Ксения Гнитько – один из авторов проекта «Технология распознавания личности по данным мозговой активности», который летом 2016 года был представлен в Образовательном центре «Сириус» и признан лучшим в направлении «Делаем жизнь человека безопасной» - подробно рассказала с чего все начиналось, что такое работа в команде и каковы перспективы развития проекта в будущем. Также в проекте приняли участие воспитанники «Сириуса» Дмитрий Благинин и Дмитрий Пекарев.
Всё только начинается…
С двумя Димами — Благининым и Пекаревым — я познакомилась на занятиях во время весенней Всероссийской научно-образовательной школы «Лифт в будущее», проходившей в марте 2015 года в ВДЦ «Смена». Мы начали активно общаться после осенней школы в МДЦ «Артек».
На момент подготовки к весенней школе я уже была серьёзно увлечена нейробиологией и информационной безопасностью. У меня были гипотезы, которые хотелось проверить, и я знала о желании ребят поработать над ещё не решённой задачей. Это подтолкнуло нас к поиску темы проекта на пересечении нейро- и информационных технологий.
«Ксюша заразила нас своей идеей, что человек может быть ключом к безопасности технических систем. Так мы увлеклись биометрическими технологиями и нейронауками. И решили разработать систему аутентификации по данным мозговой активности», — говорит Дима Пекарев.
Идея проекта состояла в том, что мозговая активность человека так же уникальна, как отпечаток пальца, и её можно использовать для идентификации пользователя.
Для того, чтобы реализовать идею, под моим руководством Димы начали изучать нейробиологию, осваивать методы работы с мозговыми сигналами, углублять свои знания в программировании. Полученные знания применялись на практике — в лабораториях они практиковались и писали программы для обработки данных.
Мы работали с нейроинтерфейсом Emotiv EPOC и программным пакетом EmoKit, осваивали быстрое преобразование Фурье — математический инструмент анализа сигнала, а также машинное обучение на примере метода стохастического градиента.
Существовала опасность чрезмерно углубиться в инженерную составляющую и потерять из виду инфраструктурный контур проектирования. От этого нас спасли проектные сессии: мы определяли сферы применения, потенциальных заказчиков, продумывали сценарии использования и возможные сложности в эксплуатации.
На старте, когда была только идея, но не было прототипа, мы едва ли могли кого-то заинтересовать. Получить столь важную на ранних этапах обратную связь мы смогли благодаря визитам экспертов на школы «Лифт в будущее» и проектную смену в «Сириусе».
К концу смены мы создали прототип — программу из 112 строк кода, которая правильно распознавала пользователей в 17 процентах случаев, и выстроили чёткий сценарий дальнейшей работы над проектом.
На закрытии школы мы защищали проект перед представителями ИТМО, РТИ, МТС и компаний из АФК «Система». Нам дали советы, подсказали, куда двигаться дальше, однако скептическое отношение чувствовалось, причём, не столько к нашей разработке, сколько к самой теме. Это сказывалось на нашей мотивации, однако на следующий день после школы было опубликовано исследование по нашей тематике с поразительными результатами — учёные достигли стопроцентной точности распознавания людей по электроэнцефалограмме. После таких новостей бросить проект мы уже не смогли.
Несмотря на то, что после школы наше общение снова стало виртуальным, мы продолжили работу. Это оказалось непросто: я в Москве, Благинин в Кургане, а Пекарев в Пскове. У нас не было оборудования, зато у всех были свои дела, и проект стал казаться не таким уж и важным.
Не до кризиса
Энтузиазм и вкус к работе вернулись после изучения дорожных карт рынков НТИ: мы увидели потенциал для реализации нашего проекта.
«Надо расчехлять ноутбуки и писать код», — однажды подвёл черту бездействию Дима Благинин.
Мы одолжили у друзей нейроинтерфейс. Это был такой же Emotiv EPOC, но теперь мы знали о том, что снятый им сигнал сильно зашумлён и без дополнительной обработки малопригоден для наших задач. Мы стали искать способы повышения качества сигнала и точности распознавания, работали над блоком предобработки данных и выбором оптимальной математической модели. В итоге мы остановились на системе полосно-пропускающих фильтров и методе опорных векторов, параллельно с этим изучая нейрофизиологию.
Работа продолжилась и на фоне моей сессии и Основного государственного экзамена у Дим. Сразу после экзаменов мы встретились на проектной смене Образовательного центра «Сириус».
Проект был заявлен как «Технология распознавания личности по данным мозговой активности» и разрабатывался одновременно на двух направлениях: «Делаем жизнь человека безопасной» и «Совершенствуем человека и конструируем его функциональную замену».
Материальная база «Сириуса» и заранее проработанная теоретическая часть позволили сконцентрироваться на создании рабочего образца. Параллельно с этим ребята посещали лекции и мастер-классы по машинному обучению и исследованию мозга.
Работа над проектом стала настолько интересной, что мне уже было недостаточно просто направлять, поэтому я стала участвовать в разработке наравне с ребятами. Набрала себе задач и литературы, начала кодить. Вместе с Димами мы отлавливали людей, чтобы снять их ЭЭГ. Работа закипела.
«В какой-то момент смешалось всё — то Ксюша читала нам лекции, то мы ей. Снимали данные друг с друга. Потом все вместе работали над багами и косяками, искали статьи по смежным темам и пересказывали их», — делится Дима Пекарев.
Мы работали в группе из пяти человек. Организовать коммуникацию оказалось проще, чем распределить задачи: бывало, что одну задачу параллельно решало несколько людей или мы тратили несколько дней на кусок кода, который оказывался ненужным.
Эффективно распределять время мы научились позже — стали пользоваться таск-менеджерами и взяли за правило сообщать коллегам тему и статус своей работы.
А в июле мы справились потому, что работали все вместе днями и ночами, в выходные и на мероприятиях.
К концу смены код состоял уже не из 112 строк, а из 29 файлов. Точность возросла до 85%.
В «Сириусе» ребята представили нашу работу Президенту. А по итогам защиты проект был признан лучшим в направлении «Делаем жизнь человека безопасной».
После такого успеха не хотелось останавливаться. И мы продолжили.
Чрез тернии к звёздам
Неожиданной сложностью стал энтузиазм ребят. У Дим в десятом классе нагрузка была больше, чем у меня на последнем курсе и работе: пришлось выучить их расписание и следить уже не за тем, чтобы работали, а за тем, чтобы отдыхали.
В нашем чате в Telegram — сотни сообщений в день. Столкнулись с проблемой: в потоке личного общения теряются рабочие задачи. Тогда мы стали фиксировать задания в таск-менеджере Trello. Приучить себя к этому было нелегко, но оно того стоило.
Дима Благинин переехал в Москву. Мы стали видеться и работать на базе Московского политехнического университета (чьи специалисты участвовали в подготовке смен и в Орлёнке, и в Сириусе).
За несколько месяцев наша команда разработала архитектуру системы, механизмы фиксации и предобработки данных мозговой активности, экстрактор биометрических свойств и верификационный модуль. Мы повысили точность до 94%.
Мы хотим разработать полноценную систему распознавания личности и определения психоэмоционального состояния пользователя по данным мозговой активности, которую можно будет использовать ещё и в нейромаркетинге и нейрокоммуникациях. Это амбициозная задача: нужно проводить исследования и тестировать. Мы понимаем, что нам нужны оборудование и помощь профессионалов.
Проект для меня — нечто большее, чем работа. Это способ заниматься интересной мне темой и собрать команду таких же увлечённых людей, с которыми можно добиться результатов, невозможных при работе в одиночку.
Мы продолжаем работу над проектом. Совершенствуем математическую модель, приводим разработку к соответствию международным стандартам. Планируем расширить функционал разработки — добавить модуль определения психоэмоционального состояния пользователя по данным мозговой активности. Сейчас подошли к тому, что качество нашей работы упирается в уровень имеющегося оборудования. Для дальнейшего развития проекта нам нужен внешний заказчик, заинтересованный в продолжении разработки. Следующим нашим шагом должно стать создание востребованного на рынке продукта. Мы смогли пройти путь от школьного исследовательского проекта до технологически значимой разработки. Это стало возможным из-за выбора темы проекта с переднего края науки, использования современных инструментов и методов, взаимодействия с экспертами и работе как на детских, так и на профессиональных площадках. Все это подкреплено глубоким личным интересом всех членов команды.
По материалам сайта neuronovosti.ru
