Informatyka

Zaawansowane technologie immersyjne i sztuczna inteligencja

Zakres specjalistyczny Zaawansowane technologie immersyjne i sztuczna inteligencja (SEM_XR) związany jest z przygotowaniem do pracy w obszarze B+R związanym z zastosowaniami systemów immersyjnych i sztucznej inteligencji. Ze względu na profil kandydata jest dedykowany przede wszystkim absolwentom studiów inżynierskich Wydziału Informatyki PJATK, w szczególności zakresu specjalistycznego XR_G (J) – eXtended Reality, Gry i Systemy Immersyjne, którzy chcą kontynuować ten program na drugim stopniu.

Tworzenie zaawansowanych systemów XR ma charakter interdyscyplinarny i wymaga łączenia różnorodnej wiedzy i kompetencji z szerokiego zakresu zastosowań narzędzi informatycznych począwszy od programowania w silnikach czasu rzeczywistego (Unity/Unreal), poprzez data science i sztuczną inteligencję, w tym w zakresie analizy multimodalnych danych z wykorzystaniem uczenia maszynowego, po szeroko rozumianą interakcję człowieka z technologią i systemami informatycznymi (HCI) oraz neuronaukę. W związku z powyższym zakres specjalistyczny SEM_XR prowadzony jest przez zespół badaczy i specjalistów z laboratoriów Centrum Badawczo-Rozwojowego XR PJATK (XR Center – XRC), zaś prace dyplomowe wspiera szerokie grono praktyków: od deweloperów i grafików, po psychologów, specjalistów w zakresie medycyny oraz analizy danych deklaratywnych oraz sensorycznych i psychofizjologicznych (np. eye tracking, EEG, psychofizjologia obwodowa). Wybrani studenci mają szansę uczestniczyć w transdyscyplinarnych projektach badawczych w ramach inicjatywy HASE (Human Aspects in Science and Engineering) przy Living Lab Kobo i dzięki temu współpracować z czołowymi ośrodkami krajowymi i zagranicznymi, m.in. Instytutem Psychologii PAN, Vrije Universiteit Amsterdam, Instytut Nenckiego PAN, Emotion Cognition Lab Uniwersytetu SWPS, Laboratorium Interaktywnych Technologii OPI-PIB, a dzięki współpracy startupu technologicznego XR Space również w sektorze wysokich technologii, w tym rynku medycznego, lotniczego i kosmicznego, obejmującego współpracę m.in. z Doliną Lotniczą i Europejską Agencją Kosmiczną (ESA).

Harmonogram pracy dyplomowej

Z uwagi na interdyscyplinarność zakresu specjalistycznego oraz niezbędny aspekt naukowy pracy dyplomowej na drugim stopniu, podczas pierwszego semestru specjalizacji skupiamy się na budowie zespołów dyplomowych i definicji problemu badawczego, stanowiącego temat pracy magisterskiej. Warunkiem zaliczenia pierwszego semestru jest gotowy plan wykonania pracy dyplomowej z uwzględnieniem aspektów badawczych (state of the art).

Drugi semestr specjalizacji w większości poświęcony jest części praktycznej pracy dyplomowej, która tworzona jest w podejściu partycypacyjnym. Warunkiem zaliczenia drugiego semestru jest gotowy konspekt pracy pisemnej oraz gotowa część praktyczna, która w kolejnym semestrze będzie mogła posłużyć do przeprowadzenia badań naukowych.

Ostatni semestr jest czasem na dokończenie finalnych poprawek w części praktycznej, przeprowadzenie badań z wykorzystaniem oprogramowania stanowiącego część praktyczną dyplomu oraz napisanie pracy dyplomowej. Warunkiem zaliczenia ostatniego semestru jest gotowa praca dyplomowa. O gotowości pracy decyduje zespół promotorski.

Profil kandydata:

Zakres specjalistyczny stanowi naturalny pomost dla absolwentów studiów pierwszego stopnia. W szczególności:

• jest dedykowany absolwentom zakresu specjalistycznego XR_G (J) – eXtended Reality, Gry i Systemy Immersyjne ze studiów inżynierskich Wydziału Informatyki PJATK, którzy chcą kontynuować ten program na drugim stopniu,
• kandydat posiada praktyczną umiejętność programowania oraz pracy z dokumentacją, potwierdzoną repozytorium (GitHub) i pracą dyplomową na pierwszym stopniu dokumentującą elementy warsztatu inżynierii oprogramowania,
• kandydat wykazuje gotowość do pisania tekstów naukowych oraz raportowania wyników w języku angielskim,
• kandydat potrafi pracować z narzędziami edycji tekstów technicznych, takimi jak LaTeX (Overleaf),
• wymagana jest zdolność zarówno do pracy samodzielnej, jak i zespołowej, kluczowej w kontekście projektów B+R,
• szczegółowe predyspozycje są weryfikowane podczas pierwszego spotkania na seminarium, zależnie od wybranej ścieżki technologicznej (m.in. Unity, Unreal, Computer Vision).

Najbardziej specyficzne dla tej sylwetki przedmioty w programie studiów to:

• Wprowadzenie do Big Data (WPBD),
• Wprowadzenie do uczenia maszynowego (WUM),
• Big Data – modelowanie, zarządzanie, przetwarzanie i integracja (BGD),
• Zastosowania Uczenia Maszynowego (ZUM).

Perspektywy zawodowe:

Absolwent tej transdyscyplinarnej specjalizacji może realizować ambicje zawodowe w sektorze badawczo-rozwojowym (B+R), zarówno akademickim, jak i w działach R&D przedsiębiorstw, a także w komercyjnej branży IT. Specjalizacja przygotowuje m.i.n. do pracy przy:

• projektowaniu i tworzeniu interaktywnych systemów immersyjnych XR continuum;
• tworzeniu oprogramowania i kontentu dla środowisk 2D, 3D oraz zaawansowanych aplikacji immersyjnych VR/AR/XR;
• przetwarzaniu i analizie multimodalnych danych pomiarowych, w tym psychofizjologicznych, z użyciem sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego;
• rozwoju inteligentnych systemów typu smart home czy smart city przy użyciu podejścia partycypacyjnego.

Kompetencje absolwenta:

Absolwent nabywa zestaw unikalnych kompetencji, zależnych od wybranej ścieżki technologicznej. Poniżej znajdują się przykładowe kompetencje.

• Kompetencje techniczne i narzędziowe:
  • programowanie zaawansowane z zastosowaniem odpowiednich frameworków, wzorców projektowych i dobrych praktyk programistycznych;
  • projektowanie i tworzenie złożonych systemów immersyjnych w mixed reality continuum (VR/AR/XR) oraz środowisk 2D i 3D;
  • wykorzystanie uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji w analizie multimodalnych danych sensorycznych oraz w tworzeniu inteligentnych agentów wirtualnych;
  • kompetencje w zakresie akwizycji i przetwarzania dużych zbiorów danych (Big Data), w tym danych psychofizjologicznych takich jak eye tracking czy sygnały EEG/PPG;
• Kompetencje metodologiczne i projektowe:
  • umiejętności w zakresie projektowania partycypacyjnego we współpracy ze wszystkimi interesariuszami, w szczególności użytkownikami końcowymi;
  • zwinne zarządzanie projektami z wykorzystaniem podejścia User-Centered Design (projektowanie skoncentrowane na użytkowniku) w procesie deweloperskim;
  • interdyscyplinarność poprzez umiejętność łączenia wiedzy z różnorodnych obszarów informatyki, psychologii, neuronauki oraz zarządzania projektami;
• Kompetencje badawcze i komunikacyjne:

• prowadzenie prac B+R w zakrese współprojektowania i przeprowadzania eksperymentalnych badań naukowych z udziałem osób badanych;
• analiza stanu wiedzy z wykorzystaniem krytycznej analizy literatury i rozwiązań technologicznych (state of the art);
• komunikacja naukowa w zakresie biegłości w raportowaniu wyników prac i pisaniu publikacji naukowych w języku angielskim;
• warsztat techniczny w postaci biegłej obsługi profesjonalnych narzędzi edycji tekstów technicznych, takich jak LaTeX (środowisko Overleaf).

Zespół promotorski XRC

Z uwagi na interdyscyplinarny charakter specjalizacji, zespół promotorski skupia badaczy i specjalistów z różnych katedr współpracujących w ramach XR Center PJATK, w szczególności Katedry XR pod kierownictwem prof. Wiesława Kopcia i Katedry Bioinformatyki i Zastosowań Sztucznej Inteligencji pod kierownictwem prof. Adama Kuzdralińskiego, w tym promotorów głównych m.in.: dr Wiesław Kopeć, prof. PJATK, dr hab. Adam Kuzdraliński, prof. PJATK, dr Kinga Skorupska, dr inż. Mariusz Jednoralski oraz promotorów pomocniczych i opiekunów wspierających dyplomantów, m.in.: mgr inż. Barbara Karpowicz, mgr inż. Maciej Grzeszczuk, mgr inż. Rafał Masłyk, mgr inż. Piotr Gago, mgr inż. Pavlo Zinevych.

Zespół promotorski ma bogate doświadczenie publikacyjne, obejmujące dziesiątki publikacji naukowych w uznanych międzynarodowych czasopismach i konferencjach, w tym najwyższej kategorii A* (200 pkt., maksymalny ranking wg klasyfikacji Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego) oraz wysokich notach bibliometrycznych (setki cytowań, wysoki Impact Factor i indeks Hirscha). Bazując na wieloletnim doświadczeniu badawczo-rozwojowym i komercjalizacyjnym, w tym współpracy startapowej z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) oraz wysokich standardach naukowych i publikacyjnych, członkowie naszego zespołu promotorskiego z powodzeniem prowadzili szereg prac magisterskich, jak również opiekują się doktorantami w szkole doktorskiej PJATK. Poniżej przykładowe tematy prac dyplomowych objętych opieką promotorską członków naszego zespołu promotorskiego w ostatnich latach:

• Developing an Extensive Virtual Reality Training and Assistance Program Simulating the Lunar Gateway Space Station
• Psychophysiological Biofeedback in Virtual Reality Environments,
• Custom Multimodal Embodiment System for Immersive XR Environments,
• An End-to-End System for 3D Tracking of Physical Objects in Virtual Immersive Environments,
• Indoor Navigation System Based on Bluetooth Beacons using Google Glass Platform,
• Artificial Intelligence Enabled Crowd Simulation for Immersive Virtual Environments,
• Framework for Multi Aspect Comparative Studies of Interfaces and Human-Computer Interaction in Virtual Reality,
• The Analysis of the Process of Procedural Multimedia Digital Content Creation Using Artificial Intelligence Techniques, Based on the Example of Terrain Synthesis,
• Correction and Image Merging from Two Cameras on the Example of a Handball Match,
• Development of an Automated Image Recognition Framework of Lynxes in Camera Traps,
• Universal Language Proposal for RPA Automation of Business Processes,
• Effective Universal Configuration Interfaces for Multimodal Data-driven Research in Immersive Virtual Environments,
• Influence of AI Tools on Game Development: A Mixed Method Study of Users’ Attitudes and Uses of AI Tools in Game Development Industry,
• Integration of Database Functionality for Unity-based Immersive Virtual Research Environments with a Custom .NET API,
• Design, Development and Verification of a Gamified Fitness Application to Support User Motivation,
• Effective Data-based Driven Survey Module for Unity 3D Using a Participatory Approach.