Il problem solving e LabView Applicazioni possibili

Il problem solving e LabView
Applicazioni possibili
Prof. Raffaella FOLGIERI
DEAS, Dipartimento di Scienze Economiche, Aziendali e Statistiche
aa 2011/2012
Prof. Raffaella Folgieri – aa 2011/2012
LabViewTM
• 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
Prof. Raffaella Folgieri – aa 2011/2012
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
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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)
10-20 system: A,
auricle; C, central;
F, frontal; Fp,
frontal pole; O,
occipital; P, parietal;
T, temporal.
Qual è il nesso?
Prof. Raffaella Folgieri – aa 2011/2012
Prof. Raffaella Folgieri – aa 2011/2012
Nuove prospettive in Psicologia/Scienze Cognitive
I processi psicologici diventano osservabili (e quantificabili?)
the invisible becomes visible
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DisciplineTECHNOLOGICHE interessate
• Artificial Intelligence
• Virtual Reality
• Game Design
• Web Science
• Digital Communication
• Machine Learning
• Robotics
• Bioinformatics
• Biotechnology
• User experience
• …
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Discipline NON-TECHNOLOGICHE interessate
• Communication
• Psychology
• Economics
• Marketing
• Decision Making
• Education
• Linguistic
• …
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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
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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).
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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
Electronic Engineering
competencies
•Neuroscience born from IT (brain seen as a Von Neumann’s computer structure)
•EEG interpretation and brainwaves‐
function correlation
•Signal processing
•Signal analysis
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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
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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
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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
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Non-invasive BCI: applicazioni
Giochi
Terapia
Neuroscienze
Marketing (neuromarketing)
Economia (neuroeconomics)
Politica (neuropolitica)
Scienze sociali (consumer behaviour, social network)
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Segnali registrati con BCI
Ritmi cerebrali
• onde:
–
–
–
–
–
Alpha
Beta
Theta
Gamma
Delta
• Ma anche:
– Espressioni facciali
– eye tracking
– Movimenti della testa (giroscopio)
• Potenziali evocati
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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
reduce amplitude with sensory
stimulation or mental imagery
Beta
12-36 Hz
parietal and
frontal
can increase amplitude during
intense mental activity
Mu
9-11 Hz
frontal (motor
cortex)
diminishes with movement or
intention of movement
Lambda
sharp,
jagged
occipital
correlated with visual attention
Vertex
higher incidence in patients with
epilepsy or encephalopathy
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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!
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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
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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
Prof. Raffaella Folgieri – aa 2011/2012
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 LabViewTM
• Piattaforme hardware myDAQTM ed ElvisTM
• Gli studenti possono progettare, testare e prototipare
anche soluzioni ingegneristiche, in molti settori di applicazione
Prof. Raffaella Folgieri – aa 2011/2012
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 Prof. Raffaella Folgieri – aa 2011/2012
The brain side of Information Science:
www.bside.unimi.it