Нейротехнологии и когнитивные науки — быстроразвивающееся направление современного научного и прикладного знания.
Рынок нейротехнологий стремительно растёт: нейроинтерфейсы в нейрореабилитации и компьютерных играх, совершенствование навыков и умений в различных профессиях, нейромаркетинг, создание нейроимплантов и другие значимые направления.
Данный профиль интегрирует знания из нескольких дисциплин: биология, психология, программирование и машинное обучение, конструирование электронных устройств. Необходимо уметь работать со сложным оборудованием, понимать базовые принципы психологических процессов, уметь программировать и настроить оборудование под каждого уникального оператора.
Профиль вошел в перечень РСОШ — II уровень, 100 баллов ЕГЭ (информатика и/или биология), победители и призеры получают льготы при поступлении в ведущие вузы страны. Все участники получат ценный опыт решения сложных и комплексных задач, познакомятся с сотрудниками ведущих лабораторий в области нейротехнологий.
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; продвинутым и комплексным задачам по биологии, психологии и психофизиологии.
На втором этапе потребуются различные компетенции участников: электроника, программирование, физиология, психология. Рекомендуем ознакомиться с задачами второго этапа прошлых лет, чтобы лучше понимать, как будет проходить второй этап.
В финальном задании каждой команде предстоит разработать макет системы для анализа состояния оператора в различных ситуациях и режимах работы.
Данная система будет включать в себя мультимодальный человеко-машинный интерфейс для сбора и обработки биосигналов, а также средство визуальной обратной связи, например монитор компьютера.
Командам будет предложено выполнить задание на поиск и распознавание ранних биомаркеров состояния человека. Для оперативной детекции система должна быстро и точно распознавать комплексные паттерны биосигналов того, кто выполняет важную профессиональную деятельность, для реализации БОС-тренинга или системы МКИ.
Победит та команда, которая разработает систему детекции состояния человека, имеющую наибольшую точность и чувствительность. Обработка биосигналов осуществляется с помощью разработанного участниками приложения на компьютере, которое анализирует данные сигналы и формирует ту или иную оценку состояния оператора.
Данная разработка будет актуальна везде, где от состояния человека, уровня его внимания и мотивации в существенной степени зависит результативность работы, а, возможно, и жизни других людей. Это могут быть космонавтика, спорт высоких достижений, киберспорт, сложная операторская и научно-исследовательская деятельность.
Развитие технологий подобного рода позволит людям быть более эффективными и результативными в выбранной профессии. Понимание своего состояния при помощи разработанных инструментов, способность привести себя в необходимое для той или иной деятельности состояние, существенно увеличивают качество жизни людей, их профессиональные возможности.
Для разработки технологий, способных помочь в решении данной задачи, необходим хороший уровень подготовки в психофизиологии и нейротехнологиях (понимание основных закономерностей, владение методами исследования различных процессов), программировании и машинном обучении (анализ сложных и нестабильных паттернов данных), аппаратных методах сбора психофизиологических данных.
«Всероссийский урок по нейротехнологиям и когнитивным наукам» (Электроэнцефалография "Биопотенциалы головного мозга")
«Всероссийский урок по нейротехнологиям и когнитивным наукам» (Электрический потенциал скелетных мышц)
«Всероссийский урок по нейротехнологиям и когнитивным наукам» (ЭКГ и пульсография)
«Всероссийский урок по нейротехнологиям и когнитивным наукам» (Кожно-гальваническая реакция и дыхательные движения)
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).
основы программирования на Python;
базовые навыки по регистрации психофизиологических показателей - частота сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление, психометрические тесты;
базовые навыки работы с Arduino: подключение к ПК, получение данных.
продвинутый школьный уровень программирования на Python;
базовые навыки в машинном обучении - работа с библиотекой scikit-learn, опционально - tensorflow, keras, pytorch и др.;
навыки по регистрации психофизиологических показателей и конструированию психофизиологического исследования;
навыки работы с Arduino: подключение к ПК, сбор данных, программирование, коммутация с внешними устройствами и модулями.
Для участия на втором и заключительном этапах вам понадобится команда численностью от 2 до 4 человек.
Состав команды:
Роль 1. Биолог/психофизиолог. Основные задачи - проведение психометрии, психодиагностики, построение физиологической модели.
Роль 2. Программист по машинному обучению займется анализом и обработкой биосигналов человека, программным обеспечением (алгоритмы детекции вызванных потенциалов и паттернов электрической активности головного мозга).
Роль 3. Инженер-электронщик отвечает в команде за сборку и отладку установки, подключение и оценку качества полученного сигнала.
Роли могут пересекаться, один человек может совмещать в себе несколько ролей.
Cерия видеоуроков по работе с сенсорами биосигналов человека от BiTronics Lab
Видеоуроки по работе с сенсорами биосигналов человека от BiTronics Lab
Вводный курс по работе с Arduino
Лекции лаборатории «Нейротехнологии и когнитивные науки» на факультете «Практики будущего», Остров 10–22
Запись научных семинаров Института перспективных исследований мозга МГУ
Методическое пособие “Прикладная нейрофизиология” с теорией и описанием практических работ
Нейроинтерфейс своими руками
М. Фаликман «Когнитивная наука: основоположения и перспективы»
Задания профиля ОНТИ «Нейротехнологии — Создание систем протезирования», 2017/2018
Задачи 2 этапа по профилю «Когнитивные технологии», ОНТИ 2018/2019
Разбор задач 2 этапа профиля “Нейротехнологии” 2018-2019 года
Задачник профиля «Нейротехнологии», 2018/2019
Задачник профиля «Когнитивные технологии», 2018/2019
Введение в Python
Основы современной нейробиологии ОЛИИ МФТИ (серия мастер-классов)
Нейро. Разбор задач 2го этапа 19/20 по физиологии и рекомендации по подготовке к финалу
Нейро. Разбор задач 2го этапа 19/20 по физиологии и рекомендации по подготовке к финалу
Задачник профиля “Нейротехнологии” 2016 -2017
Задачник профиля «Нейротехнологии и когнитивные науки», 2019/2020
Задачник профиля «Нейротехнологии и когнитивные науки», 2020/2021
Курс по нейробиологии “”Наука в регионы”