Στο Εργαστήριο Ευφυών Υπολογιστικών Συστημάτων (ΕΥΣ) του Τμήματος Πληροφορικής με Εφαρμογές στη Βιοϊατρική του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας διενεργείται έρευνα σε πολλούς τομείς που σχετίζονται μεταξύ άλλων με εφαρμογές στη Βιοϊατρική Τεχνολογία, τους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης, την εξόρυξη γνώσης από δεδομένα μεγάλου όγκου (big data) και την επεξεργασία δεδομένων που προκύπτουν από το Internet of Things. Για την καινοτόμο εφαρμογή AuDi-o-Mentia που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο μιλά στο «Πρίσμα» ο επίκουρος καθηγητής του Τμήματος Πληροφορικής με Εφαρμογές στη Βιοϊατρική του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας Αθανάσιος Κακαρούντας.
Με ποιους τομείς έρευνας ασχολείται το εργαστήριό σας;
Πρωτίστως να αναφέρω ότι το εργαστήριο εδρεύει στη Λαμία, στο Τμήμα Πληροφορικής με Εφαρμογές στη Βιοϊατρική του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, και είναι θεσμοθετημένο με τίτλο Εργαστήριο Ευφυών Υπολογιστικών Συστημάτων (ΕΥΣ), στο οποίο ηγείται ο καθηγητής Βασίλης Πλαγιανάκος. Tα ερευνητικά ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν νέους αλγορίθμους εκπαίδευσης τεχνητών νευρωνικών δικτύων και μηχανικής μάθησης, μελέτη νέων εξελικτικών αλγόριθμων, ανάπτυξη αλγορίθμων ομαδοποίησης, παράλληλους και κατανεμημένους υπολογισμούς, εξόρυξη γνώσης από δεδομένα μεγάλου όγκου, εφαρμογές στη Βιοϊατρική Τεχνολογία και συγκεκριμένα στην Τεχνολογία Εικόνων και Πολυμέσων, επεξεργασία βιοσημάτων και δεδομένων από αισθητήρες στο Internet of Things, ενσωματωμένα υπολογιστικά συστήματα και εφαρμογές στην πρόληψη, περίθαλψη, φροντίδα και υποστήριξη ασθενών μέσω φορητών/φορετών συσκευών. Εκτός του λογισμικού, οι ερευνητές έχουν τη δυνατότητα σχεδιασμού ειδικού υλισμικού για τις προαναφερθείσες εφαρμογές αξιοποιώντας υφιστάμενες τεχνολογίες αλλά και καινοτόμες τεχνολογίες. Στο εργαστήριο δραστηριοποιείται ένας σημαντικός αριθμός ερευνητικών ομάδων. Η AuDi-o-Mentia αποτελείται από προπτυχιακούς φοιτητές (Λένα Μπούμπα, Αργύρης Γκογκίδης, Ιωάννα Χαραλάμπου και Αργυρώ Νταλιάνη) και μια υποψήφια διδάκτορα (Εύη Κοκκίνου) και ασχολείται υπό την επίβλεψή μου με τη μελέτη και ανάπτυξη έξυπνων συστημάτων υποβοήθησης ατόμων με άνοια.
Ποια είναι τα προβλήματα που έρχεται να αντιμετωπίσει η εφαρμογή AuDi-o-Mentia και πού βασίστηκε η ιδέα σας;
Αρχικά να αναφέρω ότι η ιδέα προήλθε από γόνιμες συζητήσεις με τον δρ Βασίλη Κόκκινο, ο οποίος είναι συνεργάτης της ερευνητικής ομάδας και ανήκει στο ερευνητικό δυναμικό του University of Pittsburgh, με ειδίκευση σε νευροεκφυλιστικές νόσους. Εντοπίσαμε, με τη βοήθειά του, ότι η πλέον ενδεδειγμένη τεχνική που ακολουθείται διεθνώς σε κλινικές για τη μείωση του ρυθμού εξέλιξης της άνοιας είναι η μουσικοθεραπεία. Η θέση της μνήμης που σχετίζεται με τα ηχητικά κύματα βρίσκεται κοντά στον ιππόκαμπο και είναι από τα τελευταία τμήματα του εγκεφάλου που εκφυλίζονται. Συνεπώς, η διέγερση της μνήμης χρησιμοποιώντας ως κλειδί αναφοράς τον ήχο (π.χ. ένα μουσικό κομμάτι) είναι ενδεδειγμένη. Δυστυχώς, δεν υπάρχουν πολλές κλινικές στην Ελλάδα, ενώ περιορίζονται γεωγραφικά κυρίως σε μεγάλες πόλεις.
Αυτό που προτείνεται από την ομάδα είναι η δημιουργία ενός οικιακού συστήματος υποστήριξης ατόμων που πάσχουν από άνοια προκειμένου να μεταφερθούν τα οφέλη της μουσικοθεραπείας και στην οικία του ασθενή. Σκοπός είναι να προσφερθεί ένα τεχνολογικό εργαλείο στον επαγγελματία Υγείας ο οποίος πραγματοποιεί τις συνεδρίες μουσικοθεραπείας προκειμένου να επεκτείνει τη δράση της σε οικείο περιβάλλον του ασθενή. Δεν υποκαθιστά σε καμία περίπτωση, αλλά υποστηρίζει σημαντικά το έργο του επιβλέποντα γιατρού. Κύριος στόχος είναι η συσχέτιση οικείων προσώπων του ασθενή με χαρακτηριστικούς ήχους, έτσι ώστε όταν το προσεγγίζουν, να γίνεται η συσχέτιση ηχητικού ερεθίσματος με την ταυτότητα του επισκέπτη.
Πώς λειτουργεί το σύστημα αυτό;
Πρόκειται για ένα έξυπνο ηλεκτρονικό σύστημα το οποίο στηρίζει τη λειτουργία του σε ένα έξυπνο ηχείο, το οποίο τοποθετείται στο σπίτι του ασθενή. Έξυπνο ηχείο αναφέρουμε κάθε μικρό, φορητό ηχείο με δυνατότητες σύνδεσης στο Διαδίκτυο και δυνατότητα αποθήκευσης και επεξεργασίας δεδομένων. Διεθνώς είναι μια ραγδαία εξελισσόμενη αγορά, η οποία όμως δεν έχει ακόμα εμφανιστεί στη χώρα μας.
Όπως αναφέρθηκε, ο κύριος στόχος είναι να υπάρχει η δυνατότητα στο σύστημα να συσχετίζει τα οικεία πρόσωπα του ασθενή με ήχους (ή μελωδίες) οι οποίοι είναι χαρακτηριστικοί και έχουν συνδεθεί ανεξίτηλα στην ακουστική μνήμη του ασθενή. Έτσι, κατά την είσοδο ενός οικείου προσώπου στο δωμάτιο που βρίσκεται ο ασθενής, η ενεργοποίηση μέσω κινητού ή η ανίχνευση μέσω ειδικής συσκευής (white button) που έχει σχεδιάσει η ερευνητική ομάδα προκαλεί την «αναγνώριση» του οικείου προσώπου από το σύστημα μέσω της αυτόματης αναπαραγωγής του αντιστοιχισμένου ήχου. Αντιμετωπίζοντάς το από την πλευρά της τεχνολογίας, πρόκειται ουσιαστικά για μια υπηρεσία στο νέφος (cloud) η οποία αποθηκεύει με ασφάλεια τα στοιχεία αναγνώρισης των οικείων προσώπων (ID και MAC address) και τη συσχέτιση με τον χαρακτηριστικό ήχο. Η ενεργοποίηση του συστήματος μέσω του κινητού ή του white button, προκαλεί την αυτόματη αναπαραγωγή του ήχου. Η τεχνολογία που χρησιμοποιήθηκε είναι βασισμένη στο Bluetooth 4.0 και στο Azure, με χρήση της γλώσσας προγραμματισμού C# και της βάσης δεδομένων NoSQL. Ο κώδικας έχει αναπτυχθεί από την ομάδα, είναι ανοιχτός και διατίθεται για εκπαίδευση μαθητών και φοιτητών.
Θα γίνει πιλοτική εφαρμογή σε πραγματικές συνθήκες;
Ένα πρωτότυπο έχει αξιολογηθεί λειτουργικά, ενώ μελετάται η ενσωμάτωση σε έξυπνη οικία του Δήμου Λαμιέων προκειμένου να αξιοποιηθεί από τους ασθενείς με άνοια της πόλης. Επιπλέον, μελετάται η δυνατότητα συνεργασίας με επιστημονικές οργανώσεις για τη δημιουργία κατάλληλων Κέντρων Φροντίδας Ημέρας μια και απουσιάζει η αντίστοιχη τεχνολογία και εφαρμογή σε Ελλάδα και Ευρώπη.
Η έρευνά σας έχει ήδη αποσπάσει βραβεία. Πείτε μας γι’ αυτά και για τα σχόλια που λαμβάνετε από τους εμπλεκόμενους φορείς.
Η έρευνα έχει λάβει δύο βραβεία (ένα διεθνές από τον αναγνωρισμένο τεχνολογικό οργανισμό IEEE ως η καλύτερη ιδέα σε Ευρώπη Αφρική και Μέση Ανατολή για το 2018, για την υποστήριξη ηλικιωμένων στον διαγωνισμό Mind the Gap, καθώς και ένα ελληνικό βραβείο σε hackathon για φοιτητές στο συνέδριο ΣΦΗΜΜΥ). Επιπλέον, έχει λάβει χρηματοδότηση 10.000 δολαρίων, μέσω του EPICS in IEEE, για εκπαίδευση νέων στις ανοιχτές τεχνολογίες με πιλοτική εφαρμογή στην Περιφέρεια Στερεάς Ελλάδας.
Ποια είναι τα σχέδιά σας για την περαιτέρω εξέλιξη της ιδέας;
Βρίσκεται σε εξέλιξη η μελέτη ενσωμάτωσης της τεχνολογίας σε διάφορες πλατφόρμες φορετών (wearable) συσκευών και έξυπνων ηχείων, δημιουργώντας μια νέα κατηγορία συσκευών στη διεθνή αγορά. Πρόκειται, επαναλαμβάνω, για μια καινοτομική προσέγγιση, η οποία δημιουργεί μια νέα λύση για άτομα που πάσχουν από άνοια αλλά και από άλλες νευροεκφυλιστικές νόσους στις οποίες έχει εφαρμογή η μουσικοθεραπεία. Επιλογή των φοιτητών είναι να αξιοποιήσουν την ιδέα τους ιδρύοντας μια νεοφυή ελληνική επιχείρηση.
Περισσότερες πληροφορίες: http://audiomentia.com/, http://artest-tech.com/, http://dib.uth.gr/
Λήδα Αρνέλλου
