腦電信號的時變耦合映像格子模型分析及其套用研究

《腦電信號的時變耦合映像格子模型分析及其套用研究》是依託汕頭大學，由沈民奮擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：腦電信號的時變耦合映像格子模型分析及其套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：沈民奮
• 依託單位：汕頭大學

項目摘要

吸毒是一個嚴重的社會問題，不僅給家庭帶來災難性的毀滅，而且嚴重威脅國家安全。本申請充分考慮事件相關電位（ERP）的時空混沌特性，針對現有耦合映像格子模型的固有缺陷，研究耦合映像格子模型的新理論與新方法。以多維時變和有效建模為切入點，將支持向量機與耦合格子模型進行有機結合，實現時空信息的最優融合，建立具有普適近似能力和時變特性的多維耦合映像格子新模型，有效提取實際信號的時空混沌特徵，使之適用於多通道ERP信號的分析與套用。並將新的模型分析方法套用于海洛因戒毒者的ERP研究，實現對ERP信號的時空混沌演化行為的精確描述與特徵提取，建立新的定量評價指標，為海洛因戒斷與診治提供有效的理論依據和技術支持，為先進腦電信號處理技術的發展及其在戒毒研究中的套用提供一個全新的物理視角。本項目對信息科學與生命科學進行有機交叉與融合，選題正確，特色鮮明，創新性強，具有非常重要的科學意義和廣闊的套用前景。

結題摘要

本項目針對事件相關電位（ERP）及腦電信號（EEG）的時空混沌演化特性、以及現有耦合映像格子模型的固有缺陷，圍繞關鍵科學問題，開展一系列耦合映像格子模型的新理論與新方法研究。項目原來設定的研究時間從2011年1月到2013年12月，後由於工作需要，申請並獲同意延期一年，到2014年12月結題。項目開展4年來，經過項目組全體成員共同研究和攻關，基本完成了原來計畫的工作內容，獲得一些新的研究發現，取得了一系列階段性研究成果，主要工作進展包括以下幾個方面： (1) 研究了新的耦合映像格子模型分析中的映像函式，並對模型映像函式的普適近似能力與參數最佳化問題進行分析比較。重點研究從核函式的角度研究合適的尺度函式和小波函式，構建了具有普適近似能力的映像函式。 (2) 研究了時空混沌信號的初值估計及套用，主要研究基於單峰耦合映像的耦合映像格子模型的逆系統斂散性分析，提出新的基於逆最大李氏指數的評價方法與參數選擇，由此確定耦合映像格子模型的逆系統收斂條件，構建了耦合映象格子系統的逆時間遞推關係，採用新的時變觀點和分析方法，實現對系統初始狀態的統計特性進行最優估計。 (3)重點研究了實際時空混沌系統中不同信號間的複雜關聯性；並研究系統演化對空間耦合關係所呈現出的典型的時變特性。重點研究了一維和二維空間格子上的複雜時變耦合係數的表征與分析。對相關理論和離散實現進行了研究，完成有關計算和分析。 (4) 研究和比較一維和二維耦合映像格子模型的有關理論與性質，研究實現基於二維模型的局部耦合映像格子模型的離散化表示及其快速算法，研究新的二維模型的有關理論與逆向過程關係，並對其逆向過程的斂散性做了初步的探索，取得一定的成果。 （5）、針對系統的演化特性及呈現出的時變性，重點研究腦電在內的時空非線性信號的複雜時變空間耦合作用和關係。由此研究建立性能優越的耦合映像格子模型，並提出了初步的解決方案和表征多通道腦電信號的空間時變耦合關係。 (6)、針對多通道腦電信號的特點，研究多維時變耦合映像格子模型的有關理論與實現問題，重點研究如何兼顧新模型描述ERP信號的有效性和實際處理的可行性等問題，並在套用的層面上對新模型的實現方法。 四年來共培養了博士生2名，碩士生8名，共發表相關論文多篇，理論與方法都有創新，均被SCI和 EI收錄。