Conocimiento Bóveda 3/32 - G.TEC BCI & Neurotecnología Escuela de Primavera 2024 - Día 3
Próximas fronteras de la inteligencia artificial en interfaces cerebro-computadora
Nadia Mammone, Universidad Mediterránea de Reggio Calabria (IT)
<Imagen del Resumen >

Gráfico de Conceptos & Resumen usando Claude 3 Opus | Chat GPT4 | Llama 3:

graph LR classDef ai fill:#f9d4d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef bci fill:#d4f9d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef eeg fill:#d4d4f9, font-weight:bold, font-size:14px; classDef features fill:#f9f9d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef applications fill:#f9d4f9, font-weight:bold, font-size:14px; A["Nadia Mammone"] --> B["Experta en IA presenta
interfaces cerebro-computadora. 1"] A --> C["Crecimiento de IA desde 2012,
aplicaciones diversas. 2"] C --> D["CNNs, RNNs, híbridos
populares para BCIs. 3"] D --> E["CNNs imitan corteza visual,
extraen características. 4"] D --> F["CNN híbrido clasifica
imaginación motora EEG. 5"] C --> G["Autoencoders comprimen
datos no supervisados. 6"] C --> H["IA generativa sintetiza
conjuntos de datos EEG. 7"] C --> I["IA explicable crucial
para confianza en salud. 8"] I --> J["IA explicable identifica
fuentes de preparación de movimiento. 9"] C --> K["Meta-aprendizaje imita
aprendizaje humano con pocos ejemplos. 10"] K --> L["Aprendizaje con pocos ejemplos adapta
a nuevos movimientos. 11"] L --> M["Alta precisión clasificando
EEG pre-movimiento. 12"] A --> N["EEG de ultra alta densidad
permite aprendizaje profundo. 13"] A --> O["BCIs mejoran plasticidad neural,
vida del paciente. 14"] A --> P["Conjunto de datos EEG motor
disponible públicamente. 15"] A --> Q["IA podría traducir
EEG a texto. 16"] A --> R["Extracción de características EEG
apunta a trastorno relevante. 17"] R --> S["Wavelets extraen superiores
características tiempo-frecuencia. 18"] S --> T["Tensores preservan información espacial,
frecuencia, temporal. 19"] A --> U["Laboratorio ofrece IA,
oportunidades de investigación BCI. 20"] A --> V["Ventanas de 1 segundo sin superposición
para CNN EEG. 21"] A --> W["Decodificación de discurso interno,
visualización desde EEG. 22"] A --> X["Meta-aprendizaje supera datos limitados
de ALS EEG. 23"] A --> Y["Comprender EEG esperado
permite discurso imaginado. 24"] A --> Z["Modelos más simples pueden ser suficientes
para predicción de edad EEG. 25"] class A,B,C ai class D,F,O,U bci class M,N,P,V eeg class E,R,S,T features class H,Q,W,X,Y,Z applications

Resumen:

1. Nadia Mamone de la Universidad de Calabria en Italia presentó sobre IA y aprendizaje profundo para interfaces cerebro-computadora (BCIs).

2. La IA, especialmente el aprendizaje profundo, ha experimentado un rápido crecimiento desde 2012, con aplicaciones en muchos campos diversos.

3. Los modelos de aprendizaje profundo populares para BCIs incluyen redes neuronales convolucionales (CNNs), redes neuronales recurrentes (RNNs) y arquitecturas híbridas.

4. Las CNNs se inspiraron en la corteza visual y utilizan capas de convolución y agrupamiento para extraer características de los datos de entrada.

5. El grupo del presentador propuso un modelo CNN híbrido utilizando señales fuente de EEG e información tiempo-frecuencia para clasificar la imaginación motora.

6. Los autoencoders aprenden de manera no supervisada a comprimir datos de entrada en una representación de espacio latente de menor dimensión.

7. La IA generativa, como la utilizada en chatbots, podría potencialmente generar datos sintéticos de EEG para expandir conjuntos de datos limitados.

8. La IA explicable es crucial para entender las decisiones del modelo, no solo el rendimiento, para habilitar la confianza y la fiabilidad, especialmente en el cuidado de la salud.

9. El grupo del presentador utilizó IA explicable para identificar fuentes de EEG asociadas con la preparación de movimientos específicos.

10. El meta-aprendizaje y el aprendizaje con pocos ejemplos permiten a los modelos "aprender a aprender" a partir de ejemplos limitados, imitando el aprendizaje humano.

11. El presentador aplicó el aprendizaje con pocos ejemplos para adaptar un modelo entrenado en algunos movimientos para reconocer nuevos movimientos a partir de ejemplos limitados.

12. Con solo 5-10 ensayos, su modelo logró alta precisión clasificando apertura vs cierre de mano a partir de EEG pre-movimiento.

13. El EEG de ultra alta densidad con más de 1000 electrodos presenta oportunidades para que el aprendizaje profundo extraiga información rica.

14. Los BCIs se utilizan clínicamente para mejorar la plasticidad neural y la calidad de vida del paciente; el aprendizaje profundo puede empoderar aún más a los BCIs.

15. El conjunto de datos de preparación motora EEG utilizado está disponible públicamente del proyecto BCNI Horizon 2020.

16. La IA podría potencialmente traducir EEG en texto para aplicaciones específicas, pero el enfoque exacto depende del objetivo final.

17. El mejor método de extracción de características EEG depende del trastorno/problema específico; se necesita un conocimiento detallado para apuntar a características relevantes.

18. Se utilizaron wavelets para extraer características tiempo-frecuencia en el trabajo del presentador, superando las señales en bruto.

19. Múltiples imágenes tiempo-frecuencia se apilan en un tensor para preservar la información espacial, de frecuencia y temporal para las CNNs.

20. El laboratorio del presentador tiene oportunidades para que estudiantes y postdoctorados contribuyan a la investigación de IA y BCI.

21. Se utilizaron ventanas de 1 segundo sin superposición para el análisis CNN de EEG.

22. El aprendizaje profundo podría potencialmente decodificar el discurso interno a partir de EEG; la IA generativa puede habilitar aún más la visualización interna.

23. El meta-aprendizaje puede ayudar a superar los datos limitados de EEG para trastornos como la ELA aprendiendo de otros datos relacionados.

24. Para reconocer el discurso imaginado para el control de BCI, comprender las características EEG esperadas es clave; luego el desarrollo del modelo es sencillo.

25. La predicción de la edad a partir de EEG se basa en el ritmo de desaceleración con el envejecimiento; el aprendizaje profundo puede no ser necesario en comparación con modelos más simples.

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