Titulo Estágio
BabyCry: sistema automático de classificação de choro do bebé
Áreas de especialidade
Sistemas Inteligentes
Local do Estágio
DEI
Enquadramento
Se bem que a descodificação empírica do choro do bebé tenha, ao longo dos séculos, sido uma competência materna (que, entre outras designações, mereceu a descrição de sexto sentido), a verdade é que nem sempre esse atributo materno se manifestou fidedigno e infalível, com tudo o que isso foi trazendo de desorganizador ao equilíbrio emocional e ao desenvolvimento do bebé, bem como à sua relação com a mãe e com o pai. Em função dessa dificuldade, que resulta da morfologia, aparentemente indiferenciada, do choro do bebé, nas mais diversas circunstâncias em que ele se manifesta, a descodificação do choro do bebé representa um desafio científico singular, com grande impacto social e, pelas consequências que traz para os serviços de maternage e para os cuidados de saúde, com um impacto económico inequívoco.
A descodificação fidedigna do choro do bebé, em tempo real, permite destrinçar, por entre os variadíssimos tipos de choro - fome, tédio, dor, desconforto, irritação, raiva, medo, stress, manha, calor ou frio, sono, sujidade, tristeza, apelo, gases - aquele que estará a suscitar esse tipo de comportamento.
Objetivo
Ao associar-se num mesmo projecto, a engenharia informática, a engenharia biomédica e a psicologia, pretende-se chegar a um descodificador do choro do bebé, acessível, simples e prático que, em relação aos pais, não só lhes forneça uma leitura, em tempo real, para o choro do bebé, como os informe acerca dos motivos pelos quais ele se dá, ao mesmo tempo que lhes fornece propostas de intervenção e resolução do choro que se observe. Já para os técnicos de saúde, essa aplicação permite medir os motivos e o grau de intensidade do choro do bebé, representando um instrumento fundamental nas mais diversas estratégias de actuação a que ele seja submetido nos cuidados de saúde, podendo representar um instrumento precioso no diagnóstico precoce e na prevenção no âmbito da saúde. Do mesmo modo, será importante que exista, para os técnicos dos berçários e dos infantários, um instrumento que não só lhes permita identificar os motivos pelos quais o choro do bebé se dá como, também, de que forma se poderá intervir diante de cada um deles.
Numa primeira fase, o enfoque do projecto incidirá na detecção de choro de fome e dor, em bebés dos 0 aos 12 meses de idade, podendo o âmbito do estudo ser alargado a outros tipos de choro.
A prossecução do objectivo genérico enunciado consubstancia-se através de um conjunto de objectivos de carácter mais específico, nomeadamente:
- Criação de uma base de dados de choro do bebé. Pretende-se que a dimensão da base de dados tenha dimensão e diversidade tão grande quanto possível, de forma a tornar o estudo mais representativo. Pretende-se ainda que a base de dados se torne pública, de forma a ser utilizada futuramente como recurso de benchmarking de trabalhos da mesma natureza
- Investigação e desenvolvimento de atributos áudio relevantes para o reconhecimento do choro do bebé (numa primeira fase, fome e dor).
- Estudo e aplicação de técnicas tradicionais de machine learning (aprendizagem computacional) para a classificação automática de choro do bebé
- Estudo e aplicação de técnicas de deep learning para a classificação automática de choro do bebé
Plano de Trabalhos - Semestre 1
1. Análise crítica do estado da arte relativo ao problema da detecção automática de choro do bebé. A análise deve abarcar não só os dois tipos de choro prioritários (fome e dor), mas também outras causas, tais como as enumeradas.
2. Criação de uma base de dados de choro de bebés. Para o efeito, serão recolhidos dados com parceitos clínicos do projecto
3. Escrita do Relatório Intermédio
Plano de Trabalhos - Semestre 2
4. Continuação da criação da base de dados de choro do bebé
5. Extração de características dos sinais de som. As características devem ser discriminativas do problema de classificação em questão
6. Implementação da abordagem de aprendizagem computacional para discriminação automática dos diferentes tipos de choro considerados. Esta fase envolve a selecção de características, treino de modelo de aprendizagem, optimização, etc.
7. Validação do modelo e análise crítica dos resultados alcançados
8. Escrita da tese e artigo científico
Condições
Possibilidade de bolsa de investigação no segundo semestre (6 meses, 835.98 EUR/mês). Neste momento, é uma possibilidade forte, mas ainda não totalmente confirmada.
Orientador
Rui Pedro Paiva, Prof. César Teixeira e Prof. Eduardo Sá (FPCEUC)
ruipedro@dei.uc.pt 📩