Il problem solving e LabViewApplicazioni possibili

Prof. Raffaella FOLGIERI

DEAS, Dipartimento di Scienze Economiche, Aziendali e Statistiche

aa 2011/2012

• 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

LabViewTMProf. R

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• 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

Un software, tante applicazioniProf. R

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• 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)

Brain Imaging technologies: EEG

10-20 system: A, auricle; C, central; F, frontal; Fp, frontal pole; O, occipital; P, parietal; T, temporal.

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Qual è il nesso?

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Nuove prospettive in Psicologia/Scienze Cognitive

I processi psicologici diventano osservabili (e quantificabili?)

the invisible becomes visible

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• Artificial Intelligence

• Virtual Reality

• Game Design

• Web Science

• Digital Communication

• Machine Learning

• Robotics

• Bioinformatics

• Biotechnology

• User experience

• …

DisciplineTECHNOLOGICHE interessateProf. R

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• Communication

• Psychology

• Economics

• Marketing

• Decision Making

• Education

• Linguistic

• …

Discipline NON-TECHNOLOGICHE interessateProf. R

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• 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 daWilliam 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

Psicologia ed EconomiaProf. R

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• 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).

Neuroscienze ed EconomiaProf. R

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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

Neurosciencecompetencies

•Neuroscience born from IT (brain seen as a Von Neumann’s computer structure)•EEG interpretation and brainwaves‐function correlation

Electronic Engineeringcompetencies

•Signal processing•Signal analysis

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• 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

Brainomics e EconomicsProf. R

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• 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).

• Un esempio classico è l’interpretazione della motivazione e della produttività dei lavoratori

Brainomics e Economics: esempi in Finance

Brainomics e Economics: esempi in Labor Market

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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

BCI?Prof. R

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GiochiTerapiaNeuroscienzeMarketing (neuromarketing)

Economia (neuroeconomics)Politica (neuropolitica)Scienze sociali (consumer behaviour, social network)

Non-invasive BCI: applicazioniProf. R

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Ritmi cerebrali• onde:

– Alpha– Beta– Theta– Gamma– Delta

• Ma anche:– Espressioni facciali– eye tracking– Movimenti della testa (giroscopio)

• Potenziali evocati

Segnali registrati con BCIProf. R

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• Ritmi raggruppati per frequenza (max 100µV)

Segnali registrati con BCI

Type Frequency Location UseDelta <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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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!

Non-invasive BCI: principali modelliProf. R

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Una sfida per il docente: I-DEASHaving at teachers’ and students’ disposition all the information and tools making them competitively updated on new technologies and related application. 

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I‐DEAS creative didactic lab• a Creative lab to which both Scientific Courses and Humanistic 

students could participate

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

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I-DEAS: partners

Il laboratorio, diretto da Prof. R. Folgieri,  ha vinto alcuni premida 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. R

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Storie di successsoAlcuni 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 

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The brain side of Information Science:www.bside.unimi.it

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