Υλοποίηση νευρωνικού δικτύου για την ανίχνευση των υπνικών ατράκτων

• Κύριος συγγραφέας: Βακαλάκης, Κωνσταντίνος
• Άλλοι συγγραφείς: Vakalakis, Konstantinos
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (ΗΕΓ); Νευρωνικά δίκτυα; Υπνική άτρακτος; Electroencephalogram (EEG); Neural networks; Sleep spindle; FPGA; Zyng-7000; Server-client

Τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότερο σε διάφορους επιστημονικούς κλάδους κάνουν την εμφάνιση τους τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα τα οποία χρησιμοποιούνται σε πλήθος εφαρμογών. Στο πλαίσιο αυτό και πιο συγκεκριμένα στο κλάδο της βιοιατρικής έγινε χρήση τους για την μελέτη των κυματομορφών του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος με στόχο την πρόωρη πρόληψη ασθενειών. Μια κυματομορφή που αναλύεται για αυτούς τους σκοπούς είναι η υπνική άτρακτος που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια του ύπνου. Παράλληλα αξιοσημείωτη είναι και η τεχνολογική ανάπτυξη των τεχνολογιών στα ολοκληρωμένα κυκλώματα των FPGA. Πιο συγκεκριμένα η τεχνολογία Zyng-7000 SoC συνδυάζει τα FPGA με ένα ολοκληρωμένο σύστημα επεξεργαστή παρέχοντας στους σχεδιαστές τη δυνατότητα να υλοποιούν συστήματα και εφαρμογές με πολύ μεγάλες απαιτήσεις. Στη παρούσα διπλωματική εργασία κατασκευάστηκε ένα τεχνητό νευρωνικό δίκτυο για την ανίχνευση των υπνικών ατράκτων και εν συνεχεία υλοποιήθηκε σε board τεχνολογίας Zyng-7000. Αρχικά έγινε μια επιβλεπόμενη εκπαίδευση στο τεχνητό νευρωνικό δίκτυο χρησιμοποιώντας για το σκοπό ένα ζεύγος εισόδου και επιθυμητής τιμής εξόδου. Το σήμα εισόδου ήταν ένα φιλτραρισμένο ΗΕΓ. Το εκπαιδευμένο αυτό δίκτυο είναι το θεωρητικό μοντέλο το οποίο στη συνέχεια υλοποιείται στο board. Η μεταφορά των δεδομένων εισόδου και εξόδου του board πραγματοποιήθηκε μέσω ενός ζεύγους server-client, με χρήση καλωδίου, και του πρωτοκόλλου TCP/IP. Tον ρόλο του server ανέλαβε το board με στόχο να εξυπηρετεί οποιονδήποτε client που συνδέεται σε αυτόν. Στο τέλος πραγματοποιήθηκε η σύγκριση του θεωρητικού μοντέλου και της υλοποίησης στο hardware για την αξιολόγηση της hardware σχεδίασης.