Участники российско-индийской проектной программы разрабатывают веб-платформу для быстрой нейровизуализации активности мозга. Она позволит автоматически обрабатывать данные электроэнцефалографии на суперкомпьютере и существенно упростит работу в международных коллаборациях.
Изучением мозга занимается множество отраслей науки: от нейробиологии до нейрофармакологии и нейроэкономики. В когнитивных нейронауках ученые исследуют наше восприятие и мыслительные процессы, анализируют, как мы принимаем решения и делаем выбор, как работает мозг, когда мы говорим, решаем математические задачи, слушаем музыку, смотрим фильмы.
«Электроэнцефалография (ЭЭГ) сегодня остается одним из самых популярных методов исследования активности мозга, – объясняет руководитель проектной группы с российской стороны, сотрудник Научного центра когнитивных исследований Университета “Сириус” Евгения Аленина. – Это относительно дешево и безвредно, а само оборудование может быть мобильным. По сути, ЭЭГ – это электроды, прикладываемые к голове человека. Каждый из них пишет активность целой группы нейронов. Полученные данные нужно дополнительно обработать, вычленить интересующую активность и визуализировать ее для большей наглядности процессов, происходящих в мозге. Это требует дополнительного времени и знаний программирования. Особенно требовательны ко времени, знаниям и аппаратным мощностям компьютеров новые методы обработки ЭЭГ данных, такие как исследования связности. Этот подход позволяет рассматривать мозг как некоторую сеть хабов и связей между ними. Что-то очень похоже на карту метро со станциями и тоннелями, их связывающими. Наш проект существенно облегчит работу ученых, ускорит и автоматизирует обработку данных когнитивных исследований».
Создают веб-платформу школьники из России и Индии в рамках Международной программы Образовательного центра «Сириус» и индийской организации Atal Innovation Mission (AIM). Новая платформа будет привязана к вычислительному кластеру НТУ «Сириус», и исследователь из любой точки мира сможет, зайдя на этот ресурс, загрузить свои данные, обработать их на суперкомпьютере и получить готовую иллюстрацию активности мозга.
В среднем обработка результатов исследования одного участника эксперимента на локальном компьютере может занимать порядка десяти часов. Школьники смогут ускорить этот процесс в десятки раз. С помощью кластерных вычислений обработка данных всех участников эксперимента может идти параллельно. Тогда суперкомпьютер сможет всего за час выдать готовые нейровизуализации всей экспериментальной группы. Помогают школьникам решить эту задачу специалисты Научного центра когнитивных исследований и Научного центра искусственного интеллекта и информационных технологий Университета «Сириус».
«Мы работаем над проектом в микрогруппах по два-три человека, и у каждой – свои обязанности. Я занимаюсь визуализацией данных, которые подаются на нашу платформу, – рассказывает участник проекта, школьник из Тулы Марк Барабанщиков. – Результаты электроэнцефалограммы головного мозга – это большие данные, которые нужно структурировать. Благодаря платформе все будет происходить автоматически: мы накладываем на абстрактную иллюстрацию мозга изображение с активными связями нейронов и визуализируем связи между ними».
Разработка ребят упростит совместные когнитивные исследования ученых из разных стран. Сейчас данные экспериментов часто анализируются разными системами, и при совместных проектах возникает вопрос перевода с одного языка программирования на другой. С помощью общей веб-платформы можно будет интегрировать исследования разных групп и получать единый результат. Это поможет вывести когнитивные исследования на принципиально новый уровень.
Сотрудничество России и Индии в воспитании талантливых детей было инициировано в мае 2018 года во время встречи Президента России Владимира Путина и премьер-министра Индии Нарендры Моди в Образовательном центре «Сириус». Всего в третьей Международной российско-индийской программе участвуют 48 учеников 9–11 классов, по 24 от каждой страны. Программа направлена на разработку восьми технологических и инновационных инженерных проектов – веб- и мобильных приложений для решения глобальных проблем современности, актуальных для обеих стран. Школьники изучают опыт ведущих IT-компаний Индии и России, работают в составе международной команды, применяя на практике знания по информатике, программированию и большим данным. Завершится проект 21 ноября.
