez masowych;
  • wyszukiwanie osób w zarejestrowanych materiałach na podstawie cech osobniczych ruchu;
  • identyfikacja incydentów i automatyczne wysyłanie zdjęć rozpoznanych uczestników do patroli policyjnych znajdujących się w okolicy miejsca zdarzenia;
  • pomoc w wizualnym monitorowaniu osób przemieszczających się w polu widzenia kamer przez automatyczne przesuwanie „okien" w wirtualnym obrazie ze wszystkich kamer;
  • alarmowanie służby nadzoru o wykrytych sytuacjach krytycznych załączając wybrane klatki i sekwencje video w celu weryfikacji.

Projekt dofinansowany został ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju jako projekt rozwojowy na rzecz obronności państwa.

 

System wraz z biblioteką modułów dla zaawansowanej analizy i interaktywnej syntezy ruchu postaci ludzkiej

Przy PJATK w Bytomiu powstało laboratorium Human Motion Lab (HML). Pod względem możliwości technicznych to pierwsze tego typu laboratorium w Polsce. Naukowcy opracowali także specjalne oprogramowanie – Edytor Danych Ruchu (EDR), które jest wykorzystywane zarówno w medycynie, szczególnie w diagnostyce ortopedycznej, procesie rehabilitacji, jak i przez firmy z branży medialno-rozrywkowej.

Oprogramowanie opracowane zostało przez zespół naukowy PJATK w Bytomiu we współpracy z krajowymi placówkami medycznymi oraz Politechnikami: Śląską, Wrocławską, Rzeszowską i Warszawską.

Zastosowanie tego narzędzia w medycynie umożliwia precyzyjne wykonywanie pomiarów ruchu pacjenta. Zebrane w ten sposób dane pozwalają trafniej stawiać diagnozy w ortopedii, wykrywać nieprawidłowości neurologiczno-motoryczne oraz wspomagają proces rehabilitacji.
Oprogramowanie przydatne jest także w opracowywaniu projektów protez oraz implantów ortopedycznych. Pomaga w przygotowywaniu analizy skutków zabiegów medycznych. Znajduje również zastosowanie w pomiarach wydolnościowych i optymalizacji ruchów zawodowych sportowców.

Laboratorium oferuje zaawansowane technologie przechwytywania ruchu jednej i wielu postaci niezależnie oraz będących we wzajemnej interakcji. Producenci gier komputerowych, teledysków, reklam mają m.in. dostęp do nowoczesnych technologii z zakresu analizy i syntezy ruchu pozwalających uzyskać efekt realistycznego poruszania się postaci. Laboratorium prowadzi także badania w obszarze rozszerzonej rzeczywistości oraz projekty ukierunkowane na tworzenie symulatorów wykorzystujących projekcję realistycznego ruchu do świata rzeczywistego.

Największym osiągnięciem jest jednak możliwość prowadzenia zdalnej pracy pomiarowej oraz zdalnej reżyserii. Po zainstalowaniu oprogramowania EDR użytkownik otrzymuje dostęp do laboratorium. Oznacza to w praktyce, że z dowolnego miejsca w Polsce można wykonać pomiar danego układu ruchu i niemal natychmiast otrzymać wyniki. Pod tym względem, to pierwsze tego typu laboratorium w Polsce.

Projekt współfinansowany był ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego Program Innowacyjna Gospodarka 2007-2013.

Więcej informacji: hml.pjwstk.edu.pl