شماره ركورد
34546
پديد آورنده
يگانه ميرآخورلو
عنوان
استفاده از روش هاي تركيبي براي افزايش دقت مدل هاي هوش مصنوعي در طبقه بندي داده هاي تصويرسازي حركتي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر- هوش مصنوعي و رباتيكز
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/29
استاد راهنما
دكتر محمدرضا جاهد مطلق
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي كامپيوتر
چكيده
رابطهاي مغز و كامپيوتر مبتني بر تصويرسازي حركتي، داراي پتانسيل قابل توجهي براي بازگرداندن استقلال و بهبود كيفيت زندگي افراد مبتلا به معلوليتهاي حركتي هستند. دقت، بدون شك، يكي از مؤلفههاي اصلي در طراحي اين سيستمهاست و نقش حياتي در عملكرد درست و ايمن آنها ايفا ميكند. با اين حال، انتقال اين سيستمها از آزمايشگاه به دنياي واقعي با چالشهاي جدياي مواجه است كه از چارچوب معيارهاي تكبعدي مانند دقت فراتر ميرود و در كاربردهاي عملي، مشابه استفاده از ابزارهاي كمكي نظير اندامهاي مصنوعي يا صندلي چرخدار، توجه به تعادل و در نظر گرفتن پارامترهاي ديگري همچون سرعت واكنش، پايداري در برابر نويز و كارايي محاسباتي همزمان با دقت، از ضروريات اصلي مي باشد. در اين تحقيق، روشي نوآورانه و تركيبي براي مقابله با چالشهاي موجود در زمينه رابطهاي مغز و كامپيوتر ارائه شده است. اين روش از يك شبكه كانولوشني موازي بهره ميبرد كه قادر است ويژگيهاي سيگنالهاي خام الكتروانسفالوگرام را بهطور سريع و كارآمد استخراج كند، در حالي كه از پيشپردازشهاي محاسباتي سنگين اجتناب نموده و از سرعت واكنش بالا پشتيباني ميكند. و در ادامه استفاده از چارچوب فرا يادگيري مبتني بر بهينهسازي مدل بهمنظور حل چالش قابليت تعميم بين افراد به كار گرفته شده است. براي ارزيابي كارايي روش پيشنهادي، از پروتكل اعتبارسنجي متقابل ترك يك نمونه در سطح كاربران استفاده شده است. نتايج آزمايشها نشان ميدهند كه دقت مدل به 74 درصد رسيده است، كه اين امر بهوضوح موفقيت فرضيه معماري پيشنهادي را تأييد ميكند. اگرچه اين دقت ممكن است در مقايسه با روشهاي ديگر كه در شرايط سادهتر ارزيابي شدهاند، پيشرفت قابل توجهي نكرده باشد اما اين معماري داراي توانايي بالايي در تعميم به كاربر جديد با حداقل دادهها است و بهطور همزمان در بهبود ساير پارامترهاي كليدي مانند سرعت واكنش و كارايي محاسباتي نيز مؤثر واقع ميشود. اين پژوهش تأكيد ميكند كه در جستجوي حداكثر دقت، ضروري است كه نيازهاي واقعي سيستمهاي رابط مغز و كامپيوتر در نظر گرفته شود و در نهايت، هدف اصلي بايد دستيابي به تعادل بهينه ميان دقت، سرعت و قابليت تعميم و ديگر پارامتر هاي مورد نياز در توانبخشي باشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/29
عنوان به انگليسي
Using hybrid methods to enhance the accuracy of artificial intelligence models in classification of motor imagery data
تاريخ بهره برداري
1/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
يگانه ميراخورلو
چكيده به لاتين
Motor imagery–based brain–computer interfaces (BCIs) hold significant potential for restoring independence and improving the quality of life of individuals with motor impairments. However, translating these systems from controlled laboratory settings to real-world applications faces considerable challenges that extend beyond single-dimensional criteria such as accuracy. A practical BCI system intended for controlling assistive devices—such as prosthetic limbs or wheelchairs—must simultaneously satisfy multiple critical requirements. These include high response speed for safe and real-time operation, scalability for handling complex tasks and fine motor control, robustness against noise to prevent drastic performance fluctuations, and computational efficiency for deployment in lightweight and portable devices. Furthermore, the system must rapidly adapt to limited data from each new user and ensure balanced performance across different classes to prevent biased learning and poor functionality in certain tasks. In this study, we propose an innovative hybrid approach to address these challenges. The method employs a parallel convolutional neural network to efficiently and rapidly extract features from raw electroencephalogram signals, thereby avoiding computationally intensive preprocessing and supporting fast system responses. A key novelty of this research lies in the integration of a meta-learning framework based on model optimization to tackle the challenge of cross-subject generalization. Unlike previous approaches, we introduce, for the first time, a powerful ensemble classifier—the Weighted Stacked Adaptive Integrated Ensemble (WS-AIEC)—not as the final classifier, but as a specialized inner-loop trainer within the MAML framework. This approach is based on the hypothesis that employing a stronger teacher at each stage of the learning process provides a more robust starting point for rapid adaptation to new users or complex tasks, thereby enhancing system scalability. To evaluate the effectiveness of the proposed method, we applied leave-one-subject-out cross-validation. Experimental results show that the model achieved 73% accuracy, supporting the validity of the proposed architectural hypothesis. While this accuracy may be lower or comparable to that of more complex models evaluated under simpler conditions, it highlights the model’s ability to generalize to unseen users with minimal data. Ultimately, this study emphasizes that the future of practical BCIs does not lie in pursuing maximum accuracy at any cost, but rather in striking an intelligent balance between accuracy, speed, and generalizability—thereby opening a new pathway for the design of truly functional and human-centered brain–computer interfaces.
كليدواژه هاي فارسي
تصويرسازي حركتي , رابط مغز و كامپيوتر , يادگيري فرا , طبقهبندي سيگنال , فناوري توانبخشي , علوم اعصاب محاسباتي , سيستمهاي سازگار
كليدواژه هاي لاتين
Motor imagery , Brain-Computer Interface , Meta-Learning , signal classification , Rehabilitation Technology , Computational neuroscience , Adaptive Systems
Author
Yeganeh Mirakhorloo
SuperVisor
Dr. Mohammad Reza Jahed Motlagh