論文の概要: Toward Foundation Model for Multivariate Wearable Sensing of Physiological Signals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.09758v2
- Date: Fri, 16 May 2025 05:24:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-19 14:36:11.680775
- Title: Toward Foundation Model for Multivariate Wearable Sensing of Physiological Signals
- Title（参考訳）: 生理信号の多変量ウェアラブルセンシングの基礎モデルに向けて
- Authors: Yunfei Luo, Yuliang Chen, Asif Salekin, Tauhidur Rahman,
- Abstract要約: 本稿では,ウェアラブルセンシングデータから情報表現を抽出するための,最初のマルチモーダル・ユビキタス基盤モデルを提案する。
具体的には,センサ内およびセンサ間の両方の信号パターンを検出するための特別な連絡トークンを共用したチャネル認識型アテンション機構を設計する。
本モデルでは, メンタルヘルス, 身体状態推定, バイタルサイン推定, 疾患リスク評価など, 11のパブリックなウェアラブルセンシングデータセットに対して, 異常な一般化性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.370585289844609
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Time-series foundation models excel at tasks like forecasting across diverse data types by leveraging informative waveform representations. Wearable sensing data, however, pose unique challenges due to their variability in patterns and frequency bands, especially for healthcare-related outcomes. The main obstacle lies in crafting generalizable representations that adapt efficiently across heterogeneous sensing configurations and applications. To address this, we propose NormWear, the first multi-modal and ubiquitous foundation model designed to extract generalized and informative representations from wearable sensing data. Specifically, we design a channel-aware attention mechanism with a shared special liaison [CLS] token to detect signal patterns in both intra-sensor and inter-sensors. This helps the model to extract more meaningful information considering both time series themselves and the relationships between input sensors. This helps the model to be widely compatible with various sensors settings. NormWear is pretrained on a diverse set of physiological signals, including PPG, ECG, EEG, GSR, and IMU, from various public datasets. Our model shows exceptional generalizability across 11 public wearable sensing datasets, spanning 18 applications in mental health, body state inference, vital sign estimation, and disease risk evaluation. It consistently outperforms competitive baselines under zero-shot, partial-shot, and full-shot settings, indicating broad applicability in real-world health applications.
- Abstract（参考訳）: 時系列基礎モデルは、情報的な波形表現を活用することで、多様なデータタイプをまたいだ予測のようなタスクに優れています。
しかし、ウェアラブルセンシングデータは、特に医療関連の結果に対して、パターンや周波数帯の多様性のために、ユニークな課題を生んでいる。
主な障害は、不均一なセンシング構成やアプリケーションに効率的に適応する一般化可能な表現を作成することである。
この問題を解決するために,ウェアラブルセンシングデータから一般化された情報表現を抽出するための,最初のマルチモーダルかつユビキタス基盤モデルであるNormWearを提案する。
具体的には,センサ内およびセンサ間の両方の信号パターンを検出するために,CLSトークンを共用したチャネル認識型アテンション機構を設計する。
これにより、時系列自体と入力センサー間の関係を考慮し、より意味のある情報を抽出することができる。
これにより、モデルが様々なセンサー設定と広く互換性を持つようになる。
NormWearは、様々な公開データセットからPSG、ECG、EEG、GSR、IMUを含む様々な生理的信号のセットで事前訓練されている。
本モデルでは, メンタルヘルス, 身体状態推定, バイタルサイン推定, 疾患リスク評価など, 11のパブリックなウェアラブルセンシングデータセットに対して, 異常な一般化性を示す。
ゼロショット、部分ショット、フルショット設定で競争ベースラインを一貫して上回り、現実世界の健康アプリケーションに広く適用可能であることを示している。
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