Wynalazki Wydziału Cybernetyki na Międzynarodowej Warszawskiej Wystawie Wynalazków IWIS 2023
W dniach 12-14 grudnia br. odbywa się Międzynarodowa Warszawska Wystawa Wynalazków IWIS 2023, w której bierze udział Wydział Cybernetyki.
IWIS to największe w Polsce międzynarodowe wydarzenie promujące wynalazczość i innowacje. Wynalazcy prezentują na wystawie innowacje stanowiące przegląd osiągnięć technicznych, częściowo już wykorzystywanych w praktyce, a częściowo wciąż oczekujących na wdrożenie.
W tym roku Wydział Cybernetyki prezentuje na Wystawie trzy wynalazki zgłoszone przez gen. bryg. dr. inż. Mariusza Chmielewskiego:
1. Integrator sygnałów biomedycznych wykorzystujący uczenie maszynowe i aplikację mobilną do monitorowania medycznego i sportowego. Wieloczujnikowy układ pomiarowy z funkcjami bezprzewodowej komunikacji z aplikacją mobilną systemu Android oferująca analizę AI/ML sygnałów biomedycznych wykorzystywana do analizy medycznej i wysiłku treningowego w zależności do uruchomionego profilu. Integrator Innowacyjna odzież inteligentna z zaawansowanym bezprzewodowym modułem analizy danych biomedycznych zintegrowanym z mobilna aplikacją i portalem analitycznym. System oferuje pierwsze tak szerokie spektrum analizy nie tylko sportów wytrzymałościowych, ale również siłowych i wydolnościowych dając pełnię obrazu reakcji fizjologicznych organizmu człowieka. Tak szerokie spektrum i dokładność akwizycji sygnałów biomedycznych, została połączona z ergonomią i wygodą długotrwałego użytkowa specjalistycznej, oddychającej odzieży sportowej nadzorowanej nowoczesną elektronikę i analityczną aplikację mobilną. Wszechstronny system monitoringu łączy wielokanałową elektrokardiografię i elektromiografię, analizę ruchu, temperatury ciała i potliwości, tak by precyzyjnie analizować procesy biochemiczne aktywności fizycznej użytkowników. Wykorzystanie specjalizowanych technik pomiarowych i długotrwałe badania wzorców fizjologicznych człowieka pozwoliły opracować bazę wiedzy systemu, zawartą w aplikacji mobilnej zdolną do szczegółowej analizy procesów fizjologii wysiłku i identyfikacji zdarzeń zdrowotnych pozytywnych jak i negatywnych. System łącząc analizę fizjologii, wprowadza nowe funkcje oceny prowadzonych treningów jak również procesów regeneracji organizmu, tak aby zapewnić pełniejszą i bardziej precyzyjną analizę użytkownika. System dostarcza autorskie algorytmy analizy sygnałów biomedycznych i inercjalnych wykorzystywane do oceny wydatku energetycznego, jakości treningów oraz aktywności biorąc pod uwagę parametry dynamiczne pracy serca, mięśni klatki piersiowej i pleców, rytmu ruchów, dynamiki temperatury i konduktancji skóry – pozwalając na rejestrację i analizę kompleksowych złożonych treningów wydolnościowo-siłowych. System wykorzystuje opracowane wzorce treningowe oraz kolekcjonuje treningi użytkownika na potrzeby kalibracji i parametryzacji systemu pod danego użytkownika, przygotowując propozycje optymalizacji wykorzystywanego programu treningowego. Istotnym elementem funkcjonalności systemu jest autorski mechanizm wyznaczania zdarzeń treningowych i zdrowotnych wykorzystujący analizę wysokorozdzielczego wielokanałowego EKG (4) oraz EMG (4), reakcji skórnej EDA oraz aktygrafii wyznaczanej na podstawie rejestrowanych sygnałów inercjalnych.
Innowacją jest opracowanie innowacyjnej bardzo rozbudowanej textroniki (grafitowe elektrody zoptymalizowane rozmieszczenie i okablowanie) wydajnie zintegrowanym z odzieżą, zaawansowany technologicznie mobilny, bezprzewodowy integrator sygnałów biomedycznych, sportowa aplikacja mobilna i portal analityczny, wykonane w najnowocześniejszych technologiach implementacyjnych do obsługi bibliotek analizy sygnałów biomedycznych, wnioskowania i poszukiwania wzorców oraz z zachowaniem wymogów ergonomii interfejsu użytkownika. Połączenie w koszulce technik badania pracy serca (EKG), mięśni (EMG), potliwości i temperatury oraz aktywności ruchowej rozbudowują znacząco precyzję pomiarów oraz zwiększają spektrum wnioskowania o fizjologii wysiłku danego użytkownika, w stosunku do dostępnych smartwatch’y. Inteligentna odzież jednocześnie rozbudowuje ilość, rozdzielczość oraz dokładność mechanizmów wykrywania zdarzeń zdrowotnych co w przyszłości pozwoli oferować koszulkę jako produkt diagnostyki medycznej oraz element umundurowania służb.
2. System budowy świadomości sytuacyjnej i wsparcia działań służb zarządzania kryzysowego na platformach mobilnych. Autorskie algorytmy fuzji danych sensorycznych wraz z oprogramowaniem pozwalającym na wytworzenie obrazu rozszerzonej rzeczywistości z naniesionymi elementami tła operacyjnego, uzupełnionymi o rozpoznane obiekty sytuacji kryzysowej. Wykorzystanie oprogramowania pozwala na budowę świadomości sytuacyjnej użytkownika usprawniając podejmowanie trafnych decyzji w tym zadania przemieszczania, zabezpieczenia terenu, pomoc poszkodowanym lub zadania rozpoznania i rażenia. System dostarczany jest z dedykowanymi mechanizmami cyberbezpieczeństwa platformy mobilnej dedykowanej Android. Narzędzie wspomagania decyzji zintegrowane zostało z taktyczną siecią łączności i systemem dowodzenia tCOP aby móc zabezpieczać ciągłą wymianę danych o realizowanych działaniach różnymi sieciami bezprzewodowymi GSM (5G, LTE), WiFi, GoTenna itd. mCOP wspiera implementację szczegółowych informacji o sytuacji kryzysowej w domenie bezpieczeństwa, wojskowej, medycznej, które pozyskiwane są z innych urządzeń lub centralnego systemu dowodzenia z wykorzystaniem standardów NATO (NFFI, TSO, JC3IEDM). Autorskie algorytmy fuzji danych działają na poziomie dekonfliktacji położenia raportowanych zdarzeń i obiektów, jak również służą do wyznaczania lokalizacji i położenia urządzenia. System dostarcza również jako dalmierz i narzędzie rozpoznania i raportowania obiektów, wykorzystując algorytmy przetwarzania obrazu i danych sensorycznych wspartych sztuczną inteligencją. Ze względu na potrzeby wdrożeniowe opracowane algorytmy będą przedmiotem wdrożenia elementów systemu w nowobudowanych narzędziach świadomości sytuacyjnej SZ RP oraz służb Policji, Straży Pożarnej, Straży Granicznej.
Innowacją systemu jest oprogramowanie mobilne implementujące unikalny i pierwszy raz zastosowany algorytm budowy świadomości sytuacyjnej przy wykorzystaniu widoku rozszerzonej rzeczywistości. Wykorzystanie sztucznej inteligencji ułatwia automatyzację rozpoznawania obiektów na podstawie rejestrowanych zdjęć oraz realizację wsparcia decyzji z wykorzystaniem rozpoznawania sytuacji kryzysowej (teren, lokalizacja sił i środków na bazie potencjałów bojowych jednostek i obiektów). Jednoczesne nałożenie na obraz urządzenia mobilnego rozpoznawanych obiektów wraz z ich znaczeniem i rolą w sytuacji operacyjnej stanowi ważny element wsparcia dowodzenia i kierowania. Pozwala to na przyśpieszenie działań służb i zwiększenie efektywności działań. Dostępność aplikacji na zabezpieczone cybernetycznie urządzenia mobilne zintegrowane z dedykowanym osprzętem łączności taktycznej.
3. Innowacyjne symulacyjne platformy i narzędzia szkolenia działań antyterrorystycznych CBRNE – wielorozdzielcze laboratorium i środowisko symulacyjne. Dedykowane laboratorium symulacyjne, w którym wdrożony został kompleksowy rozproszony symulator - system szkoleniowy wykorzystujący techniki wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości, wspierający szkolenie służb wspieranych specjalistycznymi formacjami działającymi w ramach neutralizacji zagrożeń broni masowego rażenia CBRNE. System jest grą decyzyjną wykorzystującą wysoko immersyjne środowisko szkolenia VBS, z zakresu procedur i koordynacji działań funkcjonariuszy i ratowników na miejscu zdarzenia. System dostarcza realistycznej projekcji terenu warszawskiej metropolii oraz jej wybranych obszarów ok. 100 km2, budynków mieszkalnych, użyteczności publicznej i infrastruktury (ok. 50), koncentrując się na kluczowych lokalizacjach (10), istotnych z punktu widzenia rozpatrywanych zagrożeń (25 typów w tym kinetyczne zagrożenia asymetryczne). Symulator nie tylko dostarcza narzędzia treningu procedur współdziałania, bezpieczeństwa, neutralizacji zagrożeń, ale również analizy post-incydentalnej. Istotnym elementem środowiska jest możliwość gry decyzyjnej wieloosobowej pozwalającej na wcielenie się decydentów w role danej służby (kontr-terorystycznej, kontrwywiadowczej, i jej zakresu działania, podlegającej ocenie pod katem precyzji, zgodności ale również i inwencji zażegnania ryzyk i zagrożeń. Laboratorium to stanowisk symulacyjnych z zaawansowanymi stacjami graficznymi doposażonymi w gogle VR, których rolą jest zwiększenie immersyjność ćwiczenia symulacyjnego oraz metodyki CAX. Istotnym elementem zbudowanego środowiska jest zbiór skryptów sztucznej inteligencji modeli symulacyjnych oraz ich reprezentacji graficznej 3D, definiujących służby, uczestników zdarzeń, pojazdy, elementy infrastruktury i budynków. System dostarcza moduł after-action-review umożliwiający odtwarzanie zarejestrowanych ćwiczeń za pomocą oprogramowania symulacyjnego uzupełnionego nagraniem wideo zachowań i komend ćwiczącego. System koncentruje się na procesach szkolenia kierowników służb, dostarczając narzędzi, które wymagają planowania operacyjnego i wsparcia realizacji przy użyciu rzeczywistego systemu wspomagania decyzji. Funkcje środowiska symulacji pozwalają na szkolenie i weryfikację procesu decyzyjnego dowódców zmiany oraz kierujących działaniami.
Innowacją wynalazku jest zbiór autorskich algorytmów, scenariuszy i zawartości symulacyjnej zbudowanej w celu prowadzenia unikalnych szkoleń z zakresu współdziałania różnych służb w operacjach unieszkodliwienia zagrożeń CBRNE. Połączenie wysokorozdzielczej symulacji wirtualnej i zanurzenie jej w świecie VR pozwala zwiększyć realizm i zaangażowanie graczy co w konsekwencji zwiększy efektywność szkolenia specjalistycznego i dowódczego. Produkt jest unikalnym podejściem do tematyki działań kontr terrorystycznych w tak szerokim zakresie dostarczający unikalnych rozwiązań symulacji wirtualnej i łączący narzędzia ewaluacji i metodykę CAX do oceny prowadzonych ćwiczeń. Symulator przewiduje się dostarczyć do pozostałych krajów UE i NATO, oferując jego federację z innymi symulatorami działań służb i wojska. Szkolenie w zakresie koordynacji działań, kierowania działaniami na miejscu poszczególnych służb pozwalają realnie chronić bezpieczeństwo społeczeństw zwracając szczególną uwagę na rosnące zagrożenia terrorystyczne, kryminalne i militarne szczególnie w obszarach przygranicznych wschodniej flanki NATO.
Trzymamy kciuki za zgłoszone przez gen. bryg. dr. inż. Mariusza Chmielewskiego wynalazki, które mamy nadzieję otrzymają cenne nagrody.