Πρωτότυπος Τίτλος:
Διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή με χρήση μηχανικής μάθησης
Συγγραφέας:
Παπαδόπουλος, Θεόδωρος, Κωνσταντίνος
Επιβλέπων καθηγητής:
Βαρλάμης, Ηρακλής
Περίληψη:
Η διπλωματική αυτή εργασία εξετάζει μοντέλα μηχανικής μάθησης για την ανάλυση και την κατηγοριοποίηση ηλεκτροεγκεφαλογραφικών σημάτων (EEG), που χρησιμοποιούνται σε συστήματα διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI). Ο στόχος είναι 1) να αναπτυχθεί ένα σύστημα που να επιτρέπει στους χρήστες να ελέγχουν συσκευές «έξυπνου σπιτιού» χρησιμοποιώντας το μυαλό τους, και 2) να διερευνηθεί εάν αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας φθηνές εμπορικές συσκευές ηλεκτροεγκεφαλογραφίας. Η διπλωματική αυτή περιλαμβάνει τόσο θεωρητικό, όσο και πρακτικό μέρος.
Στο θεωρητικό μέρος εξετάζουμε τις βασικές αρχές των συστημάτων διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή, καθώς και διαφορετικές προσεγγίσεις για την ερμηνεία και την κατηγοριοποίηση των εγκεφαλικών σημάτων. Συζητάμε επίσης, την εμφάνιση καταναλωτικών φορητών συσκευών ηλεκτροεγκεφαλογραφίας, καθώς και την πιθανή χρήση τους πέρα από την κλινική έρευνα. Στη συνέχεια, αναλύουμε τεχνικές πτυχές που αφορούν την επεξεργασία και κατηγοριοποίηση σημάτων ηλεκτροεγκεφαλογραφίας.
Σκοπός του πρακτικού μέρους είναι να αναπτυχθεί μια διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή που θα είναι σε θέση να ελέγξει ένα περιβάλλον «έξυπνου σπιτιού». Για το σκοπό αυτό, αρχικά εξετάζουμε μεθόδους για την κατηγοριοποίηση των εγκεφαλικών νευρωνικών σημάτων και στη συνέχεια, διεξάγουμε μια προκαταρκτική συγκριτική μελέτη με την εφαρμογή τεχνικών προεπεξεργασίας και κατηγοριοποίησης σήματος σε δύο δημόσια σύνολα εγκεφαλογραφικών δεδομένων, επιτυγχάνοντας καλές αποδόσεις πρόβλεψης.
Στο τελευταίο μέρος υλοποιούμε ένα σύστημα διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή, που αποτελείται από τρεις μονάδες. Η πρώτη μονάδα επικοινωνεί με τη συσκευή ηλεκτροεγκεφαλογραφίας για την απόκτηση των σημάτων EEG σε πραγματικό χρόνο. Στη συνέχεια, η δεύτερη μονάδα επεξεργάζεται αυτά τα σήματα χρησιμοποιώντας τεχνικές μηχανικής μάθησης και εκπαιδεύει ένα μοντέλο που τροφοδοτείται στην τρίτη μονάδα, η οποία αναλαμβάνει τον έλεγχο των συσκευών αυτοματισμού του «έξυπνου σπιτιού».
Στο θεωρητικό μέρος εξετάζουμε τις βασικές αρχές των συστημάτων διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή, καθώς και διαφορετικές προσεγγίσεις για την ερμηνεία και την κατηγοριοποίηση των εγκεφαλικών σημάτων. Συζητάμε επίσης, την εμφάνιση καταναλωτικών φορητών συσκευών ηλεκτροεγκεφαλογραφίας, καθώς και την πιθανή χρήση τους πέρα από την κλινική έρευνα. Στη συνέχεια, αναλύουμε τεχνικές πτυχές που αφορούν την επεξεργασία και κατηγοριοποίηση σημάτων ηλεκτροεγκεφαλογραφίας.
Σκοπός του πρακτικού μέρους είναι να αναπτυχθεί μια διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή που θα είναι σε θέση να ελέγξει ένα περιβάλλον «έξυπνου σπιτιού». Για το σκοπό αυτό, αρχικά εξετάζουμε μεθόδους για την κατηγοριοποίηση των εγκεφαλικών νευρωνικών σημάτων και στη συνέχεια, διεξάγουμε μια προκαταρκτική συγκριτική μελέτη με την εφαρμογή τεχνικών προεπεξεργασίας και κατηγοριοποίησης σήματος σε δύο δημόσια σύνολα εγκεφαλογραφικών δεδομένων, επιτυγχάνοντας καλές αποδόσεις πρόβλεψης.
Στο τελευταίο μέρος υλοποιούμε ένα σύστημα διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή, που αποτελείται από τρεις μονάδες. Η πρώτη μονάδα επικοινωνεί με τη συσκευή ηλεκτροεγκεφαλογραφίας για την απόκτηση των σημάτων EEG σε πραγματικό χρόνο. Στη συνέχεια, η δεύτερη μονάδα επεξεργάζεται αυτά τα σήματα χρησιμοποιώντας τεχνικές μηχανικής μάθησης και εκπαιδεύει ένα μοντέλο που τροφοδοτείται στην τρίτη μονάδα, η οποία αναλαμβάνει τον έλεγχο των συσκευών αυτοματισμού του «έξυπνου σπιτιού».
Ημερομηνία κατάθεσης:
2019-03-01
Γλώσσες Τεκμηρίου:
Αγγλικά
Θεματικές Κατηγορίες:
Ηλεκτρονικοί υπολογιστές. Επιστήμη των υπολογιστών
Μηχανική υπολογιστών
Μηχανική υπολογιστών
Λοιπά Θέματα:
Διεπαφή Προγραμματισμού Εφαρμογών
Έξυπνα συστήματα ελέγχου
Έξυπνα συστήματα ελέγχου
Λέξεις-κλειδιά:
Μηχανική Μάθηση, Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα, Επεξεργασία Σήματος, Βαθιά μάθηση, Διεπαφή Εγκεφάλου-Υπολογιστή
Περιγραφή:
132 σ.:εικ.,πίν.,διαγρ.,σχ.
Άδεια χρήσης:
Αναφορά Δημιουργού – Μη Εμπορική Χρήση 4.0
