近日,腦機團隊大二本科生陳榮滔、謝楚雯和張嘉慧在潘家輝教授、游琪副研究員指導(dǎo)下的研究成果“A Progressive Multi-Domain Adaptation Network with Reinforced Self-Constructed Graphs for Cross-Subject EEG-Based Emotion and Consciousness Recognition”被中國人工智能學(xué)會(CAAI)的B類推薦期刊IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering(中科院康復(fù)醫(yī)學(xué)一區(qū),IF=5.2)錄用。本論文于2025年3月7日投稿,2025年8月23日錄用。
情緒識別技術(shù)在腦機接口領(lǐng)域能發(fā)揮重要作用,但受限于個體差異與數(shù)據(jù)跨域特性,存在兩大核心瓶頸:一是難以提取既保留情緒信息又具跨域普適性的特征,二是不同個體間的聯(lián)合概率分布難對齊。為此,我們提出了一種創(chuàng)新的基于強化學(xué)習的自構(gòu)圖多域適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)(如圖1所示),為該領(lǐng)域帶來突破性進展。
我們引入強化自構(gòu)圖模塊,基于強化學(xué)習機制,動態(tài)構(gòu)建適應(yīng)性圖表示,精準捕捉腦電圖數(shù)據(jù)特征,實現(xiàn)領(lǐng)域不變神經(jīng)特征的高效提取,如圖2所示。同時,開創(chuàng)性地提出EEG-CutMix策略,融合余弦相似性篩選相似個體、通道保留動態(tài)CutMix技術(shù)生成混合樣本,并巧妙融入高斯噪聲,全方位提升數(shù)據(jù)魯棒性。此外,搭建增強數(shù)據(jù)驅(qū)動的PMDA框架,借助動態(tài)調(diào)度機制逐步對齊分布,配合多目標損失函數(shù)實現(xiàn)個體間聯(lián)合概率分布精準對齊,從多維度攻克技術(shù)難關(guān)。更值得一提的是,該域適應(yīng)框架已成功應(yīng)用于南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院12位意識障礙患者的意識水平檢測中,為臨床神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域開辟全新技術(shù)路徑,彰顯了其在實際醫(yī)療場景中的巨大潛力。
圖1:模型整體框架圖
圖2:強化自構(gòu)圖模塊詳細結(jié)構(gòu)
為了直觀地展示模型的分類性能,該論文繪制了模型的AUC和ROC曲線(如圖3所示)。從圖中可以看出,該模型展現(xiàn)出快速的學(xué)習能力和強大的分類性能,其AUC分數(shù)在訓(xùn)練過程中迅速收斂至較高水平。最終的ROC曲線也進一步驗證了這一結(jié)果。具體來說,在SEED數(shù)據(jù)集上獲得0.983的平均分數(shù),在SEED-IV數(shù)據(jù)集上獲得0.961的平均分數(shù)。
圖3:AUC和ROC曲線