Отделение 5
Искуственный интеллект и нейротехнологии
в робототехнике и медицине

Об отделении

Руководитель: к.ф.-м.н. С.А. Плотников
Описание: В отделении ведутся работы по исследованию динамики биологических нейронных сетей и разработке алгоритмов управления мобильными роботами на основе нейрообратной связи. Нейрообратная связь технология, при которой человеку посредством внешней обратной связи, организованной с использованием электроэнцефалографа и ЭВМ, выполняющей обработку сигналов с помощью стандартных методов и современных методов искусственного интеллекта, предъявляется информация о состоянии тех или иных собственных физиологических процессах. Данная технология способствует повышению качества услуг в сфере здравоохранения, включая профилактику эпилептических припадков и разработку протезов и средств управления на ее основе.На данный момент в отделении получены условия синхронизации в сетях некоторых моделей нейронов и разработаны алгоритмы адаптивного управления синхронизацией в сетях при наличии неоднородностей и задержек при передаче сигнала между узлами. Разработан и введен в эксплуатацию программно-аппаратный комплекс для исследования ритмов головного мозга и синтеза алгоритмов управления мобильными роботами на основе нейрообратной связи.
ООснову комплекса составляют электроэнцефалограф с электродами, соединенный с компьютером, мобильные роботы и программное обеспечение для обработки считываемых сигналов и управления движением роботов.

Перечень выполняемых типовых работ

  1. Синтез алгоритмов временной и пространственной фильтрации сигналов.
  2. Синтез алгоритмов для компенсации различного рода задержек при передаче или обработке данных.
  3. Построение и исследование моделей ритмов головного мозга.
  4. Разработка, проведение и сравнительный анализ методов графического представления различных характеристик ритмов головного мозга.
  5. Разработка алгоритмов управления движением мобильного робота при помощи сигналов, получаемых от энцефалографа.
  6. Тренинг испытуемого в парадигме нейрообратной связи.

Основные публикации, выступления и программное обеспечение

  1. Овод И.В., Осадчий А.Е., Пупышев А.А, Фрадков А.Л. Формирование нейрообратной связи на основе адаптивной модели активности головного мозга // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. - 2012. - No 2. - С. 36-41. DOI
  2. Plotnikov S.A., Lehnert J., Fradkov A.L., Schoell E. Adaptive control of synchronization in delay-coupled heterogeneous networks of FitzHugh-Nagumo nodes // Int. J. Bifur. Chaos. - 2016. - Vol. 26, Issue 4. - 1650058.DOI
  3. Plotnikov S.A., Lehnert J., Fradkov A.L., Schoell E. Synchronization in heterogeneous FitzHugh-Nagumo networks with hierarchical architecture // Phys. Rev. E. - 2016. - Vol. 94, Issue 1. - 012203.DOI
  4. van Lutterveld R., Houlihan S.D., Pal P., Sacchet M.D., McFarlane-Blake C., Patel P.R., Sullivan J.S., Ossadtchi A., Druker S., Bauer C., Brewer J.A. Source-space EEG neurofeedback links subjective experience with brain activity during effortless awareness meditation // Neuroimage. - 2017. - Vol. 151. - P. 117-127.DOI
  5. Осадчий А.Е., Сметанин Н.М., Плотников С.А. Среда для проведения тренинга в парадигме нейрообратной связи. Свидетельство о государственной регистрации ПрЭВМ, рег. No2018611760 от 06.02.2018. - М.: Роспатент, 2018.FIPS
  6. Plotnikov S.A., Fradkov A.L. On synchronization in FitzHugh-Nagumo networks with small delays // 2018 European Control Conference (ECC 2018), Limassol, Cyprus. - 12-15 June, 2018. - P. 2052-2056.DOI
  7. Степаненко Д.А., Семенов Д.М., Плотников С.А., Фрадков А.Л. Программный комплекс для реализации нейрообратной связи: модуль обработки сигнала ЭЭГ. Свидетельство о государственной регистрации ПрЭВМ, рег. No2019610034 от 09.01.2019. - М.: Роспатент, 2019.FIPS
  8. Plotnikov S.A., Fradkov A.L. On synchronization in heterogeneous FitzHugh-Nagumo networks // Chaos, Solitons and Fractals. - 2019. - Vol. 121. - P. 85-91.DOI