Sukces najmłodszych członków PTI w Waszyngtonie

Od Redakcji: "WASZYNGTON ZDOBYTY!!! Nasza drużyna zajęła PIERWSZE ,miejsce w konkursie CSIDC 2001" - tymi słowami zawiadomił pocztą elektroniczną zaciskających kciuki studentów i pracowników Instytutu Informatyki Politechniki Poznańskiej dr Jan Kniat. Czterech poznańskich studentów zwyciężyło w międzynarodowym konkursie informa- tycznym zorganizowanym przez IEEE. Kol. Jan Kniat w PTI Sekretarz Oddziału Wielko- polskiego, był opiekunem (team mentor'em) zespołu. Gratulacjom nie było końca. Cie- szymy się, że cała czwórka zwycięskich studentów należy już do PTI.

Jednym z przywilejów, jakim obdarzono finalistów poprzedniego, pierwszego Konkursu Projektowania Systemów Komputerowych (CSIDC) organizowanego przez Towarzystwo Komputerowe Instytutu Inżynierii Elektrotechnicznej i Elektronicznej (IEEE Computer Society) było prawo udziału zespołu zwycięskiej uczelni w tegorocznych zmaganiach studentów informatyki z całego świata. W zeszłym roku zespół Instytutu Informatyki Politechniki Poznańskiej zajął w finale konkursu III miejsce. Nowy zespół, w skład którego weszli studenci III roku kierunku Informatyka Paweł Kowalik, Piotr Kubiaczyk, Krystian Nowak, Stanisław Osiński i Tomasz Pużak, od razu przygotowywał się więc do sprostania wyzwaniu, jakie sformułują organizatorzy konkursu.

Tegoroczny temat konkursu był bardzo ogólny - dowolny system stosujący technologię łączności radiowej bliskiego zasięgu Bluetooth. Zestaw sprzętu i oprogramowania jaki dostarczyli organizatorzy obejmował:

• dwa zestawy Bluetooth wraz z dokumentacją dostarczone przez firmę Ericsson,

• komputer przenośny (laptop) firmy Toshiba,

• kamera komputerowa firmy Intel,

• oprogramowanie firmy Microsoft: MS Windows 2000, MS Office, MS Visual Studio.

Początkowe tygodnie pracy nad projektem poświęcone były głównie wstępnemu zapoznaniu się z technologią Bluetooth i poszukiwaniu konkretnego tematu. Przełomowe znaczenie miał udział studentów w gościnnych wykładach prof. Jana Obera z Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN. Urządzenie Jazz Sensor, zaprojektowane i wykonane przez zespół prof. Obera, mierzące parametry psychofizyczne człowieka okazało się idealnym źródłem danych wejściowych dla systemu nadzorowania stanu operatorów instalacji przemysłowych czy osób kierujących pracą skomplikowanych urządzeń. System ten nazwany BlueEyes - Conscious Brain Involvement Monitor stał się przedmiotem wielomiesięcznej, wytężonej pracy całego zespołu.

Jazz Sensor dostarcza w postaci cyfrowej aktualne wartości pomiaru odczytane z czujnika ruchu gałki ocznej, czujnika tętna, czujnika stopnia nasycenia tlenem hemoglobiny oraz czujników prędkości ruchu głowy. Dodatkowo projektanci systemu BlueEyes uznali, że istotne znaczenie ma również rejestracja głosu operatora oraz rejestracja obrazu z pomieszczenia, w którym znajduje się operator. Zrealizowany system dokonywał ich transmisji od operatora do komputera centralnego, analizował poszczególne strumienie danych, dokonywał ich wizualizacji, podejmował decyzje o ewentualnym zgłoszeniu alarmu oraz archiwizował zebrane informacje celem późniejszego udostępniania. Ponadto, aby umożliwić korzystanie z systemu przez wielu operatorów, wprowadzono identyfikowanie operatora za pomocą osobistych kart pamięciowych (chip card) chronionych hasłem (PIN). Nadzorowany operator ma na czole zainstalowane urządzenie Jazz Sensor oraz zamocowany na głowie standardowy zestaw słuchawka - mikrofon. Dane cyfrowe z urządzenia Jazz Sensor oraz sygnał dźwiękowy z mikrofonu trafiają do modułu zbierania danych (Data Acquisition Unit) mającego postać niewielkiego pudełka noszonego przez operatora przy pasku. Moduł ten zawiera mikroprocesor sterujący, układ łączności radiowej Bluetooth oraz układ kodeka PCM usprawniający dwukierunkową łączność głosową. W module zbierania danych znajduje się również czytnik kart pamięciowych, niewielki wyświetlacz LCD oraz pięcioelementowa klawiatura.

Rolę komputera centralnego spełniały systemie BlueEyes dwa połączone łączem sieciowym komputery przenośne typu laptop. Jeden z nich zawierał oprogramowanie współpracujące z modułem zbierania danych (poprzez drugi układ Bluetooth) i dokonujące analizy i wizualizacji zebranych informacji. Za pomocą dodatkowego komputera zrealizowano bazę danych magazynującą wszystkie informacje nadesłane z modułu zbierania danych oraz z kamery obserwującej pomieszczenie, w którym znajduje się operator.

W analizie danych mierzonych przez Jazz Sensor podstawowe znaczenie ma określenie częstotliwości szybkich ruchów gałki ocznej, zwanych sakkadami Zmniejszenie częstotliwości sakkad świadczy o tym, że operator nie postrzega świadomie otoczenia oddając się przyjemnym lub nieprzyjemnym rozmyślaniom. Dłuższe pozostawanie operatora w stanie zamyślenia, w którym nie zauważa on zmian zachodzących w nadzorowanej przez niego instalacji, powoduje zgłoszenie alarmu (uruchomienie brzęczyka w module zbierania danych, powiadomienie innych operatorów, odnotowanie w bazie danych itp.). Sygnały z pozostałych czujników umożliwiają nadzorowanie ogólnego stanu fizycznego operatora. Analizując puls, stopień nasycenia hemoglobiny tlenem i położenie głowy można stwierdzić, czy operator jest w stanie umożliwiającym aktywną pracę, czy też na przykład stracił przytomność i leży na podłodze.

Sytuacje alarmowe są przez system BlueEyes wykrywane za pomocą drzewa decyzyjnego generowanego przez algorytm maszynowego uczenia. Administrator systemu dokonuje kwalifikacji pewnej liczby przykładowych zestawów mierzonych wartości, określając dla każdego zestawu przynależność do klasy „alarm" lub do klasy „brak alarmu". Wiedza ta umożlwia systemowi wygenerowanie drzewa decyzyjnego, które służy następnie do klasyfikacji zestawów wartości na bieżąco pobieranych z modułu analizy danych. Jan Kniat

Dodatkowe informacje znajdują się na stronie http://mw.cs.put.poznan.pl/achieve/CSIDCOlhtml