NeuroHackaTor

NeuroHackaTor 2021 odbył się trzeciego tygodnia maja, od 21 do 23 maja 2021 r. Wydarzenie rozpoczęło się o 12:30 w piątek ceremonią otwarcia i zakończyło się ogłoszeniem wyników o godzinie 16:00 w niedzielę. Pomiędzy sobotą, a niedzielą drużyny przez 24 godziny pracowały nad rozwiązaniem technologicznym, a głównym tematem wydarzenia było usprawnianie codziennego funkcjonowania człowieka. Temat ten umożliwia pracę nad rozwiązaniami polegającymi na Interfejsach Mózg-Komputer, uczeniu maszynowym i wielu innych powiązanych z zagadnień neuronauk. Dla sprecyzowania tego tematu wyodrębniliśmy cztery ścieżki, które mogli w swoich projektach rozważać uczestnicy, a w tym:

1. Redukcja negatywnych emocji spowodowanych izolacją i osamotnieniem.
2. Dostosowywanie przestrzeni kulturalno-edukacyjnej do odbiorców.
3. Usprawnianie codziennego funkcjonowania osób starszych.
4. Polepszenie funkcjonowania e-learningu.

Przed etapem rywalizacji, w piątek odbyły się jeszcze prelekcje prowadzone przez specjalistów akademickich zajmujących się neurotechnologiami. Warunkiem wzięcia udziału w wydarzeniu było stworzenie drużyny złożonej z od 3 do 5 aktywnych członków. Ostatecznie udało nam się zgromadzić drużyny z 4 kontynentów, a w tym Afryki, Azji, Europy i Ameryki Północnej. Reprezentacja 11 krajów była dla nas zaskakująca, ponieważ zarejestrowali się studenci i pracownicy naukowi z Kanady, Stanów Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii, Holandii, Włoch, Ukrainy, Francji, Japonii, Kazachstanu, Nigerii i Polski!

Relacja z wydarzenia jest możliwa do obejrzenia na platformie YouTube na kanale Koła Naukowego Neurotechnologii. Drużyny pracowały jednak nad projektem oraz kontaktowali sie z mentorami na platformie Discord, która umożliwia kontakt głosowy i tekstowy.

Pierwszego dnia wydarzenia zaprosiliśmy prelegentów zajmujących się neurotechnologiami, aby opowiedzieli o zagadnieniach poruszanych na naszym wydarzeniu oraz o swoich zainteresowaniach i pracy. W skład mówców wNeuroHackaTora 2021 weszli:

Dr Yannick Roy

NeuroTechX, University of Montreal, Canada

tytuł wystąpienia: Consumer NeuroTech

godzina: 12:30 CEST

Prof. Piotr Durka

Braintech, Uniwersytet Warszawski, Polska

tytuł wystąpienia: Everything You Wanted To Know About BCI* (But Were Afraid To Ask)

godzina: 13:00 CEST

Prof. Włodzisław Duch

Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Polska

tytuł wystąpienia: Brain-Computer-Brain Interfaces

godzina: 13:30 CEST

Prof. Jacek Matulewski

Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Polska

tytuł wystąpienia: Gaze-based Human-Computer Interaction

godzina: 14:30 CEST

Dr Karolina Finc

Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Polska

tytuł wystąpienia: Understanding the brain’s ecosystem

godzina: 15:00 CEST

Dr Anna Anzulewicz

Uniwersytet Warszawski & Uniwersytet Jagielloński, Polska

tytuł wystąpienia: What does movement tell us about the mind? Discovering human behavior from wearable sensors and smartphones.

godzina: 15:30 CEST

Łukasz Furman 

CyberLive & Akademia Sztuk Pięknych im. Jana Matejki w Krakowie, Polska

tytuł warsztatów: Workflows with EEG signal. Presentation of environments and discussion of differences.

godzina: 17:00 CEST

Adam Molnar

Neurable & University of Michigan, USA

tytuł warsztatów: Applied Neurotechnology

godzina: 17:45 CEST

Ostatniego dnia wydarzenia drużyny zaprezentowały swoją pracę w postaci prezentacji wygłoszonych przy obecności sędziów, którzy mogli zadawać pytania. Do wszystkich materiałów prezentujących pracę drużyn można wrócić, ponieważ zostały one udostępnione na platformie YouTube Koła Naukowego. Po kilku godzinach przerwy oraz oddaniu głosów, wyłoniono zwycięzców.

Pierwsze miejsce, a także zdobyła drużyna Geist, w której skład weszli Ivo John, Adrianna Dominas i Michał Bujniewicz-Uppal z Uniwersytety Medycznego w Warszawie, Politechniki Warszawskiej i Politechniki Gdańskiej.

Drużyna zaprezentowała aplikacyjność umożliwiającą wcześniejszą detekcję udaru w trakcie snu, która mogłaby pozwolić na jak najwcześniejsze wszczęcie leczenia i dobranie odpowiedniej terapii. 

Drugie miejsce uzyskała drużyna Machine Learning Journal 1st Club złożona ze studentów z Uniwersytetu i Politechniki w Turynie. W skład drużyny weszli Arianna Di Bernardo, Flavio Santori, Gabriele Penna, Letizia Pizzini i Pio Rafaelle Fina. Bazując na statystykach opisujących ilość osób odwiedzających muzea we Włoszech oraz stopień ich interakcyjności, drużyna stworzyłą system, który miał zwiększać immersyjność pomiędzy muzeum, a odwiedzającym. W szczególności skupiono się na osobach z ADHD, tak aby postarać się jak najbardziej dopasować do ich zainteresowań. 

Zaangażowanie starano się wzmocnić poprzez podjęcie kilku kroków:

1. wydobycie biosygnału z EEG,
2. oszacowanie aprecjacji za pomocą różnych bio-indeksów
3. użycie bio-indeksów do zbadania zaangażowania odbiorcy zmieniającego się w czasie,
4. spersonalizowanie narracji wystaw poprzez użycie algorytmów NLP.

Ostatnie miejsce na podium zdobyła drużyna Machine Learning Journal 2nd Club, która zaprezentowała projekt, który starał się sprostać zadaniu radzenia sobie z izolacją wynikającą z sytuacji pandemicznej w regulowaniu nastroju u osób starszych. Bazując na literaturze oraz wywiadach postanowili wykorzystać możliwość poprawy nastroju poprzez naturalne dźwięki oraz posiadanie widoku na zielone otoczenie, które mogło poprawić samopoczucie bez wychodzenia z domu. Głównie skupiono się na analizie sygnału EEG, a szczególnie falach alfa, które poprzez zmiany otoczenia mogłyby indukować konkretne charakterystyki w sygnale. Projekt "Listen to your brain" to właściwie narzędzie EGG (ElectroGreenGram), które pozwala na prowadzenie sesji neurofeedback.

W skład drużyny weszli Beatrice Villata, Marco Bottino, Anjali Agarwal, Micol Olocco i Enrico Sansone.

Nagrodę specjalną sponsorowaną przez firmę BrainTech wygrała drużyna GRIK, która zaprojektowała narzędzie, które w oparciu o sygnał EEG śledzi odczuwane emocje i pozwala na sterowanie ekspresją mimiczną wirtualnych awatarów. Drużyna będzie mogła testować przygotowaną przez siebie aplikacyjność na sprzęcie udostępnionym przez firmę BrainTech. 

W skład drużyny zwycięskiej weszli Agata Kwiek, Barbara Adamska, Jakub Dakowski, Jakub Partyka i Magdalena Pietruch z Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu. Wspólnie za pomocą EEG zarejestrestrowali aktywność mózgu podczas oglądania zdjęć wywołujących emocje takie jak szczęście, smutek, strach lub odrazę. Używając algorytmu uczenia maszynowego sprawdzili, jak skutecznie można rozpoznawać te emocje w sygnale EEG. Przygotowali także swoje własne awatary za pomocą narzędzi takich jak 3tene i MetaHuman Creator, a następnie stworzyli projekt aplikacji desktopowej, która komunikuje się z dowolnym awatarem 3D, z którego korzysta użytkownik. Aplikacja pozwala na odbycie sesji treningowych z EEG, wywołuje animacje awatarów oraz wysyła dyskretne powiadomienia o rozpoznawaniu stanów emocjonalnych do użytkownika.

 Kod źródłowy projektu można znaleźć na stronie GitHub. 

Patronat nad wydarzaniem sprawował:

• Fundacja Tygiel będąca inicjatorem i organizatorem wielu konferencji naukowych oraz wydarzeń o charakterze naukowy i edukacyjnym. Od 2014 roku Fundacja działa na rzecz promocji i rozwoju nauki w Polsce.
• NeuroTechX, czyli międzynarodowa społeczność, w której skład wchodzą entuzjaści neurotechnologii. Jako Koło Naukowe Neurotechnologii działamy wspólnie na zasadach partnerstwa. 
• Narodowe Centrum Badań i Rozwoju jako rządowa agencja wykonawcza budująca nowoczesną teraźniejszość i przyszłość w oparciu o innowacje ze świata nauki. NCBR jest kluczowym ośrodkiem wspierania i tworzenia innowacyjnych rozwiązań technologicznych i społecznych, kreuje ekosystem wiedzy i informacji na ich temat. Inicjuje i realizuje przedsięwzięcia przyczyniające się do cywilizacyjnego rozwoju kraju.
• MedBiz Innovations jako organizacja zrzeszająca studentów kierunków biznesowych, medycznych i technicznych wraz z czołowymi specjalistami rynku MedTech. Obecnie realizowane są aż trzy projekty - MediBiz Innovations Program, MedBiz Innovations Academy i Innovations Platform. Co więcej, program MedBiz wspierają najlepsi polscy specjaliści. 

Wydarzenie sponsorowali:

• BOTLAND czyli internetowy sklep elektroniczny dla robotyków zapewniająca elementy elektroniczne, mikrokontrolery, Arduino i Raspberry, urządzenia pomiarowe, stacje lutownicze i wiele więcej.
• BrainTech czyli firma stworzona przez naukowców, oferująca kompletne rozwiązania EEG i BCI dla nauki, edukacji oraz przemysłu. Korzenie działalności sięgają pierwszego w Polsce pokazu działania interfejsu mózg-komputer w roku 2008 i projektów związanych z tworzeniem oprogramowania do analizy sygnału neuronalnego. Do tej pory firmie udało się zrealizować kilkanaście kompletnych projektów, kompletnych systemów EEG/BCI opartych o nowatorski sprzęt i oprogramowania do badań naukowych i dydaktyki.
• Instytut Psychologii Wydziału Filozofii i Nauk Społecznych gromadząca studentów i nauczycieli akademickich zainteresowanych psychologią. Wybierając kierunek psychologiczny na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika studenci specjalizują się w zakresie Neuropsychologii, Psychologii Klinicznej, Praktycznej Psychologii Społecznej i Środowiskowej lub Stosowanej Psychologii Zwierząt.
• Instytut Badań i Komunikacji Wydziału Filozofii i Nauk Społecznych wspierającą kreatywność oraz rozwój studentów kierunków, takich jak Architektura Informacji, Dziennikarstwo i Komunikacja Społeczna oraz Kognitywistyka. Już od nadchodzącego roku akademickiego 2021/22 oferta zostanie rozszerzona także o anglojęzyczne studia drugiego stopnia - Cognitive Science.

Współorganizatorami wydarzenia byli:

• Wyłaniające się pole badawcze "Perception, Cognition, Language - PeCoLa" pod przewodnictwem dr Bibianny Bałaj.
• Wydział Filozofii i Nauk Społecznych Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.
• Interdyscyplinarne Centrum Nowoczesnych Technologii w Toruniu.