Badania

„The use of artificial intelligence and hyperspectral satellite data for the forecasting of the beginning and end of the growing season in the fields in Poland”

Projekt został wybrany do realizacji w międzynarodowym konkursie organizowanym przez Microsoft we współpracy z The Leonardo DiCaprio Foundation (LDF). Granty Al for Earth zapewniają wsparcie projektów, które zmieniają sposób, w jaki ludzie i organizacje monitorują, modelują i ostatecznie zarządzają naturalnymi systemami Ziemi. W ramach projektu naukowcy uzyskują dostęp do zasobów Microsoft Azure, Microsoft Cognitive Toolkit oraz GeoAI Data Science Virtual Machine (DSVM). Celem projektu jest podjęcie wyzwania polegającego na dostosowaniu nowoczesnego rolnictwa do problemów związanych ze zmianami klimatu będącymi rezultatem globalnego ocieplenia. Wykorzystanie danych satelitarnych pozwoli na identyfikację obszarów rolniczych, a następnie wykorzystanie satelitarnych danych hiperspektralnych z programu Copernicus Europejskiej Agencji Kosmicznej w celu określenia początku i końca sezonu wegetacyjnego dla wybranych gatunków roślin w Polsce.

 

„We do IT with Energy”

Projekt obejmuje badania przemysłowe i eksperymentalne prace rozwojowe w celu opracowania dynamicznego i optymalnego systemu geolokalizacji punktów ładowania baterii pojazdów elektrycznych w aspekcie kryterium stylu prowadzenia pojazdu przez indywidualnych użytkowników. Głównym celem projektu jest likwidacja jednej ze zidentyfikowanych barier rozwoju elektromobilności w Polsce wynikającej z ograniczonej liczby punktów ładowania baterii w pojazdach elektrycznych (stacji dla województwa śląskiego) poprzez opracowanie dynamicznego i optymalnego systemu geolokalizacji punktów ładowania baterii pojazdów elektrycznych w aspekcie kryterium stylu prowadzenia pojazdu przez indywidualnego użytkownika. Produkt projektu przyczyni się do pozytywnej zmiany postaw właścicieli i użytkowników wobec samochodów elektrycznych, tym samym zwiększy on szansę na wzrost zainteresowania ich zakupem, co oznacza także redukcję szkodliwych substancji do atmosfery. Wyniki prac zostaną wdrożone do działalności gospodarczej.

W ramach projektu powstał zestaw stanowisk badawczych wraz ze środowiskiem symulacyjnym, które są wykorzystywane podczas badań wpływu personalnego stylu jazdy na zasięg pojazdów elektrycznych oraz kryteriów doboru punktów ładowania baterii pojazdów elektrycznych.



Doświadczenie pracy próbnej w Wirtualnej Rzeczywistości

Akademia WSB prowadzi prace mające na celu powołanie Wirtualnego Instytutu Pracy Próbnej oraz organizację jego pracy w celu promowania rozwiązań VR/AR rozwijanych w ramach Uczelni. Pojęcie „Wirtualna Praca Próbna” oznacza umożliwienie doświadczenia pracy przed jej podjęciem z wykorzystaniem nowoczesnych technologii immersyjnych. Głównym założeniem WIPP jest jego otwarty charakter nastawiony na sieciowość i współpracę pomiędzy jednostkami wchodzącymi w jego skład oraz odpowiedź na rosnące potrzeby rynku związane z podniesieniem efektywności i jakości prowadzonych działań rekrutacyjnych, szkoleniowych i rozwojowych dla kadry zarządzającej i specjalistycznej firm i instytucji. Prace związane są z inicjatywami na szczeblu wojewódzkim typu klastry edukacyjne, jak również z oczekiwaniami instytucji centralnych, takich jak Ministerstwo Edukacji Narodowej oraz Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

 

Zaangażowanie technologiczne w rozwój regionu

Centrum Transferu Technologii aktywnie angażuje się w regionalne inicjatywy mające na celu rozwiązywanie zidentyfikowanych problemów niskiego dochodu oraz słabości instytucji. W ramach tych działań tworzone są koncepcje rozwiązań stanowiących odpowiedzi na zidentyfikowane wyzwania. CTT bierze udział w koordynacji zaangażowania pracowników Uczelni, w takie regionalne inicjatywy jak: promocja i rozwój własnej regionalnej dyscypliny e-sportowej wspólnie z Esports Association Polska, czy budowanie świadomości i wiedzy z zakresu cyberbezpieczeństwa w ramach Śląskiego Centrum Cyberbezpieczeństwa. Pracownicy centrum aktywnie angażują się w prace przygotowawcze do udziału w projektach B+R. Intensywne działania koncepcyjne prowadzone są na potrzeby konkursów z Bezpieczeństwa i Obronności Państwa organizowanych przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Prowadzone są również prace nad Symulatorem Lidera oraz Trenażera pracy w fabryce przed jej zbudowaniem. Na zaawansowanym etapie są również prace przygotowawcze przed złożeniem wniosku System Kontroli Dostępu do Stref Zastrzeżonych Lotniska. Prace w tym temacie prowadzone są na podstawie rozmów z Szefem Bezpieczeństwa ULC oraz jego pozytywnej opinii dotyczącej zaprezentowanego demonstratora technologii.

 

 

 

Koncepcja Uczelni VR

W Uczelni prowadzone są intensywne działania w ramach realizacji innowacyjnej koncepcji Uczelni VR, która polega na fotogrametrycznym zeskanowaniu pomieszczeń budynków Akademii WSB, a następnie stworzeniu oprogramowania umożliwiającego jej wirtualne zwiedzanie przez osoby niepełnosprawne wraz z zestawem urządzeń tzw. telefonów VR na potrzeby obsługi klientów, którzy ze względu na stan zdrowia nie mogli dotrzeć w inny sposób do budynku Uczelni. Opracowane rozwiązanie będzie mogło być w przyszłości zaadaptowane do potrzeb pracy zdalnej, np. ze względu na pandemię COVID-19.

 

 

Wsparcie VR uniwersalnego projektowania przestrzeni publicznej

W Uczelni realizowane są prace nad Symulatorem Starości. Głównym Celem Symulatora starości VR będzie umożliwienie doświadczenia charakterystycznych objawów starości organizmu z wykorzystaniem nowoczesnych technologii VR na potrzeby uniwersalnego projektowania przestrzeni publicznych, jako wyzwania dla gospodarki przestrzennej. Dzięki Symulatorowi Starości użytkownicy będą mogli wirtualnie doświadczyć fizycznych ograniczeń wynikających z chorób związanych z podeszłym wiekiem. Ograniczenia te zostaną uwzględnione podczas projektowania otoczenia, w taki sposób aby dana przestrzeń publiczna mogła być użyta przez wszystkich ludzi, w możliwie szerokim zakresie, bez potrzeby adaptacji lub specjalnego przeprojektowania. Użytkownik będzie zakładał gogle VR, dzięki czemu przeniesie się do trójwymiarowego środowiska symulacyjnego, w którym będzie miał za zadanie doświadczenie typowych życiowych sytuacji, takich jak:

  • korzystanie z bankomatu,
  • korzystanie z windy,
  • czytanie tablic informacyjnych,
  • wizyta w urzędzie czy uczelni.

Wszystkie scenariusze będą bazować na rzeczywistych miejscach przeniesionych do środowiska symulacyjnego z wykorzystaniem technik skanowania fotogrametrycznego, dzięki czemu będą gwarantują fotorealistyczne wrażenia i realistyczne nabycie doświadczenia. Wizualizacja VR umożliwia wizualizację zaburzeń słuchu oraz wzroku i barw. Symulator umożliwi doświadczenie zaburzeń widzenia, takich jak m.in.: jaskra, zaćma, retinopatia diabetyczna, starczowzroczność. Symulacja będzie interaktywna oraz charakteryzować się będzie modułową budową umożliwiającą rozbudowanie symulatora w przyszłości.

 

 

Metody poprawy bezpieczeństwa systemów mobilnych z zastosowaniem zaawansowanych metod przetwarzania i akwizycji danych oraz informacji o aktywności użytkownika

Obecnie w wielu gałęziach przemysłu i biznesu wykorzystuje się urządzenia mobilne we współpracy z użytkownikami systemów komputerowych, co niesie ze sobą zagrożenie związane z naruszeniem zasad bezpieczeństwa systemów komputerowych. Zagrożenia związane z systemami komputerowymi w środowisku przemysłowym mogą przełożyć się także na zakłócenia procesów biznesowych przedsiębiorstwa, a nawet bezpieczeństwo samych użytkowników. Prowadzone badania mają na celu utworzenie wytycznych, które pozwalają na zastosowanie systemów mobuilmych, a zwłaszcza systemów Internetu Rzeczy do budowy rozproszonych rozwiązań informatycznych stosowanych w biznesie i przemyśle. Prowadzone badania przyniosły efekt w postaci empirycznej oceny efektywności działania mobilnych systemów IoT w procesie identyfikacji oraz śledzenia ładunków transportowych. W ramach prac badawczych określono koncepcje architektoniczne systemu teleinformatycznego do akwizycji danych na temat pozycji ładunku transportowego, oraz przedstawiono architekturę sprzętowo – origramową pozwalającą na śledzenie bezpieczeństwa ładunku i detekcję zagrożeń spowodowanych przez zdarzenia zewnętrzne (np. próby włamania, wypadki transportowe czy nieproawidłowa aktywnośc personelu zajmującego się transportem). W celu zapewnienia bezpieczeństwa infrastrukturalnego, oraz bezpieczeństwa akwizycji danych dokonano analizy możliwości zastosowania systemu Blockchain bazującego na rozwiązaniu Ethereum z elementami oprogramowania napisanego w języku Solidity. Ponadto dokonano przeglądu i wyboru (pod kątem wymagań niefunkcjonalnych projektowanego systemu ) bezpiecznych metod transmisji danych oferowanych na polskim rynku telekomunikacyjnym. Wynikiem przeprowadzonych badań była koncepcja architektoniczna realizacji systemu transportowego, która może mieć zastosowanie w praktycznych implementacjach. Przeprowadzone prace badawcze miały również na celu weryfikację możliwości zastosowania urządzeń mobilnych użytkowników do śledzenia aktywności pracowników zajmujących się transportem drogowym z poziomu samego użytkownika. W pracach zweryfikowano możliwość użycia metod geolokalizacji, oraz telefonów komórkowych w zadaniach śledzenia aktywności kierowców. Proponowane rozwiązanie ma praktyczny charakter i może pomóc w szybkiej detekcji incydentów mających bezpośredni wpływ na jakość i efektywność czasową transportu. W badaniach podjęto próbę oceny efektywności zastowania urządzeń IoT do wykrycia incydentów związanych z awariami pojazdów samochodowych przy pomocy interfejsów diagnostycznych takich jak OBDII i CAN, co pozwoliło na opracowanie koncepcji systemu zapewnienia bezpieczeństwa transportu. Podjęta praca badawcza dotyczy możliwości bezpiecznego wykorzystania mobilnych systemów IoT do akwizycji danych o aktywności użytkowników, co ma szerokie zastosowanie w systemach śledzenia produkcji. Ze względu na konieczność dostępu do najbardziej aktualnej i rzetelnej informacji o produkcji ( wymaganej np. przez systemy APS) zasadne staje się wykorzystanie rozwiązań automatyki przemysłowej. Niestety w wielu przedsiębiorstwach (zwłaszcza w sektorze MŚP) poziom cyfryzacji i automatyzacji produkcji jest zbyt niski dla uzyskania pełnej i bieżącej informacji o produkcji. Wychodząc naprzeciw temu problemowi w badaniach podjęto próbę wykorzystania urządzeń mobilnych, systemów i systemów IoT do przygotowania rozproszonego rozwiązania teleinformatycznego pozwalającego na akwizycję danych opisujących proces przemysłowy. Badania empiryczne wykazały przydatność tego rozwiązania w metodach pomiaru efektywności produkcji i wykorzystania danych o stanie procesów produkcyjnych do optymalizacji systemów produkcyjnych. Dalsze prace badawcze będą ukierunkowane na wykorzystanie najnowszych urządzeń Internetu Rzeczy, oraz metod akwizycji danych w technologii 5G do realizacji optymalnej architektury systemu detekcji aktywności użytkowników z zastosowaniem urządzeń mobilnych z jednoczesnym utrzymaniem wysokich standardów bezpieczeństwa systemu.

 

Literatura

SAFE LOCKER–A SECURE CARGO TRANSPORT CONTROL SUPPORT IT SYSTEM A Anus, P Buchwald - TASK QUARTERLY, 2019 Cloud Computing and the Internet of Things in Advanced Planning and Scheduling Systems P Buchwald, M Lis Safe IT System to Assist in Control of Safe Locker Transport Loads P Buchwald, A Anus - Technical Conference Transport Systems Theory 2019

 

Analiza sygnałów EEG za pomocą sieci neuronowej.

Celem pracy jest skonstruowanie modelu sieci neuronowej uczącej się sygnałów z EEG. Zamierzamy pogrupować sygnały (z mózgu) wokół cech odpowiadających różnym stanom psychomotorycznym organizmu ludzkiego. Projekt ten dotyczy badania sygnałów pochodzących z mózgu przy pomocy fal EEG. Wyniki tych badań mogą służyć poprawie życia osób z porażeniem mózgowym oraz usprawnić sposób komunikacji człowiek-maszyna. Te badania w skali świata cieszą się obecnie wysokim zainteresowaniem co może się przekładać na zwiększoną ilość cytowań prac opublikowanych na ten temat. A to mieści się w priorytetowym obszarze rozwoju szkoły. Badania nad szybszą formą komunikacji z systemami informatycznymi ostatecznie podejmą problem złącza mózg-komputer. To zaczyna się dziać w dzisiejszych czasach. Takie firmy jak Facebook (Mark Zuckerberg) czy Neuralink (Elon Musk) oraz rządy wielu krajów inwestują w badania nad tego typu interfejsem. Korzyści z wprowadzenia tego typu złącza mogą być wykorzystane w wielu dziedzinach nauki od medycyny przez robotykę po badania kosmosu.

Badania w zakresie możliwości realizacji systemów sensoryki pomiarowej w systemach IoT z zastosowaniem analizy obrazu.

Proponowane badania mają na celu opracowanie efektywnych metod przetwarzania i nalizy obrazu w oparciu o wykorzystanie istniejących rozwiązań sprzętowo – programowych działających w architekturze cloud computing, oraz architekturze lokalnej dla celów ich zastosowania w systemach Internetu Rzeczy. Wynikiem projektu jest skonstruowanie urządzenia należącego do gatunku Internetu rzeczy (ang. IoT), które będzie zdolne do rozpoznawania obrazów oraz skanowania trójwymiarowych obiektów. Zaproponowane badania dotyczą obszarów w zakresie oceny efektywności czasowej i optymalnej z punktu widzenia energetycznego architektury systemów przetwarzania obrazu. W ramach przeprowadzonych badań planuje się utworzyć szereg urządzeń sensorycznych mających zastosowanie w systemach ioT w oparciu o platformy sprzętowe i programowe, oraz dedykowane kamery. Badania będą dotyczyły wykorzystania urządzeń realizujących przetwarzanie danych w warstwie brzegowej systemu IoT i analizę efektywności takiego podejścia w porównaniu z przetwarzaniem danych opartych o usługi chmury obliczeniowej. Ze względu na konieczność analizy obydwóch podejść w procesie przetwarzania danych wizyjnych w ramach prac badawczych przewiduje się utworzenie prototypowej architektury badawczej takich systemów, opracowanie metodologii pomiarów efektywności działania pod względem skuteczności sensorycznej, czasów akwizycji danych, oraz efektywności energetycznej.

 

Symulator zachowania kompleksów molekularnych bazujący na sztucznej inteligencji.

Wszyscy znają przypowieść o Newtonie i jabłku. Doświadczenie obserwacyjne tego naukowca spowodowało to, że zaczął się zastanawiać i zadawać sobie pytania. Dlaczego jabłko spada w dół ? Jak zmienia się jego ruch od momentu oderwania od drzewa do upadku na ziemię ? Są to pytania natury podstawowej, które umożliwiły opisanie zjawiska oddziaływania grawitacyjnego i sformułowanie podstawowych praw ruchu. Na podstawie tych praw potrafimy teraz odtworzyć ruch oddziałujących obiektów przy pomocy symulacji komputerowych. Jednak jeżeli się dobrze zastanowimy to natura potrafiła bez formułowania jakichkolwiek równań wykonywać te same symulacje dużo wcześniej niż w ogóle powstała cywilizacja. Takim naturalnym urządzeniem przetwarzającym dane i zdolnym do przewidywania zdarzeń jest w tym przypadku mózg. Weźmy taki przykład, jedziemy autem i chcemy wyprzedzić samochód przed nami na drodze dwukierunkowej. Według schematu naukowego powinniśmy przywołać równania różniczkowe ruchu i je rozwiązać ze względu na czas jaki mamy na wykonanie operacji wyprzedzania. Myśleć o masie, odległości, prędkości i przyspieszeniu oczywiście w odpowiednich jednostkach. Wiemy, jak długo trwa w pamięci zwykłe wykonanie działania np. 19*23 , a co tu dopiero mówić o rozwiązywaniu równania ruchu gdy czas na reakcję jest rzędu kilku sekund. Mimo to jesteśmy sobie w stanie poradzić z tym zadaniem nawet bez znajomości równań ruchu. Jeżeli by tak nie było to na egzaminie na prawo jazdy znajdowałyby się pytania o równania ruchu Newtona. Teraz wyobraźmy sobie taki "mózg", który może przewidzieć nie tylko zdarzenia drogowe ale i ruch atomów w bardzo złożonym układzie molekularnym jeżeli go tego będziemy uczyć. Z punktu widzenia przetwarzania informacji maszyny cyfrowe dalej muszą wykonywać obliczenia, aby można było mówić o jakimś wyniku, ale sposób otrzymania wyniku będzie się znacznie różnił dla przypadku jawnego rozwiązywania równań ruch i ich niejawnego rozwiązywania przy pomocy sieci sztucznych neuronów. Sieć ta ma za zadanie symulowanie zachowania prawdziwych neuronów znajdujących się w mózgach biologicznych. Sieć taka w przypadku symulacji będzie zdolna do przesuwania poszczególnych atomów na podstawie tego czego się wcześniej nauczyła. Pytanie jest dlaczego niby takie rozwiązanie dla maszyn liczących miałoby być lepsze od bezpośredniego rozwiązywania równania ruchu ? Powodem tego jest wzrost złożoności oddziaływań wraz ze wzrostem ilości atomów. Jeżeli dla przykładu mamy dwa atomy argonu to ich oddziaływanie można opisać bardzo prostą formułą i rozwiązać ich równanie ruchu w sposób klasyczny. Sprawy się znacznie komplikują gdy atomy nie można traktować już jako obiekty klasyczne. Równania mechaniki kwantowej znacznie komplikują obliczeniowo nawet proste symulacje. Z drugiej strony potencjał oddziaływania jest zależny od rozkładu chmur elektronowych w układzie. Przy układach rzędu setek atomów obliczenia kwantowe mogą trwać nawet kilka dni. W obliczeniach kwantowych dodatkowo wielkim problemem jest ich współbieżne wykonywanie. Dla przykładu operacja taka jak diagonalizacja macierzy jest jedną z trudniejszych do zrównoleglenia, a dość często występuje przy rozwiązywaniu równań kwantowych. Celem niniejszego projektu jest wyeliminowanie zmian w złożonościach obliczeniowych różnych układów molekularnych. Projekt zakłada istnienie sieci neuronowej, która jest w stanie nauczyć się różnego rodzaju ruchy w układach molekularnych. Ilość wejść takiej sieci będzie się równała ilości wyjść z takiej sieci. Cała konstrukcja funkcjonalna takiej sieci odnośnie odwzorowania nauczonych ruchów będzie się znajdowała w warstwach ukrytych sieci. To jak one powinny wyglądać i jakie funkcje aktywacji powinny się w nich znaleźć będzie przedmiotem badań w tym projekcie. Takie podejście da duże możliwości jeżeli chodzi o współbieżne przetwarzanie zagadnień związanych z symulacjami komputerowymi. Projekt ten to nie tylko zagadnienia teoretyczne ale i jednocześnie powstający program komputerowy pozwalający na symulowanie układów molekularnych siecią neuronową. Program ten będzie od razu pisany z myślą o przetwarzaniu równoległym. Do tego wykorzystana będzie biblioteka cuDNN firmy NVIDIA przyspieszająca obliczenia związane z zagadnieniami sieci neuronowych na procesorach graficznych. Na materiał z którego będzie się uczyła sieć wybrane zostaną wyniki symulacji kwantowych, wykonane na pakietach takich jak Gaussian lub Gamess. Złożone obliczenia kwantowe będą wykonane w ramach infrastruktury PLGrid. Na koniec warto zadać pytanie co ten projekt wniesie nowego do badań. Po pierwsze może otworzyć zupełnie nową metodę opisu rzeczywistości. Jeżeli system będzie w stanie nauczyć się symulować nawet bardzo mały układ to jeżeli już się tego nauczy i będzie to dobrze wykonywał, wtedy jego stan morze być zapisywany w pamięci masowej. Daje to olbrzymie możliwości w przypadku repozytoriów opisujących różne typy układów molekularnych. Z drugiej strony dla układów złożonych projekt ten pozwoli na znaczne przyspieszenie obliczeń. Inną dziedziną wiedzy na którą projekt może mieć jakiś wpływ jest robotyka. Przewidywanie groźnych sytuacji w ruchu urządzeń mechanicznych może mieć duży wpływ na awaryjność tych urządzeń. Więc lepiej przewidzieć skutki zdarzenia, niż naprawiać szkody nim wyrządzone. Podsumowując wyniki badań z tego projektu będą miały wielki wpływ na rozwój metod symulacyjnych w różnych dziedzinach nauki.
 
Grant NCN w ramach konkursu OPUS


 

Nasi partnerzy

Na stronach internetowych Akademii WSB stosowane są pliki cookies zgodnie z polityką prywatności.

Akceptuj Więcej informacji