پديد آورنده :
باغبان باغستان، علي
عنوان :
سكوي مبتني بر تكنولوژي ابر و اينترنت اشيا در حوزهي پردازش سيگنالهاي الكتروانسفالوگرافي و كاربردهاي آن
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
توصيفگر ها :
سيگنال الكتروانسفالوگرافي , سكوي ابري , اينترنت اشيا , علوم اعصاب , كلان داده
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/07/23
رشته تحصيلي :
مهندسي كامپيوتر
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/07/23
چكيده فارسي :
تعامل سيگنالهاي مغزي و اينترنت اشيا (IoT) يك حوزه در حال ظهور است. كاربرد سيگنالهاي الكتروانسفالوگرافي (EEG) عمدتا به دو دسته تقسيم ميشود: 1) تجزيه و تحليل سيگنال جهت تشخيص و 2) رابطهاي مغز-كامپيوتر (BCI) كه ميتوانند دستگاهها را از طريق سيگنالهاي مغزي كنترل كنند. برخي از كاربردهاي EEG عبارتند از: تشخيص زودهنگام تشنج، كنترل ويلچر و خانههاي هوشمند. پردازش EEG يك كار پيچيده است كه نياز به تخصص در زمينههايي مانند علوم اعصاب و علوم كامپيوتر دارد. چارچوبهايي براي تسهيل پردازش EEG مانند MNE-Python وجود دارد. استفاده از پردازش توزيع شده و موازي در برخورد با دادههاي EEG در مقياس بزرگ يا زماني كه نياز به مدلهاي مقياس پذير است، بسيار مهم هستند. ما سكوهايي مانند Webrain و چارچوبهاي مبتني بر ابزارهاي موجود در بحث پردازش كلان داده (Big Data) مانند Spark را بررسي كردهايم تا توانايي و راهكارهاي مطرح شده جهت حل اين چالشها را درك كنيم. بر اساس يافتهها، ما يك سكوي مبتني بر فناوري ابري تحت عنوان MindGate را پيشنهاد و پيادهسازي كردهايم. سكوي پيشنهادي ما ضمن پشتيباني از ويژگيهاي اصلي كارهاي قبلي، بر مبناي چهار هدف توسعه داده شده است. اين اهداف شامل: 1) ذخيرهسازي و پردازش سيگنالهاي EEG 2) دسترسي بلادرنگ و برخط ، 3) ارئهي بنچمارك بر مبناي اجزاي خطوطلوله و دادههاي تجميع شده و 4) شبكهي اجتماعي تخصصي است. پيادهسازي اين سكو امكان استفاده ازكاربردهاي سيگنالهاي EEG و جزييات فرايند تحليل را علاوه بر پژوهشگران براي افراد علاقهمند به اين حوزه، فراهم ميكند. قابليت توسعه و اشتراك گذاري اجزاي خطوطلولهي پردازشي بين كاربران در اين سامانه امكان پذير است. سكوي پيشنهادي امكان استفاده از منابع ابري جهت ذخيرهسازي و ارزيابي مدلهاي هوشمصنوعي توسعه داده شده را بهصورت برخط و جرياني مهيا ميكند. با توجه به حساسيت سيگنالهاي EEG به تفاوتهاي فردي انسانها، در راستاي عموميت بخشيدن به مدلهاي هوشمصنوعي در مواجهه با اين مشكل ونيز رفع كمبود داده در بحث آموزش مدلها، سكوي پيشنهادي، بنچماركي از مدلها كه به صورت خودكار و دورهاي برحسب دادههاي تجميع شده است، ارائه ميكند. همچين در راستاي سهولت ارتباط و پيگيري نقطه نظرات پژوهشگران اين حوزه، شبكهي اجتماعي يكپارچهي تخصصي با امكان اشتراك گذاري نتايج حاصل از پردازشهاي صورت گرفته در سكو، توسعه داده شده است.
چكيده انگليسي :
The interaction of brain signals and the Internet of Things (IoT) is an emerging field. The application of electroencephalographic (EEG) signals is mainly divided into two categories: 1) signal analysis for diagnosis and 2) brain-computer interfaces (BCI) that can control devices through brain signals. Some of the applications of EEG are early detection of seizures, wheelchair control, and smart homes. EEG processing is a complex task that requires expertise in fields such as neuroscience and computer science. There are frameworks to facilitate EEG processing, such as MNE-Python. Distributed and parallel processing is essential when dealing with large-scale EEG data or when scalable models are needed. We have reviewed platforms like Webrain and frameworks based on existing Big Data processing tools like Spark to understand the capabilities and solutions proposed to solve these challenges. Based on the findings, we have proposed and implemented a platform based on cloud technology called MindGate. While supporting the main features of previous works, our proposed platform is developed based on four objectives. These goals include 1) storage and processing of EEG signals, 2) real-time and online access, 3) providing benchmarks based on pipeline components and aggregated data, and 4) specialized social network. The implementation of this platform has provided the possibility of using the applications of EEG signals and the details of the analysis process in addition to researchers and people interested in this field. Developing and sharing processing pipeline components between users in this system is possible. The proposed platform allows cloud resources to store and evaluate the developed artificial intelligence models online and streaming. Considering the sensitivity of EEG signals to the individual differences of humans, to generalize artificial intelligence models in the face of this problem, and to solve the lack of data in the discussion of training models, the proposed platform systematically benchmarks models automatically and periodically according to aggregated data. Also, to facilitate communication and ongoing collaboration among researchers in this field, we have developed a specialized integrated social network that allows for sharing the results of the processing conducted on the platform.
استاد مشاور :
فرزانه شايق بروجني
استاد داور :
مسعودرضا هاشمي , امير اخوان بي تقصير