Zrozumienie działania ludzkiego mózgu staje się coraz ważniejsze ze względu na rosnącą złożoność technologii i jej skomplikowaną interakcję z człowiekiem. Jedną z przyczyn tego stanu rzeczy jest fakt, że mózg jest ostateczną granicą komunikacji pomiędzy człowiekiem a jego otoczeniem (np. innymi ludźmi). Zrozumienie mechaniki mózgu może pozwolić na stworzenie nowych kanałów interakcji międzyludzkiej, pomijając obecne "interfejsy", takie jak oczy, uszy czy ręce. Ponadto, może pozwolić na udoskonalenie sposobu działania mózgu lub nawet umożliwić jego integrację z zaawansowanymi urządzeniami komputerowymi. Jest również prawdopodobne, że odkrycie podstaw funkcjonowania ludzkiego mózgu stanowiłoby krok w kierunku stworzenia zaawansowanej sztucznej inteligencji. Jak powszechnie wiadomo, ludzki mózg jest najbardziej złożonym i dynamicznym systemem w znanym Wszechświecie. W związku z tym oczywiste jest, że musi być analizowany w sposób rygorystyczny przy użyciu zaawansowanych metod statystycznych.

Główne obszary badań Cognilab obejmują szereg zagadnień z zakresu nauk kognitywnych, takich jak problemy myślenia, wyobraźni, pamięci, kreatywności, mowy i emocji. Ważnymi tematami badawczymi są: interfejs mózg-komputer (ang. Brain-Computer Interface, BCI), interakcje człowiek-komputer (ang. Human-Computer Interaction, HCI), intrygujące sytuacje interakcji międzyludzkich i ich jakościowy wpływ na funkcjonowanie mózgu (jak współpraca dwóch operatorów i operator-AI), multimodalne przetwarzanie sygnałów całego ciała i zintegrowane modelowanie. Interesują nas nowe zastosowania metod analizy sygnałów do wysokowymiarowych danych z ludzkiego mózgu. Informacja neuronowa stanowi wielkie wyzwanie dla nauki i atakujemy ten problem, aby w sposób systematyczny zbadać naturę danych. Robimy to stosując metody nowoczesnej fizyki teoretycznej zaprojektowane w celu rozwiązania niektórych z największych tajemnic nauki podstawowej, a teraz wierzymy, że metody te mogą być wykorzystane w programie adaptacyjnego tworzenia BCI. Obejmują one swobodne zmienne losowe, klasyfikację i redukcję szumu, korelacje przestrzenne i czasowe w wysoce nieliniowych, wysoce wielowymiarowych sygnałach o charakterze multimodalnym, w połączeniu z dobrze ugruntowanymi metodami, takimi jak analiza składowych niezależnych, analiza składowych głównych, eksploracja danych i ogólne techniki uczenia statystycznego. W celu wsparcia programu koncentrujemy się również na sztucznej inteligencji. W ten sposób uzupełniamy podejście poprzez włączenie masywnych algorytmów uczenia maszynowego, jak masywne sieci neuronowe różnych typów i inne sieci losowe opracowane we współpracy z NetLab, rozumowanie niepewności i statystyczne uczenie się / wnioskowanie. Do celów modelowania i symulacji wykorzystujemy wydajne, równoległe, wieloprocesorowe techniki dostarczane przez doświadczonych pracowników i nasz superkomputer. Wreszcie, jesteśmy mocno zainteresowani obliczeniowymi modelami mózgu, które mogą być wykorzystane do modelowania jego zachowania, a nawet umożliwić powstanie "termodynamiki mózgu".

W dziedzinie neurologii eksperymentalnej Centrum Marka Kaca jest w ścisłej współpracy z grupą Neuroergonomii z Uniwersytetu Jagiellońskiego. W ramach tej współpracy mamy dostęp do doświadczonego personelu i zaawansowanego laboratorium obsługującego gęsty elektroencefalograf (256 kanałowy EGI 300 dEEG) i elektrookulograf (Facelab5), jak również szeroką gamę czujników fizjologicznych do pomiaru szerokiego spektrum sygnałów całego ciała, multimodalnych, które naszym zdaniem są istotne dla wyjaśnienia funkcjonowania ludzkiego mózgu.

Jednymi z głównych środowisk badawczych i poligonów są poważne gry, które tworzymy we współpracy z Europejską Akademią Gier. Pozwalają one na tworzenie złożonych scenariuszy, z którymi ludzie spotykają się w rzeczywistości, takich jak krytyczne operacje maszyn (różne symulatory wojskowe i cywilne), wirtualna i rozszerzona rzeczywistość i inne. Ponadto interesuje nas transfer idei z badań podstawowych do wizjonerskich technologii.

Zespół

• Prof. dr hab. Maciej A. Nowak (lider labu)
• Dr Piotr Czarnik
• Dr Jacek Grela
• Dr Przemek Witaszczyk