論文の概要: Information Transfer Rate in BCIs: Towards Tightly Integrated Symbiosis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.00488v1
• Date: Sun, 1 Jan 2023 23:07:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-03 16:24:13.000069
• Title: Information Transfer Rate in BCIs: Towards Tightly Integrated Symbiosis
• Title（参考訳）: BCIにおける情報伝達速度 : 高度統合共生を目指して
• Authors: Suayb S. Arslan and Pawan Sinha
• Abstract要約: 我々は、網膜発生視覚経路によってホストされる共生通信媒体を、離散的なメモリレスチャネルとしてモデル化する。 グラフ理論を用いて、遷移統計学の非対称性とITRゲインの関係を新しい定義で特徴づける。 その結果, DMチャネルの非対称性は入力分布の変化よりも実知覚ITRに大きな影響を与えることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: and widely used information measurement metric, particularly popularized for SSVEP- based Brain-Computer (BCI) interfaces. By combining speed and accuracy into a single-valued parameter, this metric aids in the evaluation and comparison of various target identification algorithms across different BCI communities. To accurately depict performance and inspire an end-to-end design for futuristic BCI designs, a more thorough examination and definition of ITR is therefore required. We model the symbiotic communication medium, hosted by the retinogeniculate visual pathway, as a discrete memoryless channel and use the modified capacity expressions to redefine the ITR. We use graph theory to characterize the relationship between the asymmetry of the transition statistics and the ITR gain with the new definition, leading to potential bounds on data rate performance. On two well-known SSVEP datasets, we compared two cutting-edge target identification methods. Results indicate that the induced DM channel asymmetry has a greater impact on the actual perceived ITR than the change in input distribution. Moreover, it is demonstrated that the ITR gain under the new definition is inversely correlated with the asymmetry in the channel transition statistics. Individual input customizations are further shown to yield perceived ITR performance improvements. An algorithm is proposed to find the capacity of binary classification and further discussions are given to extend such results to ensemble techniques.We anticipate that the results of our study will contribute to the characterization of the highly dynamic BCI channel capacities, performance thresholds, and improved BCI stimulus designs for a tighter symbiosis between the human brain and computer systems while enhancing the efficiency of the underlying communication resources.
• Abstract（参考訳）: 特にSSVEPベースのBrain-Computer (BCI) インタフェースで普及している。 速度と精度を単一値パラメータに組み合わせることで、このメトリックは、異なるbciコミュニティにわたる様々なターゲット識別アルゴリズムの評価と比較に役立つ。 未来的BCI設計のためのエンド・ツー・エンドの設計を正確に表現するためには、より徹底的な検討とITRの定義が必要である。 再生視覚経路によってホストされる共生通信媒体を離散的なメモリレスチャネルとしてモデル化し,改良されたキャパシティ表現を用いてITRを再定義する。 我々はグラフ理論を用いて、遷移統計学の非対称性とITRゲインの関係を新しい定義で特徴づけ、データレート性能に潜在的な限界をもたらす。 良く知られた2つのSSVEPデータセットにおいて、2つの最先端ターゲット識別法を比較した。 その結果, DMチャネルの非対称性は入力分布の変化よりも実知覚ITRに大きな影響を与えることがわかった。 さらに,新しい定義の下でのitr利得はチャネル遷移統計学における非対称性と逆相関することを示した。 さらに個々の入力のカスタマイズにより、ITRの性能改善が認められた。 本研究の成果は,高度にダイナミックなbciチャネル容量,性能閾値,bci刺激設計の改善に寄与し,人間の脳とコンピュータシステム間のより緊密な共生を実現するとともに,基礎となる通信資源の効率を向上させることを期待する。

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