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Artigo do BINAC apresentado no CONIELECOMP-2015

Um artigo que descreve um circuito em FPGA capaz de converter fenômenos físicos em ‘spikes‘ foi apresentado pelo José R. O Neto no Conielecomp – México – 2015. Mais que isso, o circuito é capaz de codificar trens de pulsos nos três formatos de “neural coding” mais difundidos e discutidos na literatura de neurociência: rate-coding, population-coding e time-codeing schemes.

O artigo tem por título: Neural Encoding and Spike Generation for Spiking Neural Networks implemented in FPGA.

Disponível no IEEE Xplore: (link artigo IEEE Xplore)

Abstract:

In this article a new digital system for generating spike pulses is presented. In real time, the system can convert digital values into artificial neural spikes for Spiking Neural Networks (SNN). The digital system can perform three basic functions: to generate spikes, to convert digital data values into pulse trains and, additionally, to encode spike trains on three major code classes reported in the scientific literature of neuroscience: rate coding, temporal coding or population coding. This system is therefore a digital interface between the physical world, computer systems, or digital data and SNN that are processed in real time. A functional prototype module was developed in a Ciclone IV FPGA using less then 300 logic blocks.

Obs: este circuito ocupa menos de 10% da FPGA Cyclone IV que foi desenvolvida pela equipe do hardware livre (aqui).

 

 

Artigo do BINAC aceito no CEBEB 2014

Um artigo escrito pelos Profs. Hélio Magalhães, João Ranhel (ambos do BINAC) e o aluno R.B.A. Alves foi aceito no CEBEB-2014. O artigo Simulation of Color Blindness and a Proposal for Using Google Glass as Color-correcting Tool foi aceito para apresentação no XXIV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica, http://cbeb.org.br/CBEB2014/index.php/en/.

Grosso modo, boa parte da população é acometida de cegueira para alguma das três cores básicas (red green blue – ou combinação delas). Professor Hélio propôs uma modificação na forma de amostrar cores em imagens mediadas por dispositivos eletrônicos (celulares, telas de computadores, câmeras, etc).

Um pequeno ajuste nos sinais eletrônicos se transforma numa ajuda imensa para os “daltônicos” que olham imagens geradas eletronicamente.  Os ajustes de sinais propostos pelo professor são feitos por software.

Agora o BINAC está recrutando voluntários do curso de engenharia eletrônica para  modificar um circuito físico que opera sobre os sinais RGB dos monitores realizando a mesma tarefa demonstrada no artigo em hardware. Pode ser que isso venha fazer parte dos circuitos geradores de SVGA, XVGA, etc… um assunto que envolve inclusão social e acessibilidade. Uma ideia simples e de grande valia.

Parabéns ao prof. Hélio Magalhães pela iniciativa…

BINAC e Propesq/UFPE

A Propesq/UFPE contemplou o BINAC no “EDITAL DE APOIO A GRUPOS DE PESQUISA 2014″

Nossa proposta solicitou auxilio para compra de uma impressora 3D de baixo custo (Makerbor Replicator 2X – uma boa impressora para prototipagem), alguns servo motores HS-645 da Hitec, além de itens para montagens eletrônica. Se a Propesq liberar o valor solicitado, poderemos construir no BINAC nossos primeiros protótipos de “agentes articulados” físicos (robôs com pernas) ou começar nossos estudos em próteses

Estamos gratos à comissão da Propesq que julgou os trabalhos, e à Propesq pela ajuda aos grupos de pesquisas emergentes.

Breve descrição do projeto:

JUSTIFICATIVA DA SOLICITAÇÃO
Estamos solicitando a compra de uma máquina impressora 3D de custo relativamente baixo para desenvolvermos pequenos protótipos de robôs com pernas (legged robots) e modelos em escala de próteses que serão todos controlados por “Neural Assembly Computing”. Para criarmos tais dispositivos precisamos ainda de servo-motores, atuadores e sensores diversos. O grupo já possui uma versão do software Eagle (Cadsoft – licença paga) para criação de placas de circuito impresso e um computador/estação gráfica para rodar o tanto o Eagle quanto um programa de modelagem 3D, pensamos inicialmente em software livre, e.g. Blender.
Em contrapartida, o grupo desenvolve placas de circuito impresso, confecciona em empresas especializadas, e monta os componentes aqui na UFPE. Tais placas podem ser utilizadas por outros programas de pesquisas, pois adotamos a postura de construção de hardware livre (e propriedade intelectual compartilhada).

OBJETIVOS E METAS
Objetivo principal é capacitar o grupo para criar agentes e/ou partes de agentes (membros e protótipos de próteses) que imitem a biomecânica de organismos para podermos aplicar os conceitos teóricos desenvolvidos para a abordagem NAC.
Como prova de conceitos, a meta inicial será construir um robô hexapoda (imitando insetos) que será controlado por assembleias neurais pulsadas. Cada perna do robô com 3 ou 4 graus de liberdade será controlada por um CPG e um grupo de 6 CPGs controlará o “gait” do robô. Um sistema também em redes neurais pulsadas deverá controlar quando o robô inicia os movimentos e quando deverá parar. A meta é não usar outra tecnologia que não a NAC.
Outra meta secundária e colateral é que teremos criado uma base com esse robô hexapoda para avanços nas investigações sobre sistemas inteligentes e cognitivos, comportamento, etc. Enquanto ao primeiro robô podemos designar uma tarefa simples como seguir um facho de luz (fototaxia), pode-se utilizar a mesma plataforma para estabelecer tarefas gradualmente mais complexas, como forragear, reconhecer objetos, simular situações de decisões entre fugir e/ou lutar, aprendizado de rotas, etc.

ORÇAMENTO DOS RECURSOS SOLICITADOS*
NATUREZA            DISCRIMINAÇÃO DOS ITENS                                                   Valor (R$)
Capital:
Item 01-                  Impressora 3D MakerBot Replicator 2X                            12.000,00
Custeio:
Item 012-              Servomotor Hitec HS-645MG (Kits com 4), 6 kits            1.500,00
Item 03-                Filamentos ABS para impressão 4 rolos de 1,75mm         600,00
Item 04-                 Sensores, CIs, fios, miscelânea Vários itens                      2.500,00
Outros serviços de terceiros:
Item 05-                SEDEX da impressora p/ Recife                                                   592,00
Total dos recursos solicitados (R$) 17.192,00

Biomimética em circuitos eletrônicos

Dois exemplos de biomimética – ambas relacionadas com visão:

Sony Creates Curved CMOS Sensors That Mimic the Eye
By Rachel Courtland

http://spectrum.ieee.org/tech-talk/semiconductors/devices/sony-creates-curved-cmos-sensors-that-mimic-the-eye/?utm_source=techalert&utm_medium=email&utm_campaign=061914

Insect-Eye Camera Offers Wide-Angle Vision for Tiny Drones Engineers make a tiny compound eye

By Jeremy Hsu

http://spectrum.ieee.org/robotics/robotics-hardware/insecteye-camera-offers-wideangle-vision-for-tiny-drones

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Encontros

BINAC realiza encontros todas as terças-feiras das  13  – 15 horas,  sala 401 a – Depto de Eletrônica e Sistemas / CTG – UFPE.

As reuniões são abertas.

Em geral, propomos um tema que queremos aprender, estudar, discutir… procuramos na bibliografia científica o estado da arte sobre o assunto, e membros do grupo se ocupam em  fazer uma apresentação para os demais. Também convidamos professores e palestrantes que se destacam em um assunto para participarem dos encontros.

Eventualmente, fazemos atividades por videoconferência com pesquisadores de outras instituições.

Biomimética, Neurocomputação, Agentes Cognitivos…

BINAC é um grupo de estudos interinstitucional, com pesquisadores da UFPE, da USP e da UMESP, cujo interesse primeiro é biomimética e bioinspiração.

Biomimética: é uma área do conhecimento e de pesquisa que tenta imitar as soluções que a Natureza criou para certos problemas. Colocando de forma livre, trata-se de uma espécie de “engenharia reversa” nas soluções biológicas. Essa área se preocupa em imitar ou, quando não é possível, se inspirar nas soluções biológicas (daí o termo bio-inspiração). Biomimética é um campo de conhecimento bastante amplo e multidisciplinar.

A Natureza (a Vida) levou bilhões de anos criando soluções que inspiram arquitetura, engenharia mecânica, civil, de materiais, de processos,  química, elétrica, etc. Animais e plantas são grandes engenheiros que criam soluções desde nanoestruturas até macroestruturas complexas, resistentes, econômicas. Mais que isso, organismos criam processos engenhosos que transformam matéria em estruturas organizadas para um fim. Seres vivos se comunicam, se locomovem, processam informações, administram suas respostas ao meio gerando comportamentos inteligentes. Há muito o que ser estudado nessa área emergente que é a biomimética.

Duas grandes classes de soluções biológicas são investigadas pelo grupo BINAC, as soluções estruturais criadas por sistemas biológicos (biomecânicas, esqueletos, sistemas de atuadores, processamento de informações, sensoriamento e aquisição de informações do meio, controle, etc), e as soluções comportamentais dos organismos ou de populações de organismos (processamento de informação, computação neural, aprendizado, cognição, respostas ao meio, comportamento social,etc).

Fazemos uso desse aprendizado no desenvolvimento de novas máquinas de processamento de informação (baseadas em redes neurais pulsadas), em robótica e mecatrônica (robôs com novo tipo de controle e atuação), e finalmente em agentes que aprendem e modificam seus comportamentos durante seu tempo de atividade (agentes cognitivos e multi-agentes físicos ou virtuais).