Il problem solving e LabView Applicazioni possibili

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1 Il problem solving e LabView Applicazioni possibili Prof. Raffaella FOLGIERI DEAS, Dipartimento di Scienze Economiche, Aziendali e Statistiche aa 2011/2012

2 LabView TM Software della National Instruments Programmazione grafica/visiva Particolarmente indicata per chi è a digiuno di programmazione Implementa approccio al problem solving (diagrammi a blocchi) Per programmare misurazioni (es. segnali), procedure da implementare (es. programmazione flussi finanziari, monetari, documentali), per creare soluzioni ingegneristiche Faremo un semplice esempio imparando a creare un programma che legge alcuni segnali Perché? Molte applicazioni ad esempio nelle neurodiscipline

3 Un software, tante applicazioni Non solo programmazione, statistica, problem solving!!! Anche Creazione di supporti ingegneristici per misurazioni (hardware e software) Faremo l esempio delle misurazioni di segnali, in particolare EEG

4 Brain Imaging technologies: EEG electroencephalogramma (EEG) misura l actività di popolazioni di neuroni. Primo elettroencefalogramma: Hans Berger EEG non invasivo, relativamente a basso costo. Gli elettrodi misurano differenze di voltaggio sullo scalpo in microvolt (μv) system: A, auricle; C, central; F, frontal; Fp, frontal pole; O, occipital; P, parietal; T, temporal.

5 Qual è il nesso?

6 Nuove prospettive in Psicologia/Scienze Cognitive I processi psicologici diventano osservabili (e quantificabili?) the invisible becomes visible

7 DisciplineTECHNOLOGICHE interessate Artificial Intelligence Virtual Reality Game Design Web Science Digital Communication Machine Learning Robotics Bioinformatics Biotechnology User experience

8 Discipline NON-TECHNOLOGICHE interessate Communication Psychology Economics Marketing Decision Making Education Linguistic

9 Psicologia ed Economia Nelle ultime due decadi l Economia ha ricevuto importanti impulsi dalla psicologia Behavioral economics finance, game theory, labor economics, public finance, law, and macroeconomics (Colin Camerer and George Loewenstein 2004). Le fondamenta della teoria economica sono state costruite con l'assunzione che la black box costituita dal cervello non è conoscibile (pessimismo espresso da William Jevons in 1871) Le neuroscienze hanno provato che il pessimismo di Jevons è errato Possibilità di vlutare le relazioni tra mente e azione, che portano a nuovi costrutti

10 Neuroscienze ed Economia Le neuroscienze oggi giocano un ruolo importante nelle scienze economiche e sociali (e.g., law, Terrence Chorvat, Kevin McCabe, and Vernon Smith 2004). Neuroeconomics : Una nuova area dell Economia Numerose nuove espressioni accademiche che congiungono neuroscienziati ed economisti (see also Paul Zak).

11 Brainomics AI expertice large amount of data (real time registration little time slices) Classification/clustering (brainwaves, sensory motor/e sense parameters). Often non linear data fusion problem in analyzing other sensory data (skin temperature, ECG, fmri and so on) Classical statistics is not enough Neuroscience competencies Neuroscience born from IT (brain seen as a Von Neumann s computer structure) EEG interpretation and brainwavesfunction correlation Electronic Engineering competencies Signal processing Signal analysis

12 Brainomics e Economics Possibilità di Indagare costrutti molto utilizzati dagli economisti, quali la tendenza al rischio, le preferenze Comprensione profonda dello human information processing Ricerca sui meccanismi motivazionali e di piacere del cervello Possibilità di misurare pensieri e sentimenti

13 Brainomics e Economics: esempi in Finance Finance poggia su milioni di osservazioni quotidiane sulle fluttuazioni dei prezzi dovuti ai comportamenti degli individui Conoscendo maggiormente I meccanismi neurali si possono prevedere I comportamenti (e.g., Lo and Repin 2002). Brainomics e Economics: esempi in Labor Market Un esempio classico è l interpretazione della motivazione e della produttività dei lavoratori

14 BCI? BCI = Brain Computer Interface Based on data (signals) from EEG Two kind of BCI: Invasive technology Electrodes implanted directly in the brain Non-invasive technology Sensors placed on headband

15 Non-invasive BCI: applicazioni Giochi Terapia Neuroscienze Marketing (neuromarketing) Economia (neuroeconomics) Politica (neuropolitica) Scienze sociali (consumer behaviour, social network)

16 Segnali registrati con BCI Ritmi cerebrali onde: Alpha Beta Theta Gamma Delta Ma anche: Espressioni facciali eye tracking Movimenti della testa (giroscopio) Potenziali evocati

17 Segnali registrati con BCI Ritmi raggruppati per frequenza (max 100µV) Type Frequency Location Use Delta <4 Hz everywhere occur during sleep, coma Theta 4-7 Hz temporal and parietal correlated with emotional stress (frustration & disappointment) Alpha 8-12 Hz occipital and parietal Beta Hz parietal and frontal Mu 9-11 Hz frontal (motor cortex) reduce amplitude with sensory stimulation or mental imagery can increase amplitude during intense mental activity diminishes with movement or intention of movement Lambda sharp, jagged occipital correlated with visual attention Vertex higher incidence in patients with epilepsy or encephalopathy

18 Non-invasive BCI: principali modelli I principali: Emotiv Epoc Mindwave Neurosky Creati per applicazioni di entertainment, games Strumenti per sviluppo e ricerca: Data registration Librerie per applicazioni ed interfacce SONO REGISTRATI SEGNALI, CHE POI OCCORRE ELABORARE! Nuove figure professionali molto richieste!!! Molte le potenzialità per scienze economiche e sociali, ma serve un software semplice: LABVIEW!

19 Una sfida per il docente: I-DEAS Having at teachers and students disposition all the information and tools making them competitively updated on new technologies and related application. I DEAS creative didactic lab a Creative lab to which both Scientific Courses and Humanistic students could participate

20 I-DEAS: organizzazione fisica e virtuale IBM server collocato fisicamente al lab I DEAS on the Cloud, DEAS (Dipartimento di Scienze Economiche, Aziendali e Statistiche) Una meeting room fisica Equipaggiata con sw/hw avanzato per la comunicazione: voip, video conference tools, touch screen monitors, cooperative work environment, wiki and electronic devices virtual space accessibile dalla classe (e da casa) Possibilità tesi worldwide, incontro aziende, certificazioni, grant (post tesi) Incubatore

21 I-DEAS: partners Il laboratorio, diretto da Prof. R. Folgieri, ha vinto alcuni premi da parte di diversi partner: IBM: (https://www.ibm.com/developerworks/university/ ) hardware e cloud computing National Instrument (NI) : (http://www.ni.com/academic/labview_academy.htm ) ambiente di sviluppo visual/graphical LabView TM Piattaforme hardware mydaq TM ed Elvis TM Gli studenti possono progettare, testare e prototipare anche soluzioni ingegneristiche, in molti settori di applicazione

22 Storie di successso Alcuni progetti di tesi finale: Misure in Neuromarketing con BCI devices Pinocchio ai tempi delle Neuroscienze BMI: applicazioni in transazioni finanziarie Riabilitazione Cognitiva attraverso Brain Machine Communication devices ICT tool a supporto dello sviluppo della memoria di Prime in early education Un tool per la produzione di musica attraverso onde cerebrali Communication Brain Machine devices per rinforzare l apprendimento nei disturbi da Dislessia e da ADHD

23 Prof. Raffaella Folgieri aa 2011/2012 The brain side of Information Science:

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