論文の概要: SOUL: An Energy-Efficient Unsupervised Online Learning Seizure Detection
Classifier
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.02169v1
- Date: Fri, 1 Oct 2021 23:01:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-10-07 05:59:35.830221
- Title: SOUL: An Energy-Efficient Unsupervised Online Learning Seizure Detection
Classifier
- Title(参考訳): SOUL: エネルギー効率のよいオンライン学習シーズーア検出分類器
- Authors: Adelson Chua, Michael I. Jordan, and Rikky Muller
- Abstract要約: 神経活動を記録して発作を検出するインプラントデバイスは、発作を抑えるために警告を発したり神経刺激を誘発したりするために採用されている。
移植可能な発作検出システムでは、低出力で最先端のオンライン学習アルゴリズムを使用して、神経信号のドリフトに動的に適応することができる。
SOULはTSMCの28nmプロセスで0.1mm2を占め、1.5nJ/分級エネルギー効率を実現した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 68.8204255655161
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Implantable devices that record neural activity and detect seizures have been
adopted to issue warnings or trigger neurostimulation to suppress epileptic
seizures. Typical seizure detection systems rely on high-accuracy
offline-trained machine learning classifiers that require manual retraining
when seizure patterns change over long periods of time. For an implantable
seizure detection system, a low power, at-the-edge, online learning algorithm
can be employed to dynamically adapt to the neural signal drifts, thereby
maintaining high accuracy without external intervention. This work proposes
SOUL: Stochastic-gradient-descent-based Online Unsupervised Logistic regression
classifier. After an initial offline training phase, continuous online
unsupervised classifier updates are applied in situ, which improves sensitivity
in patients with drifting seizure features. SOUL was tested on two human
electroencephalography (EEG) datasets: the CHB-MIT scalp EEG dataset, and a
long (>100 hours) NeuroVista intracranial EEG dataset. It was able to achieve
an average sensitivity of 97.5% and 97.9% for the two datasets respectively, at
>95% specificity. Sensitivity improved by at most 8.2% on long-term data when
compared to a typical seizure detection classifier. SOUL was fabricated in
TSMC's 28 nm process occupying 0.1 mm2 and achieves 1.5 nJ/classification
energy efficiency, which is at least 24x more efficient than state-of-the-art.
- Abstract(参考訳): 神経活動を記録して発作を検出するインプラントデバイスは、てんかん発作を抑制するために警告を発したり、神経刺激を引き起こすために採用されている。
典型的な発作検出システムは、長時間にわたって発作パターンが変化した場合に手動で再訓練を必要とする、高精度なオフライントレーニングされた機械学習分類器に依存している。
移植可能な発作検出システムにおいて、低消費電力で最先端のオンライン学習アルゴリズムを用いて、神経信号のドリフトに動的に適応し、外部介入なしに高い精度を維持することができる。
本研究は,Stochastic-gradient-descent-based Online Unsupervised Logistic regression Classificationifierを提案する。
最初のオフライントレーニングフェーズの後、連続的なオンライン教師なし分類器のアップデートが適用され、ドリフト発作の特徴を持つ患者の感度が向上する。
SOULは2つのヒト脳波(EEG)データセット、CHB-MIT頭皮脳波データセット、長い(>100時間)NeuroVista頭蓋内脳波データセットで試験された。
2つのデータセットの平均感度は 97.5% と 97.9% で、95% 以上の特異性で達成できた。
一般的な発作検出分類器と比較して、長期データでは感度が8.2%向上した。
SOULはTSMCの28nmプロセスで0.1mm2を占め、1.5nJ/分級エネルギー効率を実現した。
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