ИСТИНА

В настоящее время проблема объективной диагностики функциональных состояний человека в видах деятельности, связанных с высоким риском возникновения техногенных катастроф (Чернобыль, Фукусима), становится не только актуальной, но и социально значимой проблемой. Роль надежности «человеческого фактора» значительно возрастает, если периоды активной деятельности, требующей быстрого принятия решения, сменяются длительными периодами монотонной работы. Такой тип деятельности характерен для большинства операторских профессий, водителей транспортных средств, военнослужащих, работников охранных и силовых структур, т.е. там, где велика вероятность возникновения экстремальных и чрезвычайных ситуаций. В странах Евросоюза средства, выделяемые на разработку этой актуальной темы, исчисляются десятками миллионов евро (например, международный проект ‘Advanced sensor development for attention, stress, vigilance and sleep/wakefulness monitoring (SENSATION)’). В рамках научно-технологических программ НАТО исследования по теме «Оценка функционального состояния оператора» (‘Operator Functional State Assessment’) проводятся с 2004 г. При этом особый интерес вызывают научно-прикладные исследования, связанные с разработкой неинвазивных методов объективной идентификации ФС в режиме реального времени. В борьбе с терроризмом разработка методов, оптико-электронной аппаратуры и программных средств идентификации психо-эмоциональных состояний по индивидуальным особенностям поведения и внешнего облика человека является актуальной задачей для ученых и практиков в России и за рубежом. Конечная цель проекта является новой. Она состоит в разработке технологии дистантного съема объективной (физиологической) информации о психо-эмоциональных состояниях человека (спокойное бодрствование, эмоции, стресс) на основании исследований активности мимических мышц, кожных покровов и поверхностно залегающих кровеносных сосудов лица. Достижение основной цели проекта предполагает решение следующих конкретных задач: Задача 1. Идентификация эмоционального возбуждения (тревожные состояния, эмоции, стресс) по активности мимических мышц и движений глаз, регистрируемой в оптическом и инфракрасном диапазонах. Постановка текущей задачи не является новой. Разные научные группы ищут пути ее решения, но сталкиваются с рядом чисто научных пока не решенных проблем. Одна из них – регистрация физиологической активности от «зон интереса» в условиях непрерывного смещения поверхности лица относительно сканирующих устройств. Проект предполагает поиск решения этой задачи путем комбинации методов регистрации в видимом и инфракрасном диапазонах и разработки собственной программы анализа динамически меняющихся зрительных сцен. Задача 2. Регистрация активности кожных поверхностей лица человека (электродермальной активности, ЭДА) в оптическом и инфракрасном диапазонах. Данная задача ставится впервые. Задача 3. Снятие информации о сердечной активности и состоянии кровеносных сосудов человека по данным тепловизионных исследований в инфракрасном диапазоне. Данная задача ставится впервые. Задача 4. Создание лабораторного образца программно-аппаратного комплекса (ПАК) для дистантной идентификации психо-эмоциональных состояний, включающего модули регистрации и анализа активности мимических мышц, глазодвигательной активности, ЭДА и сердечно-сосудистой системы. Данная задача ставится впервые.

Now the problem of objective diagnostics of functional conditions of the person in the kinds of activity connected with high risk of emergence of technogenic catastrophes (Chernobyl, Fukushima), becomes not only actual, but also socially significant problem. Reliability role of "a human factor" considerably increases if the periods of the vigorous activity demanding fast decision-making are replaced by the long periods of monotonous work. Such type of activity is characteristic for the majority of operator professions, drivers of vehicles, the military personnel, employees of security and power structures i.e. where the probability of emergence of extreme and emergency situations is great. In the European Union countries the funds allocated for development of this hot topic are estimated in tens of millions of euros (for example, the international project 'Advanced sensor development for attention, stress, vigilance and sleep/wakefulness monitoring (SENSATION)'). Within scientific and technological programs of NATO researches on the subject "Assessment of a Functional Condition of the Operator" (‘Operator Functional State Assessment’) are conducted since 2004. Thus the particular interest is caused by the scientific applied researches connected with development of noninvasive methods of objective identification of FS in real time. In fight against terrorism development of methods, the optical-electronic equipment and software of identification of psycho-emotional states on specific features of behavior and appearance of the person is an actual task for scientists and practicians in Russia and abroad. The ultimate goal of the project is new. It consists in development of technology of a distantny sjem of objective (physiological) information on psycho-emotional conditions of the person (quiet wakefulness, emotions, a stress) on the basis of researches of activity of mimic muscles, integuments and superficially lying blood vessels of the person. Achievement of a main objective of the project assumes the solution of the following specific objectives: Task 1. Identification of emotional excitement (disturbing states, emotions, a stress) on the activity of mimic muscles and movements of eyes registered in the optical and infrared ranges. Statement of the current task isn't new. Different scientific groups look for ways of its decision, but face a number of purely scientific yet not solved problems. One of them – registration of physiological activity from "interest zones" in the conditions of continuous shift of a surface of the person concerning scanners. The project assumes search of the solution of this task by a combination of methods of registration in the visible and infrared ranges and development of own program of the analysis of dynamically changing visual scenes. Task 2. Registration of activity of skin surfaces of the face of the person (elektrodermalny activity, EDA) in the optical and infrared ranges. This task is set for the first time. Task 3. Removal of information on warm activity and a condition of blood vessels of the person according to thermovision researches in the infrared range. This task is set for the first time. Task 4. Creation of a laboratory sample of the hardware-software complex (HSC) for distantny identification of psycho-emotional states which is turning on modules of registration and the analysis of activity of mimic muscles, glazodvigatelny activity, EDA and cardiovascular system. This task is set for the first time.

В результате проведения исследований будут получены следующие результаты: 1. Аналитический обзор современных научных данных по диагностике функциональных состояний человека по данным регистрации мышечной активности (ЭМГ, ЭОГ) и активности центральной и периферической нервной системы (ЭЭГ, ВП, ЭКГ, ЭАК, ФПГ, ПГ). Результат носит теоретических характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде публикации для журнала «Psychology in Russia. State of the Art» или «Национальный психологический журнал». 2. Аналитический обзор современных научных данных по использованию бесконтактно регистрируемых психофизиологических показателей в системах дистанционного выявления и идентификации особенностей внешнего облика и поведения людей в ситуациях тревоги, повышенного эмоционального возбуждения и стресса. Результат носит теоретических характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде публикации для журнала «Psychology in Russia. State of the Art» или «Национальный психологический журнал». 3. Отчет о патентном поиске имеющихся решений в области технологий регистрации и анализа активности мимических мышц, ЭДА и сердечно-сосудистой системы с использованием видеокамер и тепловизора. Результат носит теоретических характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. 4. Аналитический обзор исследований в области технологий регистрации и анализа активности мимических мышц, ЭДА и сердечно-сосудистой системы с использованием видеокамер и тепловизора. Результат носит теоретических характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. 5. Процедура для моделирования ситуации тревоги у человека на основе предъявления визуальных стимулов и решения человеком простых интеллектуальных задач на основе этих стимулов в стрессовых условиях. Результат носит теоретических и прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде компьютерной программы. 6. Методы количественного анализа изменений мышечной активности и периферической нервной системы на основе контактных методов измерения параметров, а также статистического анализа полученных данных. Результат носит прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде методики. Результат будет представлен в виде публикации для журнала "Psychology in Russia. State of the Art" или "Национальный психологический журнал". 7. Метод выделения ключевых точек на лице человека на основе машинного обучения. Результат носит прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде методики. 8. Алгоритм и программный модуль для сопоставления изображения с видеокамеры и тепловизионной камеры. Алгоритм компенсации движений лица человека. Результат носит прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде методики. 9. Программный модуль для приведения теплового поля на лице человека к стандартному представлению по найденному изображению лица на изображении в видимом спектре. Результат носит прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде компьютерной программы. 10. Программный модуль для определения и отслеживания ключевых точек на лице по анализу изображения стереовидеокамеры на основе подхода активных моделей формы и классификации особых точек. Результат носит прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде компьютерной программы. 11. Технология регистрации и анализа активности ЭДА и сердечно-сосудистой системы с использованием видеокамер и тепловизора. Результат носит теоретический и прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде метода. 12. Отчет о взаимосвязи между данными физических измерений ЭДА и сердечно-сосудистой деятельности с данными психофизиологических измерений функционального состояния (эмоции, стресс). В частности, исследование корреляций между визуальными данными и данными психофизиологических измерений эмоциональных состояний человека по показателям активности центральной и периферической нервной системы (ЭЭГ, ВП, ЭКГ, ЭАК, ФПГ, ПГ). Результат носит теоретический и прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде раздела отчета по данной НИР, а также в виде публикации в журнале «International J. оf Psychophysiology». 13. Отчёт по результатам проведения исследований корреляционных связей между психофизиологической оценкой уровня эмоционального возбуждения человека и данными физических измерений активности лицевой мускулатуры в инфракрасном диапазоне с использованием атласа Ekman P. & Friesen W. V. “FACS. Результат носит теоретический и прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде раздела отчета по данной НИР, а также в виде публикации в журнале «International J. оf Psychophysiology». 14. Проект технического задания на опытно-конструкторскую разработку ПАК для дистантной диагностики психо-эмоциональных состояний человека. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде проекта технического задания на опытно-конструкторскую разработку и в виде раздела отчета по данной НИР. 15. Итоговый научно-технический отчет. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде отчета по данной НИР, а также в виде монографии.

Физический и психологический факультеты Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова имеют значительные конкурентные преимущества для реализации данного проекта. Эти научно-образовательные площадки обладают, с одной стороны, опытом выполнения аналогичных НИР, а с другой - возможность привлечь к работе высококвалифицированных специалистов всех необходимых специальностей: физиков и инженеров, психологов и психофизиологов, нейробиологов, математиков и программистов. Для участия в проекте будут привлечены ведущие кафедры, лаборатории и специалисты МГУ в области оптико-электронных приборов и систем, психофизиологии, математики и биофизики. Кафедра психофизиологии ф-та психологии МГУ имени М.В.Ломоносова является одним из лидеров в области изучения и решения проблем психофизиологических механизмов ФС человека. В рамках ряда прикладных исследований с ОАО «РЖД», Министерством финансов, ФСБ и фирмой «Ниссан» (см. таблицу ниже) разработаны и апробированы новые алгоритмы обработки психологических и психофизиологических параметров, позволяющие проводить диагностику стрессовой напряженности и эмоций, утомления и работоспособности, человека. Кафедра располагает высококвалифицированными специалистами и самым современным психофизиологическим и биомедицинским оборудованием.

В результате проведения исследований будут получены следующие результаты: 1. Аналитический обзор современных научных данных по диагностике функциональных состояний человека по данным регистрации мышечной активности (ЭМГ, ЭОГ) и активности центральной и периферической нервной системы (ЭЭГ, ВП, ЭКГ, ЭАК, ФПГ, ПГ). Результат носит теоретических характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде публикации для журнала «Psychology in Russia. State of the Art» или «Национальный психологический журнал». 2. Аналитический обзор современных научных данных по использованию бесконтактно регистрируемых психофизиологических показателей в системах дистанционного выявления и идентификации особенностей внешнего облика и поведения людей в ситуациях тревоги, повышенного эмоционального возбуждения и стресса. Результат носит теоретических характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде публикации для журнала «Psychology in Russia. State of the Art» или «Национальный психологический журнал». 3. Отчет о патентном поиске имеющихся решений в области технологий регистрации и анализа активности мимических мышц, ЭДА и сердечно-сосудистой системы с использованием видеокамер и тепловизора. Результат носит теоретических характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. 4. Аналитический обзор исследований в области технологий регистрации и анализа активности мимических мышц, ЭДА и сердечно-сосудистой системы с использованием видеокамер и тепловизора. Результат носит теоретических характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. 5. Процедура для моделирования ситуации тревоги у человека на основе предъявления визуальных стимулов и решения человеком простых интеллектуальных задач на основе этих стимулов в стрессовых условиях. Результат носит теоретических и прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде компьютерной программы. 6. Методы количественного анализа изменений мышечной активности и периферической нервной системы на основе контактных методов измерения параметров, а также статистического анализа полученных данных. Результат носит прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде методики. Результат будет представлен в виде публикации для журнала "Psychology in Russia. State of the Art" или "Национальный психологический журнал". 7. Метод выделения ключевых точек на лице человека на основе машинного обучения. Результат носит прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде методики. 8. Алгоритм и программный модуль для сопоставления изображения с видеокамеры и тепловизионной камеры. Алгоритм компенсации движений лица человека. Результат носит прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде методики. 9. Программный модуль для приведения теплового поля на лице человека к стандартному представлению по найденному изображению лица на изображении в видимом спектре. Результат носит прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде компьютерной программы. 10. Программный модуль для определения и отслеживания ключевых точек на лице по анализу изображения стереовидеокамеры на основе подхода активных моделей формы и классификации особых точек. Результат носит прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде компьютерной программы. 11. Технология регистрации и анализа активности ЭДА и сердечно-сосудистой системы с использованием видеокамер и тепловизора. Результат носит теоретический и прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде метода. 12. Отчет о взаимосвязи между данными физических измерений ЭДА и сердечно-сосудистой деятельности с данными психофизиологических измерений функционального состояния (эмоции, стресс). В частности, исследование корреляций между визуальными данными и данными психофизиологических измерений эмоциональных состояний человека по показателям активности центральной и периферической нервной системы (ЭЭГ, ВП, ЭКГ, ЭАК, ФПГ, ПГ). Результат носит теоретический и прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде раздела отчета по данной НИР, а также в виде публикации в журнале «International J. оf Psychophysiology». 13. Отчёт по результатам проведения исследований корреляционных связей между психофизиологической оценкой уровня эмоционального возбуждения человека и данными физических измерений активности лицевой мускулатуры в инфракрасном диапазоне с использованием атласа Ekman P. & Friesen W. V. “FACS. Результат носит теоретический и прикладной характер. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде раздела отчета по данной НИР, а также в виде публикации в журнале «International J. оf Psychophysiology». 14. Проект технического задания на опытно-конструкторскую разработку ПАК для дистантной диагностики психо-эмоциональных состояний человека. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде проекта технического задания на опытно-конструкторскую разработку и в виде раздела отчета по данной НИР. 15. Итоговый научно-технический отчет. Он будет соответствовать мировому уровню исследований. Он будет оформлен в виде отчета по данной НИР, а также в виде монографии.