Пленарное заседание
Нейроинформатика - 2018
Понедельник, 8 октября 11:15 – 13:00
Алексеевский зал
Председатель: ДУНИН-БАРКОВСКИЙ Виталий Львович, д.ф.-м.н.
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва
Опыт использования процедуры реабилитации постинсультных больных с помощью экзоскелета, управляемого интерфейсом мозг-компьютер
Описаны результаты тестирования эффективности процедуры восстановления двигательных функций у постинсультных больных с помощью экзоскелета кистей рук, управляемого интерфейсом мозг-компьютер (ИМК), основанным на воображение движений. В общей сложности исследовано 105 пациентов, из них 70 человек составили основную и 35 контрольную группу. Основная группа пациентов проходила обучение кинестетическому воображению движения под контролем ИМК, управляющим экзоскелетом. В контрольной группе проводили процедуры имитации ИМК, при которой экзоскелет в среднем совершал столько движений, что под управлением ИМК в основной группе, но эти движения не были синхронизированы с активностью мозга. В среднем пациенты прошли по10 тренингов длительностью по 40 мин. По завершении тренингов только в основной группе выявлено улучшение следующих движений: шаровой захват кисти — c 0,5 (0,0; 13,0) до 3,0 (0,0; 15,5) балла (р = 0,003) и щипковый захват пальцев кисти — с 0,5 (0,0; 7,5) до 1,0 (0,0; 12,0) балла (р = 0,005) по шкале ARAT (указаны значения медианы и 25% и 75% квартили). В основной группе клинически значимое улучшение двигательной функции по шкале ARAT показали 33,3 % пациентов, а по шкале Fugl-Meyer — 30,5 %. В контрольной группе эти показатели были меньше: 9,1 и 18,2 % пациентов, соответственно. Рассматриваются особенности пяти паттернов электроэнцефалограммы, наиболее стабильно выделяющихся методом независимых компонент при воображении движений кистей рук во время тренировки на управление ИМК у здоровых испытуемых и пациентов с подкорковой локализацией очага инсульта. Путем решения обратной задачи ЭЭГ с использованием индивидуальной геометрической модели головы показывается, что источники выделенных паттернов находятся в глубине центральных борозд обоих полушарий, премоторной коре левого полушария, дополнительной моторной области и в области предклинья. Функциональное значение указанных источников обсуждается в сравнении с результатами мета анализа литературных и собственных дан
2. ЛЕБЕДЕВ М. А.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Москва
Интерфейсы мозг-компьютер
Значительные успехи были достигнуты в последние 20 лет в разработке интерфейсов мозг-компьютер (ИМК). ИМК подсоединяют мозг к внешним устройствам с конечной целью восстановления моторных, сенсорных и когнитивных функций у больных с неврологическими патологиями. ИМК также очень эффективны для реабилитации функций у этих больных. ИМК прошли путь от ранних идей, звучащих как научная фантастика, до современных, высокотехнологических разработок. В частности, инвазивная запись с использованием многоэлектродных имплантатов позволила приматам (обезьянам и даже людям) управлять механическими конечностями. Использующие технологии ИМК нейропротезы восстанавливают моторные функции верхних и нижних конечностей. Более того, двунаправленные ИМК позволяют пользователям использовать искусственную сенсорную обратную связь, несущую информацию о движении нейропротезов и их взаимодействии с внешними обьектами. ИМК могут выполнять несколько функций одновременно, например отслеживать направление внимания и моторные цели. Недавно ИМК технологии были использованы в "мозго-сетях", соединяющие нервные системы нескольких организмов и позволяющие этим организмам обмениваться информацией и выполнять кооперативные задачи. В целом, ИМК представляют из себя эффективный подход к расширению функций мозга у больных и здоровых людей; приложения этого подхода ширятся.
Понедельник, 8 октября 14:00 – 16:00
Алексеевский зал
Председатель: ДУНИН-БАРКОВСКИЙ Виталий Львович, д.ф.-м.н.
London Institute for Mathematical Sciences, United Kingdom
Современные подходы к построению диалоговых систем
Сегодня все больший и больший объем коммуникации между людьми перемещается в цифровые каналы. Это открывает новые возможности для использования диалоговых интеллектуальных агентов. Благодаря революции глубокого обучения в области нейросетевых технологий диалоговые системы в ближайшее время могут перейти на качественно новый уровень. В докладе будет рассказано об основных принципах построения современных диалоговых систем и представлены последние достижения в данной области. Также будет представлена библиотека для разработки диалоговых систем DeepPavlov, создаваемая в рамках проекта Национальной технологической инициативы (НТИ) в МФТИ.
4. КАРАНДАШЕВ Я. М.
Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, Москва
Planar Ising-spin models in probabilistic machine learning
Одним из подходов в машинном обучении являются вероятностные модели, оперирующие с такими понятиями, как бинарные нейроны, энергия системы, нормировочная константа (статистическая сумма), энтропия. Большинство этих терминов перекочевало в машинное обучение из физики. В физике твёрдого тела наибольший интерес представляют результаты для кристаллических решёток бесконечных размеров, использующие асимптотические формулы и приближения. Одним из таких наиболее исследованных объектов является бесконечная двумерная планарная решётка спинов модели Изинга. С точки зрения практического применения в машинном обучении, напротив, наибольший интерес представляют решётки конечных размеров. В настоящей работе рассказывается об алгоритмах точного вычисления статсуммы и других статфизических величин для планарной модели Изинга конечных размеров (от N=5x5 до N=1000x1000). Подробно описан полиномиальный алгоритм нахождения статистической суммы, основанный на вычислении детерминанта дуального графа планарной решётки. Также обсуждаются результаты, полученные классическим алгоритмом Метрополиса. Результаты, полученные при помощи данных алгоритмов позволяют сделать некоторые выводы о поведении модели двумерной модели Изинга в конечномерном случае и сравнить их с асимптотическими формулами.
Вторник, 9 октября 11:00 – 13:00
Алексеевский зал
Председатель: ДУНИН-БАРКОВСКИЙ Виталий Львович, д.ф.-м.н.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва
Intellectual agents based on a cognitive architecture supporting humanlike social emotionality and creativity
Human-friendly virtual and physical collaborative robots, or cobots, will work side-by-side with users as helping minds and hands in a variety of creative cognitive tasks, including design, invention, creation of art, or goal setting in unexpected situations in unpredictable environments. These tasks require autonomous reasoning and engage social-emotional attitudes, because the cobot needs to maintain mutual trust with the team or the user. In addition, the cobot needs to understand the global context to be able to determine its role and specific task in a joint mission. All this can be achieved based on a cognitive architecture, supporting social-emotional and narrative reasoning. A general concept of such architecture is presented here, together with an overview of evaluations of prototypes and potential practical applications.
6. ОСЕЛЕДЕЦ И. В.
Сколковский институт науки и технологий
Математика нейронных сетей. Открытые проблемы
