پديد آورنده :
سردادور، فاطمه
عنوان :
طبقهبندي علاقه/عدم علاقه بر پايه الكتروانسفالوگرام توسط روشهاي مبتني بر يادگيري عميق
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
بيوالكتريك
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 63ص: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
بازاريابي عصبي , طبقهبندي عواطف , علاقه/عدم علاقه , يادگيري عميق , الكتروانسفالوگرام , شبكههاي عصبي مصنوعي
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/05/22
رشته تحصيلي :
مهندسي پزشكي
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/05/22
چكيده فارسي :
بازاريابي عصبي يكي از نوينترين مباحث در علوم اعصاب به شمار ميرود. در اين مبحث به تشخيص، بررسي و پيشبيني عواطف مشتريان در زمان تصميمگيري براي خريد يك محصول پرداخته ميشود. روشهاي سنتي بازاريابي همچون طراحي پرسشنامه و نظرسنجي با توجه به عوامل محيطي، اخلاقي و محدوديتهاي زماني كارآمد نبوده و با خطا همراه هستند. بازاريابي عصبي با ايجاد امكان دسترسي به اطلاعات مغز انسان، اين موانع را حذف نموده و امكان دستيابي به دادههاي دقيقتر را فراهم ميسازد. از اولين گامها در پيشبرد اين علم نوين، طراحي و ارزيابي الگوريتمهاي تشخيص و طبقهبندي عواطف توسط روشهاي مبتني بر هوش مصنوعي است.
در دهه اخير، تحقيقات متعددي در زمينه طبقهبندي علايق مشتريان به كمك هوش مصنوعي انجام شده است. اين تحقيقات در دو دسته كلي بررسي الگوريتمهاي يادگيري ماشين و يادگيري عميق پيادهسازي شده و از دادههاي استخراج شده از انواع سيگنالهاي بيولوژيكي بدن استفاده ميكنند. يكي از پركاربردترين رويكردهاي طبقهبندي عواطف، تحليل و بررسي سيگنالهاي الكتروانسفالوگرام است. براي مثال در يكي از جديدترين مطالعات بازاريابي عصبي، با تحليل سيگنالهاي EEG داوطلبان در هنگام مشاهده تعدادي تصوير از كفشهاي ورزشي، ميزان صحت طبقهبندي علايق توسط الگوريتمهاي يادگيري ماشين ارزيابي شده است. در نمونهاي ديگر از مطالعات اخير، به بررسي ويژگيهاي خطي و غيرخطي سيگنال EEG در مواجهه با شرايط تصميمگيري پرداخته شده و ميزان فعاليت نواحي مختلف مغز در گروههاي جنسيتي زنان و مردان مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين، در تعدادي از اين مطالعات، به بررسي عملكرد الگوريتمهاي يادگيري عميق و مقايسه آنها با الگوريتمهاي يادگيري ماشين پرداخته شده است. نتايج اين مطالعات محققين را به استفاده بيشتر از مدلهاي يادگيري عميق تشويق كردهاند.
در اين مطالعه، عملكرد الگوريتمهاي مبتني بر هوش مصنوعي در طبقهبندي علايق مشتريان به دو دسته علاقه / عدم علاقه ارزيابي ميشود. در اين جهت، الگوريتمهاي طبقهبندي SVM، KNN و RF به همراه دو معماري پيشنهادي مبتني بر شبكههاي عصبي عميق شامل شبكه كاملا متصل و كانولوشني مورد بررسي قرار ميگيرند. دادههاي ورودي اين الگوريتمها در قالب ويژگيهاي مبتني بر چگالي طيف توان، از سيگنالهاي EEG اخذ شده موجود در ديتاست عمومي DEAP استخراج ميشوند. نتايج نهايي گزارش شده حاكي از آن است كه الگوريتم KNN با صحت طبقهبندي 85% در مقايسه با ساير الگوريتمهاي يادگيري ماشين بهترين عملكرد را داشته است. همچنين، صحت طبقهبندي در دو شبكه عصبي پيشنهادي مقادير تقريبا يكسان 84% گزارش شده¬اند. مقايسه نتايج نهايي با مطالعات پيشين نشان ميدهد، بررسي فعاليت مغز در نواحي پيشاني و جلوي پيشاني براي تشخيص و طبقهبندي علايق مشتريان مطلوب¬اند. همچنين، الگوريتمهاي مبتني بر يادگيري عميق در طبقهبندي علايق، با الگوريتمهاي سنتي يادگيري ماشين رقابت ميكنند. در ادامه اين تحقيق، تعميمپذيري الگوريتمهاي طبقهبندي با استفاده از ديتاست محلي IUTED ارزيابي ميشود. اين ديتاست در آزمايشگاه مهندسي پزشكي دانشگاه صنعتي اصفهان اخذ و جمعآوري شده و نسخهاي كوچكتر و الهام گرفته از ديتاست عمومي DEAP است. با استخراج ويژگيهاي موردنظر از دادههاي اين ديتاست و اعمال آن به الگوريتمهاي طبقهبندي مورد استفاده در بخش پيشين، صحت طبقهبندي محاسبه ميشود. نتايج نهايي گزارش شده نشان ميدهند كه علي رغم كيفيت كمتر ديتاست محلي نسبت به ديتاست عمومي، مدلهاي شبكه عصبي كاملا متصل و كانولوشني قادر به ارائه صحت طبقهبندي مطلوب بودهاند. اين امر حاكي از تعميمپذيري بالاي ساختارهاي پيشنهادي است.
چكيده انگليسي :
Neuromarketing is one of the most novel topics in neuroscience. This new topic is intended to detect, analyze and predict customer’s emotions in decision making towards a product. Traditional marketing methods such as designing questionnaires and polls are not sufficient and contain multiple errors due to the environmental, moral and temporal limitations. Neuromarketing has eliminated these obstacles and made it possible to access more precise data by enabling the analysis of human brain signals. One of the first steps towards the progression of this field, is the design and evaluation of detection and classification algorithms based on artificial intelligence.
In the past decade, many studies in customer’s emotion classification have been employed based on artificial intelligence methods. These studies have been conducted in two major groups of machine learning and deep learning algorithms using extracted data from physiological signals. One of the most applicable approaches in emotion classification is the investigation of electroencephalogram signals. For instance, in one of the recent neuromarketing studies, the classification accuracy of machine learning algorithms has been investigated by analyzing EEG signals acquired from participants while watching pictures of different sport shoes. In yet another research, the linear and non-linear EEG features in decision making have been considered and the level of brain activity in different regions has been investigated for men and women groups. Also, some of these studies have focused on the performance of deep learning algorithms compared to machine learning algorithms. The results have encouraged researchers to more utilize deep learning models.
In this study, the performance of AI-based algorithms in like/dislike classification will be assessed. To this end, SVM, KNN and RF classifiers along with the two proposed architectures, namely fully connected and convolutional networks, will be investigated. The input data for these algorithms are extracted from EEG signals in the public DEAP dataset in the form of features based on power spectral density. The overall results report that KNN classifier has the best performance among machine learning classifiers with the accuracy of 85%. Also, the classification accuracies of the two proposed neural networks are reported about 84% for each. Comparing the results with previous studies indicate that investigating the frontal and pre-frontal cortices lead to favorable results in customer’s emotion classification. Moreover, classifiers based on deep learning are reportedly competing well with conventional machine learning classifiers. Further through this study, the generalizability of the classifiers is evaluated using the local IUTED dataset. This dataset has been gathered at the biomedical laboratory of Isfahan University of Technology and is considered a simpler, compact version of public DEAP dataset. The classification accuracies of previously employed classifiers are then calculated after the required features have been extracted from the dataset. The final results indicate that despite the lower quality of the local dataset compared to DEAP dataset, the fully connected and convolutional neural networks have presented favorable classification accuracies. This is an indication of the generalizability of the proposed models.
استاد راهنما :
رسول امير فتاحي ورنوسفادراني
استاد داور :
فرزانه شايق بروجني , جلال ذهبي